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(共37张PPT)
第十单元
生物技术与工程
考查内容
1.举例说明日常生活中的某些食品、饮料及调味品运用传统发酵技术生产的过程，分析影响发酵食品不同风味的因素(生命观念、科学思维)
2.认识传统发酵技术是生产某些食品的重要方法，尝试制作泡菜、果酒和果醋，学会传统发酵方法(科学探究、科学思维)
3.比较现代发酵工程与传统发酵技术，阐明现代发酵工程工业化生产人类所需产品的基本过程和控制因素(生命观念、科学思维)
4.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值(科学思维)
考点一　传统发酵技术
1.传统发酵技术与发酵工程的比较
比较 传统发酵技术 发酵工程
概念 自然接种和________培养条件下，利用________微生物来酿造自己喜爱的风味食品、饮料和调味品 现代发酵工业大多是采用好氧、液体、深层、分批及单一____________的方式组合进行的
实例 利用霉菌、酵母菌和________菌等制作腐乳、糯米酒、泡菜等 啤酒、青霉素乃至胰岛素等药物的工业化生产
混菌
有益
纯种发酵
乳酸
2.发酵食品的不同风味由多种因素造成
(1)菌株：指来自一种微生物的每一个来源不同的____________。
(2)菌种：指用于获得微生物培养物的微生物。
(3)
纯培养物
3.活动：体验传统发酵——利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
(1)制作原理与发酵条件
项目 果酒制作 果醋制作
菌种 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 ________________上的野生型酵母菌 变酸的酒表面的菌膜
发酵
过程
温度 一般酒精发酵为________℃ 温度比酒精发酵稍高
气体 前期：________，
后期：厌氧 需要________________
附着在葡萄皮
需氧呼吸
6CO2＋12H2O＋能量
厌氧呼吸
CH3COOH＋H2O＋能量
2C2H5OH＋2CO2＋能量
25
需氧
充足的O2
(2)制作步骤
4.活动：体验传统发酵——利用乳酸菌发酵制作泡菜
(1)原理：泡菜是利用附生在蔬菜表面的______________、短乳杆菌和明串珠菌等发酵制成的。
(2)制作步骤
植物乳杆菌
(3)泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵
初期 少(有O2，乳酸菌活动受抑制) 少 增加(硝酸盐还原菌的作用)
发酵
中期 最多(乳酸抑制其他菌活动) 积累、增多、pH下降 下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)
发酵
后期 减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动) 继续增多，pH继续下降 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
变化
曲线

亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。
[自我诊断]正确的打“√”，错误的打“ ”。
1.制作泡菜时，盐水煮沸后可以立即使用。(　 　)
2.与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品品质更好。(　 　)
3.(真题节选)在果酒自然发酵中，需人工添加酵母菌菌种。(　 　)
4.利用葡萄发酵产生果酒的后期，加入醋酸菌即可产生醋酸。(　 　)
5.(真题节选)果酒发酵后继续进行果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵产生的气泡量。(　 　)
6.若果酒酿造过程中酒变酸，则可能是发酵坛密封不严。(　 　)
7.用白萝卜制作泡菜的过程中，向容器中通入无菌空气，可适当缩短腌制时间。(　 　)
8.影响红曲酒风味的主要因素除了温度、pH、氧气等环境因素外，还有菌株的不同、原料的不同等。(　 　)




√
√

√
例 1
(2025·浙江1月选考)传统发酵技术为我们提供了多种食品、饮料及调味品。下列叙述中，错误的是(　 　)
