还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：新高考生物一轮复习考点课件 （含解析）
成套系列资料，整套一键下载
新高考生物一轮复习考点课件第52讲 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用（含解析）
展开
这是一份新高考生物一轮复习考点课件第52讲 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用（含解析），共60页。PPT课件主要包含了果酒和果醋的制作，发酵工程及其应用，发酵工程等内容，欢迎下载使用。
第52讲 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用
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、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。
考点一 发酵与传统发酵技术的概念及泡菜的制作
考点二 果酒和果醋的制作
主要考点 必备知识
考点三 发酵工程及其应用
发酵与传统发酵技术的概念及泡菜的制作
1.发酵与传统发酵技术
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要的产物的过程。
原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
*必修一中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”，是狭义的发酵概念
微生物:个体难以用肉眼观察的一切微小生物之统称。微生物包括：细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等在内的一大类生物群体。
(2)传统发酵技术：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。
传统发酵特点：传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式。
传统发酵技术常见产品：腐乳、酱、酱油、醋、泡菜、豆豉。
思考辨析：使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？
不属于；使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算；例如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；
2.传统发酵食品制作所利用的微生物
①代谢特点：厌氧细菌，代谢类型为异养厌氧型；在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。②发酵原理（反应简式） ③生产应用：可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。④分布：广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。⑤常见类型：乳酸链球菌和乳酸杆菌。
2C3H6O3（乳酸）+能量
①代谢特点：单细胞真菌，代谢类型为异养兼性厌氧型；在无氧的情况下能进行酒精发酵。②发酵原理（反应简式） ③生产应用：可用于酿酒、制作馒头和面包等。④影响因素：温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28℃。⑤分布：在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。
2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
①代谢特点：好氧细菌，代谢类型为异养需氧型；当O2、糖源都充足时，能将糖分解成醋酸；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。②发酵原理（反应简式） ③生产应用：可用于制作各种风味的醋。
C6H12O6+2O2
2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量
CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
3.尝试制作传统发酵食品
①参与发酵的微生物：多种微生物，如_____、_____和___________等；②发酵原理毛霉等微生物能产生______和_____等；经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解为___________________。（*此外，微生物还可以产生脂肪酶，将脂肪分解为脂肪酸和甘油）
直接利用空气中的毛霉孢子或者直接接种毛霉
目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶
目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长
酒：抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味；香辛料：调味，防腐杀菌
*卤汤中酒的含量应控制在12%左右，过高会延长腐乳成熟的时间，过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败
②发酵原理 a.利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的； b.发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量百分比为0.4%～0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。 c.相关反应式：
③发酵条件：适宜的温度；严格控制厌氧条件。
根据室内温度控制发酵时间
①参与发酵的主要微生物及来源：
植物体表面天然的乳酸菌
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；
（1）盐的作用？（2）盐水浓度要适宜的目的？（3）盐水煮沸的目的？（4）盐水冷却后使用的目的？
调味，抑制其他微生物生长。
过高，乳酸发酵将受抑制；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
杀菌，去除水中的溶解氧。
不影响乳酸菌的生命活动。
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；
若不新鲜，蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高。
泡菜坛子使用之前要检查密封性的目的？
给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件。
泡菜坛应装至八成满,为什么？
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CO2，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。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
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；
在泡菜制作过程中营造“无氧环境”的3项措施是什么？
a.选择的泡菜坛要密封性好。b.加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料。c.盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
注意：腌制过程中，要注意控制制的时间、温度和食盐的用量。温度过高、食盐用量不足10％腌制时间过短，容易造成细菌大量殖，亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10天后，亚硝酸盐的含量开始下降。
泡菜制作过程中，各阶段菌种变化：（1）发酵初期：主要是大肠杆菌、酵母菌活跃，消耗大量氧气，使坛内形成无氧环境，会使好氧菌生命活动逐渐被抑制。（2）发酵中期（风味最佳）：乳酸菌活跃使乳酸不断积累，pH下降，嫌气状态形成，乳酸杆菌进行活跃的同型乳酸发酵（发酵产物只有乳酸或达到80%以上），大肠杆菌、酵母菌等微生物的活动受到抑制。。（3）发酵后期：乳酸继续增加，到一定程度后会使乳酸菌的生长繁殖被抑制。
泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中的低铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白，从而导致缺氧性中毒症状；膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝胺（霉变的食品亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。
酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N-1－萘基乙二胺盐酸盐结合生成玫瑰红溶液。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色，即可计算出样品中的亚硝酸盐含量。
某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，在用5﹪的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见右栏曲线图，请你帮他分析问题。
1.据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
2.他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？
3.加入“陈泡菜水”的目的是什么？
13天后食用比较好，亚硝酸盐含量低
盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物
“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸
少（O2抑制乳酸菌活动）
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸积累，抑制其他菌活动）
达到最多后开始下降（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，抑制乳酸菌活动）
继续增多，最后保持稳定
下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
考向 发酵及传统发酵技术的概念
1.关于发酵的叙述，不正确的是（ ）A.发酵就是无氧呼吸B.发酵是将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程C.酒精发酵是由活的酵母菌引起的D.利用微生物能够生产出人们所需多种产物的原因是不同的微生物具有 产生不同代谢物的能力
解析：发酵包括有氧发酵和无氧发酵，A错误；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要的产物的过程，B正确；酒精发酵是由活的酵母菌引起的，C正确；不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，因此利用微生物能够生产出人们所需的多种产物，D正确。
[变式训练]1．下列有关传统发酵技术的叙述，不正确的是( )A．传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主B．在制作腐乳的过程中，多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉C．腐乳味道鲜美的原因在于大分子蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸D．传统发酵技术都是直接利用的天然原料中的微生物
解析：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发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术，D错误。
考向 泡菜的制作2.从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，乳酸菌与杂菌数目也发生变化，下列有关分析错误的是( )A．泡菜制作初期就有乳酸菌的存在B．密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据一定优势C．在发酵过程中，乳酸含量逐渐增多，可以抑制其他微生物的生长D．发酵过程中，杂菌数目的减少使乳酸菌与杂菌的种间竞争减弱，因此乳酸菌数目会一直增多
解析：泡菜制作初期泡菜液中多种微生物并存，也存在乳酸菌，A正确；乳酸菌是厌氧型微生物，密闭的发酵环境使其在种间竞争中占据一定优势，B正确；发酵过程中，乳酸含量不断增多，不仅可以抑制其他微生物的生长，也会影响乳酸菌的活性，因此乳酸菌数目不会一直增多，C正确、D错误。
[变式训练]2．泡菜的制作容易受环境条件的影响，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短等，均会造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。某研究小组以“测定泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量的变化”为课题开展了如下研究。请分析回答：①取3个泡菜坛，分别编号为A、B、C。②向3个泡菜坛内分别加入调味料和0.6 kg洗净的新鲜大白菜。③向3个泡菜坛内分别加入2 L浓度依次为3%、5%、7%的食盐水。④密封后置于相同的环境中发酵。⑤测定亚硝酸盐的含量。在封坛前进行第一次测定，以后定期测定，并将测定的数据绘制成曲线图如下图所示。
