第49讲　传统发酵技术的应用与发酵工程

第49讲传统发酵技术的应用与发酵工程(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。课标内容1目

录传统发酵技术的应用23发酵工程及其应用关键·真题必刷基础·精细梳理典例·精心深研考点一传统发酵技术的应用1.发酵与传统发酵技术 (1)发酵微生物微生物的代谢不同代谢物固体半固体有氧或无氧2.腐乳制作小分子的肽和氨基酸真菌孢子生殖异养需氧乳酸提醒营造“无氧环境”的3项措施：选择的泡菜坛密封性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水。(3)方法步骤5%～20%冷却八成无氧4.制作果酒和果醋 (1)果酒制作与果醋制作的比较酵母菌醋酸菌兼性厌氧需氧2CH3COOH(乙酸)＋2CO2＋2H2O＋能量4.制作果酒和果醋 (1)果酒制作与果醋制作的比较需氧不需氧(2)果酒和果醋的制作步骤及目的洗洁精酒精枝梗1/318～3010～12拧松 30～357～8果酒和果醋改进装置及其分析装置的使用：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。

(1)“杏花村酒”的酿制，酵母菌只进行无氧呼吸。(2022·湖南卷，7D)(

)提示酿酒初期酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，然后酵母菌通过无氧呼吸产生酒精。(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。(2022·江苏卷，16C)(

)提示制作好葡萄酒后，打开瓶盖，盖上一层纱布，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，进行葡萄醋的发酵。(3)果醋发酵时，乙醇既是乙酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖。(2021·辽宁卷，8A)(

)(4)果醋发酵时，用重铬酸钾测定乙酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。(2021·江苏卷，14D)(

)提示酸性重铬酸钾能检验酒精，不能检验乙酸含量变化。××√×(1)腐乳与豆腐相比，所含有机物的种类和能量有哪些变化？为什么？提示腐乳中有机物的种类增加了，所含的能量却减少了。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸。(2)制作泡菜时配制的盐水为什么要先煮沸，再冷却使用？提示煮沸的原因：一是为了杀死盐水中的杂菌，二是为了排出溶解的氧气；冷却是防止温度过高杀死发酵所需要的乳酸菌。(3)制作葡萄酒的过程中，每隔12h左右拧松瓶盖，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？提示拧松瓶盖的目的是放出CO2，防止发酵瓶内因气压过大而爆裂。不能打开瓶盖，因为要避免杂菌污染发酵液。(4)乙酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明其原因。提示醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。考向1围绕泡菜、果酒和果醋制作，考查科学探究能力1.(2023·山东卷，12)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(

)A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸菌被杀死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解析盐水煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用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，造成无氧环境，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，能达到排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等目的，C正确；腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。A2.(2024·中原名校联考)有关泡菜中亚硝酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐的浓度有关(如图)，下列有关叙述不正确的是(

)A.食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成越快，亚硝酸盐含量峰值出现的越早B.取食泡菜时，时间别太长，防止空气进入C.臭味的产生可能与取食过程中带入坛内油脂类物质有关D.所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌解析从图中可以看出，亚硝酸盐含量上升最快的是食盐浓度为5%时，其峰值出现最早，当食盐浓度上升到7%，亚硝酸盐含量上升相对较慢，峰值出现的相对较晚，A错误；泡菜的制作原理是利用乳酸菌在无氧条件下进行乳酸发酵，所以取食泡菜时，时间别太长，防止空气进入，对乳酸菌有抑制作用，B正确；如果在取食过程中混入油脂，可能会破坏发酵过程，使泡菜出现臭味，C正确；泡菜制作过程中，所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌，D正确。C考向2果酒、果醋的制作3.(2022·湖北卷，11)关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是(

)A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体D.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解析

在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，再进行酒精发酵，A正确；白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程，如发酵初期酵母菌大量繁殖，B正确；酒精发酵利用的菌种是酵母菌，葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质，不存在于线粒体中，C错误，D正确。B4.(2024·广东四校联考)老面是指馒头发酵后剩下的含有酵母菌的生面团，可用于再次发酵。老面发酵与酵母发酵的基本原理相同，但由于老面中混有杂菌，在酵母菌将葡萄糖分解成酒精后，部分酒精可进一步被氧化成乙酸，导致面有酸味。为了中和酸味，人们常往发面中加入适量食用碱，碱与乙酸发生反应的同时能产生CO2，下列说法错误的是(

)A.葡萄糖分解生成酒精的过程属于放能反应B.酒精氧化生成乙酸的过程能使面团变得膨松C.老面发酵时有酸味可能是因为醋酸菌在有氧条件下将葡萄糖分解成乙酸D.老面发酵时添加的食用碱可使面团更膨松解析葡萄糖分解生成酒精的过程释放能量，形成ATP，属于放能反应，A正确；酒精氧化生成乙酸的过程无气体释放，不能使面团变得膨松，B错误；老面发酵时有酸味可能是因为醋酸菌在氧气充足条件下将葡萄糖分解成乙酸，C正确；老面发酵时添加的食用碱，碱与乙酸发生反应的同时能产生CO2，可使面团更膨松，D正确。基础·精细梳理典例·精心深研考点二发酵工程及其应用1.发酵工程