A.泡菜的风味由乳酸菌的种类决定
B.用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌
C.家庭酿造米酒的过程既有需氧呼吸又有厌氧发酵
D.传统发酵通常是利用多种微生物进行的混合发酵
【解析】泡菜的风味不仅由乳酸菌的种类决定，还与发酵过程中其他微生物的代谢产物、发酵条件(如温度、盐浓度等)有关，A错误；果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌，醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸，B正确；家庭酿造米酒的过程，酵母菌在有氧条件下进行需氧呼吸，在无氧条件下进行厌氧发酵，C正确；传统发酵过程中通常涉及多种微生物的共同作用，形成复杂的发酵体系，D正确。
A
例 2
(2025·浙江6月选考)猕猴桃醋生产的基本工艺流程如下，其中①②③表示发酵的三个环节，糖化是将淀粉转化为葡萄糖的过程。
下列叙述中，错误的是(　 　)
A.通过蒸煮可以杀灭猕猴桃自带的绝大多数微生物
B.麸曲中曲霉的主要作用是对糖类进行氧化分解
C.环节③需要通入无菌空气
D.①②③都需要控制温度、pH等条件
【解析】蒸煮过程中高温可以破坏微生物的细胞结构等，从而杀灭猕猴桃自带的绝大多数微生物，A正确；麸曲中的曲霉主要作用是将淀粉等多糖分解为葡萄糖等单糖，而不是对糖类进行氧化分解，B错误；环节③是醋酸发酵，醋酸菌是好氧菌，所以需要通入无菌空气，C正确；②酒精发酵和③醋酸发酵以及整个过程都需要适宜的温度和pH等条件来保证微生物的正常生长和代谢，D正确。
B
例 3
黄酒是中国最古老的酒种，酿制需要经历浸米→蒸煮→落缸投料→发酵开耙(搅拌)→压榨→煎酒→封坛→陈贮过程。下列叙述中，错误的是(　 　)
A.蒸煮的目的是让大米中的淀粉糊化同时灭菌
B.蒸煮和落缸之间应进行淋水降温
C.投料过程中按照米质量的一定比例投入酒曲
D.开耙的目的是酵母菌分布均匀使之更好地发酵
【解析】蒸煮使淀粉糊化便于酶解，高温灭菌避免杂菌干扰后续发酵，A正确；蒸煮后需淋水降温，防止高温杀死酒曲中的微生物(如霉菌、酵母菌)，B正确；按米质量比例投酒曲，确保菌种数量与底物匹配，保证糖化和发酵效率，C正确；开耙主要目的是散热、排出CO2及调节O2，初期促进霉菌糖化(有氧)或酵母菌增殖(有氧)，而非单纯使酵母菌分布均匀，D错误。
D
考点二　发酵工程
1.发酵工程及其应用
(1)微生物工业发酵的基本过程
(2)选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件
①应选择________的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物少。
②培养基来源______________，被转化的效率______。
③菌种发酵产物易于________。
④菌种对环境________明显或潜在的危害。
⑤菌种的____________和生产能力稳定。
(3)发酵过程中的注意事项
①要得到符合要求的菌种，需要筛选并不断地选育或____________，以保持菌种健壮旺盛的生命力。
②将菌种____________才能满足大规模生产的需要。
③对____________进行控制才能获得所需要的产品
④控制____________是保证发酵生产高效顺利进行的重要措施。
⑤菌种在不同的发酵阶段要求的环境条件是________的。
高产
充足且廉价
高
分离
没有
遗传特性
改良菌种
扩大培养
发酵过程
发酵过程
不同
(4)提取微生物代谢产物的三种方法
2.发酵过程的影响因素及相应的调节和控制方法
酿酒酵母在中性和酸性发酵条件下，可将葡萄糖发酵产生乙醇和二氧化碳，而在碱性条件下的发酵产物为甘油；谷氨酸发酵中，适量通气条件下菌种发酵产物为谷氨酸，通气不足则生成乳酸或琥珀酸。
3.发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值
[自我诊断]正确的打“√”，错误的打“ ”。
1.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢产物及菌体本身。(　 　)
2.环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢产物的形成。(　 　)