⑤测定亚硝酸盐的含量。在封坛前进行第一次测定，以后定期测定，并将测定的数据绘制成曲线图如下图所示。
(1)制作泡菜的主要菌种是________，其代谢类型是______________。
(2)该实验的自变量是____________。实验中食盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是_____________________________________________________________________。(3)图中浓度为3%的食盐水的测定结果，说明_______________________________________。(4)为了使实验结果更准确，测定亚硝酸盐含量时应________________________。
煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了避免高温杀死乳酸菌等发酵菌种
食盐水浓度过低会导致亚硝酸盐含量过高
解析：(1)制作泡菜时使用的主要菌种是乳酸菌，其代谢类型是异养厌氧型；在无氧条件下，乳酸菌能够将蔬菜中的葡萄糖分解为乳酸。(2)根据实验过程可知，该实验的自变量是食盐水的浓度。实验过程中，煮沸食盐水是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了避免高温杀死乳酸菌等发酵菌种。(3)图中浓度为3%的食盐水的测定结果说明食盐水浓度过低会导致亚硝酸盐含量过高。(4)为了使实验结果更准确，测定亚硝酸盐含量时应多次测定后取平均值。
1.泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵( )2.泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件( )3.泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵( )4.泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜( )5.制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少( )
1.日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜的原因是_____________________________________________________________________________________________________。2.制作的泡菜“咸而不酸”的原因：______________________________ 。
中，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐摄入过量或在特定条件下，会危害人体健康
可能是食盐浓度过高、发酵温度过
低导致泡菜未能正常发酵
3.(选择性必修3 P5)发酵是指__________________________________________________________________________________。4.(选择性必修3 P6)泡菜制作过程中制造无氧环境的措施有：(1)选择__ 的泡菜坛。(2)盐水 待用。(3)装坛时压实，___________ 。(4)盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中 ；发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常 。
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要的产物的过程
(2)发酵原理： ①许多新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌； ②在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒（通过有氧呼吸大量繁殖，通过无氧呼吸产酒精）； ③相关反应式
(1)参与发酵的主要微生物及来源：
新鲜水果的果皮表面附着的野生酵母菌
(3)发酵条件： ①温度——重要影响因素：温度是影响酵母菌生长的重要因素；将温度控制在18-30℃进行发酵；酿酒酵母的最适生长温度约为28℃；②氧气含量 a.氧气充足的情况下，大量繁殖； b.无氧条件下，进行酒精发酵；
将发酵瓶、榨汁机用洗洁精洗净，并用70﹪酒精消毒，晾干备用。
体积分数为70%的酒精的作用?
取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。
冲洗的目的?冲洗1-2次即可，能否连续冲洗，为什么?为什么去梗前冲洗?
不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少
避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会
用榨汁机榨取葡萄汁将葡萄汁装人发酵瓶中，（要留大约1／3的空间）盖好瓶盖。
葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
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
温度在18－300C发酵,每隔12h拧松瓶盖一次（注意：不是打开瓶盖，防止杂菌污染），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d.
用榨汁机榨取葡萄汁将葡萄汁装人发酵瓶中， （要留大约1／3的空间）盖好瓶盖。
每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的？
温度在18－300C发酵,每隔12h拧松瓶盖一次（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d.
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测
如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？
c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色）
探究·实践·制作传统发酵食品
检测时，先在试管中加入发酵液2mL，再滴入物质的量的浓度为3ml/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴。振荡试管，观察颜色.在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。
发酵后取样，通过嗅味和品尝进行初步鉴定。
用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾检测酒精的存在与否。
体积分数为70%的酒精的作用：冲洗的目的：冲洗1-2次即可，能否连续冲洗，为什么？为什么去梗前冲洗：葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少。
避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会。
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；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：拧松但不打开的目的：在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？
还有一些乳酸菌和醋酸菌；乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质，而在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转化为乙醛进而转化为醋酸。可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量；可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。
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。
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。
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
按酒的颜色1．白葡萄酒：用白葡萄或皮红肉白的葡萄分离发酵制成。酒的颜色微黄带绿，近似无色或浅黄、禾秆黄、金黄。2．红葡萄酒：采用皮红肉白或皮肉皆红的葡萄经葡萄皮和汁混合发酵而成。酒色呈自然深宝石红、宝石红、紫红或石榴红。3．桃红葡萄酒：用带色的红葡萄带皮发酵或分离发酵制成。酒色为淡红、桃红、橘红或玫瑰色。另红、白葡萄酒按一定比例勾兑也可算是桃红葡萄酒。
按含糖量1．干葡萄酒：含糖量低于4g/L，品尝不出甜味，具有洁净、幽雅、香气和谐的果香和酒香。2．半干葡萄酒：含糖量在4～12g/L，微具甜感，酒的口味洁净、幽雅、味觉圆润，具有和谐愉悦的果香和酒香。3．半甜葡萄酒：含糖量在12～45g/L，具有甘甜、爽顺、舒愉的果香和酒香。4．甜葡萄酒：含糖量大于45g/L，具有甘甜、醇厚、舒适、爽顺的口味，具有和谐的果香和酒香。
充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
排气口是在酒精发酵时用来排出CO2的；排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染，其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。
果酒和果醋的发酵装置示意图
连续培养可加个进料口
葡萄、发酵装置、榨汁机、纱布、醋酸菌（或醋曲）、气泵、体积分数为70%的酒精等。
空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌
(2)发酵原理①在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用可以进一步发酵成果醋；②当糖源充足时，醋酸菌还可以直接将糖分解为醋酸；③相关反应式
(3)发酵条件：①温度——多数醋酸菌的最适生长温度约为30～35℃，发酵温度为30-35℃；②氧气含量:氧气供应充足
(4)制作果醋制作流程（以乙醇为底物的类型为例）
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。
a.闻；b.品尝；c.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值；d.观察醋酸菌膜是否形成；
在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？
随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低，不会继续发酵。
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。
在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌；或者买一瓶醋，将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一层薄膜（即醋酸菌膜），用这层薄膜进行接种亦可。
在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明显的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？
a.在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生了CO2；b.开始发酵后，CO2产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾”现象，在发酵的10天后，这种现象最明显；c.发酵过程产热，会使发酵液温度上升，应注意控温；d.发酵过程中，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色；e.果醋发酵完成后，发酵液的液面上会出现一层菌膜，即醋酸菌膜。
源于选择性必修3 P8“练习与应用·拓展应用3”：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。
防止空气中微生物的污染
考向 果酒和果醋制作的过程1.下图表示利用葡萄汁进行发酵时可能发生的物质变化。下列有关叙述错误的是( )A．过程③④⑤都需要O2参与B．当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可以直接发生过程⑤C．过程②④所需要的最适温度相同D．酵母菌发生过程①②的场所相同
解析: 过程③表示有氧呼吸的第二、三两个阶段，有氧呼吸的第三阶段需要O2参与；醋酸菌是好氧细菌，只能进行有氧呼吸，当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可以直接发生过程⑤，当缺少糖源时，醋酸菌可以发生过程④，A、B正确；过程②所需要的最适温度为18～25 ℃，过程④所需要的最适温度为30～35 ℃，C错误；酵母菌发生过程①②的场所均为细胞质基质，D正确。
[对点训练]1．天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。据图说法错误的是( )
