第十一单元|生物技术与工程
第1讲 发酵工程
明确 目标 1.掌握运用传统发酵技术生产果酒、果醋、泡菜的基本原理和方法; 2.阐明发酵工程的基本环节和其应用价值; 3.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提,掌握无菌技术的操作方法; 4.说明通过调整培养基的配方有目的地分离纯化某种微生物; 5.掌握利用平板划线法和稀释涂布平板法进行微生物分离和纯化; 6.掌握利用稀释涂布平板法和显微镜计数法测定微生物数量。
建构 知识 体系
第一课时 传统发酵技术与发酵工程及应用
主题研习(一) 传统发酵技术的应用
(一)传统发酵技术的概念分析
菌种 来源 原料中天然存在的或前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物
类型 以 发酵和 发酵为主
实质 微生物在适宜的条件下将原料转化为人类所需要的产物
结果 生产人们需要的各种发酵产品
应用 果酒、果醋、泡菜、酱油等的制作
(二)腐乳制作
原理 蛋白质 ; 脂肪甘油和脂肪酸
参与的微生物 多种微生物参与了豆腐的发酵,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉,毛霉是一种丝状真菌,其代谢类型是异养需氧型
(三)泡菜的制作
菌种来源 附着在植物体表面天然的乳酸菌
制作原理 在无氧条件下,乳酸菌将 分解成乳酸
反应式
制作过程
(四)果酒和果醋的制作
1.制作原理
(1)果酒制作:酵母菌进行酒精发酵。
(2)果醋制作:醋酸菌将糖分解成乙酸或将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。
2.反应式比较
果酒制作 有氧条件 C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量
无氧条件
果醋制作 氧气糖源充足 C6H12O6+2O22CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
缺少糖源
3.制作过程
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的。 ( )
(2)葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内。 ( )
(3)酵母菌和醋酸菌在发酵过程中控制的通气情况不同。 ( )
(4)向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境。 ( )
(5)果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵技术,发酵后形成的溶液都呈酸性。 ( )
2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P6“探究·实践”延伸思考)
制作泡菜时用水密封泡菜坛的目的是 ,这说明泡菜制作需要无氧条件。泡菜坛只装八成满的原因是
。
(2)(人教版选择性必修3 P6“探究·实践”延伸思考)
膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康,但如果人体过量摄入,会发生中毒,甚至死亡。日常生活中不能吃存放时间过长、变质的蔬菜的原因是
。
(3)在制作果酒和果醋的过程中,发酵液发生的变化及引起变化的原因是
。
(4)人教版教材P6介绍酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃,而在P7的“探究·实践”活动中指出果酒发酵“将温度控制在18~30 ℃”,这个温度差异的原因是
。
重难点(一) 果酒、果醋的制作
[例1] (2024·浙江6月选考)阅读下列材料,完成下面小题。
柿子具有较高的营养价值和药用价值。采用液体发酵法可酿制出醋香浓郁、酸味纯正的柿子醋,提高了柿子的经济价值。柿子醋的酿造工艺流程如图所示。
(1)下列关于酒精发酵和醋酸发酵的叙述,错误的是 ( )
A.酒精发酵是吸能反应
B.酒精发酵在无氧条件下进行
C.醋酸发酵是放能反应
D.醋酸发酵在有氧条件下进行
(2)下列关于柿子醋酿造过程的叙述,错误的是 ( )
A.加酶榨汁环节加入果胶酶,有利于提高柿子汁产量
B.酒精发酵前可对柿子汁进行杀菌,以利于酒精发酵
C.若柿子酒的酒精度过高,应稀释后再用于醋酸发酵
D.用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味相同
听课随笔:
|认|知|生|成|
1.比较果酒与果醋制作的过程
项目 果酒 果醋
菌种 酵母菌 醋酸菌
温度 18~30 ℃ 30~35 ℃
时间 10~12 d 7~8 d
氧气条件 前期需氧,后期不需氧 需氧
排气或充气情况 发酵旺盛期的CO2产量非常大,要及时排气,防止发酵瓶爆裂 适时通过充气口充气,保证充足的氧气条件
发酵液颜色 浑浊 浑浊,液面形成白色菌膜
检测指标 嗅味和品尝、用酸性重铬酸钾检测、测定pH、进行酵母菌的镜检等工作 观察菌膜的形成、嗅味和品尝、测定pH、进行醋酸菌的镜检等工作
2.果酒和果醋的发酵装置及各部件的作用
3.果酒、果醋制作时防止杂菌污染的措施
(1)榨汁机、发酵瓶等器具要清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒。
(2)清洗葡萄时要先冲洗再除去枝梗,以避免除去枝梗时引起葡萄破损,可降低被杂菌污染的概率。
(3)装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口。
(4)发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置,每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖,不要完全打开瓶盖。
重难点(二) 泡菜制作的原理和过程
[例2] (2023·山东高考)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(杆)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
听课随笔:
|认|知|生|成|
1.泡菜制作中的注意事项
材料的选择及用量 ①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; ②利用清水和盐配制质量分数为5%~20%的盐水,盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用,一是除去水中的氧气,二是杀灭盐水中的细菌
防止杂菌污染 每次取样用具要洗净,取样要迅速,取样后要迅速封口
控制严格的无氧条件 ①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; ②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
控制发酵温度和时间 ①若温度过高,则易滋生杂菌;若温度过低,则发酵时间延长; ②腌制时间过短,会造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加;腌制时间过长,乳酸含量过高,口味不佳
2.泡菜腌制过程中有关物质的相对含量(或数量)变化
题点(一) 果酒、果醋的制作
1.(2025·长沙模拟)如图表示在利用果酒制作果醋的过程中,初始酒精浓度对果醋中总酸含量的影响。下列叙述正确的是 ( )
A.果酒制果醋的过程中,发酵液中产生的CO2增加,导致总酸含量增加
B.果酒发酵的时间长短可间接影响果醋中总酸的含量且时间越长越好
C.初始酒精浓度为5%时,约120 min后酒精可能消耗完使总酸含量不再变化
D.初始酒精浓度越高,则果醋发酵的时间越长,产生的总酸含量也越多
2.(人教版选择性必修3 P8“拓展应用 T3”变式训练)以鲜苹果汁为原料利用发酵瓶制作果酒和果醋的过程如图1所示,图2是果酒和果醋发酵的装置。下列叙述错误的是 ( )
A.图1的甲步骤中既有有氧呼吸也有无氧呼吸
B.图1的操作流程可以先进行果醋发酵再进行果酒发酵
C.图1的乙步骤进行时图2中的充气口和排气口需始终打开
D.图2的发酵液不能装满发酵瓶以避免发酵液溢出
题点(二) 泡菜的制作
3.(人教版选择性必修3 P8“拓展应用T2”变式训练)泡姜属于四川风味泡菜,有发汗解表、促进血液循环、驱散寒邪的功效。在腌制泡姜之前,泡菜坛宜用开水烫一遍;腌制过程中,泡菜坛口的水槽中要始终保持有水状态,否则泡菜坛内可能会长出一层白膜。下列有关叙述错误的是 ( )
A.在腌制泡姜前,用开水烫一遍泡菜坛是为了防止杂菌污染
B.在制作泡姜时,加入适量青花椒等香辛料既能防腐又能调节风味
C.泡姜腌制过程中,泡菜坛内长出白膜是由于氧气进入导致乳酸菌大量繁殖
D.腌制两天后,泡姜的风味逐渐显现,但不宜食用,因为此时泡姜中亚硝酸盐的含量较高
4.(2025·重庆模拟)某团队为探究制作泡菜所用盐水的最佳质量分数,进行了探究实验。为方便测定泡菜中的亚硝酸盐浓度,先用配置好的已知浓度的亚硝酸盐溶液做了吸光度测试,结果如图甲。再分别以不同质量分数的盐溶液制作泡菜,从第三天开始,每两天测一次亚硝酸盐浓度,结果如图乙。下列说法错误的是 ( )
