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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
考点二 发酵工程及其应用
内容索引
重温高考 真题演练
课时精练
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
①概念：人们利用 ，在适宜的条件下，将原料通过____________
转化为人类所需要的产物的过程。
②原理：不同的微生物具有产生 的能力，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
归纳 夯实必备知识
微生物
微生物的代谢
不同代谢物
(2)传统发酵技术
有氧或无氧
固体
半固体
2.传统发酵食品的制作
(1)腐乳制作
①原理：蛋白质 。
脂肪 。
小分子的肽和氨基酸
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 ，其繁殖方式为
，代谢类型是 型。
真菌
孢子生殖
异养需氧
(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 。
菌种来源： 。
②乳酸菌发酵制作泡菜的原理： 。
乳酸杆菌
植物体表面天然的乳酸菌
③制作泡菜的方法步骤
温度
5%～20%
条状
蒜瓣、生姜及其他香辛料
八成
没过全部菜料
注满水
(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 型 异养 型
兼性厌氧
需氧
糖源
发酵过程 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：____________________ _________________________； 无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：____________________ _____________ O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O2 2CH3COOH＋2CO2
＋2H2O＋能量；
O2充足、缺少 时：C2H5OH＋O2 CH3COOH＋H2O＋能量
C6H12O6＋6H2O＋6O2
＋2CO2＋能量
对氧的需求 前期 ，后期_______ 一直需氧
产物检测 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色) 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝
需氧
不需氧
②果酒和果醋的制作步骤及目的
洗洁精
酒精
枝梗
1/3
18～30
10～12
拧松
30～35
7～8
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
关闭
CO2
空气中微
生物的污染
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。
拓展 提升科学思维
(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
突破 强化关键能力
√
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
√
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
√
√
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。
比较果酒与果醋制作的过程
归纳
总结
比较果酒与果醋制作的过程
归纳
总结
考点二
发酵工程及其应用
1.发酵工程的概念
(1)基本概念：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。
(2)主要内容：发酵工程主要包括 ， ，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的 等方面。
归纳 夯实必备知识
微生物
现代工程技术
菌种的选育
扩大培养
分离、提纯
2.发酵工程的基本环节
选育菌种
①从 中筛选
②通过 获得
自然界
诱变育种或基因工程育种
↓
扩大培养：增加菌种数量
↓
配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定____________
↓
灭菌： 都必须严格灭菌
↓
培养基配方
培养基和发酵设备
：无菌操作
↓
发酵罐内发酵(发酵工程的中心环节
①了解发酵进程：随时检测培养液中的____________
等
②及时添加必需的营养组分
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
接种
↓
分离、提纯产物
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
↓
获得产品
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
酒精和二氧化碳
淀粉分解，形成糖浆
淀粉酶
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
高
长
低
短
4.发酵工程的特点
容易处理
温和
丰富
低廉
专一
污染小
5.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 。
③生产 。
(2)在医药工业上的应用
①获得具有 生产能力的微生物。
②直接对 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 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。
食品添加剂
酶制剂
某种药物
菌种
某个或某几个抗原
(3)在农牧业上的应用：生产微生物 。
(4)其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产 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 ，嗜低温菌有助于提高 的产量。
肥料、农药和饲料
酒精、乙烯
洗涤剂
热敏性产品
源于选择性必修3 P27“异想天开”：单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物 。其不仅含有丰富的 ，还含有糖类、
和维生素等物质。
菌体
蛋白质
脂质
1.观察分析教材第P24～25“啤酒的工业化生产流程”，思考回答：与传统的手工发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？
提示 接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。
2.引起全球新冠肺炎大流行的元凶是新冠病毒，利用发酵工程相关知识，如何大量生产新冠病毒疫苗？
提示 可将新冠病毒的抗原基因转入某种微生物体内，再通过发酵工程大量生产新冠病毒疫苗。
拓展 提升科学思维
4.啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是
突破 强化关键能力
A.在整个发酵过程中，要始终保
持严格的无菌、厌氧环境
B.用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α-淀粉酶合成
C.在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种
D.包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌
√
酵母菌是兼性厌氧微生物，在整个发酵过程中，要先通气使酵母菌大量繁殖，然后保持严格的无菌、厌氧环境，使其无氧呼吸进行发酵，A项错误。
5.(2023·湖南长沙高三调研)植物酵素是指以植物为主要原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。苹果酵素生物发酵的流程中，需将苹果去核、切块，加冰糖，并持续发酵90天。每隔15天测定总酸含量和乙醇含量，结果见下图。
下列叙述正确的是
A.冰糖为微生物发酵提供养分，加入前
可用紫外线照射杀灭其表面微生物
B.第一个月的隔天通气的目的是抑制厌
氧型和兼性厌氧型微生物的无氧呼吸
C.第二个月总酸量增加的主要原因可能
是乳酸菌等微生物呼吸产生了CO2
D.第三个月总酸量和乙醇量发生的变化可能与醋酸菌的发酵作用密切相关
√
从第一个月乙醇含量上升可以推出，隔天通气并没有抑制无氧呼吸，B错误；
乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生乙醇和CO2，C错误；
第三个月是密封发酵，而醋酸菌是好
氧微生物，故这段时间醋酸菌发酵作用极低，总酸量和乙醇量发生的变化与醋酸菌的发酵作用关系不大，D错误。
三
重温高考 真题演练
1.(不定项)(2022·山东，20)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是
A.用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶
B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
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赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α-淀粉酶相关基因的表达，促进α-淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，A正确；
焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；
糖浆经蒸煮(产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；
转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。
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2.(2021·山东，12)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是