A．糖化阶段可添加淀粉酶等酶制剂处理原料B．在酒精发酵阶段，发酵罐需先通气后密闭C．醋酸发酵阶段所需温度低于酒精发酵阶段D．氧气、营养物质等因素会影响醋酸菌数量
解析: 糖化阶段可以添加淀粉酶，促进淀粉的水解，A正确； 在酒精发酵阶段，发酵罐需要先通气增加酵母菌的数量，再密闭进行酒精发酵，B正确； 醋酸发酵阶段所需温度高于酒精发酵阶段，C错误； 醋酸菌为需氧菌，氧气、营养物质等因素均会影响醋酸菌的数量，D正确。
考向 发酵过程的注意事项
2.泡菜发酵的微生物主要是乳酸菌，而在发酵初期，水槽内经常有气泡产生，这些气泡产生的原因及成分分别是 ( )A．乳酸菌是兼性厌氧型微生物，初期进行有氧呼吸产生CO2；气体为CO2B．因腌制过程中的盐进入蔬菜使蔬菜体积缩小，气体被排出；气体为空气C．发酵初期活动强烈的是酵母菌，其利用氧气进行呼吸作用；气体为CO2D．乳酸菌在发酵过程中产生了热量，使坛内温度升高，空气受热膨胀排出；气体为空气
解析:乳酸菌是厌氧型微生物，进行无氧呼吸产生乳酸，A错误；泡菜发酵初期有气泡产生，主要是需氧菌如酵母菌进行有氧呼吸产生了CO2，C正确；B、D错误。
[对点训练]2．下列操作，不会引起泡菜腐败的是( )A．坛盖边沿的水槽注满水，并且时常补充水槽中的水B．腌制时温度过高，食盐量不足5%C．腌制的时间过短D．盐水入坛前不煮沸，直接入坛
解析:泡菜制作的微生物是乳酸菌，其新陈代谢类型为异养厌氧型，因此坛盖边沿的水槽注满水有利于乳酸菌的发酵，不会引起泡菜腐败，A正确；腌制时食盐量过低可能会导致杂菌污染，会引起泡菜腐败，B错误；腌制的时间过短可能会引起泡菜中杂菌污染，会引起泡菜腐败，C错误；盐水入坛前不煮沸，直接入坛，可能会导致杂菌污染，D错误。
(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸( )(2)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度( )(3)在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长( )(4)在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气( )(5)在制作葡萄酒的过程中，应先去除葡萄的枝梗，再进行反复冲洗，这样才可以洗得彻底( )
1.葡萄酒呈现深红色的原因是___________________________________ 。2.果酒发酵时先通气后密封的目的是______________________________________________________________________________________。
在酒精发酵过程中，葡萄中的色素进入
酵母菌是兼性厌氧菌，因此果酒
发酵时先通气使酵母菌大量繁殖；后密封使酵母菌进行酒精发酵
3.(选择性必修3 P7)醋酸菌是 ，当O2、糖源都 时能将糖分解成乙酸；当 时则将 。
乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸
4.(选择性必修3 P7)制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30 ℃的原因是_____________________________________________________________。制作葡萄醋时，要将温度控制在30～35 ℃的原因是____________________________________________________________________。5.(选择性必修3 P7)在制作果酒的过程中，避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如， 要清洗干净，装入葡萄汁后， ；每次排气时只需 ，不要完全揭开瓶盖等。
度是影响酵母菌生长的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度为28 ℃
生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃
1.发酵工程的概念及形成
(1)发酵工程的概念:是指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，它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。
发酵工程的基本环节和发酵罐示意图
2.发酵工程的基本环节
(1)选育菌种①目的:获得性状优良的菌种。②菌种来源：自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种。③菌种选育的重要性（意义）：优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的产量高、质量稳定等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此菌种选育环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败。④实例：筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸； 使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期。
自然筛选优点：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。
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
(2)扩大培养①目的:获得更多的菌种②原因：工业发酵罐的体积一般较大，因此，需要接入的菌种总体积大（数目多）。③扩大培养的培养基：一般为液体培养基。
怎样对菌种进行扩大培养？
将培养到增长速率最快时期的菌体分开，再进行培养。
(3)培养基的配制、灭菌①配制要求a.在菌种确定之后，（结合菌种代谢特点）选择原料制备培养基；b.在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定（即不断优化培养基）；②灭菌原因 发酵工程种所用的菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大降低。③灭菌目的：避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量
*培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌；
(4)接种：将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。
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，B2处抽取样品进一步检测
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
现代发酵工程使用的发酵罐的优点：均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制，还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。
(5)发酵罐内发酵①地位：发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。②要求： a.发酵过程中，要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程； b.要及时添加必需的营养物质，要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件。③严格控制发酵条件的原因： a.环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成； b.严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态。
④不同发酵条件的影响。 实例——谷氨酸发酵 a.在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸； b.在条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；补充内容：a.谷氨酸发酵常用菌种为谷氨酸棒状杆菌； b.谷氨酸棒状杆菌的代谢类型为异养需氧型，其与有氧呼吸有关的酶主要存在于细胞膜上； c.C:N的数值也会影响谷氨酸发酵过程： C:N=4:1时，菌体大量繁殖，谷氨酸产生量较少； C:N=3:1时，菌体繁殖受抑制，谷氨酸产生量较多。
(6)产品的分离、提纯①目的：获得产品。②产品的两种形式a.微生物细胞本身；b.代谢物。③采取手段a.发酵产品是微生物细胞本身时，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。b.发酵产品是代谢物时，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。
发酵工程基本环节分析(了解）
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在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；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。
①反复试验确定培养基的配方；②对培养基和发酵设备进行严格的灭菌；③随时检测培养液中微生物的数量、产物浓度等；④及时添加必需的营养组分；⑤严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件，使用计算机控制系统对各种条件进行监测和控制，以及反馈控制
2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？
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？
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？
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。
不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。
①生产条件温和； ②原料来源丰富且价格低廉； ③产物专一； ④废弃物对环境的污染小和容易处理。
因此，发酵工程在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。
(2)在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品：如酱油、各种酒类等。发酵工程使这些产品的产量和质量明显提高。
(1)在食品工业上的应用
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。
啤酒的工业化生产流程主要分为主发酵和后发酵两个阶段。
具体为发芽，焙烤，碾磨，糖化，蒸煮，发酵，消毒，终止环节。
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。
完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成。一般5~10d
主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。一般1~2个月。
讨论1.酵母菌酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”？
“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；“密封”的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。
酒精在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为醋酸。
讨论2.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？
讨论3.与传统的手工发酵相比，在上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。
“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
a.食品添加剂优点增加食物的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期。实例1——柠檬酸 柠檬酸是一种食品酸度调节剂； 可以通过黑曲霉的发酵制得；实例2——味精 谷氨酸经过一系列处理就能制成味精； 由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸；
a.常见酶制剂α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶b.酶制剂应用 食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等。c.酶制剂来源 少数由动植物生产； 绝大多数通过发酵工程生产。
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
微生物肥料利用了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。
与传统的化学农药不同，微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的.
微生物含有丰富的蛋白质，如细菌的蛋白质含量占细胞干重的60%-80%，而且细菌生长繁殖速度很快。因此，许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白。
(3)在农牧业上的应用
①解决资源短缺与环境污染问题 随着对纤维素水解研究的不断深入，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。②将极端微生物应用于生产实践 自然界中还存在着一定数量的极端微生物，它们能在极端恶劣的环境（如高温、高压、高盐和低温等环境）中正常生活。 例如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
考向 发酵工程的基本环节1.某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理B.乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气 量不宜太大C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定 何时终止发酵
解析:葡萄酒发酵的原理是酵母菌无氧呼吸可产生酒精，即葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解产生二氧化碳和酒精，并释放少量的能量，发酵的温度一般控制在18～30 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物之一，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误；
酵母菌进行无氧呼吸产生二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。
[对点训练]1．下列关于发酵工程的说法中，不正确的是( )A．在菌种选育过程中，可以利用人工诱变、基因工程等手段B．虽然青霉素是抗生素，但在青霉素生产过程中仍然需要严格灭菌C．在谷氨酸发酵过程中，pH呈酸性时产生乳酸或琥珀酸，pH呈碱性时产生谷氨酸D．发酵工程的产品可以采用过滤、沉淀、蒸馏、萃取、离子交换等方法提取
解析:在菌种选育过程中，可以利用人工诱变、基因工程等手段进行培育，A正确；青霉素是抗生素，但其并不能杀灭所有微生物，所以其生产过程也要灭菌，B正确；在谷氨酸发酵过程中，pH呈酸性时产生谷氨酰胺和N乙酰谷氨酰胺，C错误；若发酵工程的产品是菌体本身，可以采用过滤、沉淀等方法提取，若发酵工程的产品是代谢物，可以根据产物性质采用蒸馏、萃取、离子交换等方法提取，D正确。
考向 发酵工程及其应用2.关于单细胞蛋白叙述正确的是( )A．是从微生物细胞中提取的蛋白质B．通过发酵生产的微生物菌体C．是微生物细胞分泌的抗生素D．单细胞蛋白不能作为食品
解析:单细胞蛋白是通过发酵获得的微生物菌体。
[对点训练]2．关于发酵工程的叙述，错误的是( )A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者利用单一菌种，后者利用天然的混合菌种B．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身C．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白D．发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径
解析:发酵工程应用无菌技术获得纯净的微生物，利用单一菌种；传统发酵技术利用天然的混合菌种，A正确；发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身，B正确；单细胞蛋白本身就是一种微生物，并不是一种微生物细胞的提取物，C错误；发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径，D正确。故选C。
1.在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种( )2.分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法( )3.在连续培养过程中补充的同种培养液和空气须先灭菌( )4.乳酸菌可以代替酵母菌用于乙醇的生产( )5.发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关( )6.单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的( )
1.(选择性必修3 P27)单细胞蛋白是_______________________________________________________________________________。
以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的
废料等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体
3.源于选择性必修3 P27“异想天开”：单细胞蛋白是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 。其不仅含有丰富的 ，还含有糖类、 和维生素等物质。
2.源于选择性必修3 P23“思考·讨论”：选择发酵工程用的菌种时，需要考虑的因素有：____________ ___________________________________________________。
在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；产量高；
发酵条件易控制；菌种不易变异退化等
1．(2021·山东卷)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是( )A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的D．制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
解析:无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳及少量能量，繁殖能力弱，能存活但不能大量繁殖，A正确。自然发酵制作葡萄酒时，起主要作用的是葡萄表面存留的野生型酵母菌，B正确。葡萄皮中含有丰富的色素，发酵过程中，这些色素释放出来使葡萄酒显示相应的颜色，C正确。酿酒过程中，酵母菌进行呼吸作用的底物是葡萄糖，发酵液中的糖由于不断消耗而不断减少，D错误。
2．(2020·山东卷)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟、摊开冷透。下列说法错误的是( )A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B．“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C．“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
解析:长期干燥的酒曲中微生物处于休眠状态，可长时间保存，使用前使其活化，可加快微生物的代谢，A正确；“鱼眼汤”说明酒曲中的微生物进行细胞呼吸产生了二氧化碳，B正确；“净淘米”是为了去除杂质，而“蒸熟”是为了消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施，C错误；如果将酒曲放入刚刚蒸熟的米中则过高的温度会导致酒曲中的微生物死亡，而“舒令极冷”则可防止此问题的发生，D正确。
3．(2019·江苏卷)下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是( )A．利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵B．家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵C．果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反D．毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵
解析:乳酸菌为严格厌氧型细菌，通气会造成乳酸菌死亡，A错误；家庭酿制葡萄酒利用的主要是附着在葡萄果皮上的野生酵母菌，果醋发酵需要的醋酸杆菌常从变酸酒的表面菌膜中获取，腐乳的制作主要利用空气中的毛霉孢子，三者都不是纯种发酵，B正确；果醋发酵中随着醋酸的产生，pH逐渐降低，果酒发酵中会产生较多的CO2，使发酵液pH降低，C错误；毛霉产生的酶有蛋白酶和脂肪酶等，但毛霉不产生纤维素酶，D错误。
4．(2021·全国乙卷)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
回答下列问题：(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供____________。(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的__________、__________能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于__________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是__________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是________(答出1点即可)。
第52讲 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用
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、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。
考点一 发酵与传统发酵技术的概念及泡菜的制作
考点二 果酒和果醋的制作
主要考点 必备知识
考点三 发酵工程及其应用
发酵与传统发酵技术的概念及泡菜的制作
1.发酵与传统发酵技术
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要的产物的过程。
原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
*必修一中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”，是狭义的发酵概念
微生物:个体难以用肉眼观察的一切微小生物之统称。微生物包括：细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、显微藻类等在内的一大类生物群体。
(2)传统发酵技术：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。
传统发酵特点：传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式。
传统发酵技术常见产品：腐乳、酱、酱油、醋、泡菜、豆豉。
思考辨析：使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？
不属于；使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算；例如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；
2.传统发酵食品制作所利用的微生物
①代谢特点：厌氧细菌，代谢类型为异养厌氧型；在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。②发酵原理（反应简式） ③生产应用：可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。④分布：广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。⑤常见类型：乳酸链球菌和乳酸杆菌。
2C3H6O3（乳酸）+能量
①代谢特点：单细胞真菌，代谢类型为异养兼性厌氧型；在无氧的情况下能进行酒精发酵。②发酵原理（反应简式） ③生产应用：可用于酿酒、制作馒头和面包等。④影响因素：温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28℃。⑤分布：在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。
2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
①代谢特点：好氧细菌，代谢类型为异养需氧型；当O2、糖源都充足时，能将糖分解成醋酸；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。②发酵原理（反应简式） ③生产应用：可用于制作各种风味的醋。
C6H12O6+2O2
2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量
CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
3.尝试制作传统发酵食品
①参与发酵的微生物：多种微生物，如_____、_____和___________等；②发酵原理毛霉等微生物能产生______和_____等；经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解为___________________。（*此外，微生物还可以产生脂肪酶，将脂肪分解为脂肪酸和甘油）
直接利用空气中的毛霉孢子或者直接接种毛霉
目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶
目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长
酒：抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味；香辛料：调味，防腐杀菌
*卤汤中酒的含量应控制在12%左右，过高会延长腐乳成熟的时间，过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败
②发酵原理 a.利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的； b.发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量百分比为0.4%～0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。 c.相关反应式：
③发酵条件：适宜的温度；严格控制厌氧条件。
根据室内温度控制发酵时间
①参与发酵的主要微生物及来源：
植物体表面天然的乳酸菌
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；
（1）盐的作用？（2）盐水浓度要适宜的目的？（3）盐水煮沸的目的？（4）盐水冷却后使用的目的？
调味，抑制其他微生物生长。
过高，乳酸发酵将受抑制；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
杀菌，去除水中的溶解氧。
不影响乳酸菌的生命活动。
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；
若不新鲜，蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高。
泡菜坛子使用之前要检查密封性的目的？
给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件。
泡菜坛应装至八成满,为什么？
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CO2，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。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
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；
在泡菜制作过程中营造“无氧环境”的3项措施是什么？
a.选择的泡菜坛要密封性好。b.加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料。c.盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
注意：腌制过程中，要注意控制制的时间、温度和食盐的用量。温度过高、食盐用量不足10％腌制时间过短，容易造成细菌大量殖，亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10天后，亚硝酸盐的含量开始下降。
泡菜制作过程中，各阶段菌种变化：（1）发酵初期：主要是大肠杆菌、酵母菌活跃，消耗大量氧气，使坛内形成无氧环境，会使好氧菌生命活动逐渐被抑制。（2）发酵中期（风味最佳）：乳酸菌活跃使乳酸不断积累，pH下降，嫌气状态形成，乳酸杆菌进行活跃的同型乳酸发酵（发酵产物只有乳酸或达到80%以上），大肠杆菌、酵母菌等微生物的活动受到抑制。。（3）发酵后期：乳酸继续增加，到一定程度后会使乳酸菌的生长繁殖被抑制。
泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中的低铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白，从而导致缺氧性中毒症状；膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝胺（霉变的食品亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。
酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N-1－萘基乙二胺盐酸盐结合生成玫瑰红溶液。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色，即可计算出样品中的亚硝酸盐含量。
某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，在用5﹪的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见右栏曲线图，请你帮他分析问题。
1.据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
2.他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？
3.加入“陈泡菜水”的目的是什么？
13天后食用比较好，亚硝酸盐含量低
盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物
“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸
少（O2抑制乳酸菌活动）
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸积累，抑制其他菌活动）
达到最多后开始下降（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，抑制乳酸菌活动）
继续增多，最后保持稳定
下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
考向 发酵及传统发酵技术的概念
1.关于发酵的叙述，不正确的是（ ）A.发酵就是无氧呼吸B.发酵是将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程C.酒精发酵是由活的酵母菌引起的D.利用微生物能够生产出人们所需多种产物的原因是不同的微生物具有 产生不同代谢物的能力
解析：发酵包括有氧发酵和无氧发酵，A错误；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要的产物的过程，B正确；酒精发酵是由活的酵母菌引起的，C正确；不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，因此利用微生物能够生产出人们所需的多种产物，D正确。
[变式训练]1．下列有关传统发酵技术的叙述，不正确的是( )A．传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主B．在制作腐乳的过程中，多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉C．腐乳味道鲜美的原因在于大分子蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸D．传统发酵技术都是直接利用的天然原料中的微生物
解析：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发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术，D错误。
考向 泡菜的制作2.从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，乳酸菌与杂菌数目也发生变化，下列有关分析错误的是( )A．泡菜制作初期就有乳酸菌的存在B．密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据一定优势C．在发酵过程中，乳酸含量逐渐增多，可以抑制其他微生物的生长D．发酵过程中，杂菌数目的减少使乳酸菌与杂菌的种间竞争减弱，因此乳酸菌数目会一直增多
解析：泡菜制作初期泡菜液中多种微生物并存，也存在乳酸菌，A正确；乳酸菌是厌氧型微生物，密闭的发酵环境使其在种间竞争中占据一定优势，B正确；发酵过程中，乳酸含量不断增多，不仅可以抑制其他微生物的生长，也会影响乳酸菌的活性，因此乳酸菌数目不会一直增多，C正确、D错误。
[变式训练]2．泡菜的制作容易受环境条件的影响，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短等，均会造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。某研究小组以“测定泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量的变化”为课题开展了如下研究。请分析回答：①取3个泡菜坛，分别编号为A、B、C。②向3个泡菜坛内分别加入调味料和0.6 kg洗净的新鲜大白菜。③向3个泡菜坛内分别加入2 L浓度依次为3%、5%、7%的食盐水。④密封后置于相同的环境中发酵。⑤测定亚硝酸盐的含量。在封坛前进行第一次测定，以后定期测定，并将测定的数据绘制成曲线图如下图所示。
⑤测定亚硝酸盐的含量。在封坛前进行第一次测定，以后定期测定，并将测定的数据绘制成曲线图如下图所示。
(1)制作泡菜的主要菌种是________，其代谢类型是______________。
(2)该实验的自变量是____________。实验中食盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是_____________________________________________________________________。(3)图中浓度为3%的食盐水的测定结果，说明_______________________________________。(4)为了使实验结果更准确，测定亚硝酸盐含量时应________________________。
煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了避免高温杀死乳酸菌等发酵菌种
食盐水浓度过低会导致亚硝酸盐含量过高
解析：(1)制作泡菜时使用的主要菌种是乳酸菌，其代谢类型是异养厌氧型；在无氧条件下，乳酸菌能够将蔬菜中的葡萄糖分解为乳酸。(2)根据实验过程可知，该实验的自变量是食盐水的浓度。实验过程中，煮沸食盐水是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了避免高温杀死乳酸菌等发酵菌种。(3)图中浓度为3%的食盐水的测定结果说明食盐水浓度过低会导致亚硝酸盐含量过高。(4)为了使实验结果更准确，测定亚硝酸盐含量时应多次测定后取平均值。
1.泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵( )2.泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件( )3.泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵( )4.泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜( )5.制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少( )
1.日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜的原因是_____________________________________________________________________________________________________。2.制作的泡菜“咸而不酸”的原因：______________________________ 。
中，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐摄入过量或在特定条件下，会危害人体健康
可能是食盐浓度过高、发酵温度过
低导致泡菜未能正常发酵
3.(选择性必修3 P5)发酵是指__________________________________________________________________________________。4.(选择性必修3 P6)泡菜制作过程中制造无氧环境的措施有：(1)选择__ 的泡菜坛。(2)盐水 待用。(3)装坛时压实，___________ 。(4)盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中 ；发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常 。
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要的产物的过程
(2)发酵原理： ①许多新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌； ②在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒（通过有氧呼吸大量繁殖，通过无氧呼吸产酒精）； ③相关反应式
(1)参与发酵的主要微生物及来源：
新鲜水果的果皮表面附着的野生酵母菌
(3)发酵条件： ①温度——重要影响因素：温度是影响酵母菌生长的重要因素；将温度控制在18-30℃进行发酵；酿酒酵母的最适生长温度约为28℃；②氧气含量 a.氧气充足的情况下，大量繁殖； b.无氧条件下，进行酒精发酵；
将发酵瓶、榨汁机用洗洁精洗净，并用70﹪酒精消毒，晾干备用。
体积分数为70%的酒精的作用?
取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。
冲洗的目的?冲洗1-2次即可，能否连续冲洗，为什么?为什么去梗前冲洗?
不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少
避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会
用榨汁机榨取葡萄汁将葡萄汁装人发酵瓶中，（要留大约1／3的空间）盖好瓶盖。
葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
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
温度在18－300C发酵,每隔12h拧松瓶盖一次（注意：不是打开瓶盖，防止杂菌污染），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d.
用榨汁机榨取葡萄汁将葡萄汁装人发酵瓶中， （要留大约1／3的空间）盖好瓶盖。
每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的？
温度在18－300C发酵,每隔12h拧松瓶盖一次（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d.
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测
如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？
c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色）
探究·实践·制作传统发酵食品
检测时，先在试管中加入发酵液2mL，再滴入物质的量的浓度为3ml/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴。振荡试管，观察颜色.在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。
发酵后取样，通过嗅味和品尝进行初步鉴定。
用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾检测酒精的存在与否。
体积分数为70%的酒精的作用：冲洗的目的：冲洗1-2次即可，能否连续冲洗，为什么？为什么去梗前冲洗：葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少。
避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会。
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；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：拧松但不打开的目的：在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？
还有一些乳酸菌和醋酸菌；乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质，而在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转化为乙醛进而转化为醋酸。可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量；可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。
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。
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。
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
按酒的颜色1．白葡萄酒：用白葡萄或皮红肉白的葡萄分离发酵制成。酒的颜色微黄带绿，近似无色或浅黄、禾秆黄、金黄。2．红葡萄酒：采用皮红肉白或皮肉皆红的葡萄经葡萄皮和汁混合发酵而成。酒色呈自然深宝石红、宝石红、紫红或石榴红。3．桃红葡萄酒：用带色的红葡萄带皮发酵或分离发酵制成。酒色为淡红、桃红、橘红或玫瑰色。另红、白葡萄酒按一定比例勾兑也可算是桃红葡萄酒。
按含糖量1．干葡萄酒：含糖量低于4g/L，品尝不出甜味，具有洁净、幽雅、香气和谐的果香和酒香。2．半干葡萄酒：含糖量在4～12g/L，微具甜感，酒的口味洁净、幽雅、味觉圆润，具有和谐愉悦的果香和酒香。3．半甜葡萄酒：含糖量在12～45g/L，具有甘甜、爽顺、舒愉的果香和酒香。4．甜葡萄酒：含糖量大于45g/L，具有甘甜、醇厚、舒适、爽顺的口味，具有和谐的果香和酒香。
充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
排气口是在酒精发酵时用来排出CO2的；排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染，其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。
果酒和果醋的发酵装置示意图
连续培养可加个进料口
葡萄、发酵装置、榨汁机、纱布、醋酸菌（或醋曲）、气泵、体积分数为70%的酒精等。
空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌
(2)发酵原理①在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用可以进一步发酵成果醋；②当糖源充足时，醋酸菌还可以直接将糖分解为醋酸；③相关反应式
(3)发酵条件：①温度——多数醋酸菌的最适生长温度约为30～35℃，发酵温度为30-35℃；②氧气含量:氧气供应充足
(4)制作果醋制作流程（以乙醇为底物的类型为例）
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。
a.闻；b.品尝；c.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值；d.观察醋酸菌膜是否形成；
在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？
随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低，不会继续发酵。
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。
在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌；或者买一瓶醋，将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一层薄膜（即醋酸菌膜），用这层薄膜进行接种亦可。
在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明显的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？
a.在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生了CO2；b.开始发酵后，CO2产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾”现象，在发酵的10天后，这种现象最明显；c.发酵过程产热，会使发酵液温度上升，应注意控温；d.发酵过程中，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色；e.果醋发酵完成后，发酵液的液面上会出现一层菌膜，即醋酸菌膜。
源于选择性必修3 P8“练习与应用·拓展应用3”：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。
防止空气中微生物的污染
考向 果酒和果醋制作的过程1.下图表示利用葡萄汁进行发酵时可能发生的物质变化。下列有关叙述错误的是( )A．过程③④⑤都需要O2参与B．当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可以直接发生过程⑤C．过程②④所需要的最适温度相同D．酵母菌发生过程①②的场所相同
解析: 过程③表示有氧呼吸的第二、三两个阶段，有氧呼吸的第三阶段需要O2参与；醋酸菌是好氧细菌，只能进行有氧呼吸，当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可以直接发生过程⑤，当缺少糖源时，醋酸菌可以发生过程④，A、B正确；过程②所需要的最适温度为18～25 ℃，过程④所需要的最适温度为30～35 ℃，C错误；酵母菌发生过程①②的场所均为细胞质基质，D正确。
[对点训练]1．天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。据图说法错误的是( )
A．糖化阶段可添加淀粉酶等酶制剂处理原料B．在酒精发酵阶段，发酵罐需先通气后密闭C．醋酸发酵阶段所需温度低于酒精发酵阶段D．氧气、营养物质等因素会影响醋酸菌数量
解析: 糖化阶段可以添加淀粉酶，促进淀粉的水解，A正确； 在酒精发酵阶段，发酵罐需要先通气增加酵母菌的数量，再密闭进行酒精发酵，B正确； 醋酸发酵阶段所需温度高于酒精发酵阶段，C错误； 醋酸菌为需氧菌，氧气、营养物质等因素均会影响醋酸菌的数量，D正确。
考向 发酵过程的注意事项
2.泡菜发酵的微生物主要是乳酸菌，而在发酵初期，水槽内经常有气泡产生，这些气泡产生的原因及成分分别是 ( )A．乳酸菌是兼性厌氧型微生物，初期进行有氧呼吸产生CO2；气体为CO2B．因腌制过程中的盐进入蔬菜使蔬菜体积缩小，气体被排出；气体为空气C．发酵初期活动强烈的是酵母菌，其利用氧气进行呼吸作用；气体为CO2D．乳酸菌在发酵过程中产生了热量，使坛内温度升高，空气受热膨胀排出；气体为空气
解析:乳酸菌是厌氧型微生物，进行无氧呼吸产生乳酸，A错误；泡菜发酵初期有气泡产生，主要是需氧菌如酵母菌进行有氧呼吸产生了CO2，C正确；B、D错误。
[对点训练]2．下列操作，不会引起泡菜腐败的是( )A．坛盖边沿的水槽注满水，并且时常补充水槽中的水B．腌制时温度过高，食盐量不足5%C．腌制的时间过短D．盐水入坛前不煮沸，直接入坛
解析:泡菜制作的微生物是乳酸菌，其新陈代谢类型为异养厌氧型，因此坛盖边沿的水槽注满水有利于乳酸菌的发酵，不会引起泡菜腐败，A正确；腌制时食盐量过低可能会导致杂菌污染，会引起泡菜腐败，B错误；腌制的时间过短可能会引起泡菜中杂菌污染，会引起泡菜腐败，C错误；盐水入坛前不煮沸，直接入坛，可能会导致杂菌污染，D错误。
(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸( )(2)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度( )(3)在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长( )(4)在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气( )(5)在制作葡萄酒的过程中，应先去除葡萄的枝梗，再进行反复冲洗，这样才可以洗得彻底( )
1.葡萄酒呈现深红色的原因是___________________________________ 。2.果酒发酵时先通气后密封的目的是______________________________________________________________________________________。
在酒精发酵过程中，葡萄中的色素进入
酵母菌是兼性厌氧菌，因此果酒
发酵时先通气使酵母菌大量繁殖；后密封使酵母菌进行酒精发酵
3.(选择性必修3 P7)醋酸菌是 ，当O2、糖源都 时能将糖分解成乙酸；当 时则将 。
乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸
4.(选择性必修3 P7)制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30 ℃的原因是_____________________________________________________________。制作葡萄醋时，要将温度控制在30～35 ℃的原因是____________________________________________________________________。5.(选择性必修3 P7)在制作果酒的过程中，避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如， 要清洗干净，装入葡萄汁后， ；每次排气时只需 ，不要完全揭开瓶盖等。
度是影响酵母菌生长的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度为28 ℃
生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃
1.发酵工程的概念及形成
(1)发酵工程的概念:是指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，它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。
发酵工程的基本环节和发酵罐示意图
2.发酵工程的基本环节
(1)选育菌种①目的:获得性状优良的菌种。②菌种来源：自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种。③菌种选育的重要性（意义）：优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的产量高、质量稳定等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此菌种选育环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败。④实例：筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸； 使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期。
自然筛选优点：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。
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
(2)扩大培养①目的:获得更多的菌种②原因：工业发酵罐的体积一般较大，因此，需要接入的菌种总体积大（数目多）。③扩大培养的培养基：一般为液体培养基。
怎样对菌种进行扩大培养？
将培养到增长速率最快时期的菌体分开，再进行培养。
(3)培养基的配制、灭菌①配制要求a.在菌种确定之后，（结合菌种代谢特点）选择原料制备培养基；b.在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定（即不断优化培养基）；②灭菌原因 发酵工程种所用的菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大降低。③灭菌目的：避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量
*培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌；
(4)接种：将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。
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，B2处抽取样品进一步检测
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
现代发酵工程使用的发酵罐的优点：均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制，还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。
(5)发酵罐内发酵①地位：发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。②要求： a.发酵过程中，要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程； b.要及时添加必需的营养物质，要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件。③严格控制发酵条件的原因： a.环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成； b.严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态。
④不同发酵条件的影响。 实例——谷氨酸发酵 a.在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸； b.在条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；补充内容：a.谷氨酸发酵常用菌种为谷氨酸棒状杆菌； b.谷氨酸棒状杆菌的代谢类型为异养需氧型，其与有氧呼吸有关的酶主要存在于细胞膜上； c.C:N的数值也会影响谷氨酸发酵过程： C:N=4:1时，菌体大量繁殖，谷氨酸产生量较少； C:N=3:1时，菌体繁殖受抑制，谷氨酸产生量较多。
(6)产品的分离、提纯①目的：获得产品。②产品的两种形式a.微生物细胞本身；b.代谢物。③采取手段a.发酵产品是微生物细胞本身时，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。b.发酵产品是代谢物时，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。
发酵工程基本环节分析(了解）
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在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；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。
①反复试验确定培养基的配方；②对培养基和发酵设备进行严格的灭菌；③随时检测培养液中微生物的数量、产物浓度等；④及时添加必需的营养组分；⑤严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件，使用计算机控制系统对各种条件进行监测和控制，以及反馈控制
2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？
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？
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？
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。
不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。
①生产条件温和； ②原料来源丰富且价格低廉； ③产物专一； ④废弃物对环境的污染小和容易处理。
因此，发酵工程在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。
(2)在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品：如酱油、各种酒类等。发酵工程使这些产品的产量和质量明显提高。
(1)在食品工业上的应用
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。
啤酒的工业化生产流程主要分为主发酵和后发酵两个阶段。
具体为发芽，焙烤，碾磨，糖化，蒸煮，发酵，消毒，终止环节。
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。
完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成。一般5~10d
主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。一般1~2个月。
讨论1.酵母菌酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”？
“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；“密封”的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。
酒精在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为醋酸。
讨论2.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？
讨论3.与传统的手工发酵相比，在上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。
“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
a.食品添加剂优点增加食物的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期。实例1——柠檬酸 柠檬酸是一种食品酸度调节剂； 可以通过黑曲霉的发酵制得；实例2——味精 谷氨酸经过一系列处理就能制成味精； 由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸；
a.常见酶制剂α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶b.酶制剂应用 食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等。c.酶制剂来源 少数由动植物生产； 绝大多数通过发酵工程生产。
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
微生物肥料利用了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。
与传统的化学农药不同，微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的.
