第43讲 传统发酵技术和发酵工程及其应用 课件 2026届高三生物一轮复习（人教版）

该高中生物学高考复习课件聚焦“传统发酵技术和发酵工程及其应用”核心考点，依据课标要求梳理“传统发酵食品生产”“微生物发酵产物”两大考查方向，通过2023-2025年各省市真题分析，明确传统发酵技术在选择与非选择题中占5-8分、发酵工程占2-13分的考点权重，归纳出原理分析、过程设计、结果检测等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题情境+实验探究+素养提升”的复习策略，如结合2025年浙江猕猴桃醋生产真题，运用科学思维对比分析酵母菌与醋酸菌代谢条件，通过“微生物类型-发酵条件-产物检测”表格培养结构与功能观。特设“易错警示”模块，如辨析泡菜中亚硝酸盐变化曲线、果酒发酵装置设计误区，帮助学生掌握实验分析技巧，教师可依托知识网络和真题训练精准突破高频考点，助力学生高效冲刺高考。

第43讲 传统发酵技术和发酵工程及其应用 Never 考情分析 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 传统发酵技术的应用 √选择题 非选择题 山西卷,T3,3分 江苏卷,T6,2分 江苏卷T14，2分 河北卷T18，3分 浙江卷1月T19,2分 山东卷T12,2分 发酵工程及其应用 √选择题 √非选择题 山东卷,T20,2分 海南卷,T20,13分 山东卷T20,2分 课标 要求 1.说明某些食品是运用传统发酵技术生产的 2.利用微生物进行发酵来生产特定的产物 2 发酵工程 传统发酵技术的应用 制作泡菜 发酵工程及其应用 制作果酒和果醋 基本环节 应用 原理 过程 在食品工业上的应用 原理 过程 在医药工业上的应用 在农牧业上的应用 在其他方面的应用 知识网络构建 考点一 传统发酵技术的应用 1. 发酵： (1)概念: 指人们利用微生物，在适宜条件下，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。 (3)类型 有氧发酵： 厌氧发酵： 酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵 (2)原理: 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物 一、发酵与传统发酵技术 醋酸发酵、谷氨酸发酵 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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术。 2.传统发酵： (1)概念: (2)类型: 固体发酵 半固体发酵 泡菜、粮食白酒、腐乳等 豆豉、酱、酱油等 混合菌种 1.菌种： 酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉（丝状真菌） ①代谢类型： 异养需氧型 ②生殖方式： 孢子生殖 2.制作原理： 蛋白质 脂肪 小分子肽 氨基酸 甘油 脂肪酸 + + 蛋白酶 脂肪酶 二、腐乳的制作 腐乳的简单制作方法视频 利用干棕叶（或稻草）上的毛霉孢子，在15-18℃条件下，让豆腐上长出毛霉 加盐可以析出豆腐中的水，使豆腐变硬，盐也能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。 含水量70%左右为宜，含水量过高不易成形，过低不利于毛霉生长 卤汤是由酒（12%）及各种香辛料配置而成，抑制微生物的生长同时使腐乳有独特的香味。 让豆腐长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 制腐乳坯 3.制作腐乳方法步骤 1.菌种来源 植物体表面的 ， 常见种类有 、 。 2.制作原理 在 的情况下能将葡萄糖分解成 。 3.反应式 无氧 乳酸 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 乳酸链球菌 乳酸杆菌 天然的乳酸菌 三、泡菜的制作 10 4.制作过程： 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； 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖； 配制盐水 原料处理、蔬菜装坛 加盐水 封坛发酵 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；（一般情况，温度：18~20℃，时间：15天） 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； 过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差； 过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。 杀菌除氧 创造无氧环境 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； 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； 同时留有一定空间，也更方便拿取泡菜。 清水与盐的质量按4:1（5﹪-20﹪ ）的比例配制 是为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动。 