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(共28张PPT)
第54讲　传统发酵技术与发酵工程的应用
第十单元　生物技术与工程
[课标要求]
1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。
2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能,工业化生产人类所需产品。
3.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。
考点一
传统发酵技术及其应用
1.基本概念
(1)发酵:是指人们利用 ,在适宜的条件下,将原料通过微生物的
转化为人类所需要的产物的过程。
(2)传统发酵技术。
基础知识·整合
微生物
代谢
固体
半固体
有氧或无氧
2.传统发酵食品的制作
(1)腐乳制作。
小分子的肽和氨基酸
甘油和脂肪酸
②腐乳制作过程中起主要作用的微生物:毛霉是一种丝状 ,其代谢类型是 型。
(2)泡菜的制作。
①菌种来源:植物体表面天然的 。
真菌
异养需氧
乳酸菌
②原理:在 条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成 。反应简式:
。
无氧
乳酸
③制作流程。
5%~
20%
八成
没过全部菜料
注满
水
温度
(3)果酒和果醋的制作。
①制作原理。
果酒制作:酵母菌进行酒精发酵。
果醋制作:醋酸菌将糖分解成乙酸或将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。
②反应式比较。
果酒
制作 有氧
条件
无氧
条件
果醋
制作 氧气、糖
源充足
氧气充足、缺少糖源
③制作流程。
体积分数为70%的酒精
清水
1/3
18~30
30~35
深挖教材
(1)(选择性必修3 P5正文)毛霉产生的蛋白酶可将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸。(　　)
(2)(选择性必修3 P6~7探究·实践)果酒发酵完成后转入果醋发酵时,应适当降低温度。(　　)
1.判断正误
√
×
【提示】 果酒发酵的温度需控制在18~30 ℃,进行果醋发酵的醋酸菌的最适生长温度为30~35 ℃。
(3)(选择性必修3 P6~7探究·实践)泡菜发酵过程中,乳酸菌可以分解蛋白质和果胶。(　　)
×
【提示】 植物细胞壁完整是泡菜口感脆嫩的前提,发酵过程中乳酸菌不分解果胶,因而能保持蔬菜脆嫩而不软化。
(4)(选择性必修3 P7正文)若醋酸菌以酒精发酵的产物作为主要碳源,其发酵过程会产生大量气泡。(　　)
×
【提示】 当醋酸菌利用酒精发酵的产物(乙醇)进行醋酸发酵时无CO2产生,不会产生大量气泡。
(5)(选择性必修3 P8拓展应用)泡菜发酵时,若发酵时间过短会导致亚硝酸盐含量过高。(　　)
√
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P6~7探究·实践拓展)制作泡菜时,盐水为什么要煮沸后冷却使用
【提示】 煮沸有两大作用,一是除去水中氧气,二是杀灭盐水中的微生物。冷却是防止高温杀死植物体表面天然的乳酸菌。
(2)(选择性必修3 P6~7探究·实践拓展)果酒制作时,发酵瓶装入葡萄汁后留有约1/3空间的目的是什么
【提示】 先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽氧气后再进行酒精发酵;其次,防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
能力1　分析传统发酵产物的制备原理及过程,培养理解能力
1.(2025·河南卷,6)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品,均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是(　　)
A.醋酸的发酵是好氧发酵,而酒精的发酵是厌氧发酵
B.以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,伴有pH下降和气体产生
C.食醋和黄酒发酵过程中,微生物繁殖越快发酵产物产率越高
D.使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一
C
关键能力·提升
【解析】 醋酸发酵利用的微生物是醋酸菌,其新陈代谢类型是异养需氧型,故醋酸的发酵是好氧发酵,而参与酒精发酵的微生物是酵母菌,需要无氧呼吸产生酒精,故是厌氧发酵;以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,会有CO2产生,产物中的醋酸、二氧化碳等会使pH下降;黄酒发酵过程中,酵母菌在有氧条件下繁殖较快,而酒精要在无氧条件下产生,因此酵母菌繁殖越快则发酵产物酒精产率越低;使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一。
