第九单元 生物技术与工程
第48讲 传统发酵技术的应用与发酵工程
复习目标 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、食品及其他农牧业生产上有重要的应用价值。
@考点1 传统发酵技术的应用
考点1 传统发酵技术的应用
A基础知识重点疑难
1.发酵与传统发酵技术
发酵 概念 是指人们利用 微生物 ，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程
传统发酵技术 概念 直接利用原材料中 天然存在 的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术
主要 类型 ①混合菌种的固体发酵 ②混合菌种的半固体发酵
实例(腐乳的制作) 菌种：酵母、曲霉、毛霉等多种微生物都参与了豆腐的发酵，起主要作用的是 毛霉
原理：蛋白质被分解为小分子的 肽和氨基酸
笔记：脂肪甘油＋脂肪酸
2.腐乳的制作
(1)菌种：参与的微生物如 酵母、曲霉、毛霉 等，其中起主要作用的是 毛霉 。
(2)原理：豆腐中的蛋白质被微生物分解成 小分子的肽和氨基酸 。
3.泡菜制作
菌种来源 附着在蔬菜上的 乳酸菌
制作原理 在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸 反应式：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量
方法 步骤
关键操作 防止杂菌 污染措施 每次取样用具要洗净，要迅速封口
防止腐烂 措施 泡菜坛要选择 密封性好 的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸发酵，防止蔬菜腐烂
制造无氧 环境 泡菜坛盖边沿的水槽要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注意在发酵过程中经常向水槽中 补充水
温度 发酵过程根据室内温度控制发酵时间。温度过高，易滋生杂菌；温度过低，发酵时间延长
4.泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
项目 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，直至稳定 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
含量变 化曲线
提醒 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。
5.制作果酒和果醋
(1)果酒和果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
作用 菌类 酵母菌 (真菌) 醋酸菌 (细菌)
原理 在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖；在 无氧条件 下，酵母菌进行酒精发酵 当氧气、糖源都充足时，醋酸菌能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸；当缺少糖源时，醋酸菌直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为 乙酸
反应式 有氧条件下： C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O①＋能量 无氧条件下： C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量 氧气、糖源都充足： C6H12O6＋2O22CH3COOH(乙酸)＋2CO2＋2H2O＋能量 缺少糖源：将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变为乙酸 C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量
对酸性 环境的 适应性 耐酸 耐酸
最适发 酵温度 18～30 ℃② 30～35 ℃②
发酵 时间 10～12天 7～8天
对氧的 需求 前期需氧，后期不需氧 一直需氧③
笔记：①酵母菌在发酵过程中先出“水”(有氧呼吸的产物)，后出“酒”(无氧呼吸的产物) ②醋酸发酵的温度比酒精发酵的温度高 ③醋酸菌为好氧菌，若中断氧气的通入会引起其死亡
(2)方法步骤
器具消毒 将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为 70％ 的酒精消毒，晾干备用
选材 取新鲜葡萄用 清水冲洗1～2次 ①，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干
榨汁 用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中(注意：要 留有大约1/3的空间 ②)，盖好瓶盖
酒精发酵 温度控制在 18～30 ℃，每隔12 h左右 拧松 瓶盖一次(注意：不是打开瓶盖)，此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12 d
监测 从发酵瓶口取样监测发酵情况
果醋发酵 果酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，温度控制在 30～35 ℃，发酵时间为 7～8 d
笔记：①不能反复冲洗 ②用于有氧呼吸，繁殖菌体，增加菌体数量
名师解读 果酒和果醋发酵改进装置及其分析
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·河北卷)传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的。( √ )
