2026届高三生物一轮复习课件第49讲+传统发酵技术、发酵工程及其应用

第49讲

传统发酵技术、发酵工程及其应用大概念九利用生物技术与工程生产对人类有用的产品考点一：传统发酵技术的应用1发酵1.概念：指人们利用

，在适宜条件下，将原料通过

转化为人类所需要的产物的过程。微生物代谢产生的某些产物(乙醇、乙酸、乳酸、氨基酸、抗生素、酶制剂等)人类所需产物：微生物微生物的代谢2.原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物同一种微生物处于不同环境条件下时，代谢途径也会出现差异。如酵母菌在无氧和有氧条件下的代谢途径不同。3.类型：发酵类型醋酸发酵、谷氨酸发酵酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵发酵是否需要O2需氧发酵厌氧发酵考点一：传统发酵技术的应用2传统发酵技术①实例：②概念：③类型：⑤缺点：④实质：酱酱油醋泡菜腐乳直接利用原材料中

，或利用

保留下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵，制作食品的技术。天然存在的微生物前一次发酵生产条件不易控制，易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一等混合菌种的半固体发酵混合菌种的固体发酵有氧或无氧条件下的物质氧化分解问题：接种优良毛霉菌种制作腐乳属于传统发酵技术吗？直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术，

若直接接种毛霉，则不属于。3腐乳的制作正在发酵的豆腐坯显微镜下的毛霉（1）菌种：

、

和

等，其中起主要作用的是

。酵母米曲霉毛霉毛霉a.菌种来源：空气中的毛霉c.代谢类型：异养需氧型b.生殖方式：孢子生殖d.适宜温度：15-18℃（2）发酵原理：蛋白质小分子肽+氨基酸蛋白酶/肽酶脂肪

脂肪酶腐乳味道鲜美，有机物的种类

，含量

，营养价值高，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。甘油+脂肪酸增加减少考点一：传统发酵技术的应用项目泡菜制作果酒制作果醋制作发酵菌种

菌种来源代谢类型

细胞类型发酵原理

发酵条件温度

时间氧气

酵母菌（出芽生殖）主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌异养兼性厌氧型真核细胞在有氧条件下：C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶在无氧条件下：C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量酶28℃（18-30℃）10-12d初期需氧，后期不需氧醋酸菌（二分裂）异养需氧型原核细胞空气中的野生型醋酸菌氧气、糖源都充足时：C6H12O6+2O2

2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量酶氧气充足、缺少糖源时：C2H5OH+O2

CH3COOH+H2O+能量酶30-35℃7-8d需要氧气乳酸菌（二分裂）植物体表面天然的乳酸菌异养厌氧型原核细胞C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶在无氧的情况下：18-20℃不需要氧气8-10d4制作泡菜、果酒和果醋的比较1.方法步骤：配制盐水

用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。盐的作用盐浓度过低盐浓度过高煮沸的目的①调味

②抑制微生物（杂菌）生长杂菌易繁殖，导致泡菜变质乳酸发酵受抑制，口味不佳①杀菌

②除氧4泡菜的制作考点一：传统发酵技术的应用1.方法步骤：配制盐水原料处理、蔬菜装坛将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）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。在泡菜发酵初期，酵母菌等较为活跃，发酵产物中有较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；②防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；③留有一定空间，也更方便拿取泡菜。思考：为什么泡菜坛不能装完全满？加盐水封坛发酵将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。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。创造无氧环境4泡菜的制作4泡菜的制作①泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；②通过在显微镜下观察乳酸菌的形态和数目；③根据亚硝酸盐的含量来评定；失败成功5.结果分析：判断：泡菜发酵过程中，是乳酸菌单独发酵的结果（

）×乳酸积累，pH过低；乳酸菌的生长也受到抑制，乳酸菌数量减少。发酵初期多种微生物（如大肠杆菌、酵母菌）进行有氧呼吸，产生较多的CO2，坛沿水槽内有气泡放出。此阶段是

