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

该高中生物学高考复习课件聚焦“传统发酵技术、发酵工程及其应用”核心考点，依据高考评价体系梳理了腐乳、泡菜、果酒果醋制作的原理与流程，以及发酵工程的基本环节和应用领域，通过考点权重分析明确传统发酵技术比较、发酵条件控制等高频考点，归纳实验分析、原理应用等常考题型。 课件亮点在于“真题训练+易错突破+素养提升”策略，精选2025年重庆、江苏等地高考真题，如豆瓣酱制作题解析厌氧与好氧发酵区别，培养科学思维和探究实践素养。通过对比表格梳理不同发酵技术的菌种、条件等，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准指导复习，助力学生高效备考。

第49讲 传统发酵技术、发酵工程及其应用 贺老师 大概念九 利用生物技术与工程生产对人类有用的产品 1 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 2 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 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 4 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： C6H12O6 2C2H5OH+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 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 在无氧的情况下： 18-20℃ 不需要氧气 8-10d 4 制作泡菜、果酒和果醋的比较 5 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 6 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 7 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 一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无梅花浮膜，菜质脆嫩度适口，酸甜咸味适宜，具有一定的香气，咀嚼后无渣等。 8 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） 这类微生物将硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨，然后氨被同化成氨基酸。大多数细菌、放线菌和真菌都能进行这种同化型硝酸盐还原。 9 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 10 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 11 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？ 12 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 1.发酵工程的概念：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。 2.发酵工程的特点：生产条件温和；原料来源丰富且价格低廉；产物专一；废弃物对环境的污染小、容易处理等。 13 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 在菌种确定后选择原料，反复实验确定培养基配方。培养基和发酵设备都必须严格灭菌 。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。选择发酵工程用的菌种时，需要考虑的因素有？ 14 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O2 ②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 15 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 16 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 传统发酵技术：产物一般是复杂的混合物，一般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。 发酵工程：使用的分离和提纯产物的方法较多。常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换，液相层析法、结晶法等方法。最后需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。 17 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) 洗涤剂的使用场景存在高温（如开水烫洗、洗衣机高温模式）、高盐（硬水含大量钙镁离子、海水洗涤）、pH 偏碱（洗涤剂多为碱性，pH 9-12） 特点，传统中温酶（如胰蛋白酶、普通淀粉酶）在该环境中易变性失活，而嗜热菌、嗜盐菌的酶制剂具有天然优势： 嗜热酶：高温稳定性（60-100℃仍保持活性）、耐碱性、抗蛋白酶水解，高温洗涤时无需补加酶，且能分解高温下更难溶解的顽固污渍； 嗜盐酶：高盐环境（盐浓度 3%-20%）中酶活稳定，适配硬水、海水洗涤场景，避免普通酶在高盐中因空间结构破坏而失效； 两类酶均为生物酶制剂，可自然降解，无化学残留，解决传统化学洗涤剂（如磷化物、荧光剂）的环保问题。 18 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 D 2.（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 A、沸水浸泡能使蚕豆细胞死亡，从而减少细胞呼吸等对有机物的消耗，A正确； B、面粉中含有淀粉等营养物质，可为菌种的快速繁殖和生长提供营养，B正确； C、在发酵过程中需要将蛋白质和淀粉等分解，所以菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物，C正确； D、从图中可以看出，在制作豆瓣曲过程中有翻拌操作，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，而不是厌氧微生物发酵，D错误。 19 C 3.（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 真题必刷 糖化指的是将淀粉分解为小分子糖类，酵母菌负责氧化分解 20 5.（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 6.（不定项）（2025·山东·高考真题）酿造某大曲白酒的过程中，微生物的主要来源有大曲和窖泥。大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物，制曲过程需经堆积培养，培养时温度可达60℃左右；将大曲和酿酒原料混合，初步发酵后放入窖池；窖池发酵是白酒酿造过程中微生物发酵的最后阶段。下列说法正确的是（   ） A．堆积培养过程中的高温有利于筛选酿酒酵母 B．大曲中存在能分泌淀粉酶的微生物 C．窖池发酵过程中，酵母菌以无氧呼吸为主 D．窖池密封不严使酒变酸是因为乳酸含量增加 BC 真题必刷 C 培养基、发酵罐主要通过高压蒸汽灭菌 空气主要通过紫外线/臭氧除菌 酵母菌的最适温度约为28℃ 21 $