2.(2022·江苏卷)葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋。( × )
3.(2021·山东卷)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。( √ )
4.(2021·山东卷改编)葡萄酒制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加。( × )
5.(2021·湖北卷)泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸。( × )
6.(2023·北京卷)向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境。( × )
7.(2021·湖北卷)酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌。( × )
8.(2021·海南卷改编)果酒、果醋和泡菜三种传统发酵产物的制作中发酵所利用的微生物都属于原核生物。( × )
9.(2021·海南卷改编)果酒、果醋和泡菜三种传统发酵产物的制作中发酵后形成的溶液都呈酸性。( √ )
10.(2022·湖北卷)生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌。( √ )
[情境推理]
1.(2021·重庆卷节选改编)先酿制果酒再生产果醋的优势有 。
提示：先酿制果酒，发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率；果酒有利于溶出水果中的风味物质并保留在果醋中
2.(2023·全国乙卷节选)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是 。但在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是 。
提示：创造无氧环境 排出CO2
3.(选择性必修3 P8“拓展应用2(3)”)泡菜发酵时，常常会向泡菜坛中加入“陈泡菜水”，其原因是 。
提示：“陈泡菜水”中含有较多的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌
4.(选择性必修3 P6“进一步探究”)日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜的原因是 。
提示：在腌制过程中，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐摄入过量，会发生中毒，甚至死亡
5.(选择性必修3 P8“拓展应用2(2)”)制作的泡菜“咸而不酸”的原因可能是 。
提示：可能是食盐浓度过高、发酵温度过低导致泡菜未能正常发酵
C升华思维实战演练
泡菜的制作
1.(2023·山东卷)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是( C )
A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死
B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
解析：①沸盐水，是为了杀灭杂菌，冷却后再倒入坛中，是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，营造无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是为了排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量，腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增加后降低，D错误。
解题方法
酵母菌、醋酸菌、乳酸菌的比较
酵母菌 醋酸菌 乳酸菌
生物类型 真核生物 原核生物 原核生物
代谢类型 异养兼性厌氧 异养需氧 异养厌氧
生产应用 酿酒 酿醋 制作泡菜、酸奶
氧气条件 前期有氧， 后期无氧 有氧 无氧
适宜温度 18～30℃ 30～35℃ 18～20℃
果酒、果醋的制作
2.(2024·浙江6月选考)阅读下列材料，完成下面小题。
柿子具有较高的营养价值和药用价值。采用液体发酵法可酿制出醋香浓郁、酸味纯正的柿子醋，提高了柿子的经济价值。柿子醋的酿造工艺流程如图所示。
柿子柿子汁柿子酒柿子醋柿子醋成品
下列关于柿子醋酿造过程的叙述，错误的是( D )
A.加酶榨汁环节加入果胶酶，有利于提高柿子汁产量
B.酒精发酵前可对柿子汁进行杀菌，以利于酒精发酵
C.若柿子酒的酒精度过高，应稀释后再用于醋酸发酵
D.用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味相同
解析：加酶榨汁环节加入果胶酶，破坏其细胞壁，有利于提高柿子汁产量，A正确。酒精发酵前可对柿子汁进行杀菌，再接种酵母菌，以利于酒精发酵，B正确。醋酸菌是好氧菌，它们在有氧条件下能够将酒精氧化成醋酸，但是，如果酒精浓度过高，会抑制醋酸菌的生长和代谢活动，从而降低醋酸的产量和品质。因此，在将柿子酒用于醋酸发酵之前，如果酒精度过高，应该进行适当的稀释处理，以降低酒精浓度，提高醋酸菌的发酵效率，C正确。用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味不相同，D错误。
溯源教材 找答案：灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外 所有 的微生物，包括 芽孢 和孢子。清除杂菌可有利于接种菌种的发酵，由以上可以推断B 正确 。
