第37讲 传统发酵技术和发酵工程及其应用
目录
01考情透视·目标导航 2
02知识导图·思维领航 3
03考点突破·考法探究 3
考点一 传统发酵技术的应用 3
知识点1 发酵与传统发酵技术 3
知识点2 传统发酵食品的制作 4
考向1 围绕泡菜、果酒和果醋制作，考查科学探究能力 8
考向2 果酒、果醋的制作 8
考点二 发酵工程及其应用 9
知识点1 发酵工程的概念 9
知识点2 发酵工程的基本环节 9
知识点3 发酵工程的特点 11
知识点4 发酵工程的运用 11
考向1 结合发酵工程的应用，考查科学探究 13
04真题练习·命题洞见（含2024年高考真题） 14
05长句分析·规范作答 15
一、教材知识链接 15
二、教材深挖拓展 15
三、长句规范作答 16
考点 由高考知核心知识点 预测
传统发酵技术和发酵工程及其应用 考点一：传统发酵技术的应用 （3年22考，全国卷3年1考） (2024·江苏卷、2024·浙江卷、2024·河北卷） (2024·湖北卷、2023·江苏卷、2023·山东卷） (2023·浙江卷、2022·湖北卷、2022·湖南卷） 题型：选择题、解答题 内容：本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关发酵工程的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
考点二：发酵工程及其应用 （3年30考，全国卷3年2考） (2024·江西卷、2024·北京卷、2024·湖南卷） (2024·山东卷、2023·吉林卷、2023·河北卷） (2023·辽宁卷、2022·湖北卷、2022·河北卷） (2022·辽宁卷、2022·山东卷、2022·北京卷）
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。
新旧教材对比 增：①科技探索之路；②发酵工程的发展历程；③发酵工程及其应用。 改：①腐乳制作内容精减；②亚硝酸盐含量的鉴定放入课后习题。
考点一 传统发酵技术的应用
知识点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。
(3)类型：
①有氧发酵：醋酸发酵、谷氨酸发酵。
②厌氧发酵：酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵。
2.传统发酵：
(1)概念：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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术。
(2)类型：混合菌种
①固体发酵：泡菜、粮食白酒、腐乳等。
②半固体发酵：豆豉、酱、酱油等。
知识点2 传统发酵食品的制作
1.腐乳的制作
(1)菌种：酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉（丝状真菌）。
a.代谢类型：异养需氧型
b.生殖方式：孢子生殖
(2)制作原理：
2.泡菜的制作
（1）菌种：乳酸菌（原核生物）
①菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。
②代谢类型：异养厌氧型。
③种类：乳酸链球菌、乳酸杆菌。
（2）原理：在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。
发酵期间，乳酸会 不断积累 ，当它的质量百分比为 0.4%-0.8% 时，泡菜的口味、品质最佳。
（3）制作步骤：
①配制盐水：用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水（调味、抑制微生物生长），并将盐水煮沸（杀菌除氧），冷却待用。
②原料处理、蔬菜装坛：将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满（为了防止液体溢出）。
③加盐水：将冷却（防止杀死乳酸菌）好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。
④封坛发酵：向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水（创造无氧环境）；根据室内温度控制发酵时间。
（4）关键操作：
①把握材料选择及用量关键：蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐；盐水要煮沸后冷却。煮沸一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的细菌。
②把握防止杂菌污染关键：每次取样用具要洗净，取样后要迅速封口。
③把握控制严格的无氧条件关键：泡菜坛要选择气密性好的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂；泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内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。
④把握控制适宜的温度关键：S7以18~20℃为宜，温度偏高有害菌活动能力强，温度偏低不利于乳酸发酵。
（5）泡菜制作过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用）
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动） 积累增多（PH下降） 下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
发酵后期 减少（乳酸积累，PH下降，抑制其活动） 继续增多（PH继续下降） 下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
曲线模型
3.果酒和果醋的制作
(1)菌种的比较：
比较项目 菌种 生物类群 代谢类型 菌种来源
果酒制作 酵母菌 真核 生物 异养兼性厌氧 型 主要是 附着在葡萄皮 上的酵母菌
果醋制作 醋酸菌 原核 生物 异养需氧 型 空气中的 醋酸菌 或人工接种
(2)制作原理与发酵条件的比较：
项目 果酒制作 果醋制作
发酵原理 ①有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量； ②无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 ①氧气、糖源充足时,醋酸菌将葡萄汁中的___葡萄糖___分解成乙酸：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量； ②缺少糖源, 氧气充足时, 醋酸菌直接将__乙醇_转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
温度 发酵温度为 18～30 ℃ ,酿酒酵母最适生长温度约为 28 ℃ 最适生长温度为 30～35 ℃
氧气需求 前期需要氧气, 后期 不需要氧气 需要 充足的氧气