3.将菌种扩大培养是发酵工业的前提条件。(　 　)
4.发酵工程中所用的大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。
(　 　)
5.若发酵产品是淀粉酶和蛋白酶，可利用萃取发酵将两者分离，避免蛋白酶被分解。
(　 　)
6.发酵工程的中心环节是选育菌种。(　 　)
7.发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵。(　 　)
√
√

√



例 4
(2025·浙江名校协作体联考)如图所示为微生物工业发酵的基本流程，下列叙述中，错误的是(　 　)
A.过程①是发酵工业的前提条件，选育过程中要尽量减少菌种的传代次数
B.过程②需要进行多次，这样可以缩短菌种在发酵罐内的发酵时间
C.过程③所配制的培养基与实验室培养目的菌种所用的培养基一致
D.过程⑤是发酵的核心环节，控制该过程是保证发酵生产高效顺利进行的重要措施
【解析】选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件，减少菌种的传代次数能减小菌种发生自发突变的概率，A正确；在大规模的发酵生产中，需要将选育出的优良菌种经过多次扩大培养，让它们达到一定数量再进行接种，这样可以缩短菌种在发酵罐中发酵的时间，B正确；过程③所配制的培养基与实验室培养目的菌种所用的培养基不一致，发酵工业所配制的培养基来源充足且廉价，被转化的效率高，C错误；发酵罐内发酵是发酵的核心环节，控制发酵过程是保证发酵生产高效顺利进行的重要措施，D正确。
C
例 5
(2025·浙江A9协作体联考)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法正确的是(　 　)
A.发酵结束后，将发酵液离心，取菌体并破碎处理，从中提取青霉素
B.青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌
C.接种是发酵工程的中心环节，所用菌种大多是单一菌种
D.青霉素工业化生产过程中，需要严格控制葡萄糖浓度
【解析】青霉素不是在细胞内，不需要破碎菌体提取青霉素，A错误；青霉素可以杀死细菌，但是不包括所有细菌，而且不能保证发酵罐内没有病毒和真菌的污染，B错误；发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，C错误；若葡萄糖浓度过高，则高渗透压环境会对生产青霉素的微生物细胞产生不利影响，高渗透压可能导致细胞失水，从而影响细胞的代谢活动和生长状况，最终不利于青霉素的合成，D正确。
D
例 6
C
课时作业
答案速对
第十单元　作业47　 传统发酵技术和发酵工程
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 D B C B D B C
题号 8 9 10
答案 C A 见答案
1.(2025·宁波二模)传统泡菜的制作是利用蔬菜表面的微生物来进行发酵。下列叙述中，错误的是(　 　)
A.盐水应煮沸冷却后再倒入泡菜坛中
B.用水密封泡菜坛以实现气体只出不进
C.添加陈泡菜水可缩短泡菜制作的时间
D.泡菜制作中的亚硝酸盐含量逐渐降低
D
2.豆豉由黑豆或黄豆通过霉菌发酵制成，是中国传统特色发酵制品，其制作流程为选材→浸泡→蒸煮→加曲→前期发酵→调味→后期发酵(装坛)。下列叙述中，错误的是(　 　)
A.蒸煮可使组织软化、蛋白质变性，易于被霉菌利用
B.蒸煮具有一定的杀菌作用，蒸煮后需立即加曲搅拌
C.前期发酵过程中需要控制适宜温度，且要适时翻动
D.调味时添加的盐、白酒可发挥抑制杂菌生长的作用
【解析】蒸煮可以破坏豆类的组织结构，使其软化，同时使蛋白质变性，这样的变化有利于霉菌对营养物质的吸收和利用，A 正确；蒸煮后需要冷却到适宜温度再加曲搅拌。如果立即加曲，高温会杀死曲中的菌种，影响发酵过程，B 错误；前期发酵过程中，适宜的温度有利于霉菌的生长和代谢，适时翻动可以保证氧气的供应，促进霉菌的需氧呼吸，C 正确；调味时添加的盐和白酒都具有抑制杂菌生长的作用，能够防止杂菌污染，保证豆豉发酵的正常进行，D 正确。
B
3.(2026·浙江湖丽衢一模)酿酒过程中，根据各个环节采集的历史数据，通过人工智能分析可以调整酒曲配方，并优化各环节方案，实现智慧控制，其过程如图所示。 下列叙述中，错误的是(　 　)