3.(2025·八省联考河南卷)我国具有悠久的酿酒文化和历史。《天工开物》中有“古来曲造酒，蘖造醴”的记载，“曲”指由谷物培养微生物所制成的发酵剂，“蘖”指发芽的谷物，“醴”指甜酒。古人在冬季酿酒时，常将谷物封存在陶器中并埋藏于地下进行保温。下列叙述错误的是( A )
A.酿酒过程中密封的主要目的是避免杂菌污染，从而提高酒的品质
B.“曲”中含有大量的酵母菌，温度是影响酵母菌生长的重要因素
C.“造醴”时选择“蘖”的原因是发芽的谷物会释放更多的淀粉酶
D.“蘖造醴”时大部分糖的分解和代谢物的生成都在发酵阶段完成
解析：酿酒过程中密封的主要目的是为酵母菌无氧呼吸创造无氧环境，从而提高酒的品质，A错误；“曲”中含有大量的酵母菌，温度是影响酵母菌生长的重要因素，B正确；“造醴”时选择“蘖”的原因是发芽的谷物会释放更多的淀粉酶，有利于多糖的水解，C正确；“蘖造醴”时大部分糖的分解和代谢物的生成都在发酵阶段完成，此后需要在低温、密闭的条件下保存一段时间继续进行后续发酵，D正确。故选A。
@考点2 发酵工程及其应用
考点2 发酵工程及其应用
A基础知识重点疑难
1.发酵工程
发酵工程是指利用微生物的 特定功能 ，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
选育菌种 ①从自然界中筛选 ②通过 诱变育种 或 基因工程育种 获得
扩大培养 在 发酵 之前需要对菌种进行扩大培养
配制培 养基 根据菌种，选择原料制备培养基
灭菌 对 培养基 和 发酵设备 进行严格灭菌
接种 将菌种接种到配制的培养基上培养
发酵 (中心环节) ①随时检测培养液中的 微生物数量 和 产物浓度 等 ②及时添加必需的营养成分 ③严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件
分离、提纯产物 ①微生物细胞：采用 过滤、沉淀 等方法将菌体分离和干燥 ②代谢物：根据 产物的性质 进行提取、分离和纯化
获得产品 —
笔记：扩大培养是为了在短期时间内得到大量的菌体
3.啤酒的工业化生产流程及操作目的
生产流程 操作目的
发芽 大麦种子发芽，释放 淀粉酶
焙烤 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活
碾磨 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉
糖化 淀粉 分解，形成糖浆
蒸煮 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌
发酵 酵母菌将糖转化为酒精和二氧化碳
消毒 杀死啤酒中的大多数微生物，延长保存期
终止 过滤、调节、分装啤酒进行出售
4.发酵工程的特点
条件 生产条件 温和
原料 原料来源 丰富 且价格低廉
产物 产物 专一
废弃物 废弃物对环境的 污染小 和 容易处理
5.发酵工程的应用
食品工业 生产传统发酵产品(酒类、酱油等)；生产 食品添加剂 (柠檬酸、味精等)；生产 酶制剂 (淀粉酶、果胶酶等)
医药工业 生产药物、疫苗等
农牧业 生产微生物肥料(根瘤菌肥、固氮菌肥等)；生产微生物农药(白僵菌、井冈霉素等)；生产微生物饲料(单细胞蛋白等)
其他方面 利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质；极端微生物的应用
笔记：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得大量的微生物菌体，即单细胞蛋白
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·贵州卷)发酵罐中接种量越高，酵母菌W的K值越大。( × )
2.(2024·江西卷)[题干信息：井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种(JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长)发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用]
(1)JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因。( × )
(2)JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量。( × )
(3)提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量。( × )
(4)稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化。( √ )
3.(2024·河北卷)从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在CO2或N2环境中进行。( × )
4.(2023·江苏卷)啤酒酿造流程中适当增加溶解氧可缩短发酵时间。( √ )
[情境推理]
1.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，啤酒会变酸，你知道这是发生了什么变化吗？ 。
提示：醋酸菌是一种好氧细菌，若啤酒发酵罐密封不严，酒精就会在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为乙酸
2.(2023·新课标卷节选)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌可通过发酵工程获得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料，在农业生产中使用微生物肥料的作用是 (答出2点即可)。
提示：促进植物生长，增加作物产量；改良土壤结构，减少污染
