生物学高考备考学案：11-1 传统发酵技术与发酵工程（含答案）

生物学高考备考教案
第十一章 生物技术与工程
课时1 传统发酵技术与发酵工程
教师尊享·命题分析
课标要求 核心考点 五年考情 核心素养对接
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 传统发酵技术的应用 2022：湖北T11、江苏T16； 2021：山东T12、辽宁T8、海南T17、湖北T3、江苏T14、重庆T25； 2020：江苏T18、山东T12、浙江1月T29（一）； 2019：江苏T9、海南 ； 2018：海南T30 1.生命观念——结构与功能观:发酵菌种的结构与功能的关系。 2.科学思维——比较与分类:比较制作果酒、果醋、泡菜的菌种在结构和生理特性上的异同。 3.科学探究——设计实验探究理想的发酵条件。 4.社会责任——关注食品安全,关注有害微生物的控制,宣传健康的生活方式
发酵工程及其应用 2022：浙江1月T29（一）、湖北T14、山东T14和T20； 全国卷乙T37; 2018：江苏T16
命题分析预测 1.传统发酵技术是高考的常考点,考查内容主要有果酒、果醋、泡菜的制作，以及发酵工程的应用等相关知识，常联系生产、生活背景考查考生的理解能力和动手操作能力。 2.预计2024年高考仍可能会结合具体的生产、生活和科研背景考查这些知识点
知识导图 教材读薄
考点1 传统发酵技术的应用
教材帮 读透教材 融会贯通
知识整合 教材读厚
1.发酵与传统发酵技术
（1）发酵：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）传统发酵技术
（3）腐乳的制作
①经过微生物的发酵,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,而腐乳本身又便于保存。
②参与豆腐发酵的微生物有酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的微生物是 毛霉 。
2.传统发酵食品的制作
（1）制作泡菜
①泡菜的制作流程
②泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化情况分析
项目 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少（有氧气，乳酸 菌活动受到抑制） 少 增加（硝酸盐 还原菌作用）
发酵中期 最多 （乳酸抑制其他菌活动） 积累增多， 下降 下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
发酵后期 减少（乳酸积累， 下降，抑制其活动） 继续增多， 继续下降 ，直至稳定 下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
含量变化曲线
（2）制作果酒和果醋
①果酒、果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种 种类 酵母菌 醋酸菌
结构特点 有以核膜为界限的细胞核,有多种细胞器 无以核膜为界限的细胞核,只有核糖体一种细胞器
代谢类型 异养 兼性厌氧 型 异养 需氧 型
原理 氧气充足时,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖；无氧条件下,酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精 氧气、糖源都充足时,醋酸菌将糖分解成“乙酸（醋酸）”；氧气充足,缺少糖源时, 醋酸菌 直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为“乙酸（醋酸）”
发酵菌种 反应简式
发酵条件 温度
时间 10～12天 7～8天
氧气 前期需氧，后期无氧 一直需要充足氧气
酸性 酸性
结果检测 酒精与酸性的重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色 反应液 下降
制作流程
联系 醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行,酒精发酵为醋酸发酵提供原料
②果酒、果醋制作成功的关键分析
a.材料的选择与处理。选择新鲜的葡萄,榨汁前先冲洗,后去枝梗,以防杂菌污染。
b.防止发酵液被污染。榨汁机要清洗干净并晾干；发酵瓶要洗净,并用体积分数为 的酒精消毒;装入葡萄汁后要封闭充气口。
c.在将葡萄汁装入发酵瓶时,要留约 的空间,目的是先让酵母菌进行有氧呼吸,快速繁殖,耗尽 后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的大量 造成发酵液溢出。
知识活用 教材读活
情境应用
1. 某同学根据所学知识以新鲜白葡萄为原料制作葡萄酒。
（1） 为防止杂菌污染,他将葡萄反复冲洗干净后榨汁进行发酵,结果他制作的葡萄酒酒精含量低于其他同学的,其原因可能是什么？
提示 反复冲洗葡萄导致果皮表面的野生酵母菌菌种流失,相同时间内产生的酒精少。
（2） 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？
提示 制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵过程中污染发酵液，影响发酵产物的纯度。
（3） 在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵，原因是什么？