A.使用质量分数为5%的盐溶液制作泡菜的第7天,取泡菜液测出的吸光度约为0.46 A
B.如用质量分数为7%的盐溶液制作泡菜可能会导致“咸而不酸”
C.5天的时候,亚硝酸盐的含量最高,此时乳酸菌成为优势菌种
D.适量加入“陈泡菜水”可缩短泡菜酿造周期
[归纳拓展] 传统发酵的特点
①果酒、果醋制作过程中发酵液pH均呈下降趋势,但原因不同。
②传统发酵过程中一般不需要严格灭菌,目标菌种的快速建立以及发酵形成的环境条件会抑制杂菌的生长繁殖。
③传统发酵一般为混合菌种发酵,品质不一;现代工业发酵一般为单一菌种发酵,品质较高。
主题研习(二) 发酵工程及其应用
(一)发酵工程的基本环节
(二)啤酒的工业化生产流程及操作目的
生产流程 操作目的
发芽 释放淀粉酶
焙烤 加热杀死种子胚,但不使
碾磨 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉
淀粉酶分解淀粉,形成糖浆
蒸煮 产生风味组分;使酶失活;
酵母菌将糖转化为酒精和CO2
消毒 杀死啤酒中的大多数微生物,延长保存期
终止 过滤、调节、分装、出售
(三)发酵工程的应用
食品 工业 ①生产传统的发酵产品。 ②生产各种各样的 。 ③生产
医药 工业 ①获得具有某种药物生产能力的微生物。 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,将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞,生产疫苗
农牧业 生产微生物 、农药和饲料
其他 方面 ①利用纤维废料发酵生产 、乙烯等能源物质。 ②利用极端微生物生产特殊的产品
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)在发酵工程中,可通过诱变育种、基因工程育种获得新菌种。 ( )
(2)发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。 ( )
(3)青霉素生产过程中培养基和发酵设备不用进行严格灭菌。 ( )
(4)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。 ( )
(5)在啤酒生产中,使用基因工程改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期。 ( )
2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P24“思考·讨论”发掘思考)
啤酒工业化生产流程中,“焙烤”的温度 (填“低于”“高于”或“等于”)“蒸煮”的温度,原因是
。
(2)(人教版选择性必修3 P26“正文”延伸思考)
根据乙肝疫苗的生产方法,说出利用发酵工程大量生产流感病毒疫苗的思路:
。
1.啤酒是以大麦芽、酒花、水为主要原料,经酵母发酵制成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。其主要制作流程如图所示,下列叙述不正确的是 ( )
A.用赤霉素处理大麦,使大麦种子无须发芽也可产生淀粉酶,简化工艺流程
B.A过程为主发酵阶段,B过程为后发酵阶段
C.啤酒消毒的目的是杀死大多数微生物,延长它的保存期
D.焙烤是利用加热杀死种子胚使酶失活,同时也会形成啤酒色、香、味的一些物质
2.酱油作为一种深受大众欢迎的传统饮食调味品,其工艺流程为原料→制曲→发酵(添加高浓度食盐)→生酱油→配制→澄清→包装→成品,酱油发酵过程中常用的菌种主要是黑曲霉,制曲是酱油生产过程中的关键阶段之一,发酵过程的生理指标变化如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.制曲过程需要为黑曲霉创造最佳条件,使其生长繁殖并分泌和积累相应的酶
B.黑曲霉发酵阶段的主要目的是使黑曲霉产生小分子的肽和氨基酸
C.据图分析可知,酱油发酵过程中,酸性物质增加,pH下降
D.发酵过程中,添加高浓度的食盐,可抑制杂菌生长,也可增加风味,提升品质
3.青霉菌是一种好氧微生物,在青霉菌发酵时,青霉素和头孢霉素在合成的开始阶段有共同的前体,不久出现分支,青霉素与头孢霉素的生物合成途径(部分)如图1所示。生产抗生素的发酵罐如图2所示,以下叙述正确的是 ( )
A.由于青霉素的抗菌作用,通入发酵罐的空气无需灭菌
B.搅拌能够使氧气与培养液快速混合,但不利于散热
C.将外源扩环酶基因导入青霉菌,可增加头孢霉素产量
D.利用青霉菌发酵最终获得的青霉素是一种单细胞蛋白
[归纳拓展]
(1)啤酒工业生产的几个关键点分析
①啤酒酵母菌:通过微生物培养技术筛选出的优良菌种,在接种前进行扩大培养,从而缩短生产周期。
②焙烤温度不能过高,防止淀粉酶失活。
③蒸煮后的糖浆一定要冷却后才能接种,防止高温杀死酵母菌。
④发酵过程中注意控制好温度、pH、通气、发酵时间等。
(2)关于发酵罐使用的三点提醒
①发酵罐在使用前要进行灭菌,培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌,空气采用过滤的方法除菌。
②对于需氧发酵,为了防止杂菌污染,应该从进气口通入无菌空气。
③搅拌的作用:使氧气和发酵液充分混合,增加培养液中的溶解氧;使菌种与培养液充分接触,提高原料利用率;利于散热。
第一课时 传统发酵技术与发酵工程及应用
主题研习(一)
基础全面落实
(一)固体 半固体
(二)小分子的肽和氨基酸
(三)葡萄糖 C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量 5%～20% 八成 盐水
(四)2.C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量
C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
3．体积分数为70%的酒精 清水 1/3 18～30 30～35
[自我诊断]
1．(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
2．(1)隔绝空气 装完菜料后还需要加入冷却的盐水，留有一定空间，便于冷却好的盐水淹没全部菜料
(2)存放时间过长、变质的蔬菜中含有大量的亚硝酸盐，亚硝酸盐在特定的条件下会转变成亚硝胺，亚硝胺有致癌作用
(3)在果酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌进行发酵产生CO2；如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，果皮中的花青素会大量进入发酵液，使发酵液的颜色逐渐变红；果醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜
(4)果皮表面附着的野生酵母菌可能有很多种，18～30 ℃是适合多种酵母菌生长的温度范围，另外从实践的角度看，大致控制温度范围比较简便易行，且实际发酵效果良好
重难深化拓展
[例1] 解析：(1)酒精发酵利用的是酵母菌的无氧呼吸，需要的是无氧条件，属于放能反应，A错误，B正确；醋酸发酵利用的是醋酸菌的有氧呼吸，需要的是有氧条件，属于放能反应，C、D正确。
(2)加酶榨汁环节加入果胶酶，破坏柿子的细胞壁，有利于提高柿子汁产量，A正确；酒精发酵前可对柿子汁进行杀菌，再接种酵母菌，以利于酒精发酵，B正确；若柿子酒的酒精度过高，会抑制醋酸菌的生长和代谢活动，因此应稀释后再用于醋酸发酵，C正确；用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味不同，D错误。
答案：(1)A (2)D
[例2] 选C ①将盐水煮沸是为了杀灭杂菌和除去氧气，而冷却之后使用主要是为了保证乳酸菌的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料的主要目的是造成无氧环境，有利于乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是为了排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少至相对稳定，D错误。
考向精细研究
1．选C 果酒制果醋的过程中，发酵液中不产生CO2，乙酸的量增加导致总酸含量增加，A错误；果酒发酵的时间长短影响酒精的浓度，酒精既作为形成乙酸的原料，又影响果醋中总酸的含量，但不一定是时间越长越好，B错误；据图可知，初始酒精浓度为5%时，约120 min后酒精可能消耗完使总酸含量不再变化，C正确；初始酒精浓度太高，会影响醋酸菌的正常代谢，导致果醋发酵时间延长，产生的总酸含量不一定越多，D错误。
2．选B 图1的甲步骤是果酒发酵过程，果酒发酵时酵母菌先通过有氧呼吸大量繁殖，再进行无氧呼吸进行酒精发酵，A正确；醋酸菌可以利用乙醇进行果醋发酵，而酵母菌不能利用乙酸进行果酒发酵，所以图1的操作流程不可以先进行果醋发酵，B错误；图1的乙步骤是进行果醋发酵，醋酸菌是好氧菌，其进行果醋发酵时需要有氧环境，图2中的充气口需要充入无菌空气，而排气口需要对应的排气，以维持发酵瓶的气压稳定，C正确；图2的发酵液不能装满发酵瓶，应留有一定的空间，以避免发酵液溢出，D正确。