A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
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酵母菌进行有氧呼吸获得能量大量繁殖，无氧条件下，发酵产生酒精，故无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸存活但不能大量繁殖，A正确；
葡萄皮中的色素进入发酵液使葡萄酒呈现颜色，C正确；
制作过程中随着发酵的进行，酵母菌以糖作为营养物质和能量来源生长繁殖，故发酵液中糖含量减少，D错误。
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3.(2021·辽宁，8)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸杆菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是
A.乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖
B.酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C.酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D.接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度
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当缺少糖源时，醋酸杆菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖，A正确；
酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋酸杆菌以二分裂的方式进行增殖，B错误；
酵母菌发酵过程中先通气使其大量繁殖，再密闭发酵产乙醇；醋酸杆菌为好氧菌，需持续通入无菌氧气，C正确；
酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃，多数醋酸杆菌的最适生长温度为30～35 ℃，D正确。
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4.(不定项)(2022·江苏，16)在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的有
A.泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气
B.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没
全部菜料
C.葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空
气制作葡萄醋
D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～30 ℃，泡菜发酵时温度宜控制在
30～35 ℃
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√
√
乳酸菌属于厌氧细菌，开盖放气会影响乳酸菌发酵，因此不能开盖放气，A错误；
制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，是为了发酵初期让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料，以保证乳酸菌进行无氧呼吸，B正确；
醋酸菌为好氧细菌，且发酵温度高于果酒的发酵温度，因此制作好葡萄酒后，除通入无菌空气，还需要适当提高发酵装置的温度，C错误；
果酒发酵时温度宜控制在18～30 ℃，果醋发酵时温度宜控制在30～35 ℃，泡菜的制作温度低于30～35 ℃，D错误。
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5.(2022·湖北)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是
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A.该生产过程中一定有气体生成
B.微生物生长所需碳源主要来源沼气池废料
C.该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D.沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
√
据图可知，该生产过程中有酿酒酵母参与，酵母菌呼吸作用会产生CO2，故该生产过程中一定有气体生成，A正确；
糖类是主要的能源物质，微生物生长所需碳源主要来源果糖生产废水，B错误；
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分析图示可知，该技术中有连续搅拌反应器的过程，该操作可以增加微生物与营养物质的接触面积，此外也可增大溶解氧的含量，故推测该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质，C错误；
沼气生产利用的是厌氧微生物，在连续搅拌反应器中，厌氧微生物会被抑制，因此沼气池废料无需灭菌，D错误。
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1.判断关于腐乳和泡菜的叙述
(1)腐乳的制作需要多种微生物的参与，起主要作用的是曲霉( )
(2)豆腐中的蛋白质被蛋白酶全部分解成了氨基酸( )
(3)泡菜制作中选材装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装满( )
(4)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件( )
五分钟 查落实
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2.判断关于果酒、果醋的叙述
(1)酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精( )
(2)各种葡萄都可以酿制出红葡萄酒( )
(3)由于醋酸菌对氧气的含量相当敏感，所以在醋酸发酵过程中要始终通入氧气( )
(4)只有在糖源充足的情况下才能进行醋酸发酵( )
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3.判断关于发酵工程的基本环节及应用的叙述
(1)在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉( )
(2)谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺( )
(3)以谷物或水果作原料，利用醋酸菌发酵生产各种酒类( )
(4)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白( )
(5)发酵工程一般用半固体培养基( )
√
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4.填空默写
(1)(选择性必修3 P5)发酵是指______________________________________
。
(2)(选择性必修3 P7)醋酸菌是 ，当O2、糖源都 时能将糖分解成乙酸；当 时则直接将 。
(3)(选择性必修3 P7)制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30 ℃的原因是
。制作葡萄醋时，要将温度控制在30～35 ℃的原因是__________________
。
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
好氧细菌
充足
缺少糖源
乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸
温度是影响酵母菌生长的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度为28 ℃
醋酸菌是嗜温菌，最
适生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃
(4)(选择性必修3 P7)在制作果酒的过程中，避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如， 要清洗干净，装入葡萄汁后，
；每次排气时只需 ，不要完全揭开瓶盖等。
(5)(选择性必修3 P27)单细胞蛋白是_________________________________
。
榨汁机、发酵瓶
封闭充气口
拧松瓶盖
以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业
的废料等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体
四
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1.(2023·山东泰安高三期末)山东酱豆的制作要经过两次发酵。第一阶段以大豆为主要原料，利用毛霉、曲霉或细菌的作用，分解大豆蛋白质。第二阶段以蔬菜与发酵过的大豆为主，进行乳酸发酵。下列叙述正确的是
A.第一阶段在空气中发酵时保湿，有利于霉菌的菌丝生长
B.第二阶段定期通入空气有利于乳酸菌活动
C.毛霉、曲霉产生的蛋白酶能促进大豆蛋白质、脂肪分解，可以丰富营
养成分
D.乳酸发酵能促进蔬菜中纤维素水解，损失了营养
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第一阶段在空气中利用毛霉、曲霉或细菌的作用，发酵时保湿，有利于霉菌的菌丝生长，A正确；
第二阶段密封有利于乳酸菌活动，B错误；
毛霉等微生物产生的蛋白酶可以将大豆中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可以将脂肪水解成甘油和脂肪酸，C错误；
乳酸发酵能促进蔬菜中纤维素水解，有利于人们食用后消化吸收，没有损失营养，D错误。