3.微生物农药防治农林害虫的原理是 。
提示：利用微生物或其代谢物来防治病虫害
4.(选择性必修3 P28“拓展应用1(2)”)如何改造青霉素生产菌使其只产生青霉素，或者只产生头孢霉素？ 。
提示：可以对两种酶的基因进行改造或敲除其中一种酶的基因，从而使青霉素生产菌只产生一种产物
5.(选择性必修3 P23“思考·讨论”节选)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境中的原因是什么？ 。
提示：发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备，达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。因为有些气体和废弃培养液对人和生物有害或会对环境造成污染
C升华思维实战演练
发酵工程及其应用
1.(2022·湖北卷)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是( A )
A.该生产过程中，一定有气体生成
B.微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
C.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D.沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
解析：该生产过程中涉及酿酒酵母，酿酒酵母为兼性厌氧微生物，其有氧呼吸生成CO2和H2O，无氧呼吸生成酒精和CO2，因此该生产过程一定有气体生成，A正确；通过题图可知，微生物生长所需碳源主要来源于果糖生产废水和沼气池废料中的含碳有机物，B错误；使用连续搅拌反应器的目的是提高溶解氧含量，因此该生产工艺利用的是微生物需氧发酵技术生产蛋白质，C错误；沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前不需要灭菌处理，D错误。
剖析题眼 找答案：题干图示中有连续搅拌反应器，故发酵菌种为 好 (好，厌)氧菌，由以上可以推断C 错误 。
2.(多选)(2023·河北卷)乳酸链球菌素(Nisin)是乳酸链球菌分泌的一种抗菌肽。研究者对Nisin发酵生产过程相关指标进行了检测，结果如图。 下列叙述正确的是( ABC )
A.适度提高乳酸链球菌接种量可缩短Nisin发酵生产周期
B.发酵的中后期适量补加蔗糖溶液可促进菌体生长
C.向发酵罐内适时适量添加碱溶液可提高Nisin产量
D.发酵结束后主要通过收获并破碎菌体以分离获得Nisin产品
解析：适度提高乳酸链球菌的接种量，可以使菌体数量增加较快，进而使Nisin浓度更快提高，因此可以缩短发酵生产周期，在较短时间收获产品，A正确。蔗糖是乳酸链球菌的营养物质，随着发酵的进行，发酵液中蔗糖含量逐渐降低，因此中后期补加一定量的蔗糖溶液利于菌体生长，B正确。乳酸链球菌生长过程中产生的乳酸会使发酵罐内pH下降，因此在发酵过程中向发酵罐内适时适量添加碱液，可以创造适于Nisin生产的pH条件，C正确。如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥获得产品。如果产品是分泌到发酵液中的，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施从发酵液中获得产品。Nisin为乳酸链球菌的分泌产物，主要存在于发酵液中，D错误。
剖析题眼 找答案：乳酸链球菌素是乳酸链球菌分泌的一种抗菌肽，主要存在于 发酵液 中，不需要破碎菌体获取，由以上可以推断D 错误 。
3.(2024·山东卷)在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是( D )
A.相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢
B.发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量
C.发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长
D.发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品
解析：黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大越不利于菌体与氧气接触，柠檬酸产生速率越慢，A正确；菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制，发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高铵离子浓度，菌体内可提高柠檬酸产量，B正确；发酵过程中pH下降导致大部分细菌生命活动所必需的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C正确；发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产品，D错误。
提醒 完成限时跟踪检测(四十八)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共46张PPT)
第九单元 生物技术与工程
第48讲 传统发酵技术的应用与发酵工程
复习目标 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、食品及其他农牧业生产上有重要的应用价值。
考点1 传统发酵技术的应用
1. 发酵与传统发酵技术
发酵 概念 是指人们利用 ，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代 谢转化为人类所需要的产物的过程