的过程。发酵中期发酵后期主要是乳酸菌的发酵过程，PH降低，其他微生物的生长受到抑制。形成无氧环境泡菜制作过程中，乳酸菌、乳酸及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，可能抑制其活动）继续增多（PH继续下降）下降至相对稳定（硝酸盐还原菌持续被抑制）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），盖好瓶盖酒精发酵冲洗葡萄榨汁装瓶将温度控制在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：消毒去除表面灰尘、污物避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌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造成发酵液溢出排出产生的CO2，防止爆裂防止杂菌污染④葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？⑥拧松但不打开的目的：⑤每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：③为什么葡萄冲洗次数不宜太多？5果酒、果醋的制作打开瓶盖，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？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1.方法步骤（检测是否产生酒精）5果酒、果醋的制作果酒发酵与果醋发酵的装置比较p8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CO2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？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2.该装置还能继续改进吗？1发酵工程的概念和基本环节考点二：发酵工程及其应用1.发酵工程的概念发酵工程是指利用

的特定功能，通过

，规模化生产对人类有用的产品。微生物现代工程技术接种灭菌发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品选育菌种扩大培养配制培养基中心环节2.发酵工程基本环节灭菌选育菌种扩大培养配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品①从

中筛选②通过

，

获得自然界诱变育种或基因工程育种应包括碳源、氮源、水、无机盐及特殊营养通常是液体培养基原因：①杂菌与菌种之间形成

关系使产量下降。②杂菌产生的

抑制菌种的生长使产量下降。①了解发酵进程:随时检测培养液中的__________、

等；②及时添加必需的

；③严格控制

等发酵条件微生物数量产物浓度温度、pH和溶解氧①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，采用

等方法将菌体分离和干燥②发酵产品是代谢物：根据产物的性质采取适当的提取、

措施来获得产品过滤、沉淀分离和纯化获得更多的菌种2.发酵工程基本环节种间竞争代谢物考点二：发酵工程及其应用营养组分培养物或营养物质的加入口观察孔取样管温度传感器及控制装置冷却水进入口阀门空气入口放料管生物传感器装置搅拌叶轮发酵液冷却夹层冷却水排出口pH计排气管电动机抽取样本进行检测调节罐温调节罐压控制溶解氧含量不断搅拌的目的：①使微生物得到充足的O2②使微生物与培养基充分接触，混合均匀；③有助于充分散热；④有利于固体物质在发酵液中保持悬浮状态。发酵罐示意图及功能介绍发芽焙烤碾磨糖化蒸煮发酵主发酵冷却大麦种子发芽，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。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。消毒终止后发酵过滤过滤、调节、分装啤酒进行出售。啤酒的工业化生产流程大部分糖的分解、酵母菌的繁殖和代谢物的生成低温、密闭的环境下储存一段时间项目发酵工程传统发酵技术区别菌种对发酵条件的控制产品处理生产规模和产品分离和提纯产物的方法较多。最后需要进行质量检查不会再对产物进行分离和提纯处理，或仅采用简单沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。通过微生物纯培养技术筛选或其他技术生产的优良菌种，大多是单一菌种原材料中天然存在的混合菌种严格无菌操作，防止杂菌污染。通过现代工程技术对发酵条件精确地控制，使发酵条件处于最佳状态不是无菌操作，容易受到杂菌污染，对发酵条件不能严格控制，易受外界条件影响生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本低，产物多样，产量高通常是家庭式或作坊式的，产量低，生产往往受季节和原料限制，产品风味品种比较单一，质量不稳定发酵工程与传统发酵技术②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产

，嗜低温菌有助于提高

的产量。①生产传统的发酵产品。②生产各种各样的

。③生产

。①利用纤维废料发酵生产

等能源物质。食品添加剂酶制剂酒精、乙烯洗涤剂热敏性产品食品工业：医药工业：农牧业：动植物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、氨基酸、激素、免疫调节剂其他方面：②生产微生物农药：③生产微生物饲料：①生产微生物肥料：2发酵工程的应用本质是微生物菌体，不是蛋白质如单细胞蛋白根瘤菌肥、固氮菌肥等苏云金杆菌(Bt毒蛋白)、白僵菌(真菌)1．（2025·重庆·高考真题）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D2.（2025·江苏·高考真题）某同学利用红叶李果实制作果醋，图示其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是（

）A．果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同B．过程③发酵时会产生大量气泡，需拧松瓶盖放气过程C．过程②中，为使菌种充分吸收营养物质，需每日多次开盖搅拌D．①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率D真题必刷有翻拌操作，且整个过程不是完全密封的，说明主要利用的是好氧微生物发酵C3.（2025·河南·高考真题）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一4.（2025·浙江·高考真题）猕猴桃醋生产的基本工艺流程如下，其中