提示 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） 若该同学所用的葡萄汁因灭菌不彻底而含有醋酸菌，在不改变发酵条件的情况下，他能否将“酒变醋”，为什么？
提示 不能。因为醋酸菌需要在有氧且温度为 条件下才能将乙醇转化为醋酸，而此时发酵瓶中的条件是无氧且温度为 。
2. 如图为果酒和果醋的发酵装置，请分析装置中 、 、 分别代表什么？作用又是什么？
提示 图中 为充气口:醋酸发酵时，用来充入氧气（无菌空气）。 为排气口:在酒精发酵时排出的是酒精发酵产生的 ,在醋酸发酵时排出的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的 。 为出料口:便于取样检测,及时监测发酵进行的情况。
深度思考
1. 如何保证制作泡菜时的无氧环境，以利于乳酸菌的代谢和泡菜的制作？
提示 ①选择的泡菜坛密封性要好；②加入蔬菜后要注入煮沸后冷却的盐水，使盐水没过全部蔬菜；③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
2. 为什么泡菜坛只能装八成满？
提示 在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的 ，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出。另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
3. 用盐过多时，制作的泡菜会“咸而不酸”，原因是什么？
提示 盐水浓度过高，抑制了乳酸菌发酵。
4. 醋酸菌进行醋酸发酵时，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，如果缺乏氧气则会引起醋酸菌的死亡。
基础自测
1. 在无氧条件下,乳酸菌能将葡萄糖分解为乳酸。( √ )
2. 制作泡菜用到的乳酸菌是一种原核生物,只能进行无氧呼吸。( √ )
3. 制作泡菜与制作果酒一样,都需要氧气。( × )
4. 制作泡菜时,盐水煮沸后可以立即使用。( × )
5. 果酒发酵瓶内留有一定空间有利于酵母菌的繁殖。( √ )
6. 红葡萄酒中的红色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。( √ )
7. 酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的温度高于果醋发酵温度。( × )
8. 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。( √ )
9. 膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。( √ )
10. 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。( √ )
高考帮 研透高考 明确方向
命题点1 泡菜的制作过程分析
1. [2021浙江1月]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。下列方法错误的是( B )
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
[解析] 用白萝卜制作泡菜的过程中，将白萝卜切块可以增大发酵菌种与白萝卜的接触面积，缩短腌制时间，A正确。制作泡菜利用的主要是乳酸菌的无氧呼吸，故不能通入空气，B错误。已经腌制过的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以缩短腌制时间，C正确。沸水短时处理白萝卜块，可杀死某些微生物，同时，白萝卜的细胞破裂，细胞内营养物质外流使发酵菌种快速获得营养物质，从而缩短发酵时间，D正确。
2. [2022大庆检测]如图为泡菜制作流程图，下列相关叙述错误的是( C )
A. 制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜，因其亚硝酸盐的含量低
B. 所用的盐水必须煮沸以除去水中的氧气并杀灭其他杂菌
C. 泡菜制作中乳酸含量增加有利于各种微生物的生长和繁殖
D. 发酵时在坛盖边沿的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常补充水
[解析] 泡菜制作中乳酸含量增加会抑制其他微生物的生长和繁殖，C错误。
命题点2 果酒和果醋制作的原理和过程分析
3. [2021辽宁]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( B )
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
[解析] 据题意可知，利用菠萝蜜制作果醋时，应首先利用酵母菌进行果酒发酵产生乙醇，再利用醋酸杆菌将乙醇转化为醋酸，一定浓度的乙醇可抑制杂菌繁殖，A正确；醋酸杆菌属于原核生物，以二分裂的方式进行增殖，B错误；利用酵母菌进行发酵时，应先通入空气使其进行大量繁殖，再密封使其进行无氧呼吸产生酒精，而醋酸杆菌是好氧细菌，用其进行醋酸发酵时应一直通入空气，C正确；酒精发酵时一般将温度控制在 ，而醋酸杆菌的最适生长温度为 ，D正确。
4. [2021山东]葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是( D )
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
