2026届新高考生物热点冲刺复习《传统发酵技术和发酵工程及其应用》

2026届新高考生物热点冲刺复习传统发酵技术和发酵工程及其应用考点一传统发酵技术的应用家里的“风味实验室”小明的妈妈决定亲手为他制作一些开胃小菜和健康饮品。周末的厨房，变成了一个微型的“风味实验室”。妈妈准备了豆腐、白菜、葡萄和苹果，打算制作腐乳、泡菜、葡萄酒和葡萄醋。小明在一旁帮忙，并对其中蕴含的生物学问产生了浓厚的兴趣。1.妈妈告诉小明，这些美食的制作都离不开“发酵”，请从生物学角度给发酵下一个定义发酵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产物的过程。2.妈妈使用的这些方法，都属于传统发酵技术。请问传统发酵技术有哪些共同特点？A.通常是单一菌种纯种发酵B.通常是多种微生物混合发酵C.不需要严格的灭菌D.依赖原材料和环境中的天然微生物BCD考点一传统发酵技术的应用家里的“风味实验室”3.请说出传统发酵技术和发酵工程有何不同？①菌种来源不同：传统发酵技术依赖原材料或环境中的多种天然微生物；发酵工程利用的是经过筛选的单一纯种微生物。②灭菌要求不同：传统发酵技术不需要严格灭菌；发酵工程全过程都要严格灭菌。③生产规模不同：传统发酵技术规模小；发酵工程规模大。④产物特点不同：传统发酵技术产物成分复杂，风味独特；发酵工程产物单一，纯度高。⑤质量控制不同：传统发酵技术产物质量难控制，不同批次差异大；发酵工程产物质量易控制，产品质量稳定。考点一传统发酵技术的应用家里的“风味实验室”4.腐乳制作①原料：②菌种：③菌种的生殖方式：④菌种的代谢类型：⑤发酵原理：豆腐主要起作用的是毛霉（真核生物）异养需氧型孢子生殖考点一传统发酵技术的应用家里的“风味实验室”4.腐乳制作让豆腐长出毛霉直接利用空气中的毛霉孢子或者直接接种毛霉目的：加盐腌制目的：加卤汤瓶卤汤包括酒和香辛料酒：香辛料：密封腌制方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点前期发酵后期发酵封瓶时瓶口通过酒精灯火焰防止瓶口污染。让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶析出豆腐中的水分、抑制杂菌生长、调味抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味；调味，防腐杀菌考点一传统发酵技术的应用家里的“风味实验室”5.泡菜制作①原料：②菌种：③菌种的生殖方式：④菌种的代谢类型：⑤发酵原理：新鲜蔬菜乳酸菌（原核生物）异养厌氧型C6H12O62C3H6O3（乳酸）酶+能量二分裂不断积累0.4%-0.8%发酵期间，乳酸会___________，当它的质量百分比为____________时，泡菜的口味、品质最佳。考点一传统发酵技术的应用5.泡菜制作向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间；将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满；用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用；配制盐水原料处理蔬菜装坛加盐水封坛发酵调味、抑制微生物生长①杀死盐水中的杂菌创造无氧环境将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；防止杀死乳酸菌①为了防止发酵液溢出②防止因装太满盐水未没过菜料而变质③方便拿取②去除盐水中的氧气防止高温杀死材料表面乳酸菌考点一传统发酵技术的应用泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的含量变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期发酵中期发酵后期曲线模型少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制）少增加（硝酸盐还原菌的作用）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）减少（乳酸积累，PH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）乳酸乳酸菌亚硝酸盐考点一传统发酵技术的应用【情景探究】如图是泡菜在腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化规律，据图分析：(1)从生物间的相互关系和条件变化分析，乳酸菌呈现这种变化规律的原因是什么？(2)乳酸含量开始很低，中后期急剧增加的原因是什么？(3)分析亚硝酸盐的含量变化的原因？初期：大肠杆菌、酵母菌、硝酸盐还原菌利用氧气，创造无氧环境，乳酸菌开始活动；中期：乳酸菌产生了大量乳酸，其他细菌活动受到抑制，乳酸菌活动增强；后期：由于乳酸的积累，乳酸菌活动也受到抑制，乳酸菌数量下降。初期有氧气，乳酸菌活动较弱，中后期氧气含量减少，乳酸菌大量繁殖，乳酸迅速积累。发酵初期，乳酸菌和乳酸的量都比较少，而由于硝酸盐还原菌的活动，亚硝酸盐含量逐渐增加；后期由于硝酸盐还原菌受抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降。考点一传统发酵技术的应用【思考讨论】1.