微生物含有丰富的蛋白质，如细菌的蛋白质含量占细胞干重的60%-80%，而且细菌生长繁殖速度很快。因此，许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白。
(3)在农牧业上的应用
①解决资源短缺与环境污染问题 随着对纤维素水解研究的不断深入，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。②将极端微生物应用于生产实践 自然界中还存在着一定数量的极端微生物，它们能在极端恶劣的环境（如高温、高压、高盐和低温等环境）中正常生活。 例如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
考向 发酵工程的基本环节1.某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是( )
A.夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理B.乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气 量不宜太大C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定 何时终止发酵
解析:葡萄酒发酵的原理是酵母菌无氧呼吸可产生酒精，即葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解产生二氧化碳和酒精，并释放少量的能量，发酵的温度一般控制在18～30 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物之一，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误；
酵母菌进行无氧呼吸产生二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。
[对点训练]1．下列关于发酵工程的说法中，不正确的是( )A．在菌种选育过程中，可以利用人工诱变、基因工程等手段B．虽然青霉素是抗生素，但在青霉素生产过程中仍然需要严格灭菌C．在谷氨酸发酵过程中，pH呈酸性时产生乳酸或琥珀酸，pH呈碱性时产生谷氨酸D．发酵工程的产品可以采用过滤、沉淀、蒸馏、萃取、离子交换等方法提取
解析:在菌种选育过程中，可以利用人工诱变、基因工程等手段进行培育，A正确；青霉素是抗生素，但其并不能杀灭所有微生物，所以其生产过程也要灭菌，B正确；在谷氨酸发酵过程中，pH呈酸性时产生谷氨酰胺和N乙酰谷氨酰胺，C错误；若发酵工程的产品是菌体本身，可以采用过滤、沉淀等方法提取，若发酵工程的产品是代谢物，可以根据产物性质采用蒸馏、萃取、离子交换等方法提取，D正确。
考向 发酵工程及其应用2.关于单细胞蛋白叙述正确的是( )A．是从微生物细胞中提取的蛋白质B．通过发酵生产的微生物菌体C．是微生物细胞分泌的抗生素D．单细胞蛋白不能作为食品
解析:单细胞蛋白是通过发酵获得的微生物菌体。
[对点训练]2．关于发酵工程的叙述，错误的是( )A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者利用单一菌种，后者利用天然的混合菌种B．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身C．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白D．发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径
解析:发酵工程应用无菌技术获得纯净的微生物，利用单一菌种；传统发酵技术利用天然的混合菌种，A正确；发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身，B正确；单细胞蛋白本身就是一种微生物，并不是一种微生物细胞的提取物，C错误；发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径，D正确。故选C。
1.在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种( )2.分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法( )3.在连续培养过程中补充的同种培养液和空气须先灭菌( )4.乳酸菌可以代替酵母菌用于乙醇的生产( )5.发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关( )6.单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的( )
1.(选择性必修3 P27)单细胞蛋白是_______________________________________________________________________________。
以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的
废料等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体
3.源于选择性必修3 P27“异想天开”：单细胞蛋白是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 。其不仅含有丰富的 ，还含有糖类、 和维生素等物质。
2.源于选择性必修3 P23“思考·讨论”：选择发酵工程用的菌种时，需要考虑的因素有：____________ ___________________________________________________。
在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；产量高；
发酵条件易控制；菌种不易变异退化等
1．(2021·山东卷)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是( )A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的D．制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
解析:无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳及少量能量，繁殖能力弱，能存活但不能大量繁殖，A正确。自然发酵制作葡萄酒时，起主要作用的是葡萄表面存留的野生型酵母菌，B正确。葡萄皮中含有丰富的色素，发酵过程中，这些色素释放出来使葡萄酒显示相应的颜色，C正确。酿酒过程中，酵母菌进行呼吸作用的底物是葡萄糖，发酵液中的糖由于不断消耗而不断减少，D错误。
2．(2020·山东卷)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟、摊开冷透。下列说法错误的是( )A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B．“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C．“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
解析:长期干燥的酒曲中微生物处于休眠状态，可长时间保存，使用前使其活化，可加快微生物的代谢，A正确；“鱼眼汤”说明酒曲中的微生物进行细胞呼吸产生了二氧化碳，B正确；“净淘米”是为了去除杂质，而“蒸熟”是为了消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施，C错误；如果将酒曲放入刚刚蒸熟的米中则过高的温度会导致酒曲中的微生物死亡，而“舒令极冷”则可防止此问题的发生，D正确。
3．(2019·江苏卷)下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是( )A．利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵B．家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵C．果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反D．毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵
解析:乳酸菌为严格厌氧型细菌，通气会造成乳酸菌死亡，A错误；家庭酿制葡萄酒利用的主要是附着在葡萄果皮上的野生酵母菌，果醋发酵需要的醋酸杆菌常从变酸酒的表面菌膜中获取，腐乳的制作主要利用空气中的毛霉孢子，三者都不是纯种发酵，B正确；果醋发酵中随着醋酸的产生，pH逐渐降低，果酒发酵中会产生较多的CO2，使发酵液pH降低，C错误；毛霉产生的酶有蛋白酶和脂肪酶等，但毛霉不产生纤维素酶，D错误。
4．(2021·全国乙卷)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
回答下列问题：(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供____________。(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的__________、__________能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于__________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是__________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是________(答出1点即可)。
相关课件
新教材高考生物一轮复习第10单元发酵工程第1讲传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用课件： 这是一份新教材高考生物一轮复习第10单元发酵工程第1讲传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用课件，共51页。PPT课件主要包含了课标要求，备考指导，内容索引，方法步骤等内容，欢迎下载使用。
精讲75 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用-【备战一轮】最新高考生物一轮复习名师精讲课件： 这是一份精讲75 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用-【备战一轮】最新高考生物一轮复习名师精讲课件，共37页。PPT课件主要包含了高考生物一轮复习策略等内容，欢迎下载使用。
备战2025届新高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第47讲传统发酵技术的应用与发酵工程课件： 这是一份备战2025届新高考生物一轮总复习第10单元生物技术与工程第47讲传统发酵技术的应用与发酵工程课件，共58页。PPT课件主要包含了素养目标，微生物，天然存在，前一次发酵，半固体发酵，氨基酸，乳酸菌，乳酸链球菌和，乳酸杆菌，%20%等内容，欢迎下载使用。
