2026届新高考生物三轮热点复习：发酵工程

2026届新高考生物三轮热点复习发酵工程1.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。一、发酵工程

选育菌种性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品生产微生物直接合成的产物生产微生物不能合成的产品如青霉素、谷氨酸等，则可从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学的方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品目的。2.发酵工程的基本环节一、发酵工程

选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品性状优良的菌种可以加速发酵过程，缩短生产周期柠檬酸啤酒味精青霉素黑曲霉啤酒酵母青霉菌谷氨酸棒状杆菌一、发酵工程

选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品方法：自然筛选、诱变育种或基因工程育种优点：经济实惠缺点：自发突变频率低，出现优良性状可能性小，需要时间长。2、诱变育种或基因工程育种优点：育种时间短、提高发酵产物纯度、减少副产物缺点：技术要求高1、自然筛选一、发酵工程

选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品方法将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。目的增加菌种数量，缩短生产周期一、发酵工程

选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。生产实践中，培养基配方要经过反复试验才能确定。类型：发酵工程一般使用液体培养基一、发酵工程

选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品发酵工程所用大多为单一菌种，若有杂菌污染则会影响产量，所以培养基和设备需严格灭菌。原因实例杂菌与菌种之间形成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。在青霉素生产过程中混入杂菌，这些杂菌会分泌青霉素酶，分解青霉素。灭菌对象：培养基和发酵设备一、发酵工程

选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品发酵工程的中心环节实例：谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。监控要点一监控要点二监控要点三检测培养液中的微生物数量、产物浓度等及时添加必需的营养成分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件一、发酵工程

培养物或营养物质的加入口观察孔取样管电动机排气管pH计冷却水排出口冷却夹层发酵液搅拌叶轮生物传感器装置空气入口温度传感器和控制装置冷却水进入口阀门放料管编号主要用途A区B区C区D区控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程。取样器也可以通过取样判断发酵状态和程度。通过控制冷水流速调节罐温电机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气溶解以及散热。一、发酵工程

选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品菌体本身代谢产物根据其性质采取适当的提取、分离和纯化措施获得产品采用过滤、沉淀等方法进行分离、干燥，得到产品一、发酵工程

发酵工程相关问题：1、微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？(1)低成本的培养基上能迅速繁殖(2)生产所需代谢物的产量高(3)发酵条件易控制(4)菌种不易变异，退化等2、怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？

要对温度、pH和溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必需的营养组分。一、发酵工程

3、在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段,会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。4、在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？

不能。发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。要进行二次清洁或灭菌处理后才能排放。一、发酵工程

（1）产物专一（2）生产条件温和（3）原料来源丰富且价格低廉（4）废弃物对环境污染小且容易处理发酵工程的特点（1）在食品工业上的应用（2）在医药工业上的应用（3）在农牧业上的应用（4）在其他方面的应用发酵工程的应用二、发酵工程的应用

1.在食品工业上的应用(1)生产传统的发酵产品酱油的生产小分子肽和氨基酸酱油黑曲霉(蛋白酶)淋洗、调制各种酒类的生产各种酒类酿酒酵母三、发酵工程的应用

啤酒的工业化生产流程发芽12焙烤3碾磨4糖化大麦水糖化罐大麦种子发芽，释放淀粉酶。加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。淀粉分解形成糖浆。三、发酵工程的应用

啤酒的工业化生产流程蒸煮56发酵7消毒8终止产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。酵母菌将糖转化为酒精和CO2杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。过滤、调节、分装啤酒进行出售。糖浆啤酒花过滤冷却装瓶装罐储存罐三、发酵工程的应用

思考2：啤酒发酵的过程及内容过程内容主发酵酵母菌的繁殖、糖的分解、代谢物的生成，一般5~10d后发酵低温、密闭环境下储存，一般1~2个月三、发酵工程的应用

关于啤酒发酵的相关问题与传统的手工发酵相比，在下面啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？

菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制，产品的消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。三、发酵工程的应用

类别“精酿”啤酒“工业”啤酒原料是否添加食品添加剂麦芽汁浓度发酵时间特点只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水麦芽、啤酒花、酵母菌、水、大米、玉米、淀粉等不添加添加

较高，口味浓郁较低，口味清淡长，可达2个月短，通常7天左右产量低、价格高产量高、价格低三、发酵工程的应用

①利用黑曲霉发酵生产柠檬酸；②利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，经处理制成味精。1.在食品工业上的应用：(2)生产各种各样的食品添加剂淀粉淀粉酶葡萄糖黑曲霉柠檬酸合成酶谷氨酸棒状杆菌发酵谷氨酸味精处理氧气柠檬酸三、发酵工程的应用

(3)生产酶制剂种类作用食品直接生产改进生产工艺简化生产过程改善产品的品质延长食品储存期提高产品产量α-淀粉酶β-淀粉酶果胶酶脂肪酶氨基肽酶从生物体中提取的具有酶特性的一类化学物质。也可分为胞内酶、胞外酶三、发酵工程的应用

发酵工程生产的药物动植物的基因微生物直接改造微生物转入微生物病原体的抗原基因转入发酵工程药物药物疫苗各种抗生素多种氨基酸多种激素多种免疫调节剂2.在医药工业上的应用基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合三、发酵工程的应用