3．选C 在腌制泡姜之前，泡菜坛宜用开水烫一遍，其目的是防止杂菌污染，A正确；在制作泡姜时，加入适量青花椒等香辛料不仅可以抑制微生物的生长，还能调节泡姜的风味，B正确；乳酸菌是厌氧细菌，氧气进入泡菜坛会抑制乳酸菌繁殖，C错误；腌制两天后，泡姜的风味逐渐显现，但此时还不宜食用，原因是亚硝酸盐的含量较高，一般在腌制10天后食用为宜，D正确。
4．选C 使用质量分数为5%的盐溶液制作泡菜的第7天，亚硝酸盐浓度为0.4 mg·L－1，此时取泡菜液测出的吸光度为0.98×0.4＋0.07≈0.46(A)，A正确；如用质量分数为7%的盐溶液制作泡菜可能会导致“咸而不酸”，因为盐浓度过高，抑制了乳酸菌的发酵，B正确；由题图可知，5天的时候，亚硝酸盐的含量最高，但无法判断此时的乳酸菌是优势菌种，C错误；适量加入“陈泡菜水”可增加乳酸菌的数量，可缩短泡菜酿造周期，D正确。
主题研习(二)
基础全面落实
(一)碳源 杂菌污染 基因工程 过滤、沉淀
(二)淀粉酶失活 糖化 灭菌 发酵
(三)食品添加剂 酶制剂 菌种 肥料 酒精
[自我诊断]
1．(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)√
2．(1)低于 前者加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活，而后者要终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌
(2)可将流感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流感病毒疫苗
考向精细研究
1．选D 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，简化工艺流程，A正确。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段完成；主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒，故结合图示可知，A过程为主发酵阶段，B过程为后发酵阶段，B正确。啤酒消毒的目的是杀死啤酒中的大多数微生物，以延长它的保存期，C正确。焙烤过程杀死种子胚，但是酶并不失活，D错误。
2．选B 制曲过程需要为黑曲霉创造最佳条件，使其生长繁殖并分泌和积累相应的酶，以便为发酵过程提供大量菌种，A正确；黑曲霉发酵的过程中，利用黑曲霉产生的蛋白酶分解蛋白质后形成小分子的肽和氨基酸，B错误；据题图分析可知，酱油发酵过程中，酸性物质增加，pH下降，可抑制杂菌生长，C正确；发酵过程中，添加高浓度的食盐，可抑制杂菌生长，也可增加风味，提升酱油的品质，D正确。
3．选C 青霉素本身具有杀菌作用，但不能杀灭所有的微生物，因此，发酵罐需要严格灭菌，通入发酵罐的空气需灭菌，A错误；搅拌能够使氧气与培养液快速混合，同时有利于散热，B错误；将外源扩环酶基因导入青霉菌，有利于青霉素N转化形成头孢霉素，可增加头孢霉素产量，C正确；微生物菌体本身属于单细胞蛋白，青霉素不是单细胞蛋白，D错误。
(共94张PPT)
生物技术与工程
选择性必修3
第十一单元
生物技术与工程
发酵工程
第1讲
明确目标
1.掌握运用传统发酵技术生产果酒、果醋、泡菜的基本原理和方法;
2.阐明发酵工程的基本环节和其应用价值;
3.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提,掌握无菌技术的操作方法;
4.说明通过调整培养基的配方有目的地分离纯化某种微生物;
5.掌握利用平板划线法和稀释涂布平板法进行微生物分离和纯化;
6.掌握利用稀释涂布平板法和显微镜计数法测定微生物数量。
建构知识体系
传统发酵技术与发酵工程及应用
第一课时
目录
主题研习（一）
主题研习（二）
传统发酵技术的应用
课时跟踪检测
发酵工程及其应用
主题研习（一）传统发酵技术的应用
(一)传统发酵技术的概念分析
基础全面落实
菌种 来源 原料中天然存在的或前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物
类型 以________发酵和________发酵为主
实质 微生物在适宜的条件下将原料转化为人类所需要的产物
结果 生产人们需要的各种发酵产品
应用 果酒、果醋、泡菜、酱油等的制作
固体
半固体
(二)腐乳制作
原理 蛋白质 _____________________;脂肪 甘油和脂肪酸
参与的 微生物 多种微生物参与了豆腐的发酵,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉,毛霉是一种丝状真菌,其代谢类型是异养需氧型
小分子的肽和氨基酸
(三)泡菜的制作
菌种来源 附着在植物体表面天然的乳酸菌
制作原理 在无氧条件下,乳酸菌将__________分解成乳酸
反应式
_______________________________________________________________________________________________________
制作过程
葡萄糖
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量
5%~20%
八成
盐水
(四)果酒和果醋的制作
1.制作原理
(1)果酒制作:酵母菌进行酒精发酵。
(2)果醋制作:醋酸菌将糖分解成乙酸或将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。
2.反应式比较
果酒 制作 有氧条件 C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量
无氧条件 ______________________________________
果醋 制作 氧气糖源充足 C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
缺少糖源 ________________________________________
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
体积分数为70%的酒精
清水
1/3
3.制作过程
18~30
30~35
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的。 ( )
(2)葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内。 ( )
(3)酵母菌和醋酸菌在发酵过程中控制的通气情况不同。( )
(4)向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境。( )
(5)果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵技术,发酵后形成的溶液都呈酸性。 ( )
√
×
√
×
√
2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P6“探究·实践”延伸思考)制作泡菜时用水密封泡菜坛的目的是__________,这说明泡菜制作需要无氧条件。泡菜坛只装八成满的原因是______________________________________
_____________________________________。
隔绝空气
装完菜料后还需要加入冷却的盐水,留有一
定空间,便于冷却好的盐水淹没全部菜料
(2)(人教版选择性必修3 P6“探究·实践”延伸思考)膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康,但如果人体过量摄入,会发生中毒,甚至死亡。日常生活中不能吃存放时间过长、变质的蔬菜的原因是_______________________
________________________________________________________________________________________。
存放时间过长、变质的蔬菜中含有大量的亚硝酸盐,亚硝酸盐在特定的条件下会转变成亚硝胺,亚硝胺有致癌作用
(3)在制作果酒和果醋的过程中,发酵液发生的变化及引起变化的原因是_______________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
在果酒的制作过程中,发酵液会产生气泡,这是因为酵母菌进行发酵产生CO2;如果是用紫色葡萄制作葡萄酒,随着发酵时间的延长,果皮中的花青素会大量进入发酵液,使发酵液的颜色逐渐变红;果醋发酵过程中一般不会出现气泡,发酵完成时,在发酵液的液面上会出现一层菌膜,这是醋酸菌膜
(4)人教版教材P6介绍酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃,而在P7的“探究·实践”活动中指出果酒发酵“将温度控制在18~30 ℃”,这个温度差异的原因是____________________________________________