2.(2025·重庆卷,6)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,下列说法错误的是(　　)
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
D
【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;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;微生物一般不能直接吸收、利用蛋白质和淀粉(生物大分子),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;从图中可以看出,在制作豆瓣曲过程中有翻拌操作,且整个过程并未密封,说明该过程主要利用的是好氧微生物发酵,而不是厌氧微生物发酵。
考点二
发酵工程及其应用
1.发酵工程
利用微生物的 ,规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。
2.发酵工程基本环节
基础知识·整合
特定功能
诱变育种
基因工程育种
菌种
培养基
发酵设备
微生物数量
产物浓度
过滤、沉淀
产物的性质
3.啤酒的工业化生产流程
淀粉酶失活
释放淀粉酶
糖浆
酒精和CO2
大多数微生物
4.发酵工程的应用
食品
工业 生产 ,如酱油、各种酒类
生产各种各样的 ,如柠檬酸、味精
生产 ,如果胶酶、脂肪酶
医药工业 生产各种药物、疫苗
农牧业 生产 ,如根瘤菌肥、固氮菌肥
生产 ,如井冈霉素
生产微生物饲料,如用 制成的微生物饲料
其他
方面 利用纤维废料发酵生产 等能源物质;对极端微生物的研究
传统的发酵产品
食品添加剂
酶制剂
微生物肥料
微生物农药
单细胞蛋白
酒精、乙烯
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P22从社会中来)虽然青霉素是抗生素,但在青霉素生产过程中仍然需要严格灭菌。(　　)
(2)(选择性必修3 P22~23图1-9)发酵条件变化仅影响菌体生长繁殖,不影响其代谢途径。(　　)
√
×
【提示】 发酵条件不仅影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成,因此影响代谢途径。
(3)(选择性必修3 P24~25思考·讨论)啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成。(　　)
×
【提示】 酒精的产生主要在主发酵阶段完成。
(4)(选择性必修3 P27正文)微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。(　　)
(5)(选择性必修3 P27正文)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。
(　　)
√
×
【提示】 单细胞蛋白是发酵获得的微生物菌体。
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P22~23图1-9拓展)发酵罐中搅拌叶轮进行搅拌的作用是
什么
【提示】 叶轮的搅拌不仅使空气与发酵液混合,而且使微生物细胞与发酵液中营养物质充分接触。
(2)(选择性必修3 P22~23图1-9拓展)相对于传统发酵技术,利用发酵工程生产葡萄酒,能使葡萄酒的产量和质量明显提高的工程手段有哪些
【提示】 菌种的选育、原材料的处理、发酵条件的控制、产品的消毒等。
能力2　分析发酵工程及其应用,培养理解能力和获取信息能力
3.(2025·甘肃卷,15)我国葡萄酒酿造历史悠久、传统发酵技术延续至今。发酵工程通过选育菌种和控制发酵条件等措施可优化传统发酵工艺,改善葡萄酒品质。下列叙述错误的是(　　)
A.传统发酵时,葡萄果皮上的多种微生物参与了葡萄酒的发酵过程
B.工业化生产时,酵母菌需在无氧条件下进行扩大培养和酒精发酵
C.通过诱变育种或基因工程育种能够改良葡萄酒发酵菌种的性状
D.大规模发酵时,需要监测发酵温度、pH值、罐压及溶解氧等参数
B
关键能力·提升
【解析】 在传统发酵制作葡萄酒时,葡萄果皮上附着有多种微生物,如酵母菌等,这些微生物参与了葡萄酒的发酵过程;工业化生产时,酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,能大量繁殖,进行扩大培养,在无氧条件下进行酒精发酵产生酒精;通过诱变育种(利用物理、化学等因素诱导基因突变)或基因工程育种(定向改造生物的基因)能够改良葡萄酒发酵菌种(如酵母菌)的性状,如增强酒精耐受性等;大规模发酵时,发酵温度、pH值、罐压及溶解氧等参数会影响微生物的生长和代谢,进而影响发酵过程和产品质量,所以需要监测这些参数。

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