传统 发酵 技术 概念 直接利用原材料中 的微生物，或利用前一次发酵保存下 来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术
主要
类型 ①混合菌种的固体发酵
②混合菌种的半固体发酵
实例(腐 乳的制 作) 菌种：酵母、曲霉、毛霉等多种微生物都参与了豆腐的发酵，起主要 作用的是
原理：蛋白质被分解为小分子的
微生物
天然存在
毛霉
肽和氨基酸
A基础知识重点疑难
笔记：脂肪 甘油＋脂肪酸
2. 腐乳的制作
(1)菌种：参与的微生物如 等，其中起主要作用的是 。
(2)原理：豆腐中的蛋白质被微生物分解成 。
酵母、曲霉、毛霉
毛霉
小分子的肽和氨基酸
3. 泡菜制作
菌种来源 附着在蔬菜上的
制作原理 在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸
反应式：C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)＋能量
方法
步骤
关键 操作 防止杂菌
污染措施 每次取样用具要洗净，要迅速封口
防止腐
烂措施 泡菜坛要选择 的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸 发酵，防止蔬菜腐烂
乳酸菌
密封性好
关键 操作 制造无氧
环境 泡菜坛盖边沿的水槽要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环 境，并注意在发酵过程中经常向水槽中
温度 发酵过程根据室内温度控制发酵时间。温度过高，易滋生杂菌；温 度过低，发酵时间延长
补充水
4. 泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
项目 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，直至稳 定 下降至相对稳定(硝酸盐还原 菌被完全抑制)
含量变
化曲线
提醒 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。
5. 制作果酒和果醋
(1)果酒和果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
作用
菌类 (真菌) (细菌)
原理 在有氧条件下，酵母菌进行有 氧呼吸，大量繁殖；在 下，酵母菌进行酒精发 酵 当氧气、糖源都充足时，醋酸菌能通过复 杂的化学反应将糖分解成乙酸；当缺少糖 源时，醋酸菌直接将乙醇转化为乙醛，再 将乙醛变为
酵母菌
醋酸菌
无氧
条件
乙酸
项目 果酒制作 果醋制作
反应式
对酸性
环境的
适应性 耐酸 耐酸
项目 果酒制作 果醋制作
最适发
酵温度 18～30 ℃② 30～35 ℃②
发酵
时间 10～12天 7～8天
对氧的
需求 前期需氧，后期不需氧 一直需氧③
笔记：①酵母菌在发酵过程中先出“水”(有氧呼吸的产物)，后出“酒”(无氧呼吸的 产物) ②醋酸发酵的温度比酒精发酵的温度高 ③醋酸菌为好氧菌，若中断氧气的通 入会引起其死亡
(2)方法步骤
器具 消毒 将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为 的酒精 消毒，晾干备用
选材 取新鲜葡萄用 冲洗1～2次 ①，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干
榨汁 用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中(注意：要 留有大约 的空间 ②)，盖 好瓶盖
酒精 发酵 温度控制在 ℃，每隔12 h左右 瓶盖一次(注意：不是打开 瓶盖)，此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12 d
监测 从发酵瓶口取样监测发酵情况
果醋 发酵 果酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，温度控制在 ℃，发酵 时间为 d
70％
清水
1/3
18～30
拧松
30～35
7～8
笔记：①不能反复冲洗 ②用于有氧呼吸，繁殖菌体，增加菌体数量
名师解读 果酒和果醋发酵改进装置及其分析
B拆解真题情境推理
[判断正误]
√
×
√
×
×
×
×
×
√
√
[情境推理]
1. (2021·重庆卷节选改编)先酿制果酒再生产果醋的优势有 。
提示：先酿制果酒，发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率；果酒有利于 溶出水果中的风味物质并保留在果醋中
2. (2023·全国乙卷节选)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度 下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是 。但在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松 瓶盖，原因是 。
提示：创造无氧环境 排出CO2
3. (选择性必修3 P8“拓展应用2(3)”)泡菜发酵时，常常会向泡菜坛中加入“陈泡菜 水”，其原因是 。
提示：“陈泡菜水”中含有较多的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌
4. (选择性必修3 P6“进一步探究”)日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜 的原因是 。
提示：在腌制过程中，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐摄入过 量，会发生中毒，甚至死亡