A.发酵初期，依据微生物活性和数量调整氧气浓度
B.发酵后期，依据糖含量变化趋势预测发酵终止时间
C.发酵结束，通过施以负压或沉淀的方法可分离出酒精
D.相比传统反复试错来优化发酵策略，人工智能更高效
【解析】发酵初期，微生物如酵母菌需进行需氧呼吸大量繁殖，因此依据微生物活性和数量调整氧气浓度，A正确；糖是发酵的底物，发酵后期，依据糖含量变化趋势可预测发酵终止时间，B正确；沉淀法仅能分离固体杂质，无法分离溶解的酒精，C错误；人工智能通过分析历史数据直接优化方案，相比传统反复试错的方法更高效，D正确。
C
4.(2025·江苏卷)某同学利用红叶李果实制作果醋，如图所示为其操作的简易流程。下列叙述中，正确的是(　 　)
A.果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B.过程①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率
C.过程②中，为使菌种充分吸收营养物质，需每日多次开盖搅拌
D.过程③发酵时会产生大量气泡，需拧松瓶盖放气
【解析】果酒发酵的菌种是酵母菌，是真核生物，果醋发酵的菌种是醋酸菌，是原核生物，二者的细胞结构不同，A错误；过程①为榨汁，果胶酶能分解细胞壁中的果胶，添加适量果胶酶，有利于提高出汁率，B正确；过程②为果酒发酵，酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵，若多次开盖会引入氧气抑制厌氧呼吸并增加杂菌污染风险，C错误；醋酸菌为好氧微生物，发酵过程中要保证通气，不存在拧松瓶盖的操作，D错误。
B
5.(2025·重庆卷)豆瓣酱是我国地方特色调味品，生产豆瓣酱时要将蚕豆瓣制作成豆瓣曲，再添加调料进一步发酵，下列说法中，错误的是(　 　)
蚕豆瓣 蚕豆与面粉混合物 豆瓣曲
A.沸水浸泡能杀死蚕豆细胞，减少有机物消耗
B.面粉可为菌种的快速繁殖和生长提供营养
C.菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物
D.豆瓣酱的制备主要是利用厌氧微生物发酵
【解析】沸水浸泡能使蚕豆细胞死亡，从而减少细胞呼吸等对有机物的消耗，A正确；面粉中含有淀粉等营养物质，可为菌种的快速繁殖和生长提供营养，B正确；在发酵过程中需要将蛋白质和淀粉等分解，所以菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物，C正确；从图中可以看出，在制作豆瓣曲过程中有翻拌操作，且整个过程不是完全密封的，说明主要利用的是好氧微生物发酵，而不是厌氧微生物发酵，D错误。
D
6.青霉素是一种常用的抗生素，是青霉菌发酵的产物，其工业化生产流程如图所示。下列叙述中，错误的是(　 　)
A.过程①②③都使用了液体培养基
B.过程④可以用青霉素进行灭菌处理，防止杂菌污染
C.过程⑤常用的方法是过滤和沉淀，分离出的菌种可以再使用
D.微生物工业还可以生产疫苗、菌苗、诊断试剂等产品
【解析】对培养基应采用高压蒸汽灭菌，B错误。
B
7.黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。黄酒以糯米、黍米、粟为原料，一般酒精含量为14%~20%，酒的品质取决于菌种。如图所示为酿制黄酒的一种工艺流程。下列叙述中，正确的是(　 　)
A.菌种a能产生淀粉酶，淀粉可作为菌种a的碳源和氮源
B.菌种b在增殖过程中，应保证发酵装置内严格的无氧环境
C.发酵后通过压榨过滤可以提高酒精产量
D.工艺c表示灭菌，目的与“蒸煮”相同
C
8.如图为谷氨酸发酵过程中谷氨酸棒状杆菌进行的生化代谢途径，下列叙述中，错误的是(　 　)
A.发酵过程中需及时分离谷氨酸以提高谷氨酸产量
B.发酵过程需要严格控制发酵罐的温度、pH、溶解氧等条件
C.可以通过X射线照射的手段定向获得高产的谷氨酸棒状杆菌
D.发酵生产过程中，要尽可能减少菌种的传代次数
【解析】X射线照射可诱发基因突变，基因突变具有多方向性，C错误；发酵生产过程中，要尽可能减少菌种的传代次数，以免该过程中菌种发生变异，D正确。
C
9.(2025·杭州二模)连续发酵是指以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养液，同时以相同的速度流出，维持培养系统内培养液量的恒定，使微生物细胞能在近似恒定状态下生长的微生物培养方式。下列叙述中，正确的是(　 　)