___________________________________________________________________________________________________。
果皮表面附着的野生酵母菌可能有很多种,18~30 ℃是适合多种酵母菌生长的温度范围,另外从实践的角度看,大致控制温度范围比较简便易行,且实际发酵效果良好
重难点(一) 果酒、果醋的制作
[例1] (2024·浙江6月选考)阅读下列材料,完成下面小题。
柿子具有较高的营养价值和药用价值。采用液体发酵法可酿制出醋香浓郁、酸味纯正的柿子醋,提高了柿子的经济价值。柿子醋的酿造工艺流程如图所示。
重难深化拓展
(1)下列关于酒精发酵和醋酸发酵的叙述,错误的是 ( )
A.酒精发酵是吸能反应
B.酒精发酵在无氧条件下进行
C.醋酸发酵是放能反应
D.醋酸发酵在有氧条件下进行
[解析] 酒精发酵利用的是酵母菌的无氧呼吸,需要的是无氧条件,属于放能反应,A错误,B正确;醋酸发酵利用的是醋酸菌的有氧呼吸,需要的是有氧条件,属于放能反应,C、D正确。
√
(2)下列关于柿子醋酿造过程的叙述,错误的是 ( )
A.加酶榨汁环节加入果胶酶,有利于提高柿子汁产量
B.酒精发酵前可对柿子汁进行杀菌,以利于酒精发酵
C.若柿子酒的酒精度过高,应稀释后再用于醋酸发酵
D.用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味相同
√
[解析] 加酶榨汁环节加入果胶酶,破坏柿子的细胞壁,有利于提高柿子汁产量,A正确;酒精发酵前可对柿子汁进行杀菌,再接种酵母菌,以利于酒精发酵,B正确;若柿子酒的酒精度过高,会抑制醋酸菌的生长和代谢活动,因此应稀释后再用于醋酸发酵,C正确;用不同品种和成熟度的柿子酿造的柿子醋风味不同,D错误。
|认|知|生|成|
1.比较果酒与果醋制作的过程
项目 果酒 果醋
菌种 酵母菌 醋酸菌
温度 18~30 ℃ 30~35 ℃
时间 10~12 d 7~8 d
氧气条件 前期需氧,后期不需氧 需氧
排气或 充气情况 发酵旺盛期的CO2产量非常大,要及时排气,防止发酵瓶爆裂 适时通过充气口充气,保证充足的氧气条件
发酵液 颜色 浑浊 浑浊,液面形成白色菌膜
检测 指标 嗅味和品尝、用酸性重铬酸钾检测、测定pH、进行酵母菌的镜检等工作 观察菌膜的形成、嗅味和品尝、测定pH、进行醋酸菌的镜检等工作
续表
2.果酒和果醋的发酵装置及各部件的作用
3.果酒、果醋制作时防止杂菌污染的措施
(1)榨汁机、发酵瓶等器具要清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒。
(2)清洗葡萄时要先冲洗再除去枝梗,以避免除去枝梗时引起葡萄破损,可降低被杂菌污染的概率。
(3)装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口。
(4)发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置,每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖,不要完全打开瓶盖。
重难点(二) 泡菜制作的原理和过程
[例2] (2023·山东高考)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(杆)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
√
[解析] ①将盐水煮沸是为了杀灭杂菌和除去氧气,而冷却之后使用主要是为了保证乳酸菌的生命活动不受影响,A错误;②盐水需要浸没全部菜料的主要目的是造成无氧环境,有利于乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸,B错误;③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水,是为了排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等,C正确;④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少至相对稳定,D错误。
|认|知|生|成|
1.泡菜制作中的注意事项
材料的选择 及用量 ①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;
②利用清水和盐配制质量分数为5%~20%的盐水,盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用,一是除去水中的氧气,二是杀灭盐水中的细菌
防止杂菌 污染 每次取样用具要洗净,取样要迅速,取样后要迅速封口
控制严格的无氧条件 ①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;
②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
控制发酵温度和时间 ①若温度过高,则易滋生杂菌;若温度过低,则发酵时间延长;
②腌制时间过短,会造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加;腌制时间过长,乳酸含量过高,口味不佳
续表
2.泡菜腌制过程中有关物质的相对含量(或数量)变化
题点(一) 果酒、果醋的制作
1.(2025·长沙模拟)如图表示在利用果酒制作果醋的过程中,初始酒精浓度对果醋中总酸含量的影响。下列叙述正确的是( )
考向精细研究
A.果酒制果醋的过程中,发酵液中产生的CO2增加,导致总酸含量增加
B.果酒发酵的时间长短可间接影响果醋中总酸的含量且时间越长越好
C.初始酒精浓度为5%时,约120 min后酒精可能消耗完使总酸含量不再变化
D.初始酒精浓度越高,则果醋发酵的时间越长,产生的总酸含量也越多
√
解析:果酒制果醋的过程中,发酵液中不产生CO2,乙酸的量增加导致总酸含量增加,A错误;果酒发酵的时间长短影响酒精的浓度,酒精既作为形成乙酸的原料,又影响果醋中总酸的含量,但不一定是时间越长越好,B错误;据图可知,初始酒精浓度为5%时,约120 min后酒精可能消耗完使总酸含量不再变化,C正确;初始酒精浓度太高,会影响醋酸菌的正常代谢,导致果醋发酵时间延长,产生的总酸含量不一定越多,D错误。
2.(人教版选择性必修3 P8“拓展应用 T3”变式训练)以鲜苹果汁为原料利用发酵瓶制作果酒和果醋的过程如图1所示,
图2是果酒和果醋发酵的装置。
下列叙述错误的是 ( )
A.图1的甲步骤中既有有氧呼吸也有无氧呼吸
B.图1的操作流程可以先进行果醋发酵再进行果酒发酵
C.图1的乙步骤进行时图2中的充气口和排气口需始终打开
D.图2的发酵液不能装满发酵瓶以避免发酵液溢出
√
解析:图1的甲步骤是果酒发酵过程,果酒发酵时酵母菌先通过有氧呼吸大量繁殖,再进行无氧呼吸进行酒精发酵,A正确;醋酸菌可以利用乙醇进行果醋发酵,而酵母菌不能利用乙酸进行果酒发酵,所以图1的操作流程不可以先进行果醋发酵,B错误;图1的乙步骤是进行果醋发酵,醋酸菌是好氧菌,其进行果醋发酵时需要有氧环境,图2中的充气口需要充入无菌空气,而排气口需要对应的排气,以维持发酵瓶的气压稳定,C正确;图2的发酵液不能装满发酵瓶,应留有一定的空间,以避免发酵液溢出,D正确。
题点(二) 泡菜的制作
3.(人教版选择性必修3 P8“拓展应用T2”变式训练)泡姜属于四川风味泡菜,有发汗解表、促进血液循环、驱散寒邪的功效。在腌制泡姜之前,泡菜坛宜用开水烫一遍;腌制过程中,泡菜坛口的水槽中要始终保持有水状态,否则泡菜坛内可能会长出一层白膜。下列有关叙述错误的是( )
A.在腌制泡姜前,用开水烫一遍泡菜坛是为了防止杂菌污染
B.在制作泡姜时,加入适量青花椒等香辛料既能防腐又能调节风味
C.泡姜腌制过程中,泡菜坛内长出白膜是由于氧气进入导致乳酸菌大量繁殖
D.腌制两天后,泡姜的风味逐渐显现,但不宜食用,因为此时泡姜中亚硝酸盐的含量较高
√
解析:在腌制泡姜之前,泡菜坛宜用开水烫一遍,其目的是防止杂菌污染,A正确;在制作泡姜时,加入适量青花椒等香辛料不仅可以抑制微生物的生长,还能调节泡姜的风味,B正确;乳酸菌是厌氧细菌,氧气进入泡菜坛会抑制乳酸菌繁殖,C错误;腌制两天后,泡姜的风味逐渐显现,但此时还不宜食用,原因是亚硝酸盐的含量较高,一般在腌制10天后食用为宜,D正确。
4.(2025·重庆模拟)某团队为探究制作泡菜所用盐水的最佳质量分数,进行了探究实验。为方便测定泡菜中的亚硝酸盐浓度,先用配置好的已知浓度的亚硝酸盐溶液做了吸光度测试,结果如图甲。再分别以不同质量分数的盐溶液制作泡菜,从第三天开始,每两天测一次亚硝酸盐浓度,结果如图乙。下列说法错误的是 ( )
A.使用质量分数为5%的盐溶液制作泡菜的第7天,取泡菜液测出的吸光度约为0.46 A
B.如用质量分数为7%的盐溶液制作泡菜可能会导致“咸而不酸”
C.5天的时候,亚硝酸盐的含量最高,此时乳酸菌成为优势菌种
D.适量加入“陈泡菜水”可缩短泡菜酿造周期
√
解析:使用质量分数为5%的盐溶液制作泡菜的第7天,亚硝酸盐浓度为0.4 mg·L-1,此时取泡菜液测出的吸光度为0.98×0.4+0.07≈0.46(A),