5. (选择性必修3 P8“拓展应用2(2)”)制作的泡菜“咸而不酸”的原因可能是 。
提示：可能是食盐浓度过高、发酵温度过低导致泡菜未能正常发酵
A. ①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死
B. ②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C. ③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D. ④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
C
解析：①沸盐水，是为了杀灭杂菌，冷却后再倒入坛中，是为了保证乳酸菌等微生物 的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，营造无氧环境，有利于乳 酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是为了排气减 压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量，腌制泡菜 过程中亚硝酸盐的含量先增加后降低，D错误。
解题方法
酵母菌、醋酸菌、乳酸菌的比较
酵母菌 醋酸菌 乳酸菌
生物类型 真核生物 原核生物 原核生物
代谢类型 异养兼性厌氧 异养需氧 异养厌氧
生产应用 酿酒 酿醋 制作泡菜、酸奶
氧气条件 前期有氧，
后期无氧 有氧 无氧
适宜温度 18～30℃ 30～35℃ 18～20℃
果酒、果醋的制作
2. (2024·浙江6月选考)阅读下列材料，完成下面小题。
柿子具有较高的营养价值和药用价值。采用液体发酵法可酿制出醋香浓郁、酸味纯正 的柿子醋，提高了柿子的经济价值。柿子醋的酿造工艺流程如图所示。
柿子 柿子汁 柿子酒 柿子醋 柿子醋成品
A. 加酶榨汁环节加入果胶酶，有利于提高柿子汁产量
B. 酒精发酵前可对柿子汁进行杀菌，以利于酒精发酵
C. 若柿子酒的酒精度过高，应稀释后再用于醋酸发酵
D. 用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味相同
D
解析：加酶榨汁环节加入果胶酶，破坏其细胞壁，有利于提高柿子汁产量，A正确。 酒精发酵前可对柿子汁进行杀菌，再接种酵母菌，以利于酒精发酵，B正确。醋酸菌 是好氧菌，它们在有氧条件下能够将酒精氧化成醋酸，但是，如果酒精浓度过高，会 抑制醋酸菌的生长和代谢活动，从而降低醋酸的产量和品质。因此，在将柿子酒用于 醋酸发酵之前，如果酒精度过高，应该进行适当的稀释处理，以降低酒精浓度，提高 醋酸菌的发酵效率，C正确。用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味不相同，D 错误。
溯源教材 找答案：灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外 的微生物，包 括 和孢子。清除杂菌可有利于接种菌种的发酵，由以上可以推断B 。
所有
芽孢
正确
A. 酿酒过程中密封的主要目的是避免杂菌污染，从而提高酒的品质
B. “曲”中含有大量的酵母菌，温度是影响酵母菌生长的重要因素
C. “造醴”时选择“蘖”的原因是发芽的谷物会释放更多的淀粉酶
D. “蘖造醴”时大部分糖的分解和代谢物的生成都在发酵阶段完成
A
考点2 发酵工程及其应用
解析：酿酒过程中密封的主要目的是为酵母菌无氧呼吸创造无氧环境，从而提高酒的 品质，A错误；“曲”中含有大量的酵母菌，温度是影响酵母菌生长的重要因素，B正 确；“造醴”时选择“蘖”的原因是发芽的谷物会释放更多的淀粉酶，有利于多糖的 水解，C正确；“蘖造醴”时大部分糖的分解和代谢物的生成都在发酵阶段完成，此 后需要在低温、密闭的条件下保存一段时间继续进行后续发酵，D正确。故选A。
1. 发酵工程
发酵工程是指利用微生物的 ，规模化生产人类所需产品的综合性生 物工程。
特定功能
A基础知识重点疑难
2. 发酵工程基本环节
选育菌种 ①从自然界中筛选
②通过 或 获得
扩大培养 在 之前需要对菌种进行扩大培养
配制培
养基 根据菌种，选择原料制备培养基
灭菌 对 和 进行严格灭菌
接种 将菌种接种到配制的培养基上培养
发酵
(中心环节) ①随时检测培养液中的 和 等
②及时添加必需的营养成分
③严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件
诱变育种
基因工程育种
发酵
培养基
发酵设备
微生物数量
产物浓度
分离、提 纯产物 ①微生物细胞：采用 等方法将菌体分离和干燥
②代谢物：根据 进行提取、分离和纯化
获得产品 —
笔记：扩大培养是为了在短期时间内得到大量的菌体
过滤、沉淀
产物的性质
3. 啤酒的工业化生产流程及操作目的
生产
流程 操作目的
发芽 大麦种子发芽，释放
焙烤 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活
碾磨 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉
糖化 分解，形成糖浆
蒸煮 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌
发酵 酵母菌将糖转化为酒精和二氧化碳
消毒 杀死啤酒中的大多数微生物，延长保存期
终止 过滤、调节、分装啤酒进行出售
淀粉酶
淀粉
4. 发酵工程的特点
条件 生产条件
原料 原料来源 且价格低廉
产物 产物
废弃物 废弃物对环境的 和
温和
丰富
专一
污染小
容易处理
5. 发酵工程的应用
食品 工业 生产传统发酵产品(酒类、酱油等)；生产 (柠檬酸、味精等)；生 产 (淀粉酶、果胶酶等)
医药 工业 生产药物、疫苗等
农牧 业 生产微生物肥料(根瘤菌肥、固氮菌肥等)；生产微生物农药(白僵菌、井冈霉素 等)；生产微生物饲料(单细胞蛋白等)