A.连续发酵有利于及时补充发酵罐中的营养物质
B.连续发酵不利于排出发酵菌产生的有害代谢废物
C.连续发酵过程中无须监控发酵罐内的温度和pH
D.连续发酵过程中流出的培养液不含产物故应废弃
A
【解析】根据连续发酵的定义“以一定的速度向培养系统内添加新鲜的培养液，同时以相同的速度流出”，新鲜的培养液中含有微生物生长所需的各种营养物质。不断添加新鲜培养液可以及时为发酵罐中的微生物补充营养物质，保证微生物有足够的养分进行生长和代谢，A正确；由于连续发酵过程中以一定速度流出培养液，而微生物产生的有害代谢废物会溶解在培养液中。随着培养液的流出，可以将发酵菌产生的有害代谢废物排出发酵罐，避免有害代谢废物积累对微生物生长产生不良影响，B错误；在连续发酵过程中，虽然不断有新鲜培养液加入和流出，但发酵罐内的环境仍然会因为微生物的代谢活动等因素发生变化。为了保证微生物能在近似恒定且适宜的状态下生长，必须监控发酵罐内的温度和pH，并及时进行调整，C错误；因为微生物在发酵过程中会不断产生代谢产物，这些产物会随着培养液的流出而流出发酵罐。流出的培养液通常可以进行进一步的提取和加工，以获得所需的产物，而不是直接废弃，D错误。
10.中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图所示。
请回答下列问题：
(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为________，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配制的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用________________法进行菌落计数，评估菌株的增殖状况。
(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是_____________________________________________________________ _____________________________________________________________(答出两点即可)。
(3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中________可能是高密度培养的限制因素。
(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA，说明其能分泌__________________________________________________。
碳源
稀释涂布平板
培养基是高盐浓度的液体环境，杂菌会由于渗透失水而死亡；培养基的液体环境是碱性的，其他杂菌的酶变性失活，生长和繁殖受抑制
氧气
蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶以及与PHA合成相关的酶
【解析】(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，在液体培养基中，可将蔗糖作为碳源。培养过程中可定期取样并采用稀释涂布平板法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。
(2)由题意可知，菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强的特性，在该系统中，其他杂菌会因盐浓度过高或pH不适宜而死亡，故不用灭菌。
(3)由于产物中产生了少量乙醇，说明发酵液缺氧导致菌株H进行了厌氧呼吸，最终菌株H由于能量供应不足而使得其细胞增殖和PHA的产量均未达到预期，所以发酵条件中氧气可能是高密度培养的限制因素。
(4)餐厨垃圾主要含有蛋白质、淀粉、油脂等，菌株H能利用餐厨垃圾来生产PHA，说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，还有与PHA合成相关的酶。

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