[解析] 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,会大量繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵，不会大量繁殖，A正确；在自然发酵制作葡萄酒的过程中，起主要作用的菌是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌，B正确；发酵过程中，葡萄皮中的色素进入发酵液，使葡萄酒呈现特定颜色，C正确；制作过程中随着发酵的进行,发酵液中的糖因不断消耗而逐渐减少，D错误。
命题拓展
[设问拓展型]设计实验证明果酒发酵后产生了酒精，简要写出实验思路。
[答案]取三支试管,标号 、 、 。 中加入 发酵前的葡萄汁, 中加入 发酵后的发酵液, 中加入 酒精,然后用酸性重铬酸钾溶液检测,观察各组的颜色变化。如果 组没有出现灰绿色,而 组和 组出现灰绿色,则证明果酒发酵后产生了酒精。
命题点3 果酒和果醋发酵过程中的条件控制
5. [2023开封模拟]苹果醋是以苹果为原料经甲、乙两个阶段发酵而成的，下列说法错误的是( C )
A. 甲阶段的发酵温度低于乙阶段的发酵温度
B. 过程①②在酵母菌细胞的细胞质基质进行，③在线粒体进行
C. 根据醋酸菌的呼吸作用类型，乙过程需要在无氧条件下完成
D. 甲、乙两阶段完成后溶液 均降低
[解析] 甲为果酒发酵，乙为果醋发酵，甲阶段的发酵温度 低于乙阶段的发酵温度 ，A正确；过程①②是无氧呼吸，在酵母菌细胞的细胞质基质进行，③是有氧呼吸第二、三阶段，在线粒体进行，B正确；醋酸菌为需氧菌，故根据醋酸菌的呼吸作用类型，乙过程需要在有氧条件下完成，C错误；醋酸菌将葡萄糖或者乙醇分解成醋酸，使 降低，酵母菌将葡萄糖氧化分解为 , 溶于发酵液会形成碳酸，使 降低，D正确。
命题拓展
[设问拓展型]
（1） 果酒发酵初期先通入适量空气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，果酒发酵之后进行果醋发酵，需要改变的条件包括菌种改为醋酸菌，发酵温度调整为 ，通入空气等。
（2） 在醋酸发酵阶段，醋酸菌在氧气和糖源都充足时，在其细胞的细胞质基质中将糖分解成醋酸。图示发酵过程用到的两种菌在结构上的本质区别是：酵母菌有核膜包被的细胞核。
6. [江苏高考，多选]如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是( ABC )
A. 改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响
B. 果酒发酵中期通入氮气,酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸
C. 果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关
D. 气体入口与气体出口可以交换使用
[解析] 改变通入气体的种类，例如分别通入氮气和氧气，可研究无氧呼吸和有氧呼吸对发酵的影响，A正确；果酒发酵中期通入氮气，更利于创造无氧条件，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸，B正确；果醋发酵的菌种是醋酸杆菌，其生长的适宜温度是 ，温度能影响醋酸杆菌的代谢，从而影响果醋的发酵周期，C正确；气体的入口必须伸入培养液中，气体出口不能伸入培养液中，如果气体的入口和出口交换，会导致发酵液喷出，D错误。
考点2 发酵工程及其应用
教材帮 读透教材 融会贯通
知识整合 教材读厚
1.发酵工程的基本环节
2.发酵工程的特点
3.发酵工程的应用
领域 具体应用
食品工业 生产传统的发酵产品，如酱油、酒类等
生产各种各样的 食品添加剂 ，如柠檬酸、谷氨酸钠等
生产 酶制剂 ，如淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
医药工业 采用基因工程的方法获得具有 某种药物 生产能力的微生物
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
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
农牧业 生产微生物肥料，如根瘤菌肥、固氮菌肥等
生产微生物 农药 ，如利用苏云金杆菌防治多种农林虫害、利用白僵菌防治玉米螟和松毛虫等虫害
生产微生物饲料，如单细胞蛋白等
其他方面 解决资源短缺和环境污染问题，如利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质
对极端微生物的利用，如利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
4.啤酒的工业化生产流程
知识活用 教材读活
情境应用
引起全球新型冠状病毒感染大流行的元凶是新型冠状病毒，利用发酵工程相关知识，如何大量生产新型冠状病毒疫苗？
提示 可将新型冠状病毒的部分抗原基因转入某种微生物细胞，再通过发酵工程大量生产新型冠状病毒疫苗。
深度思考
1. 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
提示 菌种应该对营养物质、培养条件要求较低，菌种不易变异等。
2. 为什么不能用含有抗生素的牛奶发酵成酸奶
提示 抗生素能够杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长,因此不能用含有抗生素的牛奶发酵成酸奶。
3. 微生物农药防治农林病虫害的原理是什么？
提示 微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。
4. 在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境中的原因是什么？
提示 发酵过程中产生的气体和废弃培养液可能对人和生物有害或会对环境造成污染，需经过相应的净化设备,达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。
基础自测
1. 发酵工程中所需的性状优良的菌种只能从自然界中筛选出来。( × )
2. 在菌种确定之前首先要选择原料制备培养基。( × )
3. 发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。( √ )
4. 青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。( √ )
5. 发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。( √ )
6. 啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成。( × )
高考帮 研透高考 明确方向
命题点 发酵过程及其应用分析
1. [2022山东]青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是( D )
A. 发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B. 可用深层通气液体发酵技术提高产量
C. 选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D. 青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌
[解析] 青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会分泌青霉素，故发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养后，才可接种到发酵罐中进行发酵，C正确；为了防止细菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐应该严格灭菌，D错误。
命题拓展
[设问拓展型]青霉菌在一定条件下可产生青霉素，青霉素具有杀菌的作用，有同学认为利用青霉菌发酵生产青霉素的过程中不必担心杂菌的污染，你是否认同这样的观点？不认同。为什么？因为青霉素只能杀灭部分杂菌，且某些杂菌可能会分泌分解青霉素的物质。
2. [2023沧州模拟]木聚糖酶可以将木聚糖（植物细胞壁的成分之一）降解为木糖，在酿造、饲料生产中有广泛应用。木聚糖酶可以用黑曲霉发酵生产，如图是生产该酶的发酵装置。下列有关叙述错误的是( B )
A. 发酵所用的黑曲霉可以在落叶丰富的环境中筛选
B. 在发酵生产中，选育出的优良菌种可以直接接种
C. 培养液和发酵装置在接种前需进行严格灭菌处理
D. 通过改变通气量和搅拌速度可以调节培养液的溶氧量
[解析] 在发酵生产中，选育出的优良菌种应该经过扩大培养和鉴别之后再进行接种发酵，B错误。
教师尊享·备课题组
1. [2022江苏，多选]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( ACD )
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 ，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 ，泡菜发酵时温度宜控制在
[解析] 乳酸菌属于厌氧菌，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 ，以防止发酵过程中发酵液溢出；制作泡菜的盐水要淹没全部菜料，防止菜料与空气接触，B正确。醋酸发酵的温度高于果酒发酵的温度，因此制作好葡萄酒后，除需通入无菌空气外，还需要适当提高发酵装置的温度，C错误。果醋发酵时温度宜控制在 ，D错误。
2. [2021海南]关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作，下列叙述正确的是( D )
A. 发酵所利用的微生物都属于原核生物 B. 发酵过程都在无氧条件下进行
C. 发酵过程都在同一温度下进行 D. 发酵后形成的溶液都呈酸性
[解析] 参与果酒制作的微生物是酵母菌，属于真核生物，A错误；参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌，果醋发酵需要在有氧条件下进行，B错误；酒精发酵时一般将温度控制在 ,果醋发酵时一般将温度控制在 ，C错误；果酒、果醋发酵过程中会产生 ，泡菜发酵过程中会产生乳酸，发酵后形成的溶液都呈酸性，D正确。
3. [2020山东]我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是( C )
A. “浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B. “鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的 释放形成的
C. “净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D. “舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
[解析] 由题意可知，“浸曲发”是将酒曲浸泡活化，在活化的过程中微生物代谢加快，A正确；“鱼眼汤”是指冒出鱼眼大小的气泡，气泡是微生物进行呼吸作用产生的 释放形成的，B正确；酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长，而“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质，C错误；由题意可知，“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透，其目的是防止蒸熟的米温度过高使酒曲中的微生物死亡，D正确。
4. [2018海南，15分]葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的,酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。
回答下列问题：
（1） 试管中的 溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染（答出两点即可）。
[解析] 酿制葡萄酒的原理是利用酵母菌的无氧呼吸，而酵母菌无氧呼吸的产物除了酒精还有二氧化碳，所以酿酒时要及时排出装置中的二氧化碳；乙装置需要拧松瓶盖才能排出二氧化碳，在拧松瓶盖时可能会导致杂菌污染培养液，但甲装置不需要开盖放气,避免了因开盖引起的杂菌污染。
（2） 葡萄汁装入甲装置时，要留有约 的空间，这种做法的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出（答出两点即可）。
[解析] 葡萄汁装入甲装置时，要留有大约 的空间，这样既可以为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又可以防止发酵旺盛时汁液溢出。
（3） 某同学若用乙装置进行发酵，并设置两个不同处理组（乙 和乙 ），乙 装置中保留一定量的氧气，乙 装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内乙 和乙 中酒精含量的变化趋势及乙 中氧气含量的变化趋势如曲线图所示。图中曲线①、②、③依次表示乙 中的氧气、乙 中的酒精、乙 中的酒精含量的变化趋势。
[解析] 因乙 装置中保留一定量的氧气，所以在此装置中的酵母菌先进行有氧呼吸消耗氧气，然后才进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，故曲线①表示乙 中的氧气含量变化，曲线③表示乙 中的酒精含量变化；乙 装置中没有氧气，所以在此装置中的酵母菌从开始就进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，故曲线②表示乙 中的酒精含量变化。
（4） 从细胞呼吸类型看，酵母菌属于兼性厌氧生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于异养（填“自养”或“异养”）生物。
[解析] 酵母菌的新陈代谢类型是异养兼性厌氧型。
作业帮 练透好题 精准分层
基础过关
一、选择题
1. [2022云南师大附中检测]下列有关传统发酵技术的叙述，错误的是( B )
A. 参与发酵的微生物可来源于原材料
B. 一般以单一菌种的固体发酵及半固体发酵为主
C. 杂菌情况不明、发酵过程的控制缺乏标准等会造成发酵食品的品质不稳定
D. 不同微生物在发酵时所需的最适温度可能不同
[解析] 传统发酵技术可直接利用原材料中天然存在的微生物进行发酵，如葡萄酒酿制过程中利用了葡萄中天然存在的酵母菌，A正确；传统发酵技术以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，B错误；传统发酵利用的是天然存在的微生物，存在菌种差异、杂菌情况不明、发酵过程控制缺乏标准等问题，会造成发酵食品的品质不稳定，C正确；不同微生物适宜生长的温度不同，在发酵时所需的最适温度可能不同，D正确。
2. [2023宁夏检测]下列关于腐乳制作的叙述，正确的是( B )
A. 勤向腐乳坯表面喷水，有利于毛霉菌丝的生长
B. 腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶
C. 腐乳制作利用的微生物只有毛霉，毛霉是真核生物
D. 毛霉属于厌氧微生物，所以腐乳制作需要密封发酵容器
[解析] 勤向腐乳坯表面喷水，会改变毛霉生长环境的湿度，同时导致杂菌污染，不利于毛霉菌丝的生长，A错误；腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶，B正确；腐乳制作利用的微生物主要为毛霉，还有酵母、曲霉等，C错误；毛霉属于需氧型微生物，D错误。
3. [2023哈尔滨质检]如图是某同学制作葡萄酒的操作流程。下列说法正确的是( C )
A. 榨汁机和发酵瓶需洗净并用体积分数为 的酒精消毒
B. 用清水清洗葡萄之前要去除葡萄的枝梗和腐烂的籽粒
C. 葡萄汁装入发酵瓶时不要装满，要注意留有 的空间
D. 发酵时温度控制在 ，期间通过取样监测发酵情况
[解析] 榨汁机和发酵瓶需洗净并用体积分数为 的酒精消毒，A错误；清洗葡萄时，应先用清水冲洗1～2次，再去除葡萄的枝梗和腐烂的籽粒，B错误；葡萄汁装入发酵瓶时不要装满，要留有大约 的空间，C正确；酒精发酵温度要控制在 ，D错误。
4. [2023梅州二检]泡菜在我国“食材谱系”中已有数千年历史，白萝卜、红萝卜、小黄瓜、高丽菜等均可作为泡菜的原料，经发酵后，在口感上比新鲜蔬菜更爽脆。下列关于泡菜制作的叙述，错误的是( D )
A. 热水短时处理原料可抑制果胶酶活性，使成品泡菜口感较脆
B. 腌制方法、发酵时间长短和发酵温度高低均影响泡菜中亚硝酸盐含量
C. 利用水密封泡菜坛的目的是创造无氧环境
D. 坛盖边沿的水槽“泡”中的气体是乳酸菌经细胞呼吸产生的
[解析] 果胶酶可以水解植物细胞的细胞壁，进而使原料柔软，因此利用热水短时处理原料，可通过抑制果胶酶活性使成品泡菜口感较脆，A正确；在制作泡菜的过程中，腌制方法、发酵时间长短和发酵温度高低均影响泡菜中亚硝酸盐含量，B正确；乳酸菌是厌氧细菌，利用水密封泡菜坛的目的是创造无氧环境，有利于乳酸菌的无氧呼吸，C正确；乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸，没有气体产生，坛盖边沿的水槽“泡”中的气体是酵母菌等微生物细胞呼吸产生的，D错误。
5. [2023南京调研]钙果又名欧李,其果实中含有多种对人体有益的矿质元素,其中钙元素的含量比一般的水果都高。钙果用途广泛，叶可做茶，仁、根能制作中药，果实可加工成果汁、果酒、果醋等产品。下列说法正确的是( D )
A. 利用酵母菌进行钙果果醋发酵时,温度应控制在
B. 在钙果果酒发酵期间，为保持无氧条件，不能拧松发酵瓶的盖子
C. 制作钙果果酒、果醋时，应将原料钙果果汁进行高压蒸汽灭菌处理
D. 钙果果酒的颜色是钙果果皮和果肉中的色素进入发酵液形成的
[解析] 果醋发酵利用的是醋酸菌，且温度应控制在 ,A错误；在钙果果酒发酵期间，会产生二氧化碳，故应适时拧松发酵瓶的盖子进行放气，B错误；制作钙果果酒时，主要利用的是果皮上附着的野生型酵母菌，因此不能对果汁进行高压蒸汽灭菌处理，C错误；钙果果酒的颜色是钙果果皮和果肉中的色素进入发酵液形成的，D正确。
6. [2022湖北武汉质检]有人研究了用不同蔬菜组合发酵的泡菜中亚硝酸盐含量的动态变化，结果如图所示。下列相关说法正确的是( D )
A. 泡菜坛内乳酸菌大量繁殖可在泡菜表面形成一层白膜
B. 泡菜中亚硝酸盐的含量随着发酵时间的延长而逐渐减少
C. 不同蔬菜组合发酵比一种蔬菜单独发酵时的亚硝酸盐含量低
D. 泡菜制作过程中温度过高、食盐用量过低都易造成细菌大量繁殖
[解析] 泡菜坛未密封好或经常打开的情况下,氧气会进入坛中,有利于杂菌的大量繁殖，进而在泡菜表面形成一层白膜，A错误；据图可知，泡菜中亚硝酸盐的含量随着发酵时间的延长先增加后减少，B错误；图中未给出一种蔬菜单独发酵时的亚硝酸盐含量变化，故无法得出“不同蔬菜组合发酵比一种蔬菜单独发酵时的亚硝酸盐含量低”的结论，C错误；泡菜制作过程中，温度过高、食盐用量过低时易造成细菌大量繁殖，D正确。
7. [2023忻州联考]废水、废料经过加工可变废为宝。某实验室在反应器中加入酿酒酵母、果糖生产时的废水和沼气池废料，连续搅拌生产蛋白质。下列叙述错误的是( A )
A. 酿酒酵母在生产蛋白质的过程中需要隔绝氧气
B. 酿酒酵母生长繁殖时所需的氮源主要来自沼气废液
C. 利用酿酒酵母生产的蛋白质可制成微生物饲料
D. 用酸性的重铬酸钾检测生产液，理论上不会呈现灰绿色
[解析] 由题干信息可知，发酵过程中需要连续搅拌，这有利于增加微生物与营养物质的接触面积，并增大生产液中的溶解氧含量，故酿酒酵母在生产蛋白质的过程中需要氧气，A错误；废水和沼气池废料相当于酵母菌的培养基，酿酒酵母生长繁殖时所需的氮源主要来自沼气废液，B正确；利用酿酒酵母生产的蛋白质可制成微生物饲料，C正确；结合题干信息可知，该发酵过程利用的是酵母菌的有氧呼吸，产物是二氧化碳和水，故用酸性的重铬酸钾检测生产液，理论上不会呈现灰绿色，D正确。
8. [2022吉林实验中学质检]啤酒发酵依赖于发酵工程，产品质检可应用“电子舌”，电子舌可根据不同滋味信号传感器呈现的响应值对啤酒风味进行评价，结果如图。下列相关叙述错误的是( A )
A. 啤酒主要经酵母菌和乳酸菌发酵制成
B. 发酵原料应含有糖类作为发酵菌种的碳源
C. 发酵液 和 口味相似，而 涩味较强
D. 菌种选育可依赖于诱变育种或基因工程育种
[解析] 啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌无氧呼吸将糖类分解为酒精而制成的，A错误；酒精发酵的原材料是糖类，糖类是酵母菌发酵的主要碳源，B正确；由题图可知，发酵液 和 口味相似，而 涩味较强，C正确；菌种选育可依赖于诱变育种或基因工程育种等，以获得改良幅度较大的菌种，D正确。
9. [2022南京模拟]图1表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况，图2是相关实验装置。下列叙述正确的是( D )
A. 图1中①过程发生在酵母菌的细胞质基质中，②③过程发生在线粒体中
B. 制作果醋时，氧气充足时通过④过程制作，氧气不足时通过⑤过程制作
C. 利用图2装置进行果酒发酵时，充气口和排气口间隔一段时间都需要打开
D. 制作果酒初期菌种进行有氧呼吸，可使酵母菌大量繁殖，增加其数量
[解析] 图1中①过程表示呼吸作用的第一阶段，在细胞质基质中进行，②过程表示无氧呼吸第二阶段，在细胞质基质中进行，③过程表示有氧呼吸的第二、三阶段，在线粒体中进行，A错误。制作果醋时，氧气充足时葡萄糖可直接发酵成醋酸，即⑤过程；氧气不足时，葡萄糖先发酵成酒精，酒精再转化为醋酸，即④过程，B错误。利用图2装置进行果酒发酵时，隔一段时间需要打开排气口排出气体，酵母菌进行果酒发酵是在无氧条件下进行的，不需要打开充气口，C错误。制作果酒初期，在氧气充足的条件下，酵母菌可进行有氧呼吸，大量繁殖，增加其数量，D正确。
10. [2023青岛检测]味精（主要成分是谷氨酸钠）是一种重要的调味品。工业生产中常用玉米淀粉作为原料，一般分为糖化、发酵、提取谷氨酸晶体、精制得谷氨酸钠晶体等四道主要工序。下列有关说法错误的是( B )
A. 糖化的目的是将玉米淀粉分解为糖浆，便于微生物利用
B. 发酵时需要接种谷氨酸棒状杆菌，发酵产物即味精
C. 谷氨酸棒状杆菌纯培养可以使用平板划线法或稀释涂布平板法
D. 接种优良菌株前，应先对糖液和发酵设备进行灭菌处理
[解析] 淀粉为多糖，不能被微生物直接利用，糖化的目的是将淀粉分解为糖浆，便于微生物利用，A正确；谷氨酸棒状杆菌发酵的产物为谷氨酸，而味精的主要成分是谷氨酸钠，B错误。
11. [2022衡阳检测]粗饲料经过微生物发酵后，其富含的纤维素、半纤维素和果胶等物质被降解为小分子，易于被畜禽采食和消化吸收，用于饲料发酵的菌种主要包括乳酸菌和酵母菌等。饲料发酵的大致过程为将适量粗饲料、菌种和清水等拌匀，放入发酵池或容器中，然后密封发酵。已知乳酸菌产生的乳酸能溶解碳酸钙，以下相关说法错误的是( C )
A. 发酵过程中粗饲料可为菌种的生长提供碳源
B. 酵母菌和乳酸菌在发酵液中的位置不同，酵母菌偏上层
C. 发酵池应该留有排气口，防止乳酸菌发酵产生大量气体导致爆炸
D. 可用含有碳酸钙的鉴别培养基，并根据透明圈初步筛选出菌种中的乳酸菌
[解析] 粗饲料经过微生物发酵后，其富含的纤维素、半纤维素和果胶等物质被降解为小分子，故发酵过程中粗饲料可为菌种的生长提供碳源，A正确；酵母菌的代谢类型为兼性厌氧型，乳酸菌的代谢类型为厌氧型，两者在发酵过程中的位置不同，酵母菌偏上层，B正确；发酵池应密封，乳酸菌发酵不会产生气体，C错误；由题干信息可知，乳酸菌产生的乳酸能溶解碳酸钙，在含有碳酸钙的培养基上生长的乳酸菌菌落周围会出现“溶钙圈”，即以乳酸菌为中心的透明圈，D正确。
二、非选择题
12. [2023广西检测,15分]泡菜在发酵期间，由于乳酸菌的作用，发酵产物乳酸不断积累，因此可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量，将泡菜发酵过程分为三个阶段。
（1） 发酵初期：蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物主要有不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等。其中的酵母菌最初的呼吸方式是有氧呼吸，请写出相应的反应式： 。
（2） 发酵初期会有气泡从坛沿水槽内间歇性放出，从而使坛内逐渐形成缺氧状态，乳酸发酵开始。试说明这些气泡的来源：坛内需氧型微生物进行呼吸作用消耗氧气，产生大量的 ；坛内氧气耗尽后，酵母菌进行酒精发酵也会产生 。乳酸菌开始活跃，并产生大量乳酸，乳酸的积累量可达到 ， 为 。这一时期为泡菜完全成熟阶段，泡菜有酸味而且清香。试分析此时坛内其他微生物的活动情况及原因：由于 的不适，大肠杆菌、酵母菌等的活动受到抑制；由于氧气耗尽，需氧型微生物的活动受到抑制，且较为严重。
[解析] 发酵初期：蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物主要有大肠杆菌和酵母菌等，坛内需氧型微生物进行呼吸作用消耗氧气，产生大量的 ，有气泡从坛沿水槽内放出，坛内逐渐形成缺氧环境，坛内氧气耗尽后，酵母菌进行酒精发酵也会产生 ，此时也有气泡从坛沿水槽内放出。在泡菜完全成熟阶段，乳酸菌开始活跃，乳酸不断积累， 下降。在该阶段由于 的不适，大肠杆菌、酵母菌等的活动受到抑制；由于氧气耗尽，需氧型微生物的活动受到抑制，且较为严重。
（3） 发酵后期：继续进行乳酸发酵，乳酸含量继续增加，可达 以上。当乳酸含量达到 以上时，发酵速度会逐渐变缓甚至停止，主要原因是 过低，乳酸菌的活动受到抑制。
[解析] 发酵后期：继续进行乳酸发酵，乳酸含量继续增加，可达 以上。当乳酸含量达到 以上时，由于 过低，乳酸菌的活动受到抑制，发酵速度会逐渐变缓甚至停止。
（4） 在泡菜制作的初期，微生物之间的关系主要表现在乳酸菌与杂菌之间的竞争上。中期以后坛内的生存斗争主要集中在生物与环境之间的斗争上。
能力提升
一、选择题
13. [2023成都七中模拟]泡菜起源于中国，是我国的传统食品之一。贾思勰《齐民要术》中已有制作泡菜的专述：“作盐水，令极咸，于盐水中洗菜 若先用淡水洗者，菹烂。其洗菜盐水，澄取清者，泻著瓮中，令没菜把即止，不复调和。”该表述说明食盐的用量非常关键。研究小组探究泡菜制作过程中不同浓度的食盐对亚硝酸盐产生的影响，结果如图。下列相关叙述正确的是( B )
A. 腌制过程中，坛中溶液量增多的主要原因是细胞呼吸产生水
B. 食盐的浓度越低，亚硝酸盐含量的峰值越高，这与杂菌繁殖数量有关
C. 在泡菜发酵过程中，坛中无氧环境的创设仅依靠盐水浸没蔬菜就能实现
D. 亚硝酸盐含量达到峰值后下降的原因是亚硝酸盐被微生物转变成亚硝胺
[解析] 腌制过程中，坛中溶液量增多的主要原因是蔬菜在盐水中失水，A错误。由于食盐用量过低，微生物大量繁殖，将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，所以制作泡菜时食盐的浓度越低，亚硝酸盐含量的峰值出现得越早，且峰值较高，B正确。为了保证泡菜坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，选择的泡菜坛封闭性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部蔬菜；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水，C错误。据图分析可知，食盐用量和腌制时间都会影响亚硝酸盐含量，亚硝酸盐含量达到峰值后下降，是因为缺氧和酸性环境抑制硝酸盐还原菌生长，使亚硝酸盐的产生量降低；同时产生的亚硝酸盐会被分解，最终导致亚硝酸盐含量下降，D错误。
14. [2023南京模拟]《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢（‘酢’同‘醋’）法”的酿醋工艺:“大率酒一斗,用水三斗,合瓮盛,置日中曝之 七日后当臭,衣（指菌膜）生,勿得怪也，但停置,勿移动,挠搅之。数十日,醋成。”下列有关叙述错误的是( C )
A. 该方法依据的原理是醋酸菌在缺少糖源时可将酒精转化为醋酸
B. 加水的目的是对酒进行稀释,避免酒精浓度过高杀死醋酸菌
C. “衣”位于变酸的酒表面,是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的
D. “挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧
[解析] 当缺少糖源时，醋酸菌能将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，A正确；加水的目的是对酒进行稀释，避免酒精浓度过高杀死醋酸菌，B正确；在变酸的酒表面会出现菌膜，即“衣”，是醋酸菌在液面大量繁殖形成的，C错误；“挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触，还可以增加溶液中的溶解氧，D正确。
15. [2023威海检测]家庭酿酒过程中，密闭容器内酵母菌呼吸速率变化情况如图所示（呼吸底物为葡萄糖）。下列叙述正确的是( D )
A. ,容器内的水含量由于酵母菌的细胞呼吸消耗而不断减少
B. ，酵母菌细胞呼吸时 的消耗量大于 的产生量
C. ,容器内压强不断增大，在 达到最大值
D. 左右酵母菌开始产生酒精， 酒精产生速率逐渐增大
[解析] ,酵母菌只进行有氧呼吸，有氧呼吸的产物是水和二氧化碳，产生的水比消耗的水多，所以容器内的水含量由于酵母菌的细胞呼吸而增多，A错误。由图分析可知， ，酵母菌既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸，有氧呼吸消耗的 与产生的 量相同，无氧呼吸不消耗 ，但产生 ，所以酵母菌细胞呼吸时 的消耗量小于 的产生量，B错误。 ,酵母菌进行有氧呼吸，吸收 的量和释放 的量相等，所以容器内压强保持不变； ，酵母菌同时进行无氧呼吸和有氧呼吸，容器内压强有所增大； ，无氧呼吸加快，产生的 量逐渐增多，容器内压强不断增大，故压强并不是在 达到最大值，C错误。 左右酵母菌开始进行无氧呼吸产生酒精， 酵母菌无氧呼吸强度不断增加，此时段酒精产生速率逐渐增大，D正确。
16. [2023济宁检测]利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，发酵过程如图所示。下列叙述错误的是( B )
A. 可通过酸解法或酶解法将玉米淀粉水解为葡萄糖
B. 维生素 主要为谷氨酸棒状杆菌的生长提供能量
C. 尿素可为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸提供氮源
D. 谷氨酸棒状杆菌的代谢类型为异养需氧型
[解析] 将玉米淀粉水解为葡萄糖可采用酸解法或利用淀粉酶水解，A正确；糖类主要为谷氨酸棒状杆菌的生长提供能量，维生素 主要为菌体的生长提供特殊的营养物质，B错误；尿素含有氮元素，可为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸提供氮源，C正确；由图可知，谷氨酸棒状杆菌培养时提供了有机物和氧气，所以其代谢类型是异养需氧型，D正确。
二、非选择题
17. [2022吉林实验中学质检，11分]因某种原因，某地葡萄滞销，运输困难。为了减少损失，果农们在技术人员的指导下，开始制作果汁、果酒、果醋等产品。如图是某果农设计的葡萄酒和葡萄醋的工艺流程。请回答下列问题：
（1） 果酒的制作离不开酵母菌。酵母菌是一类兼性厌氧型（代谢类型）微生物；在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，其反应式为 ，该过程在酵母菌细胞的细胞质基质中进行。
[解析] 酵母菌属于兼性厌氧型微生物，有氧条件下大量繁殖，无氧条件下产生酒精和 ，酵母菌进行无氧呼吸的反应式为 。无氧呼吸发生在酵母菌细胞的细胞质基质中。
（2） 发酵一段时间后，观察甲发酵罐中液体不再有气泡冒出，说明发酵完毕。培养液 的变化为下降。
[解析] 发酵过程中，酵母菌进行无氧呼吸，其产物有 ，故发酵一段时间后，观察甲发酵罐中液体不再有气泡冒出，说明发酵完毕。由于产生了 ，培养液的 下降。
（3） 待甲发酵罐中发酵结束后，可转为果醋发酵，这利用了醋酸菌可以将酒精转化为乙醛，进而产生醋酸的原理。转为果醋发酵除了要接种醋酸菌外，还要改变发酵条件，方案为将发酵温度提高至 ，通入无菌空气。
[解析] 在氧气充足、糖源不足的条件下，醋酸菌可以将酒精转化为乙醛，进而转化为乙酸（醋酸）。果酒发酵转为果醋发酵时，除了要接种醋酸菌外，还要将发酵温度提高至 ，并通入无菌空气。
（4） 醋酸发酵过程中需要对发酵液进行连续搅拌，目的是溶解更多的氧气，同时有利于醋酸菌与营养物质充分接触（答出2点）。
[解析] 醋酸菌是好氧细菌，醋酸发酵过程中需要对发酵液进行连续搅拌，目的是溶解更多的氧气，同时利于醋酸菌与营养物质充分接触。