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵初期 发酵中期 发酵后期 变化曲线 注意 亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的 少(有O2，乳酸菌活动受抑制) 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(乳酸继续积累,pH继续下降,抑制其活动) 继续增多， pH继续下降 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制) 5.比较泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化 . 实验流程 挑选葡萄 冲洗 榨汁 酒精发酵 果酒 醋酸发酵 果醋 新鲜水果、洗洁精、体积分数70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等 四、果酒和果醋的制作 项目 制作果酒 制作果醋 菌种 代谢 异养 型 异养 型 发酵过程 条件 检测 兼性厌氧 需氧 1.原理和条件 有氧条件酵母菌有氧呼吸大量繁殖 无氧条件酵母菌进行酒精发酵 C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2 CO2+能量 酶 当氧气、糖源充足时： 当缺少糖源时： 酶 C2H5OH ＋ O2 CH3COOH ＋ H2O C6H12O6＋2O2 2CH3COOH＋2CO2＋2H2O 酶 前期需氧后期不需氧(18～30℃) 一直需氧(30～35℃) 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色) 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝 酵母菌 醋酸菌 16 2.制作流程: 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 冲洗葡萄 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 榨汁装瓶 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 ①冲洗的目的: ②冲洗1-2次即可,能否连续冲洗,为什么？ ③为什么去梗前冲洗: 去除表面灰尘、污物 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 ④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。 酒精发酵 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。 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 打开瓶盖，盖上纱布 果醋检测 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。 ⑤每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的: ⑥拧松但不打开的目的: 防止杂菌污染 排出气体CO2,防止发酵瓶爆裂 a.嗅味、品尝 b.重铬酸钾 c.镜检酵母菌数量 ⑦此时酵母菌是否会继续发酵? 不会。随醋酸发酵进行，发酵液PH、发酵温度均不利于酵母菌生长繁殖，酵母菌活性很低。 ⑧发酵完成后，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是 菌膜 a.观察液面白色菌膜;嗅味、品尝 b.检测醋酸发酵前后PH C.镜检醋酸菌数量 醋酸 3.发酵装置的设计 （1）因酵母菌的繁殖需要空气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。而酵母菌产生酒精是在无氧条件下，应控制充入氧的量，故应在充气口设置开关。 （2）由于在发酵过程中都产生CO2，因此又需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。 （3）因要对发酵的情况进行及时监测，应设置出料口便于取料。 4.果酒和果醋的发酵装置及各个部件的作用 结构 目的 充气口 排气口 长而弯曲的胶管 出料口 醋酸发酵时连接充气泵，输入无菌空气；制酒时关闭充气口 用来排出CO2 防止空气中微生物的污染 便于取料，及时监测发酵进行的情况 1.（2025·山东菏泽·一模）《释名·释饮食》记载：“豉，嗜也。五味调和，需之而成，乃可甘嗜也。”豆豉主要用黄豆通过霉菌发酵制成。下列说法错误的是（    ） A．传统方法制作豆豉是以混合菌种的液体或半固体发酵为主 B．发酵时使用煮熟的黄豆，使蛋白质变性，易于被微生物利用 C．黄豆中的蛋白质会在霉菌作用下分解成多肽及氨基酸 D．发酵时加入盐和酒可以激发出豆豉的风味，同时抑制杂菌活力 A 课堂随练 [解析] 沸盐水需要冷却后加入坛中，防止杀死菜料表面的乳酸菌，A错误；盐水需要浸没全部菜料，主要目的是制造无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，目的是排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；整个发酵过程中，亚硝酸盐的含量变化是先增加后逐渐下降并趋于相对稳定，不是一直降低，D错误。 2．《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢（‘酢’同‘醋’）法”的酿醋工艺：“大率酒一斗，用水三斗，合瓮盛，置日中曝之。七日后当臭，衣（指菌膜）生，勿得怪也，但停置，勿移动，挠搅之。数十日，醋成。”下列叙述错误的是（　　） A．该方法依据的原理是醋酸菌在氧气充足、糖源缺乏时将酒精转化为乙酸 B．加水的目的是对酒进行稀释，避免渗透压过高杀死酵母菌 C．“衣”位于变酸的酒表面，是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的 D．“挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触，还可以增加溶液中的溶解氧 B 课堂随练 3．某些商家为了延长保质期，在泡菜和酱油制作中均会添加一定量的防腐剂。下列有关泡菜和酱油的叙述正确的是（　　） A．泡菜发酵初期，发酵产物只有乳酸 B．泡菜发酵后期，乳酸菌的生长繁殖也会受到抑制 C．防腐剂属于食品添加剂，在泡菜和酱油制作中大量使用不会危害人体健康 D．泡菜能通过传统发酵技术获得，而酱油不能通过传统发酵技术获得 B 课堂随练 4．某同学利用新鲜葡萄进行果酒、果醋的制作，在制作过程中记录了不同阶段的相关操作及现象。下表是不同操作阶段的操作内容及现象，下列有关叙述错误的是（　　） 操作阶段 操作内容 现象 果酒制作初期 将葡萄汁装入发酵瓶，留有约1/3的空间，封闭瓶口 瓶中有少量气泡产生 果酒制作中期 持续封闭瓶口 瓶中产生大量气泡 果酒制作后期 继续封闭瓶口 气泡产生速度减慢至几乎无气泡 果醋制作阶段 打开瓶口，发酵瓶通入无菌空气，升高温度 发酵液逐渐变酸，有明显醋香味 A．果酒制作初期瓶中有少量气泡产生，主要与酵母菌的有氧呼吸有关 B．果酒制作中期瓶中产生的大量气泡主要与酵母菌的无氧呼吸有关 C．果酒制作后期瓶中几乎无气泡产生，是因为代谢废物积累导致酵母菌全部死亡 D．果醋制作阶段发酵液变酸且有明显醋香味，是醋酸菌将酒精转化为乙酸的结果 C 课堂随练 菌种名称 生物分类 代谢类型 适宜温度 繁殖方式 发酵对氧 的需求 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌 毛霉 真核生物 异养 兼性厌氧 出芽生殖 （主要） 前期需氧， 后期不需氧 原核生物 异养好氧 30—35℃ 二分裂 一直需氧 原核生物 异养厌氧 二分裂 密闭不需氧 28℃ 18—20℃ 各种微生物的比较 真核生物 异养好氧 15—18℃ 孢子生殖 前期需氧， 后期不需氧 考点二 发酵工程及其应用 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。 （1）微生物： 自然界的微生物 诱变育种的微生物 基因重组的微生物 （2）产 品： 包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。 （3）实 质： 利用微生物进行产品生产。 一、发酵工程的基本环节 选育菌种 扩大培养 配制培养基 灭菌 接种 发酵 分离提纯产物 获得产品 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。 扩大培养的目的是获得更多的菌种。 将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养，一般使用液体培养基。 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实验才能确定（即不断优化培养基） 培养基和 发酵设备都必须经过严格的灭菌。防止杂菌污染而影响产品的质量和品质 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中 微生物细胞： 采取过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。 代谢物：据产物的性质进行提取、分离和纯化 随时检测培养液中 微生物数量、产物浓度。及时添加必需的营养物质组分。严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件。 发酵罐内发酵为中心环节 2、发酵工程的步骤 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 发酵罐示意图： 抽取样本进行检测 调节罐温 调节罐压 控制溶解氧含量 （无菌氧气） 不断搅拌的目的： ①使菌种与发酵液混合均匀，提高原料利用率； ②加快O2的溶解以及散热。 仅通过搅拌，无法判定时厌氧菌发酵还是需氧菌发酵，如培养乳酸菌时搅拌的目的只是提高原料利用率。 （1）生产条件 （2）原料来源 且价格低廉 （3）产物专一 （4）废弃物对环境 且容易处理 温和 1.发酵工程的特点 丰富 污染小 二、发酵工程的应用 （1）在食品工业上的应用： 传统的发酵产品 食品添加剂 酶制剂 利用黑曲霉生产酱油 利用酵母菌生产酒类 利用黑曲霉生产柠檬酸 利用谷氨酸棒状杆菌生产味精 淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等 明显提高产品的产量和质量 增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期 用于食品的直接生产、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方面 2.发酵工程的应用 32 发芽 1 2 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 淀粉水解 形成糖浆 啤酒的工业化生产流程 33 蒸煮 5 6 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 34 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 消毒 终止 加啤酒花 冷却 接种 过滤 主发酵 后发酵 酵母菌繁殖， 大部分糖分解和代谢物生成。 在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。 35 1.啤酒的发酵过程分为_______ _和________ _两个阶段； 2.