时间 10～12d 7～8d
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
(3)制作流程：
1)器具消毒：将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用。
2)冲洗葡萄：取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。
①冲洗的目的：去除表面灰尘、污物。
②冲洗1-2次即可,能否连续冲洗,为什么？
③为什么去梗前冲洗：避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会。
3)榨汁装瓶：用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶(注意：要留有大约1/3的空间)，盖好瓶盖。
④葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
4)酒精发酵：将温度控制在18～30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点(注意：不是打开瓶盖)，此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。
⑤每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：排出气体CO2,防止发酵瓶爆裂。
⑥拧松但不打开的目的：防止杂菌污染。
5)果酒检测：可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
a.嗅味、品尝；
b.重铬酸钾；
c.镜检酵母菌数量。
6)打开瓶盖，盖上纱布：当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30～35℃，时间为7～8d。
⑦此时酵母菌是否会继续发酵
7)果醋检测：a.观察液面白色菌膜;嗅味、品尝；b.检测醋酸发酵前后PH；C.镜检醋酸菌数量。
⑧发酵完成后，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是 醋酸 菌膜。
【拓展延伸】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，输入无菌空气。
(4)果酒发酵制作的3个易错点：
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。
【易错辨析】
1．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所需要的产物的过程。(选择性必修3 P5正文)( )
2．多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是曲霉。(选择性必修3 P5正文)( )
3．酵母菌是厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵。(选择性必修3 P6正文)( )
4．果酒发酵温度一般控制在30～35 ℃，时间为10～12 d。(选择性必修3 P6探究·实践)( )
考向1 围绕泡菜、果酒和果醋制作，考查科学探究能力
例1．以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是( )
A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸菌被杀死
B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
【变式训练】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(如图)，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
考向2 果酒、果醋的制作
例2．关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是( )
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细包质基质，也存在于线粒体
D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌
【变式训练】老面是指馒头发酵后剩下的含有酵母菌的生面团，可用于再次发酵。老面发酵与酵母发酵的基本原理相同，但由于老面中混有杂菌，在酵母菌将葡萄糖分解成酒精后，部分酒精可进一步被氧化成乙酸，导致面有酸味。为了中和酸味，人们常往发面中加入适量食用碱，碱与乙酸发生反应的同时能产生CO2，下列说法错误的是( )
A.葡萄糖分解生成酒精的过程属于放能反应
B.酒精氧化生成乙酸的过程能使面团变得膨松
C.老面发酵时有酸味可能是因为醋酸菌在有氧条件下将葡萄糖分解成乙酸
D.老面发酵时添加的食用碱可使面团更膨松
考点二 发酵工程及其应用
知识点1 发酵工程的概念
发酵工程：是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
（1）微生物：
（2）产品：包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。
（3）实质：利用微生物进行产品生产。
知识点2 发酵工程的基本环节
选育菌种：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生态工程育种获得。
↓
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
↓
接种：无菌操作
↓
实例：谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
↓
↓
获得产品
生产微生物直接合成的产物：如青霉素、谷氨酸等，则可从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学的方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
生产微生物不能合成的产品：用生态工程、细包工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细包或工程菌，从而达到生产相应产品目的。
问题1：扩大培养目的是什么？怎样对菌种进行扩大培养？
问题2：扩大培养所用的培养基，从性质上分类，是什么类型的培养基？
问题3：配制培养基需要考虑哪些因素？
问题4：为什么要灭菌？
【名师点拨】有关发酵工程的5点注意
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生态工程育种获得。
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。
知识点3 发酵工程的特点
1.产物专一。
2.生产条件温和。
3.原料来源丰富且价格低廉。
4.废弃物对环境污染小且容易处理。
知识点4 发酵工程的运用
1.在食品工业上的应用：
（1）传统的发酵产品：明显提高产品的产量和质量。
例如：利用黑曲霉生产酱油；利用酵母菌生产酒类。
（2）食品添加剂：增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期。
例如：利用黑曲霉生产柠檬酸；利用谷氨酸棒状杆菌生产味精。
（3）酶制剂：用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等方面
例如：淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等。
2.在医药工业上的应用：
(1)工程菌：人们可以采用生态工程的方法，将植物或动物的生态转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物。
例如：未来可能用微生物来生产过去只能从植物中提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物。
(2)改造菌种：人们可以采用生态工程等的方法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。
例如：利用经过生态改造的微生物进行发酵生产生长激素释放抑制激素。
(3)疫苗：科学家还利用生态工程，将病原体的某个或某几个抗原生态转入适当的微生物细包，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
例如：将乙型肝炎病毒的抗原生态转入酵母菌，再通过发酵生产疫苗。
3.在农牧工业上的应用：
(1)生产微生物肥料：根瘤菌肥 固氮菌肥等
增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长，抑制土壤中病原微生物的生长。
(2)生产微生物农药：苏云金杆菌等。
生物防治的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用。
(3)生产微生物饲料：单细包蛋白等。
生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
【拓展延伸】源于选择性必修3 P27“异想天开”：单细包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。
4.在其他方面上的应用：
(1)解决资源短缺和环境污染问题：利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。
(2)对极端微生物的利用：利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
【易错辨析】
1．青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。(选择性必修3 P22从社会中来)( )
2．性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或生态工程育种获得。(选择性必修3 P22图1－9)( )
3．分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。(选择性必修3 P23图1 9)( )
4．发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。(选择性必修3 P23图1 9)( )
考向1 结合发酵工程的应用，考查科学探究
例1．关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是( )
A.糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖
B.发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测
C.若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封不严
D.蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵
【变式训练】1.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。下列说法错误的是( )
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.通过转生态技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
【变式训练】2.五味子果实成熟期在8、9月份，由于其鲜果挂果期短，常温下不易储存。利用五味子干果酿酒可为五味子产业化调整提供一条新的途径。利用五味子生产果酒的流程是：五味子→分选→烘干→去梗→清洗→加20倍水煮沸30 min→加水→调整成分→接种酵母→发酵(带渣)，过滤→五味子原酒→陈酿，过滤→调配→杀菌→成品。下列相关叙述错误的是( )
A.分选过程需把霉变的五味子剔除，防止影响果酒质量
B.加20倍水煮沸30 min的目的是把五味子中的成分释放出来从而有利于发酵
C.调整发酵液成分的目的之一是为酵母菌的繁殖及发酵提供适宜的pH
D.可将五味子原酒升高温度后，接种醋酸菌密封后即可得到五味子果醋
【变式训练】3.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( )
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
一、教材知识链接
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)单细包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。
二、教材深挖拓展
1．(选择性必修3 P6～7“文字”改编)制葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～30 ℃？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35 ℃？
2．(选择性必修3 P7“文字”改编)果酒制作时，发酵瓶装入葡萄汁后留有1/3的空间的目的是什么？
3．(选择性必修3 P23思考·讨论)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？
4．(选择性必修3 P27“异想天开”改编)单细包蛋白可以作为食品添加剂。单细包蛋白是微生物产生的单一纯净的蛋白质吗？
三、长句规范作答
1．(科学思维)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？
2．(社会责任)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？
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第37讲 传统发酵技术和发酵工程及其应用
目录
01考情透视·目标导航 2
02知识导图·思维领航 3
03考点突破·考法探究 3
考点一 传统发酵技术的应用 3
知识点1 发酵与传统发酵技术 3
知识点2 传统发酵食品的制作 4
考向1 围绕泡菜、果酒和果醋制作，考查科学探究能力 8
考向2 果酒、果醋的制作 9
考点二 发酵工程及其应用 10
知识点1 发酵工程的概念 10
知识点2 发酵工程的基本环节 10
知识点3 发酵工程的特点 12
知识点4 发酵工程的运用 12
考向1 结合发酵工程的应用，考查科学探究 14
04真题练习·命题洞见（含2024年高考真题） 16
05长句分析·规范作答 18
一、教材知识链接 18
二、教材深挖拓展 19
三、长句规范作答 19
考点 由高考知核心知识点 预测
传统发酵技术和发酵工程及其应用 考点一：传统发酵技术的应用 （3年22考，全国卷3年1考） (2024·江苏卷、2024·浙江卷、2024·河北卷） (2024·湖北卷、2023·江苏卷、2023·山东卷） (2023·浙江卷、2022·湖北卷、2022·湖南卷） 题型：选择题、解答题 内容：本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关发酵工程的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
考点二：发酵工程及其应用 （3年30考，全国卷3年2考） (2024·江西卷、2024·北京卷、2024·湖南卷） (2024·山东卷、2023·吉林卷、2023·河北卷） (2023·辽宁卷、2022·湖北卷、2022·河北卷） (2022·辽宁卷、2022·山东卷、2022·北京卷）
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。
新旧教材对比 增：①科技探索之路；②发酵工程的发展历程；③发酵工程及其应用。 改：①腐乳制作内容精减；②亚硝酸盐含量的鉴定放入课后习题。
考点一 传统发酵技术的应用
知识点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。
(3)类型：
①有氧发酵：醋酸发酵、谷氨酸发酵。
②厌氧发酵：酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵。
2.传统发酵：
(1)概念：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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术。
(2)类型：混合菌种
①固体发酵：泡菜、粮食白酒、腐乳等。
②半固体发酵：豆豉、酱、酱油等。
知识点2 传统发酵食品的制作
1.腐乳的制作
(1)菌种：酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉（丝状真菌）。
a.代谢类型：异养需氧型
b.生殖方式：孢子生殖
(2)制作原理：
2.泡菜的制作
（1）菌种：乳酸菌（原核生物）
①菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。
②代谢类型：异养厌氧型。
③种类：乳酸链球菌、乳酸杆菌。
（2）原理：在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。
发酵期间，乳酸会 不断积累 ，当它的质量百分比为 0.4%-0.8% 时，泡菜的口味、品质最佳。
（3）制作步骤：
①配制盐水：用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水（调味、抑制微生物生长），并将盐水煮沸（杀菌除氧），冷却待用。
②原料处理、蔬菜装坛：将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满（为了防止液体溢出）。
③加盐水：将冷却（防止杀死乳酸菌）好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。
④封坛发酵：向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水（创造无氧环境）；根据室内温度控制发酵时间。
（4）关键操作：
①把握材料选择及用量关键：蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐；盐水要煮沸后冷却。煮沸一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的细菌。
②把握防止杂菌污染关键：每次取样用具要洗净，取样后要迅速封口。
③把握控制严格的无氧条件关键：泡菜坛要选择气密性好的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂；泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内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。
④把握控制适宜的温度关键：S7以18~20℃为宜，温度偏高有害菌活动能力强，温度偏低不利于乳酸发酵。
（5）泡菜制作过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用）
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动） 积累增多（PH下降） 下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
发酵后期 减少（乳酸积累，PH下降，抑制其活动） 继续增多（PH继续下降） 下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
曲线模型
3.果酒和果醋的制作
(1)菌种的比较：
比较项目 菌种 生物类群 代谢类型 菌种来源
果酒制作 酵母菌 真核 生物 异养兼性厌氧 型 主要是 附着在葡萄皮 上的酵母菌
果醋制作 醋酸菌 原核 生物 异养需氧 型 空气中的 醋酸菌 或人工接种
(2)制作原理与发酵条件的比较：
项目 果酒制作 果醋制作
发酵原理 ①有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量； ②无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 ①氧气、糖源充足时,醋酸菌将葡萄汁中的___葡萄糖___分解成乙酸：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量； ②缺少糖源, 氧气充足时, 醋酸菌直接将__乙醇_转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
温度 发酵温度为 18～30 ℃ ,酿酒酵母最适生长温度约为 28 ℃ 最适生长温度为 30～35 ℃
氧气需求 前期需要氧气, 后期 不需要氧气 需要 充足的氧气
时间 10～12d 7～8d
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
(3)制作流程：
1)器具消毒：将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用。
2)冲洗葡萄：取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。
①冲洗的目的：去除表面灰尘、污物。
②冲洗1-2次即可,能否连续冲洗,为什么？
提示：不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少。
③为什么去梗前冲洗：避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会。
3)榨汁装瓶：用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶(注意：要留有大约1/3的空间)，盖好瓶盖。
④葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
提示：a.先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；b.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
4)酒精发酵：将温度控制在18～30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点(注意：不是打开瓶盖)，此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。
⑤每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：排出气体CO2,防止发酵瓶爆裂。
⑥拧松但不打开的目的：防止杂菌污染。
5)果酒检测：可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
a.嗅味、品尝；
b.重铬酸钾；
c.镜检酵母菌数量。
6)打开瓶盖，盖上纱布：当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30～35℃，时间为7～8d。
⑦此时酵母菌是否会继续发酵
提示：不会。随醋酸发酵进行，发酵液PH、发酵温度均不利于酵母菌生长繁殖，酵母菌活性很低。
7)果醋检测：a.观察液面白色菌膜;嗅味、品尝；b.检测醋酸发酵前后PH；C.镜检醋酸菌数量。
⑧发酵完成后，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是 醋酸 菌膜。
【拓展延伸】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，输入无菌空气。
(4)果酒发酵制作的3个易错点：
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。
【易错辨析】
1．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所需要的产物的过程。(选择性必修3 P5正文)( √ )
2．多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是曲霉。(选择性必修3 P5正文)( × )
提示：主要是毛霉
3．酵母菌是厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵。(选择性必修3 P6正文)( × )
提示：兼性厌氧型微生物
4．果酒发酵温度一般控制在30～35 ℃，时间为10～12 d。(选择性必修3 P6探究·实践)( × )
提示：18～30 ℃
考向1 围绕泡菜、果酒和果醋制作，考查科学探究能力
例1．以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是( )
A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸菌被杀死
B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
【答案】 C
【解析】 盐水煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A正确；②盐水需要浸没全部菜料，造成无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，能达到排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等目的，C正确；腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。
【变式训练】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(如图)，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，峰值出现的相对较晚，A正确；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，对乳酸菌有抑制作用，B正确；如果在取食过程中混入油脂，可能会破坏发酵过程，使泡菜出现臭味，C正确；泡菜制作过程中，所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌，D错误。
考向2 果酒、果醋的制作
例2．关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是( )
A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细包质基质，也存在于线粒体
D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌
【答案】 C
【解析】 在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，再进行酒精发酵，A正确；白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程，如发酵初期酵母菌大量繁殖，B正确；酒精发酵利用的菌种是酵母菌，葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细包质基质，不存在于线粒体中，C错误，D错误。
【变式训练】老面是指馒头发酵后剩下的含有酵母菌的生面团，可用于再次发酵。老面发酵与酵母发酵的基本原理相同，但由于老面中混有杂菌，在酵母菌将葡萄糖分解成酒精后，部分酒精可进一步被氧化成乙酸，导致面有酸味。为了中和酸味，人们常往发面中加入适量食用碱，碱与乙酸发生反应的同时能产生CO2，下列说法错误的是( )
A.葡萄糖分解生成酒精的过程属于放能反应
B.酒精氧化生成乙酸的过程能使面团变得膨松
C.老面发酵时有酸味可能是因为醋酸菌在有氧条件下将葡萄糖分解成乙酸
D.老面发酵时添加的食用碱可使面团更膨松
【答案】 B