3.在农牧工业上的应用①生产微生物肥料微生物肥料的原理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、促进植株生长、增强植物抗病性和抗逆性。利用微生物代谢物抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的的发生。常见微生物肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥利用根瘤菌和固氮菌生产的根瘤菌肥、固氮菌肥三、发酵工程的应用

3.在农牧工业上的应用②生产微生物农药——利用微生物或其代谢物来防治病虫害常见微生物农药：苏云金杆菌(Bt毒蛋白):防治80多种农林害虫白僵菌(真菌):防治玉米螟、松毛虫放线菌(井冈霉素):防治水稻枯纹病三、发酵工程的应用

微生物农药防治和化学农药防治的比较项目微生物农药防治化学农药防治防治机理优点缺点利用微生物或代谢物进行防治成本低、无污染，可以维持生态平衡防治速度慢利用化学药剂（如杀虫剂、杀鼠剂）等进行防治见效快，操作简单成本高，污染环境，不利于维持生态平衡3.在农牧工业上的应用三、发酵工程的应用

3.在农牧工业上的应用③生产微生物饲料微生物饲料：以微生物为发酵菌种，将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体的生物发酵饲料。单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业废料等为原料，通过发酵获得的大量微生物菌体。单细胞蛋白不仅含有丰富的蛋白质，还含有糖类、脂质和维生素等物质。常见微生物饲料：青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。单细胞蛋白三、发酵工程的应用

（1）解决资源短缺和环境污染问题（2）对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用4.在其他方面的应用利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量三、发酵工程的应用

知识夯基

考向研析考点二

发酵工程及其应用

知识点2发酵工程的应用3.发酵工程的应用

源于选择性必修3P22～23图1－9某生产谷氨酸的发酵装置，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，但在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N­乙酰谷氨酰胺，由此可知

。

名师提醒环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成知识夯基

考向研析考点二

发酵工程及其应用

【易错辨析】(1)利用细菌获取大量代谢物时，可利用基因突变和染色体变异进行菌种的选育。(

)(2)发酵工程的灭菌环节只是对培养基进行严格的灭菌。(

)(3)谷氨酸发酵生产中，在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。(

)(4)发酵工程的中心环节是对微生物细胞本身或其代谢物进行分离、提纯。(

)(5)啤酒的工业化生产过程中的焙烤环节是加热杀死种子胚，但不使淀粉酶失活。(

)(6)单细胞蛋白是指单一微生物菌体中的蛋白质。(

)×

提示：细菌没有细胞核，无染色体×

提示：对发酵设备也要进行严格√×

提示：发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵√×

提示：单细胞蛋白是微生物菌体本身真题溯源·考向感知1．(2023·山东等级考)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①盐水煮沸并冷却后再倒入坛中；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(

)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真题溯源·考向感知2．(2024·山东等级考)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(

)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，即可得到产品。如果产品是代谢物，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；柠檬酸属于代谢物D真题溯源·考向感知4.（2025·山西选择考）我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸,流程如图。下列叙述错误的是（

）A.淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源B.扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种C.培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同D.通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累淀粉水解糖可以为微生物发酵提供碳源和能源,A正确。通过扩大培养可以获取更多的黑曲霉,故B正确。通气、搅拌可以增大溶解氧量,促进黑曲霉发酵,即促进柠檬酸积累,D正确。C学以致用·能力提升长句作答类

一、教材知识链接1．酒精发酵过程中，酵母菌能生存，其他微生物不能生存的原因：

。2．酒精发酵过程中，发生“先来水后来酒”的原因是

。3．酒精发酵瓶中的果汁量不能超过总体积的三分之二的原因：

。4．红葡萄酒呈现红色的原因：

。5．果酒制作果醋的过程中，表面的菌膜是由

。在缺氧呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制先有氧呼吸产生水，后无氧呼吸产生酒精初期可以为酵母菌繁殖提供氧气，后期可以暂时储存酵母菌发酵产生的二氧化碳保红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的醋酸菌大量繁殖形成的学以致用·能力提升长句作答类

6．日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜，原因是

。7．腌制泡菜时，乳酸的含量开始很低，中后期急剧增加的原因：

。8．腌制泡菜时，亚硝酸盐含量先增加后降低的原因：

。一、教材知识链接有些蔬菜含有丰富的硝酸盐，当这些蔬菜放置过久发生变质或者煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康发酵初期有氧气，乳酸菌活动较弱；中后期氧气含量减少，乳酸菌大量繁殖，乳酸的量迅速积累发酵初期，乳酸菌和乳酸的量都比较少，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学以致用·能力提升长句作答类

二、教材深挖拓展1．为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？这层白膜是怎样形成的？

2．果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，酵母菌是如何成为优势菌种的？

答案：白膜是由产膜酵母的繁殖形成的。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，在发酵初期或泡菜坛密封不严的情况下，其表面有氧气存在，适合酵母菌繁殖。

答案：发酵后期在缺氧和酸性发酵液环境中，绝大多数微生物的生命活动受到抑制，而酵母