泡菜咸而不酸的最可能原因？加入陈泡菜水的目的？可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵接种纯度较高的乳酸菌2.泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素？温度、腌制时间、食盐用量3.妈妈提醒小明，取食泡菜要用干净的筷子，否则泡菜水容易“生花”（长出白膜）。b)这体现了发酵过程中要注意什么？a)这层“白膜”主要是由什么微生物引起的？酵母菌注意防止杂菌污染c)如何判断腌制的泡菜是否成功？色泽、风味、乳酸菌数量、亚硝酸盐含量等d)尝试说出泡菜制作过程中制作无氧环境的措施？①选择气密性好的泡菜坛。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，盐水没过全部菜料。④盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水；发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补水。考点一传统发酵技术的应用家里的“风味实验室”6.果酒制作①原料：②菌种：③菌种的生殖方式：④菌种的代谢类型：⑤发酵原理：新鲜水果（葡萄）酵母菌（真核生物）异养兼性厌氧型C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O+能量（有氧条件）酶C6H12O62C2H5OH＋2CO2+能量（无氧条件）酶出芽生殖、孢子生殖考点一传统发酵技术的应用6.果酒制作器具消毒将发酵瓶、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，晾干备用冲洗葡萄取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干榨汁装瓶用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖酒精发酵将温度控制在18-30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d.①70%的酒精的作用：②冲洗的目的：③冲洗1-2次即可，能否反复冲洗，为什么？④为什么去梗前冲洗：⑤葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？⑥每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：⑦拧松但不打开的目的：去除表面灰尘、污物防止野生菌种数量减少，不利于酒精发酵避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会a.先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；b.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出不能，排出产生的CO2，防止爆裂防止杂菌污染消毒考点一传统发酵技术的应用6.果醋制作打开瓶盖，盖上纱布当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30-35℃，时间为7-8d。果醋检测果酒检测可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测⑧如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？a.闻b.品尝c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测橙色→灰绿色⑨醋酸菌从何而来？⑩如何检测果醋的发酵情况？a.闻；b.品尝；c.使用pH试纸检测前后的pH值；d.观察醋酸菌膜是否形成；打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件(不能利用乙醇)而不能繁殖考点一传统发酵技术的应用果酒发酵与果醋发酵的装置比较结构作用酒精发酵时状态醋酸发酵时状态充气口排气口出料口通入空气关闭打开，并接入气泵排出发酵产生的气体打开打开便于取样监测关闭关闭思考：1.为什么排气口胶管长而弯曲？2.该装置还能继续改进吗？防止空气中微生物的污染可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等项目果酒制作果醋制作发酵菌种

菌种来源菌种代谢类型发酵原理在有氧条件下：在无氧条件下：氧气、糖源都充足时：缺少糖源时：发酵条件温度

时间氧气

