專題10生物技術(shù)與工程

第1講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

通過歸納發(fā)酵菌種的結(jié)構(gòu)與功

生命

能的關(guān)系，形成結(jié)構(gòu)與功能相適

1.舉例說明日常生活中的某些食品是觀念

應(yīng)的觀點

運用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的

科學(xué)比較泡菜、果酒、果醋的制作原

2.闡明利用微生物進行發(fā)酵來生產(chǎn)特

思維理、流程、發(fā)酵條件的異同

定的產(chǎn)物

設(shè)計實驗裝置并完成果酒、果

3.利用乳酸菌發(fā)酵制作酸奶或泡菜科學(xué)

醋、泡菜的制作，對實驗結(jié)果進

4.利用酵母菌、醋酸菌分別制作果酒探究

行分析評價

和果醋

社會關(guān)注食品安全，倡導(dǎo)健康的生活

責(zé)任方式

授課提示：見聽課手冊P345

一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

1.發(fā)酵

人們利用__微生物__，在適宜的條件下，將__原料__通過微生物的__代謝__轉(zhuǎn)化為人類

所需要的產(chǎn)物的過程。

2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品

1.泡菜、果酒和果醋制作菌種的比較

菌種乳酸菌酵母菌醋酸菌

代謝類型異養(yǎng)__厭氧__異養(yǎng)__兼性厭氧__異養(yǎng)__好氧__

最適生長溫度—約為__28__℃__30～35__℃

分布廣泛，空氣、

分布廣泛，大量附

土壤、植物體表、

菌種分布著在新鮮__水果的分布廣泛

人或動物的__腸道

果皮表面__

內(nèi)__

泡菜制作、生產(chǎn)酸釀酒(果酒制作)、制

應(yīng)用果醋制作

奶作饅頭和面包等

2.微生物發(fā)酵制作泡菜、果酒和果醋的原理

酶

(1)乳酸菌發(fā)酵制作泡菜的原理：__C6H12O6―――→2C3H6O3(乳酸)＋能量__。

(2)酵母菌發(fā)酵制作果酒的原理

酶

①有氧條件(大量繁殖)：__C6H12O6＋6H2O＋6O2―――→6CO2＋12H2O＋能量__。

酶

②無氧條件(酒精發(fā)酵)：__C6H12O6―――→2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量__。

(3)醋酸菌發(fā)酵制作果醋的原理

酶

①O2、糖源都充足時：__C6H12O6＋2O2―――→2CH3COOH(乙酸)＋2H2O＋2CO2＋能量

__。

酶

②缺少糖源時：__C2H5OH＋O2―――→CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量__。

3.制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品

(1)制作泡菜的方法步驟

(2)果酒和果醋制作過程的比較

【易錯易混自糾】

(1)傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主，通常是家庭式或作坊式的。(√)

(2)影響泡菜腌制的因素包括時間、溫度和食鹽的用量等。(√)

(3)在蘋果酒的發(fā)酵過程中，若發(fā)酵液表面出現(xiàn)菌膜，最可能的原因是發(fā)酵瓶漏氣。(√)

(4)酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發(fā)酵所需的最適溫度高于果醋發(fā)酵的溫度。(×)

提示：果酒發(fā)酵所需的最適溫度是18～30℃，果醋發(fā)酵的最適溫度是30～35℃。

(5)在利用葡萄發(fā)酵產(chǎn)生果酒的后期，加入醋酸菌即可產(chǎn)生乙酸。(×)

提示：醋酸菌是好氧菌，而發(fā)酵產(chǎn)生果酒的后期是無氧環(huán)境。

1.(選擇性必修3P8)傳統(tǒng)發(fā)酵食品品種不一的原因是什么？

(1)制作過程中，沒有接種菌種，而是利用__天然存在__的菌種，菌種差異、雜菌情況

不明。

(2)發(fā)酵過程的控制__缺乏標(biāo)準(zhǔn)__。

2.(選擇性必修3P7探究·實踐)果酒制作時，發(fā)酵瓶裝入葡萄汁后留有1/3空間的目的是

什么？

__先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡氧氣后再進行酒精發(fā)酵；其次，防止發(fā)酵過

程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出__。

3.(選擇性必修3P7探究·實踐)在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物

生長？它們會對果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？

__在制作果酒的過程中，除了酵母菌，還有其他微生物生長，它們會在酒精發(fā)酵中污染

發(fā)酵液。而避免發(fā)酵液污染，需要從發(fā)酵制作的過程全面考慮。例如榨汁機、發(fā)酵瓶要清洗

干凈，裝入葡萄汁，封閉充氣口；每次排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋__。

教材拾遺

1.(選擇性必修3P8拓展應(yīng)用第2題)制作的泡菜“咸而不酸”的原因可能是__食鹽濃度過

高、發(fā)酵溫度過低，導(dǎo)致泡菜未能正常發(fā)酵__。

2.(選擇性必修3P8拓展應(yīng)用第3題改編)圖中①為__充氣口__，用來充入氧氣(無菌空氣)。

②為排氣口，在酒精發(fā)酵時排出的是酒精發(fā)酵產(chǎn)生的__CO2__，在醋酸發(fā)酵時排出的是__剩

余的空氣和醋酸菌代謝產(chǎn)生的CO2__；長而彎曲的膠管的作用是__防止空氣中微生物的進入

__。③為出料口，便于取樣檢測，及時監(jiān)測發(fā)酵進行的情況。

考點1發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念及泡菜的制作

1.泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌、乳酸及亞硝酸鹽含量的變化

發(fā)酵

乳酸菌乳酸亞硝酸鹽

時期

發(fā)酵少(有O2，乳酸菌種增加(硝酸鹽還原菌

少

初期活動受抑制)的作用)

發(fā)酵最多(乳酸抑制其他積累、增多、pH下下降(硝酸鹽還原菌

中期菌種活動)降受抑制，部分亞硝酸

鹽被分解)

減少(乳酸繼續(xù)積下降至相對穩(wěn)定(硝

發(fā)酵繼續(xù)增多，pH繼續(xù)

累，pH繼續(xù)下降，酸鹽還原菌被完全

后期下降

抑制其自身活動)抑制)

變化

曲線

亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進硝酸鹽還原形成的，而不是硝化細(xì)

注意

菌氧化氨形成的

2.泡菜制作的注意事項

(1)材料的選擇及用量

①蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。

②鹽水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～20%，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中

的O2，二是殺滅鹽水中的細(xì)菌。

(2)防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，取樣后要迅速封口。

(3)控制嚴(yán)格的無氧條件

①泡菜壇要選擇氣密性好的容器，以創(chuàng)造無氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛。

②泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內(nèi)注滿水，以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境，并注意在

發(fā)酵過程中經(jīng)常補水。

(4)控制適宜的溫度：以18～20℃為宜，溫度偏高有害菌活動能力強，溫度偏低不利于

乳酸發(fā)酵。

圍繞發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念，考查科學(xué)思維

1.(2024·山東一模)傳承數(shù)千年的傳統(tǒng)發(fā)酵食品是中華飲食文化的重要載體，而在發(fā)酵食

品制作過程中，控制發(fā)酵條件至關(guān)重要。下列敘述正確的是()

A.做泡菜時將鹽水浸沒全部菜料的目的是殺死菜料表面的雜菌

B.利用乳酸菌制作酸奶的過程中，先通氣培養(yǎng)，后密封發(fā)酵

C.在制作米酒過程中，加酒曲之前需將蒸熟的糯米冷卻以避免高溫殺死菌種

D.利用米曲霉發(fā)酵生產(chǎn)醬油的過程中，不斷攪拌有利于其通過無氧呼吸快速繁殖

【答案】C

2.發(fā)酵制氫技術(shù)是我國為早日實現(xiàn)“碳中和”開發(fā)的新能源技術(shù)之一。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中，水稻、

小麥的秸稈常被焚燒，既產(chǎn)生濃煙污染環(huán)境，又增加了CO2排放，研究團隊將秸稈制成發(fā)

酵液培養(yǎng)某種細(xì)菌，進行發(fā)酵制氫。下列說法錯誤的是()

A.水稻、小麥的秸稈中富含纖維素，可為產(chǎn)氫細(xì)菌提供碳源和氮源

B.鑒定該細(xì)菌是否為纖維素分解菌，可在培養(yǎng)基中加入剛果紅試劑

C.底物濃度、溫度、pH等是影響發(fā)酵產(chǎn)氫量的重要因素

D.與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相比，發(fā)酵制氫技術(shù)既能減少CO2的排放量又能獲得新能源

【解析】A纖維素的組成元素是C、H、O，可以為產(chǎn)氫細(xì)菌提供碳源，但不能提供

氮源，A錯誤。

分析泡菜的制作，考查科學(xué)思維

3.(2024·湖南雅禮中學(xué)二模)《周禮·天官》中記載“大羹不致五味，鍘羹加鹽菜”，所謂“鹽

菜”便是泡菜的雛形。幾千年文明傳承中，泡菜已深刻融入了我國飲食文化。某種泡菜的制

作流程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

將洗凈晾干后的新鮮蔬菜切塊，混合均勻后裝入泡菜壇內(nèi)，裝至半壇→

放入蒜瓣、生姜及其他辛料，繼續(xù)裝至八成滿→

加入煮沸冷卻后5%～20%的鹽水，沒過全部材料→密封泡菜壇，置于適宜溫度下發(fā)酵

(1)乳酸菌的代謝類型是____________。在泡菜制作過程中如果加入少量白糖，可縮短

發(fā)酵周期，其原因可能是白糖為乳酸菌提供了____________，有利于乳酸菌的繁殖和發(fā)酵。

(2)古代因缺乏冷藏技術(shù)，人們在制作泡菜的過程中往往會加入大量的食鹽，其主要目

的是__________________________。

(3)某同學(xué)同一批次制作的多壇泡菜中，有一壇發(fā)生了變質(zhì)。檢查發(fā)現(xiàn)該壇泡菜位置擺

放不當(dāng)，每天10：00～16：00會被陽光照射，推測變質(zhì)原因可能是____________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

___________________________________。

(4)泡菜工業(yè)化生產(chǎn)流程中，出廠前需要測定微生物數(shù)量，甲、乙兩位同學(xué)用稀釋涂布

平板法測定同一批樣品中微生物的數(shù)量，在同一稀釋倍數(shù)下得到以下結(jié)果：

甲同學(xué)涂布了3個平板，統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是110、140和149，取平均值133；

乙同學(xué)涂布了3個平板，統(tǒng)計的菌落數(shù)分別是33、169和176，取平均值126。

有人認(rèn)為這兩位同學(xué)的結(jié)果中，______同學(xué)的結(jié)果可信度低，若要使其數(shù)據(jù)具有較強的

可信度，應(yīng)采取的措施是________。

【答案】(1)異養(yǎng)厭氧型碳源和能源(2)抑制微生物的生長，防腐保鮮(3)陽光照射

使得泡菜壇內(nèi)溫度上升，有利于雜菌大量繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)(4)乙重新進行實驗

考點2果酒和果醋制作

1.制作果酒和果醋的發(fā)酵裝置分析

使用方法：使用該裝置制作果酒時，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制作果醋時，應(yīng)將充氣口連接充

氣泵，輸入無菌空氣。

2.明辨果酒和果醋制作成功的關(guān)鍵點

關(guān)鍵點說明

選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄進行沖洗，再除去枝

材料的選擇與處理

梗，以防葡萄汁流失及污染

①榨汁機和發(fā)酵瓶等都需清洗干凈，且發(fā)酵瓶要進行消

毒；

防止發(fā)酵液被污染

②清洗葡萄時要先清洗后除枝梗；

③發(fā)酵瓶排氣管用曲頸管不用直管

結(jié)合果酒和果醋的制作，考查科學(xué)探究

1.(2024·長沙市一中一模)下圖為傳統(tǒng)白酒釀造工藝流程，相關(guān)敘述正確的是()

泡糧→高溫蒸糧→攤晾→撒曲糖化→密壇發(fā)酵→白酒

A.制成的酒曲中的多種微生物參與了糖化和發(fā)酵過程

B.糖化時采用的溫度越高，淀粉水解速度越快

C.密壇發(fā)酵溫度控制在18～30℃，每隔12小時需將壇蓋打開進行排氣

D.制成的白酒需經(jīng)濕熱滅菌后并窖藏一段時間才可飲用

【解析】A糖化主要是利用酒曲中的多種微生物將淀粉水解為葡萄糖，參與酒制作的

微生物有多種但起主要作用的是酵母菌，A正確；溫度高，蛋白質(zhì)會發(fā)生變性，會使酶失去

催化作用，所以溫度太高，淀粉水解速度會變慢，B錯誤；液態(tài)酒精發(fā)酵階段的溫度應(yīng)控制

在18～30℃，由于酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳，故每隔12小時需將壇蓋擰松進

行排氣，C錯誤；傳統(tǒng)釀造的白酒不需經(jīng)濕熱滅菌，D錯誤。

2.(2025·河北高三階段練習(xí))(不定項)通氣發(fā)酵法是一種在醋酸發(fā)酵階段，采用人工攪拌

發(fā)酵醪液，通入空氣使酒氧化為乙酸的工藝過程。《醒園錄》中介紹了一種“極酸醋法”：“五

月午時，用做就粽子七個，每個內(nèi)各夾白曲一塊……紅曲一把，合為一處，裝入甕內(nèi)，用井

水灌之，七八分滿就好。甕口以布塞得極緊，置背陰地方，候三五日過，早晚用棍子攪之。

嘗看至有醋味，然后用烏糖四五圓打碎，和燒酒四五壺，隔湯燉至糖化，取起候冷，傾入醋

內(nèi)，早晚仍不時攪之，俟極酸了可用。要用時，取起醋汁一罐，換燒酒一罐下去，永吃不完，

酸亦不退。”關(guān)于以上釀醋過程的說法，正確的是()

A.該釀醋法中采用的原料有粽子、烏糖、燒酒

B.白曲、紅曲可為醋酸發(fā)酵提供菌種

C.通過“早晚用棍子攪之”為發(fā)酵罐通氣

D.醋酸發(fā)酵的最適溫度為25～28℃

【答案】ABC

1.(2024·河北卷)(不定項)中國傳統(tǒng)白酒多以泥窖為發(fā)酵基礎(chǔ)，素有“千年老窖萬年糟”“以

窖養(yǎng)糟，以糟養(yǎng)泥”之說。多年反復(fù)利用的老窖池內(nèi)壁窖泥中含有大量與釀酒相關(guān)的微生物。

下列敘述正確的是()

A.傳統(tǒng)白酒的釀造是在以釀酒酵母為主的多種微生物共同作用下完成的

B.窖池內(nèi)各種微生物形成了相對穩(wěn)定的體系，使釀造過程不易污染雜菌

C.從窖泥中分離的釀酒酵母擴大培養(yǎng)時，需在CO2或N2環(huán)境中進行

D.從谷物原料發(fā)酵形成的酒糟中，可分離出產(chǎn)淀粉酶的微生物

【答案】ABD

2.(2023·山東卷)(不定項)果酒的家庭制作與啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)相比，共同點有()

A.都利用了酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精的原理

B.都需要一定的有氧環(huán)境供發(fā)酵菌種繁殖

C.發(fā)酵前都需要對原料進行滅菌

D.發(fā)酵結(jié)束后都必須進行消毒以延長保存期

【答案】AB

3.(2024·湖北卷)制醋、制飴、制酒是我國傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。醋酸菌屬于好氧型原核生物，

常用于食用醋的發(fā)酵。下列敘述錯誤的是()

A.食用醋的酸味主要來源于乙酸

B.醋酸菌不適宜在無氧條件下生存

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發(fā)生在線粒體內(nèi)

【答案】D

4.(2024·山東卷)在發(fā)酵過程中，多個黑曲霉菌體常聚集成團形成菌球體，菌球體大小僅

由菌體數(shù)量決定。黑曲霉利用糖類發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸時需要充足的氧。菌體內(nèi)銨離子濃度升高

時，可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制。下列說法錯誤的是()

A.相同菌體密度下，菌球體越大檸檬酸產(chǎn)生速率越慢

B.發(fā)酵中期添加一定量的硫酸銨可提高檸檬酸產(chǎn)量

C.發(fā)酵過程中pH下降可抑制大部分細(xì)菌的生長

D.發(fā)酵結(jié)束后，將過濾所得的固體物質(zhì)進行干燥即可獲得檸檬酸產(chǎn)品

【解析】D黑曲霉利用糖類發(fā)酵產(chǎn)生檸檬酸時需要充足的氧，相同菌體密度下，菌球

體越大越不利于菌體與氧氣接觸，檸檬酸產(chǎn)生速率越慢，A正確；菌體內(nèi)銨離子濃度升高時，

可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制，發(fā)酵中期添加一定量的硫酸銨，提高銨離子濃度，

可提高菌體內(nèi)檸檬酸產(chǎn)量，B正確；發(fā)酵過程中pH下降導(dǎo)致細(xì)菌生命活動所必需的酶失活，

可抑制大部分細(xì)菌的生長，C正確；發(fā)酵結(jié)束后，將過濾所得的固體物質(zhì)進行分離、純化、

濃縮、干燥等一系列操作后才能獲得檸檬酸產(chǎn)品，D錯誤。

5.(2023·山東卷)以下是以泡菜壇為容器制作泡菜時的4個處理：①沸鹽水冷卻后再倒入

壇中；②鹽水需要浸沒全部菜料；③蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水；④檢測泡菜

中亞硝酸鹽的含量。下列說法正確的是()

A.①主要是為了防止菜料表面的醋酸桿菌被殺死

B.②的主要目的是用鹽水殺死菜料表面的雜菌

C.③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進入

D.④可檢測到完整發(fā)酵過程中亞硝酸鹽含量逐漸降低

【解析】C鹽水煮沸是為了殺滅雜菌，冷卻之后使用是為了保證乳酸菌等微生物的生

命活動不受影響，A錯誤；②鹽水需要浸沒全部菜料，造成無氧環(huán)境，有利于乳酸菌無氧呼

吸，B錯誤；③蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水，是排氣減壓、隔絕空氣、防止雜

菌污染等，C正確；④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量，腌制泡菜過程中亞硝酸鹽的含量先增多

后減少，D錯誤。

6.(2020·浙江1月選考節(jié)選)回答與泡菜制作有關(guān)的問題：

(1)用蘿卜等根菜類蔬菜制作泡菜，用熱水短時處理，可抑制某些微生物產(chǎn)生果膠酶，

從而使成品泡菜口感較脆。同時，該處理也會使泡菜發(fā)酵時間縮短，其原因是___________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________。

(2)泡菜發(fā)酵初期，由于泡菜罐加蓋并水封，會使__________菌被逐漸抑制。發(fā)酵中期，

乳酸菌大量繁殖，會使__________菌受到抑制。發(fā)酵后期，乳酸產(chǎn)生過多，會使乳酸菌受到

抑制。

(3)從泡菜汁中可分離制作酸奶的乳酸菌，首先對經(jīng)多次發(fā)酵的泡菜汁進行過濾，然后

取濾液進行____________，再用____________________的方法在某種含牛乳的專用的培養(yǎng)基

中進行初步篩選。該培養(yǎng)基必須含有____________，以便于觀察是否產(chǎn)酸。

【答案】(1)細(xì)胞破裂，細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)外流，使乳酸菌快速地獲得營養(yǎng)物質(zhì)(2)好氧

不耐酸的(3)稀釋稀釋涂布平板酸堿指示劑

長沙臭豆腐是湖南長沙傳統(tǒng)的特色小吃，其主要工藝是將豆腐坯浸入發(fā)酵鹵水一段時間，

油炸后拌佐料供人們休閑食用。其加工和風(fēng)味來源關(guān)鍵在于發(fā)酵鹵水?？蒲泄ぷ髡吒欫u水

發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分、特征風(fēng)味物質(zhì)及其動態(tài)變化情況，得到一系列結(jié)果。請據(jù)此回答以

下問題：

(1)臭豆腐和豆腐乳是兩種不同的發(fā)酵食品，其中制作腐乳利用的菌種主要是________。

請簡要描述腐乳制作的原理：_____________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________

_____。

(2)上圖中鹵水發(fā)酵的菌種可能來源于______(填“A”或“B”)，原因是_________________

_______________________________________________________________________________

______________________________