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2.《本草纲目》中记载了酿制烧酒的过程：以糯米或粳米等蒸熟，“酿瓮中七日……入甑蒸令汽上，用器承取滴露”，“凡酸坏之酒，皆可蒸烧”。下列说法正确的是
A.为使酵母菌进行酒精发酵，酿制时“瓮”应装满后密封
B.“糯米或粳米”中所含物质只能为微生物提供碳源和氮源
C.在利用酵母菌发酵的“七日”中，水和酒精是同时产生的
D.发酵过程中密封不严，醋酸菌将酒精转化为乙酸使酒“酸坏”
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酿酒时，“瓮”应装2/3的糯米或粳米，剩余1/3空间内的氧气，有利于酵母菌的快速增殖，A项错误；
“糯米或粳米”作为酵母菌的培养基，为其提供了碳源、氮源、水和无机盐等，B项错误；
酵母菌先进行有氧呼吸产生CO2和H2O，再进行无氧呼吸产生CO2和酒精，不能同时产生水和酒精，C项错误；
发酵过程中密封不严，能够导致醋酸菌的污染，同时醋酸菌在氧气的作用下，会将酒精转化为乙酸，从而使酒“酸坏”，D项正确。
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3.(2023·辽宁大连高三模拟)黄酒是中国特产，为世界三大古酒之一。关于黄酒的酿造方法，《古遗六法》中描述道：秫稻必齐，曲蘖必时，湛炽必洁，水泉必香，陶器必良，火齐必得(注：曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮)。下列叙述错误的是
A.黄酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”在无氧条件下的代谢产物
B.曲蘖必时，可能是受酵母菌的生长繁殖需要适宜的温度等的影响
C.湛炽必洁，起到消毒的作用，一定程度上可避免杂菌对发酵的影响
D.黄酒酿造过程中发酵液出现的气体都是在酵母菌细胞质基质中产生的
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在无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，A正确；
曲蘖主要指酒曲，其中含有酵母菌，酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃，所以曲蘖必时，可能是受酵母菌的生长繁殖需要适宜的温度等的影响，B正确；
湛炽是指浸泡和蒸煮，经过高温，起到消毒的作用，一定程度上可避免杂菌对发酵的影响，C正确；
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参与黄酒酿造的酵母菌是兼性厌氧型真核生物，其进行有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，而进行无氧呼吸产生CO2的场所是细胞质基质，D错误。
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4.红酸汤是凯里地区苗族人民的传统食品，它颜色鲜红、气味清香、味道酸爽。以番茄和辣椒为原料的红酸汤制作流程如下。下列相关叙述中正确的是
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A.红酸汤制作过程中用到的微生物主要是醋酸菌
B.装坛时加入成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量
C.装坛时不装满的原因是促进微生物繁殖
D.红酸汤的制作中发酵时间越长，口味越纯正
√
红酸汤制作过程中用到的微生物主要是乳酸菌，A错误；
装坛时不装满的目的是防止发酵后液体外溢，C错误；
如果发酵时间过长，会影响口感，D错误。
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5.(2023·山东菏泽高三模拟)传说杜康的儿子墨塔在一次酿酒时发酵过头，直至第21天开缸时，发现酒液已变酸但香气扑鼻，酸甜可口，于是他把“廿一日”加“酉”字，给这种酸水起名为“醋”，下列叙述错误的是
A.酒精发酵初期通气的目的是促进酵母菌进行有氧呼吸，大量增殖
B.酿酒时糖类未耗尽，酵母菌的发酵也会停止，原因可能是pH降低和酒
精含量增多
C.墨塔酿酒反成醋可能是由于发酵装置密封不严造成的
D.若统计活酵母菌数量时，用显微镜直接计数法，统计的结果比实际数
目偏低
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酵母菌是兼性厌氧型微生物，所以发酵初期通入氧气的目的是促进酵母菌进行有氧呼吸，大量增殖，A正确；
在酿酒的过程中，糖类即使未耗尽，酵母菌的发酵过程也会停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多，对发酵起抑制作用，导致酵母菌发酵停止，B正确；
酒变酸是醋酸菌发酵的结果，墨塔酿酒反成醋的原因可能是发酵装置密封不严，发酵装置没有清洗干净，导致醋酸菌混入发酵液中，C正确；
若统计活酵母菌数量时，可用显微镜直接计数法，显微镜直接计数所统计的菌体是活菌体和死菌体的总和，统计的结果比实际数目偏高，D错误。
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6.(2023·湖南常德高三期末)红薯酿制的黄酒，酒精度约为9%，制作过程如下图所示。下列叙述错误的是
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鲜红薯加蔗糖后蒸熟、挤碎
浸出液过滤、保存
加入酵母放置24 h
发酵10 d后过滤
杀菌封装入酒罐，低温保存
A.拌入蔗糖和麦芽均利于酵母菌获得更多发酵底物
B.浸出液过滤后应保存于密闭容器中，并将容器装满
C.20 ℃保持24 h有利于提高发酵液中酵母菌数量
D.在一定时间内，30 ℃下发酵时间越长，红薯黄酒的酒精度越高
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鲜红薯加蔗糖后蒸熟、挤碎
浸出液过滤、保存
加入酵母放置24 h
发酵10 d后过滤
杀菌封装入酒罐，低温保存
制造果酒利用的是酵母菌的无氧呼吸，因此浸出液过滤后应保存于密闭容器中，但不能将容器装满，要留有约1/3的空间，这样有利于酵母菌大量繁殖，并能防止发酵液溢出，B错误。
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鲜红薯加蔗糖后蒸熟、挤碎
浸出液过滤、保存
加入酵母放置24 h
发酵10 d后过滤
杀菌封装入酒罐，低温保存
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7.有关泡菜中亚硝酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐的浓度有关(见下图)。下列有关叙述不正确的是
A.食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成越快，
亚硝酸盐含量峰值出现的越早
B.取食泡菜时，时间别太长，防止空气
进入
C.臭味的产生可能与取食过程中带入坛内油脂类物质有关
D.所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌
√
从图中可以看出，亚硝酸盐含量上升最快的是食盐浓度为5%时，其峰值出现最早，当食盐浓度上升到7%，亚硝酸盐含量上升相对较慢，A错误；
泡菜的制作原理是利用乳酸菌在无氧
条件下进行乳酸发酵，所以取食泡菜时，时间别太长，防止空气进入对乳酸菌产生抑制作用，B正确；
如果在取食过程中混入油脂类物质，可能会破坏发酵过程，使泡菜出现臭味，C正确。
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8.很多生活实例中蕴含着生物学原理，下列实例和生物学原理对应不准确的是
A.长时间存放的剩菜一般不宜食用——剩菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康
B.夏天开瓶后的红酒容易变酸——醋酸菌将乙醇变成乙醛，再将乙醛变为
乙酸
C.用巴氏消毒法对牛奶消毒——既杀死牛奶中的微生物，又不破坏牛奶中
的营养成分
D.泡菜坛内有时会长一层白膜——大量乳酸菌聚集在发酵液表面形成一层
白膜
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长时间存放的剩菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康，A正确；
夏天开瓶后的红酒容易变酸是因为在有氧条件下醋酸菌将酒精转变成了乙酸，B正确；
用巴氏消毒法对牛奶消毒既能杀死牛奶中的微生物，又不破坏牛奶中的营养成分，C正确；
泡菜坛内有时会长一层白膜是大量酵母菌聚集在发酵液表面形成的，D错误。
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二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
9.腐乳是我国传统发酵食品，具有很高的营养价值。某科研机构研究了腐乳生产过程中不同浓度的食盐对腐乳中氨基酸含量的影响。下列叙述错误的是
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A.腐乳生产过程中发挥主要作用的微生物
是酵母菌
B.时间和食盐浓度均可影响腐乳中氨基酸
的含量
C.经过发酵，豆腐中的蛋白质全部分解为小分子肽
D.食盐浓度越高，对微生物抑制作用越强，对制作腐乳越有利
√
√
√
腐乳生产过程中发挥主要作用的微生物是毛霉，A错误；
本实验的自变量是时间和食盐浓度，从图中可以看出，在同一时间的不同食盐浓度
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中，氨基酸含量不同；在同一食盐浓度的不同时间内，氨基酸含量也不同，所以时间和食盐浓度均可影响腐乳中氨基酸的含量，B正确；
经过发酵，豆腐中的蛋白质被分解为小分子的肽和氨基酸，C错误；
高浓度食盐能抑制微生物生长，但同样会影响腐乳的口感，D错误。
10.在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行。下图甲是醋酸发酵装置，乙是培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的是