酵母菌醋酸菌主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌异养兼性厌氧型异养需氧型C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量酶C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量酶空气中的野生型醋酸菌C6H12O6+2O22CH3COOH+2H2O+2CO2+能量酶C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量酶28℃（18-30℃）30-35℃10-12d7-8d初期需氧，后期不需氧始终需要氧气4．(2024·广东六校联考)《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的酿醋工艺：“大率酒一斗，用水三斗，合瓮盛，置日中曝之。七日后当臭，衣(指菌膜)生，勿得怪也，但停置，勿移动，挠搅之。数十日，醋成。”下列叙述错误的是()A．该方法依据的原理是醋酸菌在氧气充足、糖源缺乏时将酒精转化为乙酸B．加水的目的是对酒进行稀释，避免渗透压过高杀死醋酸菌C．“衣”位于变酸的酒表面，是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的D．“挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触，还可以增加溶液中的溶解氧C易错辨析(1)泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸(2)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)果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器(4)果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多(5)果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深A．泡菜的制作过程主要是由乳酸菌参与发酵，该菌属于厌氧菌B．用水密封发酵坛的主要目的是保持无氧条件C．盐水的制作过程要煮沸冷却，煮沸是为了除去水中的氧气和杂菌，冷却是因为高温会杀死乳酸菌D．腌制泡菜时如果加入一些陈泡菜汁，可以缩短腌制时间E．泡菜制作的过程中，乳酸菌在产生乳酸的同时还会产生亚硝酸盐F．发酵期间乳酸不断积累，当它的质量分数为5%～20%时，泡菜口味最佳G．泡菜制作过程中，亚硝酸盐的含量先增加后降低××√××√√√√××√易错辨析A．制作葡萄酒前，需反复冲洗葡萄以避免杂菌污染B．将葡萄汁装入发酵瓶要留有大约1/3的空间C．为保证无氧环境，果酒制作过程中不能拧松瓶盖D．在O2和糖源充足时，醋酸菌能将乙醇先转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸E．制作果酒和果醋的温度基本相同F．果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒则情况相反G．泡菜坛内的白色菌膜和变酸的果酒表面的菌膜所含的主要菌种相同3．如图为果酒与果醋发酵的简易装置甲及兴趣小组设计的改进装置乙示意图，下列说法正确的是()A．装置甲在酿酒过程中被杂菌污染的机会比装置乙小B．装置乙的d处弯曲可防止发酵液被空气中的杂菌污染C．果酒发酵时气阀a需要先打开后关闭D．果酒发酵过程中气阀a和气阀b应同时处于打开或关闭状态E．利用果酒进行果醋发酵时，应适当提高温度并打开气阀a×√×××××BCD考点二发酵工程及其应用1.请你用精准的生物学语言来定义它，并指出它与传统发酵技术（如家庭制作米酒）最根本的区别是什么？发酵工程：是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。根本区别：传统发酵技术通常是混合菌种、开放式的自然发酵，过程不可控，产品质量不稳定。而现代发酵工程是纯种、无菌、可控的工业化发酵，通过对温度、pH、溶氧量等条件的精确调控，实现高产、高效、高质量的生产。2.一个完整的发酵工程项目，从实验室构想走向工业化生产，需要经历哪些基本环节？请你画出流程图，并简要说明每个环节的核心任务。考点二发酵工程及其应用2.一个完整的发酵工程项目，从实验室构想走向工业化生产，需要经历哪些基本环节？请你画出流程图，并简要说明每个环节的核心任务。菌种选育扩大培养配制培养基灭菌接种发酵罐内发酵分离、提纯产物获得性状优良的菌种方法：①从自然界中筛选②通过诱变育种或基因工程育种获得繁殖快、产量高；低成本；发酵条件易控制；菌种不易变异退化增加菌种数目用何性质的培养基：液体培养基如何扩大培养：将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养提供营养菌种确定后经过反复试验确定培养基和发酵设配都必须经过严格灭菌杂菌与菌种之间形成的种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。灭菌原因：获得产品考点二发酵工程及其应用2.一个完整的发酵工程项目，从实验室构想走向工业化生产，需要经历哪些基本环节？请你画出流程图，并简要说明每个环节的核心任务。菌种选育扩大培养配制培养基灭菌接种发酵罐内发酵分离、提纯产物将菌种接入发酵罐中发酵工程的核心环节获得产品①了解发酵进程：随时检测培养液中微生物数量、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、溶解氧等发酵条件获得并纯化产物方法：①产品是微生物细胞本身过滤、沉淀等②产品是代谢物依据产物性质采取适当的提取、分离和纯化措施考点二发酵工程及其应用3.在食品工业中，发酵工程几乎无处不在。请至少列举出三个不同品类的产品，并指明它们分别是由哪种微生物发酵产生的。