文档内容
知识清单 32 传统发酵技术和发酵工程应用
内容概览
知识导图：感知全局，了解知识要点
考点清单：2大考点总结，梳理必背知识、归纳重点
易混易错：6个错混点梳理，高效查漏补缺
真题赏析：感知真题、知识链接、知己知彼
考点1 传统发酵技术的应用
1．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。利用传统发酵技术制作的食品还有酒、酱油、醋、泡菜和豆豉等。
2．腐乳的制作
(1)腐乳的制作原理：以豆腐为原料酿制腐乳的过程，主要是豆腐中所含蛋白
质等成分发生生物化学反应的过程。
菌种：毛霉等微生物。
反应变化：蛋白质―→小分子的肽和氨基酸；脂肪―→甘油和脂
发酵条件：合适的温度和湿度。
(3)腐乳制作的流程
①让豆腐上长出毛霉：将豆腐切成小块，平放在笼屉内。
②加盐腌制
③配制卤汤
④密封腌制
3．制作泡菜的原理
(1)乳酸菌属于细菌，是原核生物，其代谢类型为异养厌氧型，在无氧条件下
能通过无氧呼吸将葡萄糖分解成乳酸，反应式为 C 6 H 12 O 6 →2C 3 H 6 O 3 (乳酸)+少量能 注意说明：
量。 在家庭制作葡萄酒的过
程中，不需要严格的消
(2)实验流程
毒过程也能完成发酵。
因为在缺氧、呈酸性的
发酵液中，酵母菌可以
生长繁殖，而绝大多数
其他微生物都因无法适
应这一环境而受到抑
制。
4．果酒和果醋的制作
(1)制作原理与发酵条件
(2)比较果酒与果醋制作的过程考点2 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。发酵工程一般
包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、
提纯等方面。
2．发酵工程的基本环节
(1)选育菌种
①常用菌种：主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等。
②菌种特点：对周围环境的温度、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能
力。有极强的消化能力。有极强的繁殖能力。
③菌种来源：从自然界中筛选出优良菌种。利用诱变育种筛选出符合生产要 教材拾遗：求的优良菌种。利用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改 单细胞蛋白是以淀粉或
纤维素的水解液、制糖
造，构建出能生产相应产品的菌种。
工业的废液等为原料，
(2)扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，在进行接 通过发酵获得的大量的
微生物菌体。其不仅含
种前，要对菌种进行扩大培养。
有丰富的蛋白质，还含
(3)配制培养基 有糖类、脂质和维生素
等物质。
①类型：发酵工程一般使用液体培养基。
②要求：根据菌种的代谢类型，选择不同的材料配制培养基。
培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要
求，并为微生物提供适宜的pH，以利于产物的合成。
应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
(4)灭菌和接种：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。因此，培养基和发酵设备必须经过严格的灭菌，接种过
程中要注意防止杂菌污染。
(5)发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节
(6)分离、提纯产物，获得发酵产品
发酵产品 分离、提纯方法
微生物细胞 通过过滤、沉淀等方法将菌体分离、干燥
代谢物 蒸馏、萃取、离子交换等方法
3．啤酒的工业化生产流程
(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
4．发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品。
②生产各种各样的食品添加剂。
③生产酶制剂。
(2)在医药工业上的应用
①获得具有某种药物生产能力的微生物。
②直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。
③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细
胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。
(3)在农业牧业上的应用：生产微生物肥料、农药和饲料。
(4)其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。
②极端微生物的应用：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。
易错点1 泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
项目 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
初期 少(有氧气，乳酸菌活动受 少 增加(硝酸盐还原菌的作用)
抑制)
中期 最多(乳酸抑制其他菌活动) 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)
后期 减少(乳酸继续积累，pH 继续增多，pH继续下 下降至相对稳定(硝酸盐还
继续下降，抑制自身活动) 降 原菌被完全抑制)
变化曲线
易错点2 泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
(1)泡菜坛要选择透气性差的容器：创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。
(2)用清水和食盐配制质量百分比为5%～20%的盐水，煮沸冷却后待用。煮沸有两大作用，一是除去
水中氧气，二是杀灭盐水中的细菌。
(3)菜料装至八成满时，再加入盐水至没过全部菜料，盖好坛盖。(4)封坛时，坛盖边沿的水槽中要注满水，严格密封，保证乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵
过程中经常补水。
易错点3 果酒发酵制作的易错分析
(1)误认为葡萄榨汁前先除去枝梗再冲洗。葡萄榨汁前先冲洗后除去枝梗，避免破损葡萄，增加被杂菌
污染的机会
(2)误认为放气时需将瓶盖完全打开。用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完
全揭开瓶盖
(3)误认为果酒发酵结束后会自行进行果醋发酵。果酒和果醋的菌种、气体条件和温度皆不相同，果酒
发酵结束后一般不会自行进行果醋发酵
易错点4 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。
易错点5 果酒和果醋发酵过程的比较
(1)制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30 ℃，因为酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。制作葡萄醋
时，要将温度控制在30～35 ℃，是因为醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35 ℃。
(2) 制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵中污染发酵液，而
避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，封
闭充气口；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。
(3)醋酸菌醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，因为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。
易错点6 有关发酵工程的注意事项
(1)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(2)发酵工程所用的菌种大多是单一菌种
(3)发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵
(4)如果发酵产品是微生物菌体，可采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品；如果发酵产品
是微生物的代谢物，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
(5)发酵工程的产品主要包括微生物的代谢产物、酶及微生物的菌体
1．(2024·江苏·高考真题)关于“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜”的实验，下列叙述正确的是( )
A．制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中
B．制作酸奶的牛奶须经过高压蒸汽灭菌后再接种乳酸菌
C．发酵装置需加满菜料或牛奶并封装，以抑制乳酸菌的无氧呼吸
D．控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质
[答案]D．[解析]A、制作泡菜是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，所以为制造无氧环境，制作泡菜的菜
料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水，A错误；B、制作酸奶时，将牛奶倒入灭菌后的奶瓶中，倒入的奶液
量不要超过奶瓶容积的2/3，再将牛奶加热至90 ℃，保温5 min，或将牛奶置于80 ℃恒温水浴箱中 15
min。如果采用市售未开封的鲜奶,可直接使用，不需要灭菌，B错误；C、发酵时菜料装至八成满，然后
加盐水，以利于乳酸菌的无氧呼吸，C错误；D、制作酸奶或泡菜时，控制好发酵时间，以避免过量乳酸
影响酸奶或泡菜的口味和品质，D正确。故选D。
知识链接：泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸的过程。
2．(2024·湖北·高考真题)制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食
用醋的发酵。下列叙述错误的是( )
A．食用醋的酸味主要来源于乙酸
B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存
C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶
D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内
[答案]D．[解析]A、食用醋的酸味主要来自醋酸，醋酸学名乙酸，A正确；B、醋酸菌是好氧型细菌，
不适宜在无氧的条件下生存，B正确；C、在制醋时，缺失原料的情况下，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将
乙醛变为醋酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；D、醋酸菌属于细菌，没有核膜
包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，D错误。故选D。知识链接：参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型。果醋制作的原理：当氧气、
糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的果糖分解成醋酸。当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛
变为醋酸。
3．(2024·福建·高考真题)虾酱是以虾为原料的传统发酵食品。在乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同作用
下，原料中的蛋白质和脂肪发生水解，形成虾酱的特有风味。下列叙述错误的是( )
A．虾酱特有风味的形成受发酵时间的影响
B．传统虾酱的制作过程需要严格执行无菌操作
C．原料中的蛋白质会被水解成小分子的肽和氨基酸
D．虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味
[答案]B．[解析]A、虾酱是由微生物发酵形成的，虾酱特有风味的形成受发酵条件、发酵温度、发酵
时间的影响，A正确；B、传统虾酱的制作过程利用原料中带有的微生物进行发酵，不需要经过严格无菌
操作，B错误；C、原料中的蛋白质会被蛋白酶水解成小分子的肽和氨基酸，C正确；D、虾酱发酵由乳酸
菌、芽孢杆菌等多种微生物共同参与，虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味，D正确。
故选B。
知识链接：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前子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一般称为传统发酵技术。利用传统发酵技术制作的食品，还有酱、酱油、醋、
泡菜和豆豉等。
4．(2024·江西·高考真题)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种
(JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长)发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发
酵生产井冈霉素的叙述，正确的是( )
A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因
B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量
C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量
D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化
[答案]D．[解析]A、基因表达的产物是蛋白质，而井冈霉素是JGs发酵生产的一种氨基寡糖类抗生素，
A错误；B、JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量，B错
误；C、在一定范围内提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量，但若浓度过大，
反而会降低井冈霉素的产量，C错误；D、JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，形成的菌落难以区分，