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A.发酵初期不通气，溶液中没有
气泡产生
B.中期可以闻到酒香，说明进行
了酒精发酵
C.后期接种醋酸菌，适当通气并
提高发酵温度
D.图乙中能正确表示pH变化的曲线是③
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√
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发酵初期不通气，酵母菌先利用发酵装置中的氧气进行有氧呼吸产生CO2和水，然后再进行酒精发酵产生酒精和CO2，因此溶液中有气泡产生，A错误；
酒精是酵母菌无氧呼吸产生的，
若中期可以闻到酒香，说明进
行了酒精发酵，B正确；
果酒制作需要无氧条件，且发酵温度一般为18～30 ℃，而果醋制作需要氧气，且发酵温度一般为30～35 ℃，所以后期接种醋酸菌，应适当通气并提高发酵温度，C正确；
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果酒制作过程中，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和CO2，pH会稍有下降，接种醋酸菌后产生醋酸，pH会下降得更快，因而图乙中能正确表示pH变化的曲线是②，D错误。
11.(2023·山东日照高三模拟)啤酒是以麦芽汁为原料，经酿酒酵母发酵制得。传统啤酒酿造过程中，发酵在敞开式发酵池中进行，麦芽汁中接入酵母后通入大量无菌空气，之后会产生大量气体翻腾逸出，在麦芽汁表面形成25～30 cm厚的气泡层(泡盖)，然后停止通气，进入静止发酵阶段。一段时间后可得啤酒。下列说法错误的是
A.用赤霉素溶液浸泡大麦种子可以有效促进α-淀粉酶合成，增加麦芽汁
中可发酵糖的含量
B.静止发酵阶段酵母菌主要进行有氧呼吸
C.泡盖的形成是由于酵母菌有氧呼吸产生CO2，能将麦芽汁与空气隔绝
D.麦芽汁仅能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源和水
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赤霉素能促进种子萌发，制作麦芽汁之前用含有赤霉素的溶液浸泡大麦种子，可以有效促进α-淀粉酶合成，将淀粉水解为麦芽糖，进而增加麦芽汁中可发酵糖的含量，A项正确；
麦芽汁不仅能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源和水，还能提供氮源、无机盐，D项错误。
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12.(2023·河北邯郸高三调研)下列关于发酵工程应用的说法，正确的是
A.食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可以
延长保存期，使用时应尽量多添加
B.加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好
C.在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物
食用后能提高免疫力
D.与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染
的特点
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食品添加剂过量使用会对人体健康造成影响，甚至危及生命，不能过量使用，A错误；
加酶洗衣粉中酶制剂在最适温度下活性最高，沸水条件使酶失活，洗涤效果较差，B错误；
与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本低、无污染、见效慢的特点，D错误。
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三、非选择题
13.某小组利用塑料饮水杯、充氧泵、空气过滤器、回旋式单向阀、硅胶管等材料制作的一种新型的果酒、果醋两用发酵装置，如右图。请分析回答：
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(1)制作果酒和果醋利用的微生物分别是________、________。
(2)图中________和不锈钢气泡石能为发酵罐中的培养液进行充氧操作，____________能为通入的空气进行无菌过滤，从而对发酵罐中的培养液实现无菌换气。
酵母菌
醋酸菌
充氧泵
空气过滤器
(3)酿制果酒时一般将温度控制在
_______℃，图示装置一般要先通气后紧闭软管夹，通气的目的是__________
___________。若要检测果汁发酵后是否有酒精产生，可从出料口取2 mL发酵
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18～30
液加入试管，再滴加0.5 mL_____________溶液，观察是否呈现_____色。
有利于酵
母菌的繁殖
酸性重铬酸钾
灰绿
(4)图中排气构件由回旋式单向阀通过硅胶塞连接于排气口而成，使用前先在单向阀内装入约1/3体积冷却的开水，这样处理的主要好处有________
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________________________________________________________(至少答出两点)。
能将发
酵过程产生的气体及时排出发酵罐、
可通过单向阀中气泡的生成了解发酵状况、能有效隔绝外界空气对发酵介质的氧化及外界杂菌的污染、排气不需要人工控制，使用方便
14.谷氨酸钠是味精的主要成分，工业生产中常用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸。用15%左右的葡萄糖溶液、适量的无机盐和液氨配成发酵培养基，接种谷氨酸棒状杆菌，给予适宜的条件，进行发酵生产谷氨酸，再制成钠盐即为味精。请回答下列问题：
(1)葡萄糖可为谷氨酸棒状杆菌的生长提供____________。发酵培养基通常采用______________________法进行灭菌。生产谷氨酸的过程中，采用液体培养基的目的是___________________________________________
_____________________________。
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碳源(和能源)
湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)
利于菌体与培养液充分接触，便于谷氨酸棒状杆菌获得营养物质和排出代谢废物
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培养基需要为微生物的生长提供碳源、氮源、水、无机盐及特殊营养物质，分析题干可知，葡萄糖可为谷氨酸棒状杆菌的生长提供碳源和能源。发酵培养基通常采用湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)法进行灭菌。由于液体培养基便于搅拌，因此在生产谷氨酸的过程中，采用液体培养基的目的是利于菌体与培养液充分接触，便于谷氨酸棒状杆菌获得营养物质和排出代谢废物。
(2)在发酵过程中，当溶氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。根据以上信息，在生产谷氨酸的过程中，应采取的措施是_____________。
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通入无菌空气
根据题干信息，在生产谷氨酸的过程中，为防止代谢产物中出现乳酸或琥珀酸，应该不断补充氧气，因此应采取的措施是通入无菌空气。
(3)若要监测发酵液中谷氨酸棒状杆菌的数目，可采用的计数方法是显微镜直接计数法，该方法的计数过程是先将稀释100倍的发酵液加入计数板(由25×16＝400个小室组成，容纳液体总体积为0.1 mm3)的计数室中，然后计数菌体数。若共统计到42个菌体，且1 mL的原发酵液中估计有菌体________个。
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4.2×107
0.1 mm3的计数室中，共统计到42个菌体，且1 mL＝1 000 mm3，计数时由于发酵液稀释了100倍，所以1 mL的原发酵液中估计有菌体4.2×107个。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
①概念：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。
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
2．传统发酵食品的制作
(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：C6H12O62C3H6O3(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(橙色→灰绿色) 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。
归纳总结 比较果酒与果醋制作的过程
考点二 发酵工程及其应用
1．发酵工程的概念
(1)基本概念：发酵工程是指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)主要内容：发酵工程主要包括菌种的选育，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
选育菌种
↓
扩大培养：增加菌种数量
↓
配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定培养基配方
↓
灭菌：培养基和发酵设备都必须严格灭菌
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接种：无菌操作
↓
↓
↓
获得产品
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
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
