江苏高三生物一轮复习：传统发酵技术、发酵工程（导学案）

第53讲传统发酵技术、发酵工程

【课标要求】1.举例说明某此食品是运用传统发酵技术生产的；2.阐明发醉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1果酒、果醋和泡菜的制作

考点透析

知识1传统发酵技术

1.传统发酵技术是指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。

2.实例——腐乳的制作

(1)菌种：主要是毛霉,酵母、曲霉等也参与了发酵。

(2)原理：蛋白质典理小分子肽、氨基酸(味道鲜美，易于消化吸收)。

知识2泡菜的制作

1.主要菌种及来源：附着在蔬菜上的里逊(原核生物，异养厌氧型)、陈泡菜水等。

2.原理

的

反应简式：C6Hl2O6=-2CHQ3(乳酸)+能量

3.制作流程

4.泡菜制作中营造“无氧环境”的三项措施

(1)选择的泡菜坛要密封性好,

(2)加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水(质量分数为5%〜20%为宜)。装坛时压实,并使盐水没过全部

菜料。

(3)盖上坛盖后发酵期间不宜开盖，并注意在坛盖边沿的水槽中注满水,且注意经常补水。

知识3果酒、果醋的制作

I.菌种

(1)果酒制作需要的微生物是酵母菌,属于其核生物；它是一种异养兼性厌氧型微牛.物，通过有氧呼吸

可以出芽生殖的方式大量增殖，通过无氧呼吸可以产生酒精。

(2)果醋制作需要的微生物是醋酸菌,属于原核生物，是一种异养需氧型微生物，所以果醋制作需要一

直通入无菌空气(或02)。

2.原理

梅

(1)酒精发酵反应简式：C6HIQ6=-2C2HSOH(酒精)+2CO2+能量

(2)果醋发酵反应简式

的

①糖源充足时：C§H”O§+2()2——>2CH3co0H(乙酸)+240+竺鱼+能量

於

②糖源不足时：CzH^OH+O?——*CH3co0H(乙酸)+H?O+能量

3.果酒和果醋制作流程

［挑选..卜匚1^卜侪彳卜［酒精发酵卜(乙酸发不

I,

果酒］［果醋］

(1)果酒制作的条件

温度：18〜30_C(苏教版为18〜25_℃)；02：前期通氧，后期无氧.

(2)果醋制作的条件

温度：30-35JC；02：持续有氧。

(3)发酵装置

③普

结构或操作目的

①充气口在果酒发酵时关闭,在果醋发酵时连接充气泵

②排气口酒精发酵时用来排出C02

长而弯曲的胶管防止空气中微生物的污染

③出料口便于取料，及时监测发酵进行的情况

制酒时关闭充气口

制醋时充气口连接气泵，输入无菌空气或02

解疑释惑

果酒、果醋发酵的操作要点分析

(I)材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗后去枝梗,一般冲洗1〜2次即可，即使反复

进行冲洗，也几乎不影响果酒的发酵，因为果酒发酵的醉母菌可以来自空气。

(2)发酵条件的控制

①葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约必的空间，目的是让酵母菌先进行有氧呼吸大量繁殖，再进行酒

精发酵；还能防止发酵过程中产生的C02造成发酵液溢出。

②果酒发酵过程中程通02促进有氧呼吸,以利于酵母菌大量繁殖；后关闭充气口,以利于酵母菌进

行酒精发酵。发酵过程中，适时地拧松瓶盖,放出产生的C02。

③严格控制温度。果酒、果醋发酵温度不同，因为各自所需的主要菌种繁殖、发酵适宜温度不同。

(3)防止发酵液被污染

①榨汁机要清洗干净，并晾干。

②发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精道毒，杀灭部分微生物，减少杂菌污染。

③装入葡萄汁后发酵瓶要密封或后期封闭充气口。无氧、偏酸性、18〜30℃条件下，适合酵母菌的生

存，不适合绝大多数微生物的生存。

概念辨析

比较果酒、果醋和泡菜的制作

项目果酒的制作果醋的制作泡菜的制作

酵母菌(真核生物，异养兼性醋酸菌(原核生物，异养需氧乳酸菌(原核生物，异养厌氧

菌种

厌氧型)型)型)