A正确;如用质量分数为7%的盐溶液制作泡菜可能会导致“咸而不酸”,因为盐浓度过高,抑制了乳酸菌的发酵,B正确;由题图可知,5天的时候,亚硝酸盐的含量最高,但无法判断此时的乳酸菌是优势菌种,C错误;适量加入“陈泡菜水”可增加乳酸菌的数量,可缩短泡菜酿造周期,D正确。
[归纳拓展] 传统发酵的特点
①果酒、果醋制作过程中发酵液pH均呈下降趋势,但原因不同。
②传统发酵过程中一般不需要严格灭菌,目标菌种的快速建立以及发酵形成的环境条件会抑制杂菌的生长繁殖。
③传统发酵一般为混合菌种发酵,品质不一;现代工业发酵一般为单一菌种发酵,品质较高。
主题研习（二）发酵工程及其应用
基础全面落实
(一)发酵工程的基本环节
碳源
杂菌污染
基因工程
过滤、沉淀
(二)啤酒的工业化生产流程及操作目的
生产流程 操作目的
发芽 释放淀粉酶
焙烤 加热杀死种子胚,但不使_______________
碾磨 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉
________ 淀粉酶分解淀粉,形成糖浆
糖化
淀粉酶失活
蒸煮 产生风味组分;使酶失活;________
_______________ 酵母菌将糖转化为酒精和CO2
消毒 杀死啤酒中的大多数微生物,延长保存期
终止 过滤、调节、分装、出售
发酵
续表
灭菌
(三)发酵工程的应用
食品 工业 ①生产传统的发酵产品。
②生产各种各样的_________________。
③生产_________
医药 工业 ①获得具有某种药物生产能力的微生物。
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,将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞,生产疫苗
食品添加剂
酶制剂
菌种
农牧业 生产微生物________、农药和饲料
其他 方面 ①利用纤维废料发酵生产________、乙烯等能源物质。
②利用极端微生物生产特殊的产品
续表
肥料
酒精
自我诊断
1.概念理解(判断正误)
(1)在发酵工程中,可通过诱变育种、基因工程育种获得新菌种。( )
(2)发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。 ( )
(3)青霉素生产过程中培养基和发酵设备不用进行严格灭菌。 ( )
(4)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。 ( )
(5)在啤酒生产中,使用基因工程改造的啤酒酵母,可以加速发酵过程,缩短生产周期。 ( )
×
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√
2.事理分析
(1)(人教版选择性必修3 P24“思考·讨论”发掘思考)啤酒工业化生产流程中,“焙烤”的温度______ (填“低于”“高于”或“等于”)“蒸煮”的温度,原因是____________________________________________________
________________________。
(2)(人教版选择性必修3 P26“正文”延伸思考)根据乙肝疫苗的生产方法,说出利用发酵工程大量生产流感病毒疫苗的思路:____________
___________________________________________________________
______。
低于
前者加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活,而后者要终止酶的
进一步作用,并对糖浆灭菌
可将流感病毒
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流感病毒
疫苗
考向精细研究
1.啤酒是以大麦芽、酒花、水为主要原料,经酵母发酵制成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。其主要制作流程如图所示,下列叙述不正确的是 ( )
A.用赤霉素处理大麦,使大麦种子无须发芽也可产生淀粉酶,简化工艺流程
B.A过程为主发酵阶段,B过程为后发酵阶段
C.啤酒消毒的目的是杀死大多数微生物,延长它的保存期
D.焙烤是利用加热杀死种子胚使酶失活,同时也会形成啤酒色、香、味的一些物质
√
解析: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,简化工艺流程,A正确。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段完成;主发酵结束后,发酵液还不适合饮用,要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵,这样才能形成澄清、成熟的啤酒,故结合图示可知,A过程为主发酵阶段,B过程为后发酵阶段,B正确。啤酒消毒的目的是杀死啤酒中的大多数微生物,以延长它的保存期,C正确。焙烤过程杀死种子胚,但是酶并不失活,D错误。
2.酱油作为一种深受大众欢迎的传统饮食调味品,其工艺流程为原料→制曲→发酵(添加高浓度食盐)→生酱油→配制→澄清→包装→成品,酱油发酵过程中常用的菌种主要是黑曲霉,制曲是酱油生产过程中的关键阶段之一,发酵过程的生理指标变化如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.制曲过程需要为黑曲霉创造最佳条件,使其生长繁殖并分泌和积累相应的酶
B.黑曲霉发酵阶段的主要目的是使黑曲霉产生小分子的肽和氨基酸
C.据图分析可知,酱油发酵过程中,酸性物质增加,pH下降
D.发酵过程中,添加高浓度的食盐,可抑制杂菌生长,也可增加风味,提升品质
√
解析:制曲过程需要为黑曲霉创造最佳条件,使其生长繁殖并分泌和积累相应的酶,以便为发酵过程提供大量菌种,A正确;黑曲霉发酵的过程中,利用黑曲霉产生的蛋白酶分解蛋白质后形成小分子的肽和氨基酸,B错误;据题图分析可知,酱油发酵过程中,酸性物质增加,pH下降,可抑制杂菌生长,C正确;发酵过程中,添加高浓度的食盐,可抑制杂菌生长,也可增加风味,提升酱油的品质,D正确。
3. 青霉菌是一种好氧微生物,在青霉菌发酵时,青霉素和头霉素在合成的开始阶段有共同的前体,不久出现分支,青霉素与头孢霉素的生物合成途径(部分)如图1所示。生产抗生素的发酵罐如图2所示,以下叙述正确的是 ( )
A.由于青霉素的抗菌作用,通入发酵罐的空气无需灭菌
B.搅拌能够使氧气与培养液快速混合,但不利于散热
C.将外源扩环酶基因导入青霉菌,可增加头孢霉素产量
D.利用青霉菌发酵最终获得的青霉素是一种单细胞蛋白
解析:青霉素本身具有杀菌作用,但不能杀灭所有的微生物,因此,发酵罐需要严格灭菌,通入发酵罐的空气需灭菌,A错误;搅拌能够使氧气与培养液快速混合,同时有利于散热,B错误;将外源扩环酶基因导入青霉菌,有利于青霉素N转化形成头孢霉素,可增加头孢霉素产量,C正确;微生物菌体本身属于单细胞蛋白,青霉素不是单细胞蛋白,D错误。
√
[归纳拓展]
(1)啤酒工业生产的几个关键点分析
①啤酒酵母菌:通过微生物培养技术筛选出的优良菌种,在接种前进行扩大培养,从而缩短生产周期。
②焙烤温度不能过高,防止淀粉酶失活。
③蒸煮后的糖浆一定要冷却后才能接种,防止高温杀死酵母菌。
④发酵过程中注意控制好温度、pH、通气、发酵时间等。
(2)关于发酵罐使用的三点提醒
①发酵罐在使用前要进行灭菌,培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌,空气采用过滤的方法除菌。
②对于需氧发酵,为了防止杂菌污染,应该从进气口通入无菌空气。
③搅拌的作用:使氧气和发酵液充分混合,增加培养液中的溶解氧;使菌种与培养液充分接触,提高原料利用率;利于散热。
课时跟踪检测
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一、选择题
1.(2025年1月·八省联考河南卷)我国具有悠久的酿酒文化和历史。《天工开物》中有“古来曲造酒,蘖造醴”的记载,“曲”指由谷物培养微生物所制成的发酵剂,“蘖”指发芽的谷物,“醴”指甜酒。古人在冬季酿酒时,常将谷物封存在陶器中并埋藏于地下进行保温。下列叙述错误的是( )
A.酿酒过程中密封的主要目的是避免杂菌污染,从而提高酒的品质
B.“曲”中含有大量的酵母菌,温度是影响酵母菌生长的重要因素
C.“造醴”时选择“蘖”的原因是发芽的谷物会释放更多的淀粉酶
D.“蘖造醴”时大部分糖的分解和代谢物的生成都在发酵阶段完成
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解析:酿酒过程中密封的主要目的是为酵母菌无氧呼吸创造无氧环境,从而提高酒的品质,A错误;“曲”中含有大量的酵母菌,温度是影响酵母菌生长的重要因素,B正确;“造醴”时选择“蘖”的原因是发芽的谷物会释放更多的淀粉酶,有利于多糖的分解,C正确;“蘖造醴”时大部分糖的分解和代谢物的生成都在发酵阶段完成,D正确。
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2.(2025·保定一模)酱豆的制作要经过两次发酵。第一阶段以大豆为主要原料,利用毛霉和曲霉等的作用分解大豆蛋白。第二阶段以蔬菜与发酵过的大豆为主,进行乳酸发酵。下列叙述错误的是 ( )