【解析】 葡萄糖分解生成酒精的过程释放能量，形成ATP，属于放能反应，A正确；酒精氧化生成乙酸的过程无气体释放，不能使面团变得膨松，B错误；老面发酵时有酸味可能是因为醋酸菌在氧气充足条件下将葡萄糖分解成乙酸，C正确；老面发酵时添加的食用碱，碱与乙酸发生反应的同时能产生CO2，可使面团更膨松，D错误。
考点二 发酵工程及其应用
知识点1 发酵工程的概念
发酵工程：是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
（1）微生物：
（2）产品：包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。
（3）实质：利用微生物进行产品生产。
知识点2 发酵工程的基本环节
选育菌种：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生态工程育种获得。
↓
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
↓
接种：无菌操作
↓
实例：谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
↓
↓
获得产品
生产微生物直接合成的产物：如青霉素、谷氨酸等，则可从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学的方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。
生产微生物不能合成的产品：用生态工程、细包工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细包或工程菌，从而达到生产相应产品目的。
问题1：扩大培养目的是什么？怎样对菌种进行扩大培养？
提示：（1）将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。（2）增加菌种数量，缩短生产周期。
问题2：扩大培养所用的培养基，从性质上分类，是什么类型的培养基？
提示：发酵工程一般使用液体培养基。
问题3：配制培养基需要考虑哪些因素？
提示：（1）在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。
（2）生产实践中，培养基配方要经过反复实验才能确定（即不断优化培养基）。
问题4：为什么要灭菌？
提示：①发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种。
②灭菌的原因分析：杂菌与菌种之间形成的种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。
③灭菌的目的：防止杂菌污染而影响产品的质量和品质。
④实例：在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，杂菌分泌青霉素酶就会将青霉素分解掉。
【名师点拨】有关发酵工程的5点注意
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生态工程育种获得。
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。
知识点3 发酵工程的特点
1.产物专一。
2.生产条件温和。
3.原料来源丰富且价格低廉。
4.废弃物对环境污染小且容易处理。
知识点4 发酵工程的运用
1.在食品工业上的应用：
（1）传统的发酵产品：明显提高产品的产量和质量。
例如：利用黑曲霉生产酱油；利用酵母菌生产酒类。
（2）食品添加剂：增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期。
例如：利用黑曲霉生产柠檬酸；利用谷氨酸棒状杆菌生产味精。
（3）酶制剂：用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等方面
例如：淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等。
2.在医药工业上的应用：
(1)工程菌：人们可以采用生态工程的方法，将植物或动物的生态转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物。
例如：未来可能用微生物来生产过去只能从植物中提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物。
(2)改造菌种：人们可以采用生态工程等的方法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。
例如：利用经过生态改造的微生物进行发酵生产生长激素释放抑制激素。
(3)疫苗：科学家还利用生态工程，将病原体的某个或某几个抗原生态转入适当的微生物细包，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
例如：将乙型肝炎病毒的抗原生态转入酵母菌，再通过发酵生产疫苗。
3.在农牧工业上的应用：
(1)生产微生物肥料：根瘤菌肥 固氮菌肥等
增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长，抑制土壤中病原微生物的生长。
(2)生产微生物农药：苏云金杆菌等。
生物防治的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用。
(3)生产微生物饲料：单细包蛋白等。
生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
【拓展延伸】源于选择性必修3 P27“异想天开”：单细包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。
4.在其他方面上的应用：
(1)解决资源短缺和环境污染问题：利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。
(2)对极端微生物的利用：利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
【易错辨析】
1．青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。(选择性必修3 P22从社会中来)( √ )
2．性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或生态工程育种获得。(选择性必修3 P22图1－9)( × )
提示：诱变育种
3．分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。(选择性必修3 P23图1 9)( × )
提示：发酵罐内发酵
4．发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。(选择性必修3 P23图1 9)( × )
提示：灭菌
考向1 结合发酵工程的应用，考查科学探究
例1．关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是( )