当氧气、糖源都充足时，醋

在有氧时，酵母菌大量繁酸菌将糖分解成乙酸：在缺

在无氟条件下，乳酸菌将葡

原理殖；在无氧时，酵母菌进行少糖源和有氧条件下，醋酸

萄糖分解成乳酸

酒精发酵菌可将乙醇转亿乙醛，再将

乙醛变为乙酸

原料萝卜、黄瓜、工豆等新鲜蔬

新鲜葡萄(或苹果)等

选择菜

发酵

18-30℃30〜35℃室温

温度

对氧

前期需氧，后期不需氧需充足氧不需氧

需求

检测嗅味、品尝、通过酸性重铭是否形成菌膜、嗅味、品尝、色泽、口味、亚硝酸盐含量

指标酸钾检测酒精pH检测等

澳思辨小练

I.判断下列说法的正误：

(1)传统发酵以混合菌种的液体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。(X)

提示：传统发酵以混合菌种的固体发酵或半固体发酵为主。

(2)制作泡菜、酸菜时，坛子必须密封，防止乳酸菌在有氧条件下发酵被抑制。(J)

提示：制作泡菜、酸菜的菌种主要是乳酸菌，乳酸菌只进行无氧呼吸，在有氧条件下其发酵作用反而

会受到抑制。

(3)泡菜制作过程中，腌制方法、时间长短和温度高低等条件都会对亚硝酸盐含审有影响。(J)

(4)泡菜制作过程中，乳酸菌的活动会抑制其他杂菌的生长，使用煮沸后冷却的盐水也可起到杀菌作用。

(V)

提示：乳酸菌的发酵产物是乳酸，使发酵液呈酸性，此环境卜.其他杂菌生长受抑制。

(5)可以用新鲜的葡萄直接进行果酒或果醋制作，两者的控制条件基本相同。(X)

提示：用新鲜的葡萄直接进行果酒制作，应该先有氧后无氧；用新鲜的葡萄进行果醋制作，全过程需

要充足的氧气供应，还需要提高发酵温度。

(6)在制作果酒的过程中，除了酵母菌外没有其他微生物。(X)

提示：在制作果酒的过程中，除了酵母菌外还有醋酸菌、乳酸菌等。

2.向泡菜坛中加入“陈泡菜水”相当于微生物培养中的接触操作。

3.泡菜装至八成满的生物学原因：在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃,

它们可进行发酵，发酵产物中有较多的里，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。另外，泡菜

坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。

典题说法

考向1传统发酵技术中的菌种分析

即1(202I・湖北卷)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是(B)

A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸

B.馒头制作过程中，解母菌进行呼吸作用产生CO?

C.米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长

D.酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸菌

【解析】泡菜制作过程中，主要是乳酸菌将前萄糖分解形成乳酸，A错误；酵母菌在有黛条件下可以

大量繁殖，在密封也就是无氧条件下产生酒精，C错误；酸奶制作过程中，后期低温处理不利于乳酸菌正

常代谢，D错误。

考向2泡菜的制作

硼2(2024.江苏卷)关于“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜”的实验，下列叙述正确的是(D)

A.制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中

B.制作酸奶的牛奶须经过高压蒸汽灭菌后再接种乳酸菌

C.发醉装置需加满菜料或牛奶并封装，以抑制乳酸菌的无氧呼吸

D.控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质

【解析】制作泡菜是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，所以为制造无氧环境，制作泡菜的菜料要完全淹

没在煮沸后冷却的盐水中，A错误；牛奶不宜高压蒸汽灭菌，营进行巴氏消毒，B错误；发酵装置中泡菜

需装至八成满，制作酸奶时倒入的奶液最不要超过奶瓶容积的2/3,C错误。

考向3果酒和果醋的制作

画3(2025♦海安期初)科研人员以刺五加、五味子和苹果为原料，经过果酒发酵和果醋发酹酿造复合果

醋，其主要流程如下。相关叙述正确的是(D)

a.将剌五加、五味刺、率b.调整果汁的初始糖度.pH；

果与蒸播水混合进行榨汁在温度为120t下灭菌20min

（•加酿酒酵药菌d•将发酵好的果酒过

静置发酵7d‘滤、离心.无菌处理

c.接种酸酸菌,将其放入恒温振f.过滤、离心,取

’I荡培养箱.振荡摇床进行发酵1上清液装入瓶中

口离压蒸汽灭菌厂沟■却

1后即成孤

A.步骤b中果汁的初始糖度越高越有利于最终果醋的形成

B.步骤c和步骤e均应在无菌环境中接种菌种，发酵温度-•般设置为18〜25℃

C.步骤d所用的无菌技术为湿热灭菌，可以杀死所有微生物，包括芽泡和泡子

D.步骤e中摇床转速过高会加快乙醇的挥发，导致产酸量下降

【解析】初始糖度过高，酵母菌细胞失水而不利于酒精发酵，不利于最终果醋的形成，A错误；步骤

c和步骤e分别为果酒发酵和果醋发酵，二者均应在无菌环境中接种菌利。果酒发酵•般设置为18〜30℃,

果醋发酵一般设置为30〜35℃,B错误；步骤d是对发酵好的果酒过滤液进行灭菌，如果采用湿热灭菌，

可能会导致营养成分破坏等，C错误；步骤e为果醋发酵，醋酸菌是一种好氧菌，步骤e中摇床转速过高,

会加快乙醇的挥发，导致产酸量下降，D正确。

K£（2021・江苏卷）某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是（C）

A.果酒发酵，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器

B.果酒发酵时，用斐林试剂检测前萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多

C.果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时

D.果醋发酵时,用重铭酸钾测定乙酸含量变化,溶液灰绿色逐H加深

【解析】应拧松瓶盖放气，不能迅速放气，因为产酒精的无氧呼吸会导致发酵液中有大量二氧化碳，

溶解不了的二氧化碳会积聚在发酵罐空气中，导致里面气压高于外界气压，迅速放气会导致发酵液喷出，

造成污染；随着发酵的进行，葡萄糖被分解，若用斐林试剂检测，则砖红色沉淀逐日变少；酸性重铭酸钾

溶液可以检验酒精，而不能检测乙酸。

考向4传统发醉技术综合考查

国14（多选）（2022・江苏卷）在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误

的有（ACD）

A.泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气

B.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3,制作泡菜的盐水要淹没全部菜料

C.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

D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18〜25C,泡菜发酵时温度宜控制在30〜35c

【解析】乳酸菌属于厌氧菌，开盖放气会影响乳酸菌发酵，因此不能开盖放气。制作果酒的葡萄汁不

宜超过发酵瓶体积的2/3,是为了发酵初期让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，同时为了防止发酵过程中发

酵液溢出；制作泡菜的盐水要淹没全部菜料，以保证乳酸菌进行无氧呼吸。制作果酒的野生酵母菌来自葡

萄皮，而制作果醋的醋酸菌来自空气或接种，另外制作好葡萄酒后制作葡萄醋，除r要通入无菌空气，还

需要适当提高发酵温度。果酒发醉时温度宜控制在18〜30°C,果醋发酵时温度宜控制在30〜35℃,泡菜

的制作温度低于30〜35℃<,

考点2发酵工程及其应用

考点透析

知识1发酵工程

1.概念：发酵工程是利用微生物的特定功能,通过现代工程技术,规模化生产对人类有用的产品。

2.类型(根据操作方式不同)

(I)分批发酵:是在一个封闭的发酵罐中进行的，其中所有的营养物质在开始时一次性添加，发酵完成

后收获产物，然后清空解体，进行下一个批次的发酵。适合实验室研究或小规模生产。

(2)连续发醉:是指在发酵过程中，营养物质持续不断地加入发酵罐，同时发酵产物也在不断被提取。

这种方式可以保持微生物在适宜的状态下持续工作。更适合大规模和高效率的工业生产。

3.基本环节

途径从自然别嘟冼:

选育菌种

通过诱变育种或基因工程育种族得

r-增加菌种数量

扩大培养

工业发酥罐的体积很大.

接入的菌种总体积也较大

配制_培养基的配方要经过

培养基反复试验才能确定

培养基和发酵设备

火曲郎必须经过产侪的火苗

扩大培养的菌种和灭菌后

接种的培养基加入发解罐中

随时检测培养液中的微生物数量、

产物浓度第.以r解发酵进程；

发

酵罐及时添加必需的营养组分,要严

醉

内

发格控制温度、pH和溶解氧

川

叱

等发酵条件

环

节

大型发醉罐有计算机控制系统.

能对发酵过程中的温度.pH.

溶解氧、罐压、通气量、搅拌、

泡沫和营养等进行监测和控制

①产品是微生物细胞本身：采用

分离、"过滤、沉淀等方法将将体分分和和燥;

提纯②产品是代谢物：根据产物性质

采取适当的提取、分离和纯化措施

产品

解疑释惑

发酵过程中应严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，使其最适合微生物的生长繁殖。如：①通过调

整冷却水进入口的流速控制温度；②通过搅拌叶轮的转速，调控发酵液中溶解氧的含量；③及时添加必要

的营养组分。

知识2发酵工程的应用

1.发酵工程的特点

生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小且容易处理。

2.发醉工程的应用

(1)在食品工业上的应用

①生产传统的发酷产品，如酱油、各种酒类。

②生产各种各样的食品添加剂，如通过黑曲霉发醉制得的柠檬酸，利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产的谷

氨酸制成味精。

③生产酶制剂。

(2)在医药工业上的应用：主要包括生产各种抗虫素、氨基酸、激素和免疫调节剂(制剂)等。

(3)在农牧业上的应用

①生产微生物肥料。利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良

土壤结构等。如固氮菌可增加土壤氢肥的肥力。

②生产微生物农药。利用微生物或其代谢物来防治病虫害，可作为生物防泡的重要手段，包括真菌杀

虫剂、细菌杀虫剂等。

③生产微生物饲料，如发酵饲料、单细胞蛋白和生贮饲料。

(4)在其他方面的应用

①解决资源短缺和环境污染问题，如利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质；通过电催化结合

发酵的方式，用CO?合成葡萄糖和脂肪酸，助力我国实现碳达峰、碳中和。

②对极端微生物的利用，如利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂。

型思辨小练

判断下列说法的正误：

(1)发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。(X)

提示：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。

(2)微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物菌体。(V)

(3)同，种微生物由于培养环境的pH不同，可能会积累不同的代谢物。(，)

(4)用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激素，通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素•，这些都是基因工程

在发酵工程制药领域的运用体现＜(V)

(5)以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物蛋白质，即单

细抱蛋白。(X)

提示：单细胞蛋白是通过发酵获得的大量的微生物菌体。

典题说法

考向1发酵工程的基本环节

即1（多选）（2025・镇江期初）PHA是一种重要的可降解材料，中国科学家构建了一株嗜盐单胞菌H,以

糖蜜或餐厨垃圾为原料在实验室发酵生产PHA,工艺流程如下图所示。下列叙述错误的有（ABD）

搅拌器

开放式发酵系统

A.菌种扩大培养是发酵工程的中心环节

B.为避免杂菌污染，可适当降低发酵液中盐的浓度

C.发酵罐内发酵要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件

D.发酵结束之后，采取适当的过滤、沉淀措施获得PHA

【解析】发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，A错误；喑盐单胞菌H的生长需要一定的盐浓度，其

他微生物则不能在较高的盐浓度卜生长，提高发酵液中盐的浓度，一定程度上可以避免杂菌污染，B错误;

在发酵过程中，需随时监测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，还要及时添加必需的

营养组分，严格控制温度、pH和溶解氧等条件，C正确；发酵结束之后，对于菌体可采取适当的过滤、沉

淀措施来分离，而对于菌体的代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，

D错误。

考向2发酵工程的应用

即2（多选）（2023・江苏卷）某醋厂和啤酒厂的工艺流程如图所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋

醋含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。下列相关叙述正确的有（ACD）

酒曲醋酸

|冷却臼拌曲1感版卜惭酸发㈱--------------灭菌

糯米T蒸熟一T装坛1成乩

调制

修