A.毛霉产生的蛋白酶能催化分解大豆蛋白,产生易消化的小分子肽和氨基酸
B.第一阶段在无氧条件下发酵时适度保湿,有利于霉菌的菌丝生长
C.加入一定量的食盐、生姜、蒜瓣和其他香辛料能防腐杀菌、调制风味
D.第二阶段会产生乳酸和亚硝酸盐,乳酸积累会导致发酵体系的pH降低
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解析:毛霉产生的蛋白酶能催化分解大豆蛋白,将蛋白质分解为易消化的小分子肽和氨基酸,A正确;毛霉是一种丝状真菌,新陈代谢类型是异养需氧型,因此第一阶段在有氧条件下发酵,B错误;加入一定量的食盐、生姜、蒜瓣和其他香辛料不仅能防腐杀菌还能调制风味,C正确;第二阶段以蔬菜与发酵过的大豆为主,进行乳酸发酵,产生乳酸和亚硝酸盐,乳酸积累会导致发酵体系的pH降低,D正确。
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3.奶啤被称为“奶香槟”,是一种集酸奶与啤酒风味为一体的乳饮料,制作流程如下图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.①②所用的菌种依次为乳酸菌、酵母菌
B.两次加糖的目的是为菌种提供发酵原料和能量
C.两次发酵均在无氧条件下进行
D.两次发酵后发酵液中均有泡沫产生
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解析:两次发酵依次为乳酸发酵、酒精发酵,故①②所用的菌种依次为乳酸菌、酵母菌,A正确;糖属于有机物,是细胞生命活动的主要能源物质,两次加糖的目的是为菌种提供发酵原料和能量,B正确;乳酸发酵和酒精发酵均属于无氧呼吸,需在无氧条件下进行,C正确;乳酸发酵不产生气体,酒精发酵产生CO2,所以只有酒精发酵后发酵液中会产生泡沫,D错误。
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A.葡萄酒酿制结束后继续酿制葡萄醋,必须添加葡萄糖
B.0~6 h,酵母菌只进行有氧呼吸,发酵液的pH降低
C.m点酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2的速率相同
D.10 h后,酵母菌产酒精的速率持续增大
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4.家庭酿制葡萄酒的过程中,酵母菌以葡萄糖为底物进行呼吸作用,其呼吸速率(单位时间内葡萄糖的消耗量)变化过程如图。下列有关叙述正确的是 ( )
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解析:醋酸菌可在氧气充足、缺少糖源的条件下直接将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸,因此葡萄酒酿制结束后继续酿制葡萄醋,可不用添加葡萄糖,A错误;据图可知,0~6 h,酵母菌只进行有氧呼吸,产生的CO2溶于发酵液,使发酵液的pH逐渐降低,B正确;m点酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸在单位时间内葡萄糖的消耗量相同,但产生CO2的速率不同,C错误;9~10 h酵母菌无氧呼吸速率增长较快,但随着底物的消耗和代谢产物的增加,酵母菌产酒精的速率不会持续增大,D错误。
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5.(2025·衡阳模拟)下列对发酵工程及其应用的叙述,正确的有几项 ( )
①发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 ②发酵工程的中心环节是灭菌,特别是发酵罐必须进行严格灭菌 ③啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生、积累主要在后发酵阶段完成 ④生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉 ⑤用单细胞蛋白制成的微生物饲料,可通过发酵工程从微生物细胞中提取 ⑥可采用基因工程的方法将血红蛋白基因转入青霉菌中,提高其对氧的吸收和利用率
A.2项 B.3项
C.4项 D.5项
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解析:发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身,①正确;发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵,②错误;酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段完成的,故啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生、积累主要在主发酵阶段完成,③错误;柠檬酸可通过黑曲霉的发酵制得,生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉,④正确;单细胞蛋白是微生物菌体,并不是通过发酵工程从微生物细胞中提取的,⑤错误;血红蛋白具有很强的携带氧气的能力,可利用基因工程将血红蛋白基因转入青霉菌中,提高青霉菌对氧的吸收和利用率,⑥正确。
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6.纳豆激酶具有优良的溶栓性能,且价格相对低廉。目前国内纳豆激酶的生产普遍采用菌种N,但菌种N产酶量较低,且常出现菌种性状衰退的情况。现以菌种N为基础,利用盐酸羟胺为诱变剂进行育种,过程如图。
注:①盐酸羟胺能引发C—G→A—T的转换,同时具有细胞毒性;②利福平是一种抗生素,对初始菌种N具有极强的致死性。
下列叙述正确的是( )
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A.为提高诱变率,应采用高浓度盐酸羟胺溶液处理
B.扩大培养的目的是使菌体浓度处于极高密度状态
C.利福平筛选的目的是筛选出发生基因突变的菌株
D.通过菌株检测可筛选高产菌株,但不能筛选出不衰退的菌株
解析:为提高诱变率,应采用适宜浓度盐酸羟胺溶液处理,A错误;扩大培养的目的是增加菌种数量,但不会使菌体浓度处于极高密度状态,B错误;由题干可知,原始菌种不存在利福平抗性,因此通过利福平筛选而存活的菌种必然是发生了突变的菌种,C正确;菌株检测时可通过连续培养后检测产酶能力,来筛选出不衰退的菌株,D错误。
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7.(2025·保定模拟)石榴酒口感醇厚,有益健康。如图为利用石榴进行传统发酵制作石榴酒和石榴醋的简要流程图,下列叙述错误的是( )
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A.石榴的清洗应在去皮除隔膜前进行,添加果胶酶等可使石榴汁变澄清
B.图中“调整成分”时可加入蔗糖,为酵母菌提供充足糖源,增加酒精产量
C.石榴汁装罐时,装液量不能太满,待发酵至残糖量为零时才能结束发酵
D.用石榴酒制石榴醋,除了图中操作,还需要提高发酵温度和充入足量 O2等
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解析:石榴的清洗应在去皮除隔膜前进行,A正确;“调整成分”时需加入一定量的蔗糖,其主要作用是为酵母菌提供充足糖源,有利于酵母菌的生长,同时也能增加酒精含量,B正确;石榴汁装罐时,装液量不能太满,发酵至残糖量不再下降时,结束发酵,传统发酵结束时,都有一定量的残留糖,C错误;用石榴酒制石榴醋,除了图中操作,还需要提高发酵温度和充入足量O2,D正确。
8.(2025年1月·八省联考内蒙古卷)谷氨酸棒状杆菌生长的最适pH为7.0,通过以下代谢途径发酵生产L 谷氨酰胺。下列叙述正确的是( )
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A.提高谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合成酶的活性有利于提高L 谷氨酰胺产量
B.发酵初期控制pH为7.0,后调为5.6,有利于提高L 谷氨酰胺产量
C.通过显微镜观察,可以判断发酵过程中是否发生球状细菌污染
D.发酵结束后,采用过滤、沉淀的方法将菌体分离和干燥即可获得产品
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解析:由图可知,提高谷氨酸脱氢酶和谷氨酰胺合成酶的活性有利于提高L 谷氨酰胺产量,但谷氨酸合成酶会使L 谷氨酰胺转化为L 谷氨酸,反而降低L 谷氨酰胺产量,A错误；谷氨酸棒状杆菌生长的最适pH为7.0,谷氨酰胺合成酶最适pH为5.6,因此发酵初期控制pH为7.0,有利于增加谷氨酸棒状杆菌的数量,后调为5.6,有利于提高谷氨酰胺合成酶的活性,进而提高L 谷氨酰胺产量,B正确；通过显微镜观察,不能判断发酵过程中是否发生球状细菌污染,C错误；L 谷氨酰胺是细胞代谢产物,对细胞代谢产物可通过采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品,D错误。
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二、非选择题(除特别注明外,每空1分)
9.(12分)(2025·西安模拟)某研究小组用玻璃发酵罐、充氧泵、回旋式单向阀等组装了一种果酒、果醋两用发酵装置,如图1所示。图2是发酵过程中培养液pH可能的变化情况。回答下列问题:
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(1)图1中空气过滤器的作用是________________________________;发酵罐中并不装满发酵液,而是留出约1/3的空间,是为了______________
__________________________________________________ (2分)。利用该装置一般先进行果酒发酵再进行果醋发酵,原因是_________________
______________________________________________________________________(2分)。
为通入的空气进行无菌过滤
使酵母菌在
初期进行有氧呼吸而大量繁殖,同时防止发酵液溢出
果酒发酵产生的酒精可作为果醋发酵的原料,而果醋发酵产生的乙酸并不能作为果酒发酵的原料
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解析:空气过滤器能对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。发酵罐中并不装满发酵液,而是留出约1/3的空间,是为了使酵母菌在初期进行有氧呼吸而大量繁殖,同时防止发酵液溢出。利用该装置一般先进行果酒发酵再进行果醋发酵,原因是果酒发酵产生的酒精可作为果醋发酵的原料,而果醋发酵产生的乙酸并不能作为果酒发酵的原料。
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(2)利用图1中装置进行果酒发酵时,软管夹应________ (填“打开”或“关闭”),每隔一段时间打开单向阀排气。果酒发酵时,酒精在酵母菌的_________________中产生。由果酒发酵转为果醋发酵时,有些方面需要做出调整,例如,需要 _________(填“升高”或“降低”)发酵温度,还需要__________________________________。
关闭
细胞质基质
升高
打开软管夹和充氧泵(保持通氧)
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解析:果酒发酵需要无氧条件,因此利用图1中装置进行果酒发酵时,软管夹应关闭,防止空气进入。果酒发酵时,酒精是无氧呼吸的产物,在酵母菌细胞质基质中产生。酵母菌发酵的最适温度为18~30 ℃,醋酸菌最适宜的生长温度为30~35 ℃,比酵母菌酒精发酵时的温度高;醋酸菌是好氧菌,氧气必须充足才能发酵产生乙酸,因此由果酒转变成果醋的制作时,需要升高温度和打开软管夹和充氧泵,通入氧气(保持通氧)。
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(3)若图2表示果酒发酵时的pH变化,则能表示整个发酵过程中pH变化情况的是曲线________。菌体代谢过程中的产物使发酵液pH改变至菌体耐受极限后,即使营养充足,菌体的生长也会受到抑制,此时可进行的处理是____________________________________ (答两点,2分)。
②
调节培养液pH、及时排出代谢产物等
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解析:整个发酵过程中酵母菌细胞呼吸会产生CO2,使培养液的pH逐渐降低,因此图2中能表示整个发酵过程中pH变化情况的是曲线②;菌体代谢过程中的产物使发酵液pH改变至菌体耐受极限后,即使营养充足,菌体的生长也会受到抑制,此时可进行的处理是调节培养液pH、及时排出代谢产物等。
10.(16分)(2025·长春模拟)啤酒是以大麦芽、啤酒花、水为主要原料,经酵母菌发酵而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。啤酒因具有浓郁的麦香味,深受广大消费者的喜爱。如图1为酿制啤酒的简易过程。回答下列问题:
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(1)利用酵母菌酿造啤酒的原理是_______________________________ (用化学简式表示,2分)。将原料放入沸水中混合蒸煮的目的是_________
_____________________________________________________(2分)。待混合物冷却后再加入酵母菌的原因是________________________ (2分)。
解析:利用酵母菌酿造啤酒的原理是酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵,产生酒精和二氧化碳,其化学简式为C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量。将原料放入沸水中混合蒸煮的目的是产生风味组分,终止酶的进一步作用,并能杀死原料中一部分杂菌。因为温度过高会杀死酵母菌,所以应待混合物冷却后再加入酵母菌。
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
产生
风味组分,终止酶的进一步作用,并能杀死原料中一部分杂菌
防止温度过高,杀死酵母菌
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(2)啤酒制作中加糖的目的是_________________________________
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搅拌的目的是______________________________________________
_________________________________________ (答两点,2分)。
解析:啤酒制作中加糖,可以提供碳源,有利于酵母菌的生长和增殖,还可以改善啤酒的口感和提高啤酒的酒精含量等。搅拌的目的是增加溶氧,有利于酵母菌的增殖;使营养物质与酵母菌充分接触,有利于酵母菌的生长和增殖。
提供碳源,有利于酵母菌的生长和增殖;
改善啤酒的口感;提高啤酒的酒精含量
增加溶氧,有利于酵母菌的增殖;使营养物质与
酵母菌充分接触,有利于酵母菌的生长和增殖
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(3)研究人员对几种啤酒酵母进行了研究,几种酵母发酵后的啤酒感官评分分别为H-1:83分,Z-2:70分,J-3:80分;Y-4:88分,C-5:60分。如图2为几种酵母菌菌株发酵速度的比较结果。根据实验结果分析,实际的啤酒酿造中应选用的酵母菌菌株_________,理由是______________________
_______________________________ (2分)。
解析:根据图2可知,随发酵时间的延长,Y-4菌株中糖度值下降较快,说明发酵速度快,且Y-4菌株发酵后的啤酒感官评分高,适合用于啤酒酿造,所以实际的啤酒酿造中应选用的酵母菌菌株是Y-4。
Y-4
Y-4菌株发酵速度快,
且感官评分高,适合用于啤酒酿造
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(4)酵母菌最适生长温度约为28 ℃,欲从啤酒中初筛出耐高温的酵母菌菌株,你的操作思路是_________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________ (3分)。
将啤酒样品接种到无菌的培养基上,在28 ℃下培养,待长出菌落后,挑选生长良好的菌落接种到另一相同的培养基上,在更高温度(如30 ℃、35 ℃、40 ℃)下培养,重复此操作,直到筛选出耐高温的酵母菌菌株课时跟踪检测(五十三) 传统发酵技术与发酵工程及应用
一、选择题
1.(2025年1月·八省联考河南卷)我国具有悠久的酿酒文化和历史。《天工开物》中有“古来曲造酒,蘖造醴”的记载,“曲”指由谷物培养微生物所制成的发酵剂,“蘖”指发芽的谷物,“醴”指甜酒。古人在冬季酿酒时,常将谷物封存在陶器中并埋藏于地下进行保温。下列叙述错误的是 ( )
A.酿酒过程中密封的主要目的是避免杂菌污染,从而提高酒的品质
B.“曲”中含有大量的酵母菌,温度是影响酵母菌生长的重要因素
C.“造醴”时选择“蘖”的原因是发芽的谷物会释放更多的淀粉酶
D.“蘖造醴”时大部分糖的分解和代谢物的生成都在发酵阶段完成
2.(2025·保定一模)酱豆的制作要经过两次发酵。第一阶段以大豆为主要原料,利用毛霉和曲霉等的作用分解大豆蛋白。第二阶段以蔬菜与发酵过的大豆为主,进行乳酸发酵。下列叙述错误的是 ( )