调味品：酱油（黑曲霉）醋（醋酸杆菌）味精/谷氨酸（谷氨酸棒状杆菌）酒类：啤酒/葡萄酒（酵母菌）乳制品：酸奶/奶酪（乳酸菌）食品添加剂：柠檬酸（黑曲霉）4.与传统化学合成或提取相比，利用发酵工程生产食品或食品添加剂（如柠檬酸）有哪些突出的优势？①生产条件温和（通常在常温、常压、近中性的条件下进行）②原料来源丰富且价格低廉（常以玉米、薯干、糖蜜等农副产品为原料）③产物专一（微生物酶催化的反应具有高度专一性）④废弃物对环境污染小和容易处理等酶制剂：淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等考点二发酵工程及其应用5.发酵工程在医药工业中占据了不可替代的地位。请至少列举出三类利用发酵工程生产的医药产品，并分别简述其生产所依赖的微生物类型或技术核心。①抗生素类：如青霉素。主要利用真核微生物-霉菌（如产黄青霉）进行生产②激素与蛋白类药物：如人胰岛素、人生长激素。其生产核心是利用基因工程改造的工程菌（如大肠杆菌）或真核细胞（如酵母菌），再通过发酵工程实现规模化。③疫苗类：如重组乙肝疫苗。将乙肝病毒表面抗原的基因导入酵母菌中，让酵母菌在发酵过程中表达出病毒抗原蛋白，经提纯后制成疫苗。考点二发酵工程及其应用6.除了生产常规药物，发酵工程在开发新型疫苗（如亚单位疫苗）中也发挥着重要作用。与传统灭活或减毒活疫苗相比，利用酵母菌发酵生产的重组亚单位疫苗（如HPV疫苗）具有哪些独特优点？极高的安全性：该疫苗只包含病毒的某种特定抗原蛋白，而不含病毒的遗传物质，因此绝对没有感染风险，也不会因病毒复活而致病，适用于免疫力低下的人群。有效性明确：成分单一，诱导的免疫反应针对性强。易于规模化生产：利用发酵工程生产抗原蛋白，过程可控、高效，易于保证不同批次间质量的稳定性和一致性。可生产传统技术难以制备的疫苗：对于一些培养困难或危险的病毒（如HPV、乙肝病毒），传统方法难以制备疫苗，而该技术可以绕过病毒培养，直接生产有效的抗原成分。考点二发酵工程及其应用7.与传统从动物胰腺中提取胰岛素相比，利用基因工程菌发酵生产人胰岛素具有显著优势。请描述该技术的大致流程，并分析其优势所在？基因工程阶段：从人的胰岛B细胞中获取胰岛素基因。构建工程菌：将胰岛素基因与质粒重组，形成重组DNA分子，然后导入大肠杆菌中，构建成能表达人胰岛素的“工程菌”。发酵工程阶段：在严格的无菌条件下，于发酵罐中大规模培养该工程菌。产物提取：工程菌合成的人胰岛素通常存在于菌体内，因此需要破碎细胞，并进行分离、复性、纯化等一系列操作，最终获得高纯度的人胰岛素产品。产量高、成本低：发酵生产不受动物来源限制，能大规模生产，显著降低了成本。安全性好：避免了动物源病原体（如病毒）的污染风险。纯度高、质量稳定：产品为纯的人胰岛素，免疫原性低，且生产过程可控，质量稳定。伦理与动物保护：无需屠宰大量动物，符合伦理要求。考点二发酵工程及其应用8.在农业领域，发酵工程可以用于生产哪些产品？请以微生物农药为例，说明它与化学农药相比，为何更符合现代农业的可持续发展理念？农业产品：微生物农药（如苏云金杆菌Bt）、微生物肥料（如根瘤菌剂）、微生物饲料（如单细胞蛋白）。微生物农药的优势：对人畜安全：对害虫特异性强，不伤害天敌。环境污染小：易被降解，无残留。不易产生抗药性：作用方式多样，害虫难以产生抗性。符合绿色农业要求：是生产有机食品的理想工具。考点二发酵工程及其应用9.请阅读教材24-25页，下面是啤酒的工业化生产流程，请回答下列问题。发芽焙烤碾磨糖化蒸煮发酵冷却消毒终止过滤（1）啤酒酿造主要依赖于哪种微生物的代谢活动？请明确指出它在啤酒酿造两个主要阶段（糖化与发酵）中分别扮演的角色酵母菌糖化阶段：此阶段的主角是大麦自身发芽产生的淀粉酶，酵母菌不直接参与。糖化的目的是将谷物中的淀粉分解为酵母菌可利用的麦芽糖、葡萄糖等单糖或二糖。发酵阶段：此阶段是酵母菌的核心阶段。酵母菌通过无氧呼吸（酒精发酵），将糖化后的糖类转化为乙醇和CO₂，同时产生高级醇、酯类等微量的风味物质，共同构成啤酒特有的口感与香气。考点二发酵工程及其应用9.请阅读教材24-25页，下面是啤酒的工业化生产流程，请回答下列问题。发芽焙烤碾磨糖化蒸煮发酵冷却消毒终止过滤(2)在“蒸煮”环节中加入酒花（啤酒花）的主要目的是什么？（至少说出两点）赋予风味：提供啤酒独特的苦涩味和芳香味。防腐抑菌：酒花中的α-酸等成分具有一定的防腐能力，可以抑制杂菌生长。促进蛋白质凝固：有助于麦汁中不必要的蛋白质凝固析出，使啤酒更清澈。(3)主发酵阶段需要控制在无氧条件下，请从微生物代谢角度解释其原因。酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，会大量繁殖菌体，而将糖类彻底氧化为CO₂和H₂O，不产生酒精。在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸（酒精发酵），将糖类主要转化为乙醇和CO₂，这正是啤酒生产的目标。考点二发酵工程及其应用9.请阅读教材24-25页，下面是啤酒的工业化生产流程，请回答下列问题。发芽焙烤碾磨糖化蒸煮发酵冷却消毒终止过滤(4)发酵结束后，啤酒需经过“后发酵”或“贮酒”阶段，在低温、密闭条件下储存一段时间。这个过程的目的是什么？碳酸化：在密闭容器中，酵母菌产生的CO₂溶解在酒液中，使啤酒充满气泡，具备杀口力。风味成熟：在低温下，一些不良的挥发性风味物质（如乙醛、双乙酰）被缓慢还原，同时有益的酯类等风味物质继续形成，使啤