因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化，D正确。故选D。
知识链接：发酵工程的基本环节(1)选育菌种
(2)扩大培养
(3)配制培养基
(4)灭菌和接种
(5)发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节
(6)分离、提纯产物，获得发酵产品
5．(2024·山东·高考真题)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
[答案]D．[解析]A、黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大
越不利于菌体与氧气接触，柠檬酸产生速率越慢，A正确；B、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，发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高铵离子浓度，菌体内可提高柠檬酸产量，
B正确；C、发酵过程中pH下降导致细菌生命活动所必须的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C正确；
D、发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产
品，D错误。故选D。
知识链接：发酵工程
(1)定义：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；主要为微生物
细胞本身或者其代谢产物。
(2)分离、提纯产物：产品若是微生物细胞，在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥；
产品若是微生物代谢物，则根据产物的性质采取 适当的提取、分离和纯化措施。
6．[多选](2024·河北·高考真题)中国传统白酒多以泥窖为发酵基础，素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟，
以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述正确的是(
)
A．传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的
B．窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，使酿造过程不易污染杂菌
C．从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在CO 或N 环境中进行
2 2D．从谷物原料发酵形成的酒糟中，可分离出产淀粉酶的微生物
[答案]ABD．[解析]A、白酒的酿造主要依靠酿酒酵母，由于窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物，故
传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的，A正确；B、窖池内各种微生物形
成了相对稳定的体系，且酿造过程产生的酒精也会抑制杂菌的生长与繁殖，使酿造过程不易污染杂菌，B
正确；C、酵母菌是是兼性厌氧菌，与无氧呼吸相比，细胞有氧呼吸产生的能量更多，更能满足酵母菌大
量繁殖时的需求，因此，对分离的酿酒酵母扩大培养时需要在有氧的条件下进行，C错误；D、谷物原料
如高粱、玉米、大米等富含淀粉，因此从谷物原料发酵形成的酒糟中可分离出产淀粉酶的微生物，D正确。
故选ABD。
知识链接：在发酵过程中分泌酶不同，它们所发挥的作用就不同，因此传统酿造不仅仅需要酵母菌，还要
有其他菌种。酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，把糖分解成二
氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。
7．(2024·北京·高考真题)啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中，需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发
酵，而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的
生长繁殖及相关调控，以优化采集条件。
(1)酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭发酵罐中会产生 和CO。有氧培养时，酵母菌增殖
2
速度明显快于无氧培养，原因是酵母菌进行有氧呼吸，产生大量 。
(2)本实验中，采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌，统计菌落数(图
甲)。由结果可知，有利于保留占比很低菌种的采集条件是 。
(3)根据上述实验结果可知，采集酵母菌时O 浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测，酵
2
母菌接触O 的最初阶段，细胞产生的过氧化氢(H O)浓度会持续上升，使酵母菌受损。已知HO 能扩散进
2 2 2 2 2
出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至含不同浓度HO 的培养基上，无氧培养
2 2
后得到如图乙所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测，并说明理由 。(4)上述推测经证实后，研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组，A组菌液直接滴加到HO 溶
2 2
液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到HO 溶液中，出现明
2 2
显气泡。结果说明，酵母菌可通过产生 以抵抗HO 的伤害。
2 2
[答案](1) 酒精/C HOH ATP
2 5
(2)无氧取样，无氧培养
(3)不能，该实验只能证明随着HO 浓度的持续上升，酵母菌存活率下降(酵母菌受损程度加深)，但
2 2
不能证明酵母菌接触O 的最初阶段，细胞产生的HO 浓度会持续上升；该实验在无氧条件下从发酵罐中
2 2 2
取出酵母菌，接种到培养基上无氧培养，并没有创造O 浓度陡然变化的条件
2
(4)过氧化氢酶/HO 酶
2 2
[解析](1)酵母菌在密闭发酵罐中进行无氧呼吸，会产生酒精(C HOH)和CO 。有氧培养时，酵母菌进
2 5 2
行有氧呼吸，有机物被彻底氧化分解，产生大量能量，而无氧呼吸中有机物不能彻底分解，只产生少量能
量，故有氧培养时酵母菌增殖速度明显快于无氧培养。
(2)由图甲结果可知，无氧/无氧条件下，菌落数最多，因此有利于保留占比很低菌种的采集条件是无
氧/无氧。
(3)依据图乙结果可知，随着HO 浓度的持续上升，酵母菌存活率下降(酵母菌受损程度加深)，但不能
2 2
证明酵母菌接触O 的最初阶段，细胞产生的HO 浓度会持续上升；由题意可知，该实验在无氧条件下从
2 2 2
发酵罐中取出酵母菌，接种到含不同浓度HO 的培养基上进行无氧培养，并没有创造O 浓度陡然变化的
2 2 2
条件，所以不能完全证实上述推测。
(4)过氧化氢酶能催化HO 分解出现明显气泡，因此实验结果说明，酵母菌可通过产生过氧化氢酶以
2 2
抵抗HO 的伤害。
2 2
知识链接：在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精
和二氧化碳。