4．发酵工程的特点
5．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。
源于选择性必修3 P27“异想天开”：单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。其不仅含有丰富的蛋白质，还含有糖类、脂质和维生素等物质。
1．观察分析教材第P24～25“啤酒的工业化生产流程”，思考回答：与传统的手工发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？
提示 接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。
2．引起全球新冠感染大流行的元凶是新冠病毒，利用发酵工程相关知识，如何大量生产新冠病毒疫苗？
提示 可将新冠病毒的抗原基因转入某种微生物体内，再通过发酵工程大量生产新冠病毒疫苗。
4．啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是( )
A．在整个发酵过程中，要始终保持严格的无菌、厌氧环境
B．用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α-淀粉酶合成
C．在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种
D．包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌
答案 A
解析 酵母菌是兼性厌氧微生物，在整个发酵过程中，要先通气使酵母菌大量繁殖，然后保持严格的无菌、厌氧环境，使其无氧呼吸进行发酵，A项错误。
5．(2023·湖南长沙高三调研)植物酵素是指以植物为主要原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。苹果酵素生物发酵的流程中，需将苹果去核、切块，加冰糖，并持续发酵90天。每隔15天测定总酸含量和乙醇含量，结果见下图。下列叙述正确的是( )
A．冰糖为微生物发酵提供养分，加入前可用紫外线照射杀灭其表面微生物
B．第一个月的隔天通气的目的是抑制厌氧型和兼性厌氧型微生物的无氧呼吸
C．第二个月总酸量增加的主要原因可能是乳酸菌等微生物呼吸产生了CO2
D．第三个月总酸量和乙醇量发生的变化可能与醋酸菌的发酵作用密切相关
答案 A
解析 从第一个月乙醇含量上升可以推出，隔天通气并没有抑制无氧呼吸，B错误；乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生乙醇和CO2，C错误；第三个月是密封发酵，而醋酸菌是好氧微生物，故这段时间醋酸菌发酵作用极低，总酸量和乙醇量发生的变化与醋酸菌的发酵作用关系不大，D错误。
1．(不定项)(2022·山东，20)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是( )
A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶
B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
答案 ACD
解析 赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α-淀粉酶相关基因的表达，促进α-淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮(产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。
2．(2021·山东，12)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是( )
A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D．制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
答案 D
解析 酵母菌进行有氧呼吸获得能量大量繁殖，无氧条件下，发酵产生酒精，故无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸存活但不能大量繁殖，A正确；葡萄皮中的色素进入发酵液使葡萄酒呈现颜色，C正确；制作过程中随着发酵的进行，酵母菌以糖作为营养物质和能量来源生长繁殖，故发酵液中糖含量减少，D错误。
3．(2021·辽宁，8)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸杆菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是( )
A．乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖
B．酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C．酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D．接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度
答案 B
解析 当缺少糖源时，醋酸杆菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖，A正确；酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋酸杆菌以二分裂的方式进行增殖，B错误；酵母菌发酵过程中先通气使其大量繁殖，再密闭发酵产乙醇；醋酸杆菌为好氧菌，需持续通入无菌氧气，C正确；酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃，多数醋酸杆菌的最适生长温度为30～35 ℃，D正确。
4．(不定项)(2022·江苏，16)在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的有( )
A．泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气
B．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料
C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋
D．果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～30 ℃，泡菜发酵时温度宜控制在30～35 ℃
答案 ACD
解析 乳酸菌属于厌氧细菌，开盖放气会影响乳酸菌发酵，因此不能开盖放气，A错误；制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，是为了发酵初期让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料，以保证乳酸菌进行无氧呼吸，B正确；醋酸菌为好氧细菌，且发酵温度高于果酒的发酵温度，因此制作好葡萄酒后，除通入无菌空气，还需要适当提高发酵装置的温度，C错误；果酒发酵时温度宜控制在18～30 ℃，果醋发酵时温度宜控制在30～35 ℃，泡菜的制作温度低于30～35 ℃，D错误。
5．(2022·湖北)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是( )
A．该生产过程中一定有气体生成
B．微生物生长所需碳源主要来源沼气池废料
C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D．沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
答案 A
解析 据图可知，该生产过程中有酿酒酵母参与，酵母菌呼吸作用会产生CO2，故该生产过程中一定有气体生成，A正确；糖类是主要的能源物质，微生物生长所需碳源主要来源果糖生产废水，B错误；分析图示可知，该技术中有连续搅拌反应器的过程，该操作可以增加微生物与营养物质的接触面积，此外也可增大溶解氧的含量，故推测该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质，C错误；沼气生产利用的是厌氧微生物，在连续搅拌反应器中，厌氧微生物会被抑制，因此沼气池废料无需灭菌，D错误。
1．判断关于腐乳和泡菜的叙述
(1)腐乳的制作需要多种微生物的参与，起主要作用的是曲霉( × )
(2)豆腐中的蛋白质被蛋白酶全部分解成了氨基酸( × )
(3)泡菜制作中选材装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装满( × )
(4)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件( × )
2．判断关于果酒、果醋的叙述
(1)酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精( √ )
(2)各种葡萄都可以酿制出红葡萄酒( × )
(3)由于醋酸菌对氧气的含量相当敏感，所以在醋酸发酵过程中要始终通入氧气( √ )
(4)只有在糖源充足的情况下才能进行醋酸发酵( × )
3．判断关于发酵工程的基本环节及应用的叙述
(1)在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉( √ )
(2)谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺( × )
(3)以谷物或水果作原料，利用醋酸菌发酵生产各种酒类( × )
(4)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白( × )
(5)发酵工程一般用半固体培养基( × )
4．填空默写
(1)(选择性必修3 P5)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。
(2)(选择性必修3 P7)醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能将糖分解成乙酸；当缺少糖源时则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。