利用微生物的__________，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。特定功能2.发酵工程基本环节诱变育种基因工程育种菌种培养基发酵设备2.发酵工程基本环节微生物数量产物浓度营养组分过滤、沉淀产物的性质3.啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的淀粉酶糖浆酒精和二氧化碳4.发酵工程的特点温和丰富低廉专一污染小容易处理5.发酵工程的应用食品添加剂酶制剂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.微生物肥料使作物增产的原理是______________________________________ _________________________________________________________________。3.微生物农药防治农林害虫的原理是____________________________________。

微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等能增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长利用微生物或其代谢物来防治病虫害考向

结合发酵工程的应用，考查科学探究1.(2023·浙江6月选考，12)关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是(

)A.糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖B.发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测C.若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封不严D.蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵D解析糖化主要是利用霉菌产生的淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖，A正确；可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，若存在酒精则溶液呈现灰绿色，B正确；若酿造过程中酒变酸，则可能是发酵坛密封不严，导致醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为乙酸，C正确；蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，不能马上密封，需要提供氧气先让糟醅中的好氧型霉菌将原料中的淀粉糖化，以及让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，D错误。B2.(2024·广东珠海调研)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法错误的是(

)A.用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期解析用赤霉素处理大麦，可诱导α-淀粉酶相关基因的表达，促进α-淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮(产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。D3.(2024·广东六校联考)五味子果实成熟期在8、9月份，由于其鲜果挂果期短，常温下不易储存。利用五味子干果酿酒可为五味子产业化调整提供一条新的途径。利用五味子生产果酒的流程是：五味子→分选→烘干→去梗→清洗→加20倍水煮沸30min→加水→调整成分→接种酵母→发酵(带渣)，过滤→五味子原酒→陈酿，过滤→调配→杀菌→成品。下列相关叙述错误的是(

)A.分选过程需把霉变的五味子剔除，防止影响果酒质量B.加20倍水煮沸30min的目的是把五味子中的成分释放出来从而有利于发酵C.调整发酵液成分的目的之一是为酵母菌的繁殖及发酵提供适宜的pHD.可将五味子原酒升高温度后，接种醋酸菌密封后即可得到五味子果醋解析霉变的五味子成分发生改变，在发酵过程中会产生不利于果酒品质的物质，A正确；若五味子不经煮沸，其内含有的物质不容易释放到水中，不利于发酵，B正确；经煮沸后得到的五味子汁酸度较高，利用柠檬酸和碳酸氢钠来调节果汁至pH3.0～5.0，有利于酵母菌的繁殖与发酵，C正确；对五味子原酒接种醋酸菌后需持续通气方可得到五味子果醋，D错误关键·真题必刷1.(2022·湖北卷，14)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(

)AA.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据图可知，该生产过程中有酿酒酵母的参与，酵母菌呼吸作用会产生二氧化碳，故该生产过程中，一定有气体生成，A正确；糖类是主要的能源物质，微生物生长所需的碳源主要来源于果糖生产废水，B错误；分析图示可知，该技术中有连续搅拌反应器的过程，该操作可以增加微生物与营养物质的接触面积，此外也可增大溶解氧含量，故据此推测该生产工艺利用微生物的有氧发酵技术生产蛋白质，C错误；沼气生产利用的是厌氧微生物，在连续搅拌反应器中厌氧微生物会被抑制，因此沼气池废料无需灭菌，D错误。C2.(2023·浙江1月选考，19)某同学想从泡菜汁中筛选耐高盐乳酸菌，进行了如下实验：取泡菜汁样品，划线接种于一定NaCl浓度梯度的培养基，经培养得到了单菌落。下列叙述正确的是(

) A.培养基pH需偏碱性

B.泡菜汁需多次稀释后才能划线接种 C.需在无氧条件下培养

D.分离得到的微生物均为乳酸菌

解析

因为乳酸菌经过无氧呼吸会产生乳酸，故其生活的环境是酸性的，培养基pH需偏酸性，A错误；多次划线能起到稀释的作用，泡菜汁无需多次稀释，B错误；乳酸菌是厌氧型微生物，只能在无氧条件下培养，C正确；泡菜汁中还有酵母菌等其他杂菌，因此分离得到的微生物还有其他菌，D错误。3.(2021·重庆卷，25)人类很早就能制作果酒，并用果酒进一步发酵生产果醋。 (1)人们利用水果及附着在果皮上的________菌，在18～30℃、无氧条件下酿造果酒；利用乙酸菌在____________________条件下，将酒精转化成乙酸酿得果醋。酿造果醋时，得到了乙酸产率较高的醋酸菌群，为进一步纯化获得优良醋酸菌菌种，采用的接种方法是______________________________。酵母30～35℃、有氧稀释涂布平板法(或平板划线法)(2)先酿制果酒再生产果醋的优势有________(多选，填编号)。①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②酿制果酒时形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的产率③果酒有利于溶出水果中的风味物质并保留在果醋中