2027届高考生物人教版一轮复习课件 第37讲 传统发酵技术的应用与发酵工程

该高中生物学高考复习课件聚焦“传统发酵技术的应用与发酵工程”核心考点，依据高考评价体系梳理了微生物代谢特点、发酵条件控制等考查要求，通过2023-2025年河南、山东等多省真题考情分析，明确传统发酵技术应用占60%、发酵工程占40%的权重分布，归纳出发酵原理分析、实验步骤评价等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题情境+素养训练+技巧指导”，如结合2025浙江选考真题解析泡菜风味影响因素，通过对比乳酸菌与酵母菌代谢差异培养科学思维，依托果酒制作实验步骤渗透探究实践素养。提供“发酵条件调控答题模板”，帮助学生掌握亚硝酸盐含量变化分析等得分要点，教师可据此高效开展考点突破，助力学生高考冲刺。

传统发酵技术的应用与发酵工程 高中生物·一轮复习·第37讲 SW生老师 考情 分析 传统发酵技术的应用 ①2025河南T6　②2025山东T20　③2025江苏T6　 ④2025云南T15　⑤2025浙江T8 ⑥2024河北T18⑦2024贵州T14⑧2024湖北T1⑨2023山东T12⑩2023湖南T5⑪2023浙江T12 发酵工程 及其应用 ①2025陕晋宁青T3②2024北京T17③2024江西T11 ④2024山东T14⑤2023江苏T16 ⑥2023辽宁T13⑦2023山东T20 传统发酵技术的应用 PART 01 1．发酵的概念 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。 不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，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 2．腐乳的制作 (1)参与的微生物 多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。 (2)腐乳的特点 豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，便于保存。 3．传统发酵技术 (1)概念 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。 (2)类型 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的。 (3)发酵产品 利用传统发酵技术制作的食品有腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。 1.传统发酵食品所利用的微生物 (1)乳酸菌 代谢特点 厌氧型 种类 很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌 分布 空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内均有分布 应用 乳制品的发酵、泡菜的腌制等如酸奶等的发酵 发酵原理 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量 酶 ——原核生物 二、尝试制作传统发酵食品 (2)酵母菌 代谢特点 兼性厌氧型，酿酒酵母的最适生长温度约为28℃ 分布 应用 酿酒、制作馒头和面包等 发酵原理 ——真核生物 常存在于含糖量较高的水果、蔬菜表面 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量 (3)醋酸菌 代谢特点 好氧型，多数醋酸菌的最适生长温度约为30~35℃ 应用 制作各种风味的醋 发酵原理 ——原核生物 C6H12O6+2O2 酶 2CH3COOH（乙酸）+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH（乙酸）+H2O+能量 ①O2、糖源都充足时，能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸： ②缺少糖源时，则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸： 制作传统发酵视频 菌种来源： 植物体表面天然的乳酸菌 材料用具： 食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛料、泡菜坛或其他密封性良好的罐子等。 探究·实践 （一）制作泡菜 方法步骤: 盐水配制 配制质量浓度为5%-20%的盐水，煮沸消毒，冷却待用 菜料处理 密封菜坛 ①盐的作用： 调味、抑制微生物生长，所以盐含量过低会造成细菌污染。 ②煮沸的目的： 杀菌(杀灭水中的微生物及除去水中氧气)。 ③冷却： 是为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动。 盐水配制 冷却盐水倒入坛中，盐水没过全部菜料，盖好坛盖，向坛盖边沿水槽注水，创造无氧条件 菜料处理 密封菜坛 将新鲜蔬荣洗净切块(条)，晾干装半坛，放入调味料，再装菜料至八成满 配制质量浓度为5%-20%的盐水，煮沸消毒，冷却待用 盐水配制 菜料处理 密封菜坛 初期，有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，发酵产物中会产生较多的二氧化碳，如果泡菜坛装的太满，发酵液可能会溢出坛外；泡菜坛装的太满，会使盐水不容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。 用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需要什么条件？ 水封闭坛口起着使坛内与坛外空气隔绝的作用，这是最简易的造成无氧环境的方法。说明乳酸菌进行乳酸发酵需无氧环境。 为什么泡菜坛只能装八分满？ 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，结果如图，请你帮他分析问题。 (1)从亚硝酸盐含量来看，该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？ 13天后食用比较好，此时亚硝酸盐含量低。 (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？ 盐浓度过高，杀死了乳酸菌等微生物。 (3)加入“陈泡菜水”的目的是什么？ “陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。 练一练 O2抑制乳酸菌活动 初期少 中期最多 乳酸抑制其他微生物活动 后期减少 乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动 泡菜发酵过程中乳酸菌数量的变化情况 初期少 中期增多 后期继续增多，最后保持稳定 泡菜发酵过程中乳酸含量的变化情况 泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化情况 硝酸盐还原菌的作用 初期增加 中期开始下降 硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解 后期继续下降 硝酸盐还原菌被完全抑制 (1)用于制作泡菜的蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量相对较高。 (2)用清水和食盐配制质量分数为5%～20%的盐水。食盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐水要煮沸后冷却，煮沸的作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他微生物。 (3)控制发酵时间：一般在腌制10天后，亚硝酸盐含量开始下降。但泡菜发酵时间并不是越长越好，一方面发酵时间过长，可能会产生其他有害物质；另一方面，发酵时间过长，乳酸含量过高，口味不佳。 制作泡菜的注意事项 (4)控制严格的厌氧条件的措施 ①选择合适的发酵容器，如泡菜坛，这是一种既科学又简单的厌氧发酵容器。 ②盐水煮沸后冷却待用。 ③装坛时压实，使盐水没过全部菜料。 ④泡菜坛用水封口不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。 (5)控制适宜的发酵温度：温度过高易导致杂菌滋生；温度过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长。 （二）制作果酒和果醋 菌种来源： 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。 材料用具： 新鲜的水果(如葡萄、苹果、山楂和龙眼等)、洗洁精、体积分数为70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。 原理： 在酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒。在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用还可以进一步发酵成果醋。 方法步骤: (1)器具消毒 防止污染发酵液 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 (2)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 防止冲洗掉葡萄皮上野生的酵母菌；防止污染发酵液 (3)榨汁 用榨汁机榨取葡萄汁，并装入发酵瓶中，留有大约1/3的空间，盖好瓶盖 防止发酵液溢出，并且酵母菌可以进行有氧呼吸大量繁殖 (4)酒精发酵 发酵温度严格控制在18~30 ℃，时间控制在10~12 d，每隔12h左右将瓶盖拧松一次 创造无氧环境进行酒精发酵，并可以防止好氧型微生物污染发酵液；由于发酵过程中会产生CO2，因此要及时排气，以防止发酵瓶爆裂。 (5)醋酸发酵 打开瓶盖，盖上一层纱布，发酵温度为30~35 ℃，时间为7~8 d 创造有氧环境进行醋酸发酵 结果分析与评价 (1)在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？ 发酵 酒精发酵 醋酸发酵 气味和味道 气泡和泡沫 发酵液颜色 酒味 有气泡和泡沫 颜色加深变成深红色(以紫葡萄作原料) 酸味 无气泡和泡沫 浑浊，液面形成白色菌膜 在制作果酒的过程中，除了酵母菌，果酒中还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖等，从而使果酒变质。 可以通过改变发酵的温度、果酒的pH等控制乳酸菌的含量。醋酸菌可以将糖或乙醇转化为乙酸，由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量减少氧气含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。 此外，通过改变发酵的温度、果酒的pH等同样可以控制醋酸菌的含量。 (2)如何防止其他微生物对果酒发酵的影响? (3)在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？ 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。 (4)醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？ 打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。我们制作果醋时，可以先买一瓶醋，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，用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。 （5）果酒、果醋的检测与鉴定 ①果酒：发酵后取样,可通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外,还可用显微镜观察酵母菌,并用酸性重铬酸钾溶液检验酒精的存在,在用酸性重铬酸钾溶液检测酒精时,为使检测的结果更有说服力,应设置对照实验。 ②果醋：可通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定,再通过检测和比较乙酸发酵前后发酵液的pH(可用pH试纸)进一步鉴定。此外,还可通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌,并统计其数量进一步鉴定。制作成功的果醋具有特殊的果香,酸味柔和,稍有甜味,不涩。 发酵装置图分析 醋酸发酵时连接充气泵，输入无菌空气；制作果酒时关闭充气口 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 出料口 充气口 排气口 长而弯曲的胶管 (1)榨汁机、发酵瓶等器具要用洗洁精清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干。 (2)清洗葡萄时要先冲洗后去除枝梗和腐烂的籽粒，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 (3)用带盖的瓶子制作果酒时，每隔12 h左右排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。 果酒、果醋制作过程中防止杂菌污染的措施 在传统发酵食品的制作过程中，利用的是天然存在的菌种，由于菌种差异、杂菌情况不明、发酵过程缺乏控制标准等原因，会造成发酵食品的品质不一 为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵 发酵工程及其应用 PART 02 什么是发酵工程？ 对发酵原理的认识 微生物纯培养技术建立 密闭式发酵罐设计成功 严格控制环境条件(温度、pH、溶解氧、压强、营养物、泡沫等) 大规模生产 发酵产品 微生物的特定功能 现代化工程技术 利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，生产对人类有用的物质的技术体系。 ——发酵工程 选育菌种 扩大培养 接种 灭菌 配制培养基 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 发酵工程的基本环节和发酵罐示意图 一、发酵工程的基本环节 选育菌种 ①发酵工程中菌种是关键，优良的菌种是提高发酵产物的质量和产量的首要条件，可以加速发酵过程，缩短生产周期。 生产柠檬酸 生产啤酒 生产青霉素 生产味精 黑曲霉 啤酒酵母 黄青霉 谷氨酸棒状杆菌 某镇特产一种美酒，以下是对该镇环境的描述：四面环山，地势低洼，气候炎热，具有独特的微生物种群，因为与外界的空气对流循环较缓慢，所以微生物种群较稳定。这对你理解发酵工程中菌种选育的重要性有什么启示? 我国幅员辽阔，地理生态环境多样，为各种微生物的生长繁殖提供了条件，这有利于发酵工程选育菌种。 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，因此菌种选育环节很大程度上决定了生产发酵产品的成败。 选育菌种 ②方法 自然选育 在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变，从而选育出优良菌种的过程。 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。 自然选育和菌种改良 菌种改良 采用物理、化学、生物学方法处理目的微生物，使其遗传基因发生变化，使生物代谢途径朝着人们所希望的方向进行，使某些代谢产物过量积累，获得所需的高产、优质和低耗的菌种。 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 主要包括：诱变育种、基因工程育种等。 中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。 选育优良菌株的方法还有_________________________________等。 (答出两种方法即可) 自然选育、诱变育种、基因工程育种 工业发酵罐体积 扩大培养 在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。 几十 ~ 几百m3 几 ~ 几十m3 接入的菌种总体积 发酵液 配制培养基 在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。 碳源 氮源 无机盐 生长因子 水 灭菌 ①原因 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。 ②灭菌对象 培养基和发酵设备 ③实例 在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。 对生产环境需进行消毒处理 对通入的空气进行灭菌 发酵罐内发酵 ①发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节 ②随时检测培养液微生物数量、产物浓度，以了解发酵进程。 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 电动机 排气管 pH计 冷却水排出口 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮 生物传感器装置 空气入口 温度传感器和控制装置 冷却水进入口 阀门 放料管 发酵罐内发酵 检测和控制：温度、pH、溶解氧、压强、通气量、搅拌、泡沫和营养等。并进行反馈控制。 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 电动机 排气管 pH计 冷却水排出口 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮 生物传感器装置 空气入口 温度传感器和控制装置 冷却水进入口 阀门 放料管 ③环境条件不仅影响微生物生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。 例如，谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N- 乙酰谷氨 酰胺。 温度控制 发酵前期 菌量少，发酵目的是要尽快达到大量的菌体，采用稍高的温度，能促进菌的呼吸与代谢，使菌生长迅速。 发酵中期 菌量已达到最适，适当降低温度，延长发酵时间，提高产量。 发酵后期 产物合成能力降低，延长发酵时间没有必要，可提高发酵温度，刺激产物释放。 pH控制 加入缓冲剂(磷酸盐) 直接加入酸碱 进行补料(补充营养物质） 如：当pH下降时，添加尿素， 既可以调节pH也可以补充氮源。 溶解氧控制 溶解氧调控的主要手段：通风和搅拌 氧气供需调节的根本目的是满足微生物生长和代谢的各阶段对发酵液溶解氧浓度的需求。 分离、提纯产物 ①发酵产品是微生物细胞本身 过滤、沉淀 ②发酵产品是代谢物 根据产物性质采取适当提取、分离和纯化措施(萃取、蒸馏、离子交换) 发酵液 预处理 细胞分离 细胞破碎 初步纯化 高度纯化 成品加工 细胞破碎分离 胞外产物 发酵液 预处理 细胞分离 细胞破碎 初步纯化 高度纯化 成品加工 细胞破碎分离 胞外产物 加热 调pH 沉降 离心 过滤 研磨 离心 萃取 过滤 沉淀 吸附 萃取 层析 电泳 结晶 离子交换 干燥 结晶 发酵工程与传统发酵技术的比较 比较项目 发酵工程 传统发酵技术 不 同 点 菌种 发酵方式 对发酵条件的控制 生产规模和产品 相同点 拓展 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 以液体发酵为主 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 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 原材料中天然存在的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 以固体发酵或半固体发酵为主 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 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,产品的风味和品种比较单一,质量不稳定 都是利用了微生物的作用 产物专一 生产条件温和 原料来源丰富且价格低廉 废弃物对环境污染小且容易处理 发酵工程的特点 在食品工业上的应用 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 发酵工程的应用 二、发酵工程的应用 1.在食品工业上的应用 生产传统发酵产品 生产各种各样的食品添加剂 生产酶制剂 （1）生产传统发酵产品 酱油 大豆(主要原料) 黑曲霉 (蛋白酶) 小分子肽和氨基酸 淋洗、调制 酱油的生产 谷物或水果 酿酒酵母 各种酒类 各种酒类的生产 思考·讨论 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 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 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。 （2）生产各种各样的食品添加剂 添加剂类型 举例 酸度调节剂 L-苹果酸、柠檬酸、乳酸 增味剂 5`-肌苷酸二钠、谷氨酸钠 着色剂 β-胡萝卜素、红曲黄色素 增稠剂 黄原胶、β-环状糊精、结冷胶 防腐剂 乳酸链球菌、溶菌酶 添加了柠檬酸的饮料 增加食品的营养 延长食品的保存期 改善食品的口味、色泽和品质 食品添加剂的作用 （3）生产酶制剂 食品直接生产 改进生产工艺 简化生产过程 提高产品产量 延长食品储存期 改善产品的品质和口味 ②酶制剂的作用 果胶酶 脂肪酶 α-淀粉酶 β-淀粉酶 氨基酸肽酶 … … ①酶制剂 2.在医药工业上的应用 各种抗生素 多种氨基酸 多种激素 多种免疫调节剂 ①发酵工程生产的药物 ②基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合 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 3.在农牧业上的应用 ①生产微生物肥料 a.微生物肥料： 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。 b.常见微生物肥料： 根瘤菌肥、固氮菌肥 ②生产微生物农药 a.微生物农药： 利用微生物或其代谢物来防治病虫害。 b.常见微生物农药： 苏云金杆菌(Bt毒蛋白)： 防治80多种农林害虫 白僵菌(真菌)： 防治玉米螟、松毛虫 放线菌 (井冈霉素)： 防治水稻枯纹病 ③生产微生物饲料 a.微生物饲料： 以微生物为发酵菌种，将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体的生物发酵饲料。 单细胞蛋白：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。 单细胞蛋白不仅含有丰富的蛋白质，还含有糖类、脂质和维生素等物质。 b.常见微生物饲料： 青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。 ④在其他方面的应用 a.利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。 解决资源短缺与环境污染问题。 b.极端微生物的利用 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 能力提升 PART 03 1.制作泡菜时，盐水的作用是什么？为什么配制成质量分数为5%~20%的盐水？ 盐水的作用：调味、抑制微生物生长。食盐用量过高，口味不佳，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；食盐用量过低，则会导致杂菌大量繁殖，泡菜腐败。 2.制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？ 煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的微生物。 冷却是为了防止温度过高杀死坛内的微生物。 3.用水密封泡菜坛的目的是什么？ 给泡菜坛内创造无氧环境。 4.泡菜制作过程中，是否只有乳酸菌起作用？ 不是，还有一些酵母菌和大肠杆菌等 5.为什么泡菜坛只能装八成满？ 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，它们进行发酵会产生较多的CO₂，如果泡菜坛装太满，发酵液可能会溢出坛外；泡菜坛装太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，而导致菜料变质腐烂；泡菜坛留有一定空间也方便拿取泡菜。 6.发酵中期时，由于前期乳酸的积累，pH下降，无氧状态形成，乳酸杆菌进行活跃的乳酸发酵(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。试分析为什么乳酸菌会逐渐成为优势菌种？ 乳酸菌比其他种类微生物更耐酸，发酵中期pH下降，导致其他种类的微生物的生命活动受到抑制。 7.先冲洗葡萄后去枝梗的原因是什么？为什么冲洗葡萄的次数不能过多？ 先冲洗再除去枝梗可以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。冲洗葡萄的次数不能过多，以防将葡萄皮上的野生酵母菌冲洗掉。 8.葡萄汁装入发酵瓶时，为什么要留有大约1/3的发酵空间？ 保留1/3的空间可以为酵母菌提供氧气，有利于酵母菌有氧呼吸，可以大量增殖；还可以防止发酵过程中产生的二氧化碳造成发酵液溢出甚至引起爆炸。 9.在果酒制作过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次(注意：不是打开瓶盖)的原因是什么？ 由于发酵过程中会产生CO₂，因此要及时排气，以防止发酵瓶爆裂。不打开瓶盖是为了防止杂菌污染 10.为什么果酒搁置时间过久会有酸味？ 醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，所以果酒搁置时间过久，会因醋酸菌的代谢产生乙酸而有酸味 11.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；乳酸菌可能会分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质，可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量；而在有氧的情况下，醋酸菌能把糖或者乙醇转化为乙酸，可以通过减少O₂含量、调节发酵温度、pH等来控制醋酸菌含量。 12.果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，酵母菌是如何成为优势菌种的？ 发酵后期在缺氧和酸性发酵液中，绝大多数微生物的生命活动受到抑制，而酵母菌可以适应这一环境成为优势菌种。 13.在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？ 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。 14.醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？ 打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖。我们制作果醋时，可以先买一瓶醋，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，用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。 15.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？ 需要考虑的因素包括：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。 16.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。 17.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？ 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。 18.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？ 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。 19.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？ 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。 20.与传统的手工发酵相比，啤酒发酵生产过程中，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，都有助于提高啤酒的产量和品质。 真题练习 PART 04 1．(2025·浙江1月选考)传统发酵技术为我们提供了多种食品、饮料及调味品。下列叙述错误的是(　　) A．泡菜的风味由乳酸菌的种类决定 B．用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌 C．家庭酿制米酒的过程既有有氧呼吸又有无氧呼吸 D．传统发酵通常是利用多种微生物进行的混合发酵 A 2．(2025·河南选择考)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 C 3．(2025·山东等级考改编)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，酵母菌以有氧呼吸为主 D．窖池密封不严使酒变酸是因为乳酸含量增加 B 4．(2024·山东等级考)在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是(　　) A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 D $