(3)(选择性必修3 P7)制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30 ℃的原因是温度是影响酵母菌生长的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度为28_℃。制作葡萄醋时，要将温度控制在30～35 ℃的原因是醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35_℃，因此要将温度控制在30～35_℃。
(4)(选择性必修3 P7)在制作果酒的过程中，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。
(5)(选择性必修3 P27)单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废料等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．(2023·山东泰安高三期末)山东酱豆的制作要经过两次发酵。第一阶段以大豆为主要原料，利用毛霉、曲霉或细菌的作用，分解大豆蛋白质。第二阶段以蔬菜与发酵过的大豆为主，进行乳酸发酵。下列叙述正确的是( )
A．第一阶段在空气中发酵时保湿，有利于霉菌的菌丝生长
B．第二阶段定期通入空气有利于乳酸菌活动
C．毛霉、曲霉产生的蛋白酶能促进大豆蛋白质、脂肪分解，可以丰富营养成分
D．乳酸发酵能促进蔬菜中纤维素水解，损失了营养
答案 A
解析 第一阶段在空气中利用毛霉、曲霉或细菌的作用，发酵时保湿，有利于霉菌的菌丝生长，A正确；第二阶段密封有利于乳酸菌活动，B错误；毛霉等微生物产生的蛋白酶可以将大豆中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可以将脂肪水解成甘油和脂肪酸，C错误；乳酸发酵能促进蔬菜中纤维素水解，有利于人们食用后消化吸收，没有损失营养，D错误。
2．《本草纲目》中记载了酿制烧酒的过程：以糯米或粳米等蒸熟，“酿瓮中七日……入甑蒸令汽上，用器承取滴露”，“凡酸坏之酒，皆可蒸烧”。下列说法正确的是( )
A．为使酵母菌进行酒精发酵，酿制时“瓮”应装满后密封
B．“糯米或粳米”中所含物质只能为微生物提供碳源和氮源
C．在利用酵母菌发酵的“七日”中，水和酒精是同时产生的
D．发酵过程中密封不严，醋酸菌将酒精转化为乙酸使酒“酸坏”
答案 D
解析 酿酒时，“瓮”应装2/3的糯米或粳米，剩余1/3空间内的氧气，有利于酵母菌的快速增殖，A项错误；“糯米或粳米”作为酵母菌的培养基，为其提供了碳源、氮源、水和无机盐等，B项错误；酵母菌先进行有氧呼吸产生CO2和H2O，再进行无氧呼吸产生CO2和酒精，不能同时产生水和酒精，C项错误；发酵过程中密封不严，能够导致醋酸菌的污染，同时醋酸菌在氧气的作用下，会将酒精转化为乙酸，从而使酒“酸坏”，D项正确。
3．(2023·辽宁大连高三模拟)黄酒是中国特产，为世界三大古酒之一。关于黄酒的酿造方法，《古遗六法》中描述道：秫稻必齐，曲蘖必时，湛炽必洁，水泉必香，陶器必良，火齐必得(注：曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮)。下列叙述错误的是( )
A．黄酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”在无氧条件下的代谢产物
B．曲蘖必时，可能是受酵母菌的生长繁殖需要适宜的温度等的影响
C．湛炽必洁，起到消毒的作用，一定程度上可避免杂菌对发酵的影响
D．黄酒酿造过程中发酵液出现的气体都是在酵母菌细胞质基质中产生的
答案 D
解析 在无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，A正确；曲蘖主要指酒曲，其中含有酵母菌，酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃，所以曲蘖必时，可能是受酵母菌的生长繁殖需要适宜的温度等的影响，B正确；湛炽是指浸泡和蒸煮，经过高温，起到消毒的作用，一定程度上可避免杂菌对发酵的影响，C正确；参与黄酒酿造的酵母菌是兼性厌氧型真核生物，其进行有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，而进行无氧呼吸产生CO2的场所是细胞质基质，D错误。
4．红酸汤是凯里地区苗族人民的传统食品，它颜色鲜红、气味清香、味道酸爽。以番茄和辣椒为原料的红酸汤制作流程如下。下列相关叙述中正确的是( )
→→→→
A．红酸汤制作过程中用到的微生物主要是醋酸菌
B．装坛时加入成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量
C．装坛时不装满的原因是促进微生物繁殖
D．红酸汤的制作中发酵时间越长，口味越纯正
答案 B
解析 红酸汤制作过程中用到的微生物主要是乳酸菌，A错误；装坛时不装满的目的是防止发酵后液体外溢，C错误；如果发酵时间过长，会影响口感，D错误。
5．(2023·山东菏泽高三模拟) 传说杜康的儿子墨塔在一次酿酒时发酵过头，直至第21天开缸时，发现酒液已变酸但香气扑鼻，酸甜可口，于是他把“廿一日”加“酉”字，给这种酸水起名为“醋”，下列叙述错误的是( )
A．酒精发酵初期通气的目的是促进酵母菌进行有氧呼吸，大量增殖
B．酿酒时糖类未耗尽，酵母菌的发酵也会停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多
C．墨塔酿酒反成醋可能是由于发酵装置密封不严造成的
D．若统计活酵母菌数量时，用显微镜直接计数法，统计的结果比实际数目偏低
答案 D
解析 酵母菌是兼性厌氧型微生物，所以发酵初期通入氧气的目的是促进酵母菌进行有氧呼吸，大量增殖，A正确；在酿酒的过程中，糖类即使未耗尽，酵母菌的发酵过程也会停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多，对发酵起抑制作用，导致酵母菌发酵停止，B正确；酒变酸是醋酸菌发酵的结果，墨塔酿酒反成醋的原因可能是发酵装置密封不严，发酵装置没有清洗干净，导致醋酸菌混入发酵液中，C正确；若统计活酵母菌数量时，可用显微镜直接计数法，显微镜直接计数所统计的菌体是活菌体和死菌体的总和，统计的结果比实际数目偏高，D错误。
6．(2023·湖南常德高三期末)红薯酿制的黄酒，酒精度约为9%，制作过程如下图所示。下列叙述错误的是( )
A．拌入蔗糖和麦芽均利于酵母菌获得更多发酵底物
B．浸出液过滤后应保存于密闭容器中，并将容器装满
C．20 ℃保持24 h有利于提高发酵液中酵母菌数量
D．在一定时间内，30 ℃下发酵时间越长，红薯黄酒的酒精度越高
答案 B
解析 制造果酒利用的是酵母菌的无氧呼吸，因此浸出液过滤后应保存于密闭容器中，但不能将容器装满，要留有约1/3的空间，这样有利于酵母菌大量繁殖，并能防止发酵液溢出，B错误。
7．有关泡菜中亚硝酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐的浓度有关(见下图)。下列有关叙述不正确的是( )
A．食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成越快，亚硝酸盐含量峰值出现的越早
B．取食泡菜时，时间别太长，防止空气进入
C．臭味的产生可能与取食过程中带入坛内油脂类物质有关
D．所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌
答案 A
解析 从图中可以看出，亚硝酸盐含量上升最快的是食盐浓度为5%时，其峰值出现最早，当食盐浓度上升到7%，亚硝酸盐含量上升相对较慢，A错误；泡菜的制作原理是利用乳酸菌在无氧条件下进行乳酸发酵，所以取食泡菜时，时间别太长，防止空气进入对乳酸菌产生抑制作用，B正确；如果在取食过程中混入油脂类物质，可能会破坏发酵过程，使泡菜出现臭味，C正确。
8．很多生活实例中蕴含着生物学原理，下列实例和生物学原理对应不准确的是( )
A．长时间存放的剩菜一般不宜食用——剩菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康
B．夏天开瓶后的红酒容易变酸——醋酸菌将乙醇变成乙醛，再将乙醛变为乙酸
C．用巴氏消毒法对牛奶消毒——既杀死牛奶中的微生物，又不破坏牛奶中的营养成分
D．泡菜坛内有时会长一层白膜——大量乳酸菌聚集在发酵液表面形成一层白膜
答案 D
解析 长时间存放的剩菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康，A正确；夏天开瓶后的红酒容易变酸是因为在有氧条件下醋酸菌将酒精转变成了乙酸，B正确；用巴氏消毒法对牛奶消毒既能杀死牛奶中的微生物，又不破坏牛奶中的营养成分，C正确；泡菜坛内有时会长一层白膜是大量酵母菌聚集在发酵液表面形成的，D错误。
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
9．腐乳是我国传统发酵食品，具有很高的营养价值。某科研机构研究了腐乳生产过程中不同浓度的食盐对腐乳中氨基酸含量的影响。下列叙述错误的是( )
A．腐乳生产过程中发挥主要作用的微生物是酵母菌
B．时间和食盐浓度均可影响腐乳中氨基酸的含量
C．经过发酵，豆腐中的蛋白质全部分解为小分子肽
D．食盐浓度越高，对微生物抑制作用越强，对制作腐乳越有利
答案 ACD
解析 腐乳生产过程中发挥主要作用的微生物是毛霉，A错误；本实验的自变量是时间和食盐浓度，从图中可以看出，在同一时间的不同食盐浓度中，氨基酸含量不同；在同一食盐浓度的不同时间内，氨基酸含量也不同，所以时间和食盐浓度均可影响腐乳中氨基酸的含量，B正确；经过发酵，豆腐中的蛋白质被分解为小分子的肽和氨基酸，C错误；高浓度食盐能抑制微生物生长，但同样会影响腐乳的口感，D错误。
10．在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行。下图甲是醋酸发酵装置，乙是培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的是( )
A．发酵初期不通气，溶液中没有气泡产生
B．中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵
C．后期接种醋酸菌，适当通气并提高发酵温度
D．图乙中能正确表示pH变化的曲线是③
答案 BC
解析 发酵初期不通气，酵母菌先利用发酵装置中的氧气进行有氧呼吸产生CO2和水，然后再进行酒精发酵产生酒精和CO2，因此溶液中有气泡产生，A错误；酒精是酵母菌无氧呼吸产生的，若中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵，B正确；果酒制作需要无氧条件，且发酵温度一般为18～30 ℃，而果醋制作需要氧气，且发酵温度一般为30～35 ℃，所以后期接种醋酸菌，应适当通气并提高发酵温度，C正确；果酒制作过程中，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和CO2，pH会稍有下降，接种醋酸菌后产生醋酸，pH会下降得更快，因而图乙中能正确表示pH变化的曲线是②，D错误。
11．(2023·山东日照高三模拟)啤酒是以麦芽汁为原料，经酿酒酵母发酵制得。传统啤酒酿造过程中，发酵在敞开式发酵池中进行，麦芽汁中接入酵母后通入大量无菌空气，之后会产生大量气体翻腾逸出，在麦芽汁表面形成25～30 cm厚的气泡层(泡盖)，然后停止通气，进入静止发酵阶段。一段时间后可得啤酒。下列说法错误的是( )
A．用赤霉素溶液浸泡大麦种子可以有效促进α-淀粉酶合成，增加麦芽汁中可发酵糖的含量
B．静止发酵阶段酵母菌主要进行有氧呼吸
C．泡盖的形成是由于酵母菌有氧呼吸产生CO2，能将麦芽汁与空气隔绝
D．麦芽汁仅能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源和水
答案 BD
解析 赤霉素能促进种子萌发，制作麦芽汁之前用含有赤霉素的溶液浸泡大麦种子，可以有效促进α-淀粉酶合成，将淀粉水解为麦芽糖，进而增加麦芽汁中可发酵糖的含量，A项正确；麦芽汁不仅能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源和水，还能提供氮源、无机盐，D项错误。
12．(2023·河北邯郸高三调研)下列关于发酵工程应用的说法，正确的是( )
A．食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可以延长保存期，使用时应尽量多添加
B．加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好
C．在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后能提高免疫力
D．与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染的特点
答案 C
解析 食品添加剂过量使用会对人体健康造成影响，甚至危及生命，不能过量使用，A错误；加酶洗衣粉中酶制剂在最适温度下活性最高，沸水条件使酶失活，洗涤效果较差，B错误；与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本低、无污染、见效慢的特点，D错误。
三、非选择题
13．某小组利用塑料饮水杯、充氧泵、空气过滤器、回旋式单向阀、硅胶管等材料制作的一种新型的果酒、果醋两用发酵装置，如下图。请分析回答：
(1)制作果酒和果醋利用的微生物分别是____________、____________。
(2)图中________和不锈钢气泡石能为发酵罐中的培养液进行充氧操作，______________能为通入的空气进行无菌过滤，从而对发酵罐中的培养液实现无菌换气。
(3)酿制果酒时一般将温度控制在________℃，图示装置一般要先通气后紧闭软管夹，通气的目的是__________________。若要检测果汁发酵后是否有酒精产生，可从出料口取2 mL发酵液加入试管，再滴加0.5 mL______________溶液，观察是否呈现________色。
(4)图中排气构件由回旋式单向阀通过硅胶塞连接于排气口而成，使用前先在单向阀内装入约1/3体积冷却的开水，这样处理的主要好处有__________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________(至少答出两点)。
答案 (1)酵母菌 醋酸菌 (2)充氧泵 空气过滤器 (3)18～30 有利于酵母菌的繁殖 酸性重铬酸钾 灰绿 (4)能将发酵过程产生的气体及时排出发酵罐、可通过单向阀中气泡的生成了解发酵状况、能有效隔绝外界空气对发酵介质的氧化及外界杂菌的污染、排气不需要人工控制，使用方便
14．谷氨酸钠是味精的主要成分，工业生产中常用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸。用15%左右的葡萄糖溶液、适量的无机盐和液氨配成发酵培养基，接种谷氨酸棒状杆菌，给予适宜的条件，进行发酵生产谷氨酸，再制成钠盐即为味精。请回答下列问题：
(1)葡萄糖可为谷氨酸棒状杆菌的生长提供________________________。发酵培养基通常采用___________________________法进行灭菌。生产谷氨酸的过程中，采用液体培养基的目的是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)在发酵过程中，当溶氧不足时，生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。根据以上信息，在生产谷氨酸的过程中，应采取的措施是________________。
(3)若要监测发酵液中谷氨酸棒状杆菌的数目，可采用的计数方法是显微镜直接计数法，该方法的计数过程是先将稀释100倍的发酵液加入计数板(由25×16＝400个小室组成，容纳液体总体积为0.1 mm3)的计数室中，然后计数菌体数。若共统计到42个菌体，且1 mL的原发酵液中估计有菌体____________个。
答案 (1)碳源(和能源) 湿热灭菌(高压蒸汽灭菌) 利于菌体与培养液充分接触，便于谷氨酸棒状杆菌获得营养物质和排出代谢废物 (2)通入无菌空气 (3)4.2×107
解析 (1)培养基需要为微生物的生长提供碳源、氮源、水、无机盐及特殊营养物质，分析题干可知，葡萄糖可为谷氨酸棒状杆菌的生长提供碳源和能源。发酵培养基通常采用湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)法进行灭菌。由于液体培养基便于搅拌，因此在生产谷氨酸的过程中，采用液体培养基的目的是利于菌体与培养液充分接触，便于谷氨酸棒状杆菌获得营养物质和排出代谢废物。(2)根据题干信息，在生产谷氨酸的过程中，为防止代谢产物中出现乳酸或琥珀酸，应该不断补充氧气，因此应采取的措施是通入无菌空气。(3)0.1 mm3的计数室中，共统计到42个菌体，且1 mL＝1 000 mm3，计数时由于发酵液稀释了100倍，所以1 mL的原发酵液中估计有菌体4.2×107个。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
①概念：人们利用________，在适宜的条件下，将原料通过________________转化为人类所需要的产物的过程。
②原理：不同的微生物具有产生____________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
2．传统发酵食品的制作
(1)腐乳制作
①原理：蛋白质________________。脂肪________________。
②腐乳制作过程中参与的微生物：毛霉是一种丝状________，其繁殖方式为______________，代谢类型是________________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____________________________________________________。
菌种来源：______________________________________________________________。
②乳酸菌发酵制作泡菜的原理：___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
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 型 异养 型
发酵过程 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：________________ ___________________________； 无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：________________ ____________________________ 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 ，后期_________ 一直需氧
产物检测 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色) 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。
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(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？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
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？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)制作泡菜时配制的盐水为什么要先煮沸，再冷却使用？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(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？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(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。
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
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
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
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
归纳总结 比较果酒与果醋制作的过程
考点二 发酵工程及其应用
1．发酵工程的概念
(1)基本概念：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。
(2)主要内容：发酵工程主要包括________________，______________________，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的________________等方面。
2．发酵工程的基本环节
选育菌种
↓
扩大培养：增加菌种数量
↓
配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定________________
↓
灭菌：________________都必须严格灭菌
↓
________：无菌操作
↓
↓
↓
获得产品
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
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
4．发酵工程的特点
5．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________________。
③生产________。
(2)在医药工业上的应用
①获得具有________________生产能力的微生物。
②直接对________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______________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)在农牧业上的应用：生产微生物________________________。
(4)其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产________________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________，嗜低温菌有助于提高________________的产量。
源于选择性必修3 P27“异想天开”：单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物________。其不仅含有丰富的________，还含有糖类、________和维生素等物质。
1．观察分析教材第P24～25“啤酒的工业化生产流程”，思考回答：与传统的手工发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？
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_______________________________________________________________________________
2．引起全球新冠感染大流行的元凶是新冠病毒，利用发酵工程相关知识，如何大量生产新冠病毒疫苗？
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_______________________________________________________________________________
4．啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是( )
A．在整个发酵过程中，要始终保持严格的无菌、厌氧环境
B．用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α 淀粉酶合成
C．在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种
D．包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌
5．(2023·湖南长沙高三调研) 植物酵素是指以植物为主要原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品。苹果酵素生物发酵的流程中，需将苹果去核、切块，加冰糖，并持续发酵90天。每隔15天测定总酸含量和乙醇含量，结果见下图。下列叙述正确的是( )
A．冰糖为微生物发酵提供养分，加入前可用紫外线照射杀灭其表面微生物
B．第一个月的隔天通气的目的是抑制厌氧型和兼性厌氧型微生物的无氧呼吸
C．第二个月总酸量增加的主要原因可能是乳酸菌等微生物呼吸产生了CO2
D．第三个月总酸量和乙醇量发生的变化可能与醋酸菌的发酵作用密切相关
1．(不定项)(2022·山东，20)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是( )
A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α 淀粉酶
B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
2．(2021·山东，12)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是( )
A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D．制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
3．(2021·辽宁，8)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸杆菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是( )
A．乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖
B．酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C．酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D．接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度
4．(不定项)(2022·江苏，16)在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的有( )
A．泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气
B．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料
C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋
D．果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～30 ℃，泡菜发酵时温度宜控制在30～35 ℃
5．(2022·湖北)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是( )
A．该生产过程中一定有气体生成
B．微生物生长所需碳源主要来源沼气池废料
C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D．沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
1．判断关于腐乳和泡菜的叙述
(1)腐乳的制作需要多种微生物的参与，起主要作用的是曲霉( )
(2)豆腐中的蛋白质被蛋白酶全部分解成了氨基酸( )
(3)泡菜制作中选材装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装满( )
(4)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件( )
2．判断关于果酒、果醋的叙述
(1)酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精( )
(2)各种葡萄都可以酿制出红葡萄酒( )
(3)由于醋酸菌对氧气的含量相当敏感，所以在醋酸发酵过程中要始终通入氧气( )
(4)只有在糖源充足的情况下才能进行醋酸发酵( )
3．判断关于发酵工程的基本环节及应用的叙述
(1)在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉( )
(2)谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺( )
(3)以谷物或水果作原料，利用醋酸菌发酵生产各种酒类( )
(4)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白( )
(5)发酵工程一般用半固体培养基( )
4．填空默写
(1)(选择性必修3 P5)发酵是指______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)(选择性必修3 P7)醋酸菌是________________，当O2、糖源都________时能将糖分解成乙酸；当________________时则直接将________________________________________。
(3)(选择性必修3 P7)制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30 ℃的原因是_______________。制作葡萄醋时，要将温度控制在30～35 ℃的原因是__________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)(选择性必修3 P7)在制作果酒的过程中，避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，________________要清洗干净，装入葡萄汁后，________________；每次排气时只需________________，不要完全揭开瓶盖等。
(5)(选择性必修3 P27)单细胞蛋白是_________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