其他 方面 利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质；极端微生物的应用
笔记：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得大量的微 生物菌体，即单细胞蛋白
食品添加剂
酶制剂
×
×
×
×
√
×
√
[情境推理]
1. 啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，啤酒会变酸，你知道这 是发生了什么变化吗？ 。
提示：醋酸菌是一种好氧细菌，若啤酒发酵罐密封不严，酒精就会在醋酸菌的作用下 被氧化产生乙醛，最后变为乙酸
2. (2023·新课标卷节选)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌可通过发酵工程获 得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料，在农业生产中使用 微生物肥料的作用是 (答出2点即可)。
提示：促进植物生长，增加作物产量；改良土壤结构，减少污染
3. 微生物农药防治农林害虫的原理是 。
提示：利用微生物或其代谢物来防治病虫害
4. (选择性必修3 P28“拓展应用1(2)”)如何改造青霉素生产菌使其只产生青霉素，或 者只产生头孢霉素？ 。
提示：可以对两种酶的基因进行改造或敲除其中一种酶的基因，从而使青霉素生产菌 只产生一种产物
5. (选择性必修3 P23“思考·讨论”节选)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液 等不能直接排放到外界环境中的原因是什么？ 。
提示：发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备，达到国家排放要 求后才能排放到外界环境中。因为有些气体和废弃培养液对人和生物有害或会对环境 造成污染
A. 该生产过程中，一定有气体生成
B. 微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
C. 该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D. 沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
A
解析：该生产过程中涉及酿酒酵母，酿酒酵母为兼性厌氧微生物，其有氧呼吸生成 CO2和H2O，无氧呼吸生成酒精和CO2，因此该生产过程一定有气体生成，A正确；通 过题图可知，微生物生长所需碳源主要来源于果糖生产废水和沼气池废料中的含碳有 机物，B错误；使用连续搅拌反应器的目的是提高溶解氧含量，因此该生产工艺利用 的是微生物需氧发酵技术生产蛋白质，C错误；沼气池废料和果糖生产废水在加入反 应器之前不需要灭菌处理，D错误。
剖析题眼 找答案：题干图示中有连续搅拌反应器，故发酵菌种为 (好，厌)氧 菌，由以上可以推断C 。
好
错误
A. 适度提高乳酸链球菌接种量可缩短Nisin发酵生产周期
B. 发酵的中后期适量补加蔗糖溶液可促进菌体生长
C. 向发酵罐内适时适量添加碱溶液可提高Nisin产量
D. 发酵结束后主要通过收获并破碎菌体以分离获得Nisin产品
ABC
解析：适度提高乳酸链球菌的接种量，可以使菌体数量增加较快，进而使Nisin浓度更 快提高，因此可以缩短发酵生产周期，在较短时间收获产品，A正确。蔗糖是乳酸链 球菌的营养物质，随着发酵的进行，发酵液中蔗糖含量逐渐降低，因此中后期补加一 定量的蔗糖溶液利于菌体生长，B正确。乳酸链球菌生长过程中产生的乳酸会使发酵 罐内pH下降，因此在发酵过程中向发酵罐内适时适量添加碱液，可以创造适于Nisin生 产的pH条件，C正确。如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过 滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥获得产品。如果产品是分泌到发酵液中的，可根据 产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施从发酵液中获得产品。Nisin为乳酸链球 菌的分泌产物，主要存在于发酵液中，D错误。
发酵
液
错误
A. 相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢
B. 发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量
C. 发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长
D. 发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品
D
解析：黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越 大越不利于菌体与氧气接触，柠檬酸产生速率越慢，A正确；菌体内铵离子浓度升高 时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制，发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高铵 离子浓度，菌体内可提高柠檬酸产量，B正确；发酵过程中pH下降导致大部分细菌生 命活动所必需的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C正确；发酵结束后，将过滤所 得的固体物质进行分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产品，D 错误。