A.糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖
B.发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测
C.若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封不严
D.蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵
【答案】 D
【解析】 糖化主要是利用霉菌产生的淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖，A正确；可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，若存在酒精则溶液呈现灰绿色，B正确；若酿造过程中酒变酸，则可能是发酵坛密封不严，导致醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为乙酸，C正确；蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，不能马上密封，需要提供氧气先让糟醅中的好氧型霉菌将原料中的淀粉糖化，以及让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，D错误。
【变式训练】1.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。下列说法错误的是( )
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.通过转生态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】 B
【解析】 用赤霉素处理大麦，可诱导α-淀粉酶相关生态的表达，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；转生态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，属于转生态技术在微生物领域的应用，D错误。
【变式训练】2.五味子果实成熟期在8、9月份，由于其鲜果挂果期短，常温下不易储存。利用五味子干果酿酒可为五味子产业化调整提供一条新的途径。利用五味子生产果酒的流程是：五味子→分选→烘干→去梗→清洗→加20倍水煮沸30 min→加水→调整成分→接种酵母→发酵(带渣)，过滤→五味子原酒→陈酿，过滤→调配→杀菌→成品。下列相关叙述错误的是( )
A.分选过程需把霉变的五味子剔除，防止影响果酒质量
B.加20倍水煮沸30 min的目的是把五味子中的成分释放出来从而有利于发酵
C.调整发酵液成分的目的之一是为酵母菌的繁殖及发酵提供适宜的pH
D.可将五味子原酒升高温度后，接种醋酸菌密封后即可得到五味子果醋
【答案】 D
【解析】 霉变的五味子成分发生改变，在发酵过程中会产生不利于果酒品质的物质，A正确；若五味子不经煮沸，其内含有的物质不容易释放到水中，不利于发酵，B正确；经煮沸后得到的五味子汁酸度较高，利用柠檬酸和碳酸氢钠来调节果汁至pH3.0～5.0，有利于酵母菌的繁殖与发酵，C正确；对五味子原酒接种醋酸菌后需持续通气方可得到五味子果醋，D错误。
【变式训练】3.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．（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】A
【分析】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。
【详解】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正确；
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错误。
故选A。
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】A
【分析】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。
【详解】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，没有核膜包被的细包核和众多细包器，因此没有线粒体，D错误。
故选A。
3．（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生态
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发酵过程中活细包数量的变化
【答案】A
一、教材知识链接
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)单细包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。
二、教材深挖拓展
1．(选择性必修3 P6～7“文字”改编)制葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～30 ℃？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35 ℃？
提示：温度是酵母菌、醋酸菌生长和发酵的重要条件。18～30 ℃最适合酵母菌的繁殖，因此果酒发酵时需将温度控制在其最适温度范围内；多数醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃，因此制作果醋时要将温度控制在30～35 ℃。
2．(选择性必修3 P7“文字”改编)果酒制作时，发酵瓶装入葡萄汁后留有1/3的空间的目的是什么？
提示：先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。
3．(选择性必修3 P23思考·讨论)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？
提示：发酵过程中产生的气体和废弃培养液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。因为有些气体和废弃培养液对人和生物有害或对环境造成污染。
4．(选择性必修3 P27“异想天开”改编)单细包蛋白可以作为食品添加剂。单细包蛋白是微生物产生的单一纯净的蛋白质吗？
提示：不是，单细包蛋白是微生物菌体。
三、长句规范作答
1．(科学思维)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．(社会责任)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生态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。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