主发酵阶段完成 _________________________________________________； 3.后发酵的条件________________________________； 4.焙烤的目的：________________________________； 5.蒸煮的目的： 主发酵 后发酵 酵母菌的繁殖、大部分糖分解和代谢物的生成 低温、密闭的环境下储存一段时间 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌 课堂随练 （2）在医药工业上的应用 ①生产抗生素 例如应用产黄青霉生产青霉素，用于治疗肺炎等。 ②生产多种氨基酸 许多微生物都能产生氨基酸，发酵工程可生产许多具有治疗作用的氨基酸。 ③生产激素 ④生产免疫调节剂 例如，利用工程菌生产乙肝疫苗。 利用工程菌生产生长激素释放抑制激素，用于肢端肥大症的治疗。 37 基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合 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 38 （3）在农牧业上的应用 ①生产微生物肥料 ②生产微生物农药 ③ 生产微生物饲料 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、促进植株生长、增强植物抗病性和抗逆性。 利用微生物或其代谢物来防治病虫害。 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 微生物饲料：单细胞蛋白 （4）在其他方面上的应用： ①解决资源短缺和环境污染问题 ②对极端微生物的利用 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 1．下列关于发酵工程基本环节的叙述，正确的是（　　） A．发酵工程所用的菌种一般包含多种菌种，有利于提高产量 B．某些地理环境中具有独特的微生物种群，可以从中筛选优良菌种 C．不同菌种所需的培养基配制原料基本相同，配方的确定不需要反复试验 D．发酵罐内发酵是中心环节，该过程中不需要再向发酵罐中添加营养物质 B 课堂随练 2．下列关于发酵工程及其应用的叙述，正确的是（　　） A．发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，所用菌种大多是单一菌种 B．利用放线菌产生的井冈霉素防治水稻纹枯病是一种重要的化学防治手段 C．啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成 D．发酵工程往往通过提取、分离和纯化代谢的产物获得单细胞蛋白产品 A 课堂随练 真题感知·命题洞见 1．（2025·浙江·高考真题）猕猴桃醋生产的基本工艺流程如下，其中①②③表示发酵的三个环节，糖化是将淀粉转化为葡萄糖的过程。   下列叙述错误的是（　　） A．通过蒸煮可以杀灭猕猴桃自带的绝大多数微生物 B．麸曲中曲霉的主要作用是对糖类进行氧化分解 C．环节③需要通入无菌空气 D．①②③都需要控制温度、pH 等条件 B 真题跟练 2．（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 D 真题跟练 3．（2025·云南·高考真题）黄酒是我国古老的发酵酒之一，传统酿制中，先用蒸煮过的小麦或麸皮为原料，对之前发酵留存的少量酒曲（曲种）进行扩大制曲；再将酒曲和蒸煮后的糯米、大米混合处理一段时间后，添加足量酒母（含酵母菌）完成发酵，压榨成品。下列说法错误的是（　　） A．小麦、麸皮等原料为酒曲中微生物的生长繁殖提供了碳源和氮源等营养物质 B．为避免制曲过程被杂菌污染影响黄酒品质，扩大制曲前需对留存的酒曲灭菌 C．糯米、大米蒸煮后立即与酒曲混合会导致酶空间结构改变而降低其催化效率 D．将酒曲混合糯米、大米处理一段时间，是为了获得酒母发酵时的底物葡萄糖 B 真题跟练 4．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）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，流程如下图。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 c 真题跟练 5．（2022·湖北·高考真题）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（　　） A．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 A 真题跟练 学以致用·能力提升 1.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？ 【教材隐含知识】 发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备，达到国家排放要求后 才能排放到外界环境中。因为有些气体和废弃培养液对人和生物有害或对环境造成 污染。 2.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。 菌体 蛋白质 脂质 3.果酒和果醋改进装置及其分析 关闭 CO2 空气中微 生物的污染 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，输入无菌空气。 讲师：xxx 2026年高考一轮复习 感谢观看 THANK YOU 我爱生物 52 EVCapture4.1.4软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf55.33.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $