第1课时 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用
课标要求 1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。
考点一 传统发酵技术的应用
1．发酵与传统发酵技术
(1)发酵
②原理：不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
(2)传统发酵技术
(1)腐乳制作
①原理：蛋白质小分子的肽和氨基酸。脂肪甘油和脂肪酸。
②腐乳制作过程中参与的微生物：毛霉是一种丝状真菌，其繁殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。
(2)泡菜的制作
①菌种的种类和来源
常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌。
菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。
②乳酸菌发酵制作泡菜的原理：C6H12O62C如何制作葡萄酒3H6O3(乳酸)＋能量。
③制作泡菜的方法步骤
(3)果酒和果醋的制作
①原理和条件
项目 | 制作果酒 | 制作果醋 |
发酵菌种 | 酵母菌 | 醋酸菌 |
代谢类型 | 异养兼性厌氧型 | 异养需氧型 |
发酵过程 | 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量； 无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 | O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量； O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量 |
对氧的需求 | 前期需氧，后期不需氧 | 一直需氧 |
产物检测 | 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙→灰绿) | 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝 |
②果酒和果醋的制作步骤及目的
源于选择性必修3 P8“练习与应用·拓展应用3”：
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。
1．传统发酵技术利用不同的微生物制作不同的产品，而微生物对氧气的需求各不相同，根据微生物在发酵过程中对氧气的要求，回答下列问题：
(1)乳酸菌是厌氧细菌，发酵时需控制严格的无氧环境。尝试说出泡菜制作过程中制造无氧环境的措施。
提示 ①选择气密性好的泡菜坛。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，盐水没过全部菜料。④盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水；发酵期间不宜开盖，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水。
(2)传统米酒制作中常在米坛中挖出一定空间，这样做的目的是什么？
提示 使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，增加菌种数量。
2．试从材料的选择处理及发酵条件的控制等方面分析传统发酵的相关问题：
(1)腐乳与豆腐相比，所含有机物的种类和能量有哪些变化？为什么？
提示 腐乳中有机物的种类增加了，所含的能量却减少了。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸。
(2)制作泡菜时配制的盐水为什么要先煮沸，再冷却使用？
提示 煮沸的原因：一是为了杀死盐水中的杂菌，二是为了排出溶解的氧气；冷却是防止温度过高杀死发酵所需要的乳酸菌。
(3)制作葡萄酒的过程中，每隔12 h左右拧松瓶盖，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？
提示 拧松瓶盖的目的是放出CO2，防止发酵瓶内因气压过大而爆裂。不能打开瓶盖，因为要避免杂菌污染发酵液。
(4)醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明其原因。
提示 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。
1．(2023·山东青岛高三模拟)米酒、酸奶、泡菜等都属于传统发酵制品，下列相关叙述正确的是( )
A．制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母
B．米酒发酵液中冒出的“气泡”都来源于酵母菌无氧呼吸
C．酸奶和泡菜制作中均需要及时通氧，保证乳酸菌的有氧呼吸
D．为降低杂菌污染，发酵前需要对器具、原料等进行灭菌
答案 A
解析 利用酵母菌的无氧呼吸可制作米酒，制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母，A正确；米酒发酵液中冒出的“气泡”既来源于酵母菌无氧呼吸，也来源于酵母菌的有氧呼吸，B错误；酸奶和泡菜的制作利用的微生物是乳酸菌，而乳酸菌是厌氧菌，因此酸奶和泡菜制作中不需要通氧，要保证乳酸菌的无氧呼吸，C错误；发酵前不能对原料进行灭菌，否则会杀死原料中的发酵菌种，D错误。
2．(2021·浙江1月选考，10)用白萝卜制作泡菜的过程中，采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是( )
A．将白萝卜切成小块
B．向容器中通入无菌空气
C．添加已经腌制过的泡菜汁
D．用沸水短时处理白萝卜块
答案 B
解析 将白萝卜切成小块可以扩大白萝卜与腌料的接触面积，缩短腌制时间，A正确；泡菜制作所需菌种为乳酸菌，制作过程中应保持无氧环境，向容器中通入无菌空气不利于腌制，B错误；泡菜汁中含有一定量的发酵菌种，所以在腌制过程中，加入一些已经腌制过的泡菜汁可缩短腌制时间，C正确；用沸水短时处理，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品质，也可缩短腌制时间，D正确。
3．(不定项)如图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况，下列相关叙述正确的是( )
A．果酒发酵所需的最适温度低于果醋
B．过程①②在酵母菌细胞中发生的场所相同
C．过程⑤需要氧气而过程④不需要氧气
D．进行果酒、果醋发酵的微生物均为真核生物
答案 AB
解析 果醋发酵的温度(30～35 ℃)高于果酒发酵的温度(18～30 ℃)，A正确；过程①为细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中，过程②为无氧呼吸的第二阶段，也发生在细胞质基质中，B正确；过程④是醋酸菌在氧气充足、缺少糖源时，将酒精转化为乙醛，再将乙醛变成乙酸，过程⑤是醋酸菌在氧气、糖源充足时，将葡萄糖转变成乙酸，这两个过程都需要氧气，C错误；参与果酒发酵的微生物是酵母菌，属于真核生物，而参与果醋发酵的微生物是醋酸菌，属于原核生物，D错误。
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