A.毛霉产生的蛋白酶能催化分解大豆蛋白,产生易消化的小分子肽和氨基酸
B.第一阶段在无氧条件下发酵时适度保湿,有利于霉菌的菌丝生长
C.加入一定量的食盐、生姜、蒜瓣和其他香辛料能防腐杀菌、调制风味
D.第二阶段会产生乳酸和亚硝酸盐,乳酸积累会导致发酵体系的pH降低
3.奶啤被称为“奶香槟”,是一种集酸奶与啤酒风味为一体的乳饮料,制作流程如下图所示。下列叙述错误的是 ( )
A.①②所用的菌种依次为乳酸菌、酵母菌
B.两次加糖的目的是为菌种提供发酵原料和能量
C.两次发酵均在无氧条件下进行
D.两次发酵后发酵液中均有泡沫产生
4.家庭酿制葡萄酒的
过程中,酵母菌以葡萄糖为底物进行呼吸作用,其呼吸速率(单位时间内葡萄糖的消耗量)变化过程如图。下列有关叙述正确的是 ( )
A.葡萄酒酿制结束后继续酿制葡萄醋,必须添加葡萄糖
B.0~6 h,酵母菌只进行有氧呼吸,发酵液的pH降低
C.m点酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生CO2的速率相同
D.10 h后,酵母菌产酒精的速率持续增大
5.(2025·衡阳模拟)下列对发酵工程及其应用的叙述,正确的有几项 ( )
①发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 ②发酵工程的中心环节是灭菌,特别是发酵罐必须进行严格灭菌 ③啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生、积累主要在后发酵阶段完成
④生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉 ⑤用单细胞蛋白制成的微生物饲料,可通过发酵工程从微生物细胞中提取 ⑥可采用基因工程的方法将血红蛋白基因转入青霉菌中,提高其对氧的吸收和利用率
A.2项 B.3项
C.4项 D.5项
6.纳豆激酶具有优良的溶栓性能,且价格相对低廉。目前国内纳豆激酶的生产普遍采用菌种N,但菌种N产酶量较低,且常出现菌种性状衰退的情况。现以菌种N为基础,利用盐酸羟胺为诱变剂进行育种,过程如图。
注:①盐酸羟胺能引发C—G→A—T的转换,同时具有细胞毒性;②利福平是一种抗生素,对初始菌种N具有极强的致死性。
下列叙述正确的是 ( )
A.为提高诱变率,应采用高浓度盐酸羟胺溶液处理
B.扩大培养的目的是使菌体浓度处于极高密度状态
C.利福平筛选的目的是筛选出发生基因突变的菌株
D.通过菌株检测可筛选高产菌株,但不能筛选出不衰退的菌株
7.(2025·保定模拟)石榴酒口感醇厚,有益健康。如图为利用石榴进行传统发酵制作石榴酒和石榴醋的简要流程图,下列叙述错误的是 ( )
A.石榴的清洗应在去皮除隔膜前进行,添加果胶酶等可使石榴汁变澄清
B.图中“调整成分”时可加入蔗糖,为酵母菌提供充足糖源,增加酒精产量
C.石榴汁装罐时,装液量不能太满,待发酵至残糖量为零时才能结束发酵
D.用石榴酒制石榴醋,除了图中操作,还需要提高发酵温度和充入足量 O2等
8.(2025年1月·八省联考内蒙古卷)谷氨酸棒状杆菌生长的最适pH为7.0,通过以下代谢途径发酵生产L 谷氨酰胺。下列叙述正确的是 ( )
A.提高谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合成酶的活性有利于提高L 谷氨酰胺产量
B.发酵初期控制pH为7.0,后调为5.6,有利于提高L 谷氨酰胺产量
C.通过显微镜观察,可以判断发酵过程中是否发生球状细菌污染
D.发酵结束后,采用过滤、沉淀的方法将菌体分离和干燥即可获得产品
二、非选择题(除特别注明外,每空1分)
9.(12分)(2025·西安模拟)某研究小组用玻璃发酵罐、充氧泵、回旋式单向阀等组装了一种果酒、果醋两用发酵装置,如图1所示。图2是发酵过程中培养液pH可能的变化情况。回答下列问题:
(1)图1中空气过滤器的作用是 ;发酵罐中并不装满发酵液,而是留出约1/3的空间,是为了 (2分)。利用该装置一般先进行果酒发酵再进行果醋发酵,原因是
(2分)。
(2)利用图1中装置进行果酒发酵时,软管夹应 (填“打开”或“关闭”),每隔一段时间打开单向阀排气。果酒发酵时,酒精在酵母菌的 中产生。由果酒发酵转为果醋发酵时,有些方面需要做出调整,例如,需要 (填“升高”或“降低”)发酵温度,还需要 。
(3)若图2表示果酒发酵时的pH变化,则能表示整个发酵过程中pH变化情况的是曲线 。菌体代谢过程中的产物使发酵液pH改变至菌体耐受极限后,即使营养充足,菌体的生长也会受到抑制,此时可进行的处理是
(答两点,2分)。
10.(16分)(2025·长春模拟)啤酒是以大麦芽、啤酒花、水为主要原料,经酵母菌发酵而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。啤酒因具有浓郁的麦香味,深受广大消费者的喜爱。如图1为酿制啤酒的简易过程。回答下列问题:
(1)利用酵母菌酿造啤酒的原理是 (用化学简式表示,2分)。将原料放入沸水中混合蒸煮的目的是 (2分)。待混合物冷却后再加入酵母菌的原因是 (2分)。
(2)啤酒制作中加糖的目的是
(答两点,2分);
搅拌的目的是
(答两点,2分)。
(3)研究人员对几种啤酒酵母进行了研究,几种酵母发酵后的啤酒感官评分分别为H 1:83分,Z 2:70分,J 3:80分;Y 4:88分,C 5:60分。如图2为几种酵母菌菌株发酵速度的比较结果。根据实验结果分析,实际的啤酒酿造中应选用的酵母菌菌株是 ,理由是
(2分)。
(4)酵母菌最适生长温度约为28 ℃,欲从啤酒中初筛出耐高温的酵母菌菌株,你的操作思路是 (3分)。
课时跟踪检测(五十三)
1．选A 酿酒过程中密封的主要目的是为酵母菌无氧呼吸创造无氧环境，从而提高酒的品质，A错误；“曲”中含有大量的酵母菌，温度是影响酵母菌生长的重要因素，B正确；“造醴”时选择“蘖”的原因是发芽的谷物会释放更多的淀粉酶，有利于多糖的分解，C正确；“蘖造醴”时大部分糖的分解和代谢物的生成都在发酵阶段完成，D正确。
2．选B 毛霉产生的蛋白酶能催化分解大豆蛋白，将蛋白质分解为易消化的小分子肽和氨基酸，A正确；毛霉是一种丝状真菌，新陈代谢类型是异养需氧型，因此第一阶段在有氧条件下发酵，B错误；加入一定量的食盐、生姜、蒜瓣和其他香辛料不仅能防腐杀菌还能调制风味，C正确；第二阶段以蔬菜与发酵过的大豆为主，进行乳酸发酵，产生乳酸和亚硝酸盐，乳酸积累会导致发酵体系的pH降低，D正确。
3．选D 两次发酵依次为乳酸发酵、酒精发酵，故①②所用的菌种依次为乳酸菌、酵母菌，A正确；糖属于有机物，是细胞生命活动的主要能源物质，两次加糖的目的是为菌种提供发酵原料和能量，B正确；乳酸发酵和酒精发酵均属于无氧呼吸，需在无氧条件下进行，C正确；乳酸发酵不产生气体，酒精发酵产生CO2，所以只有酒精发酵后发酵液中会产生泡沫，D错误。
4．选B 醋酸菌可在氧气充足、缺少糖源的条件下直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，因此葡萄酒酿制结束后继续酿制葡萄醋，可不用添加葡萄糖，A错误；据图可知，0～6 h，酵母菌只进行有氧呼吸，产生的CO2溶于发酵液，使发酵液的pH逐渐降低，B正确；m点酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸在单位时间内葡萄糖的消耗量相同，但产生CO2的速率不同，C错误；9～10 h酵母菌无氧呼吸速率增长较快，但随着底物的消耗和代谢产物的增加，酵母菌产酒精的速率不会持续增大，D错误。
5．选B 发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身，①正确；发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，②错误；酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段完成的，故啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生、积累主要在主发酵阶段完成，③错误；柠檬酸可通过黑曲霉的发酵制得，生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉，④正确；单细胞蛋白是微生物菌体，并不是通过发酵工程从微生物细胞中提取的，⑤错误；血红蛋白具有很强的携带氧气的能力，可利用基因工程将血红蛋白基因转入青霉菌中，提高青霉菌对氧的吸收和利用率，⑥正确。
6．选C 为提高诱变率，应采用适宜浓度盐酸羟胺溶液处理，A错误；扩大培养的目的是增加菌种数量，但不会使菌体浓度处于极高密度状态，B错误；由题干可知，原始菌种不存在利福平抗性，因此通过利福平筛选而存活的菌种必然是发生了突变的菌种，C正确；菌株检测时可通过连续培养后检测产酶能力，来筛选出不衰退的菌株，D错误。
7．选C 石榴的清洗应在去皮除隔膜前进行，A正确；“调整成分”时需加入一定量的蔗糖，其主要作用是为酵母菌提供充足糖源，有利于酵母菌的生长，同时也能增加酒精含量，B正确；石榴汁装罐时，装液量不能太满，发酵至残糖量不再下降时，结束发酵，传统发酵结束时，都有一定量的残留糖，C错误；用石榴酒制石榴醋，除了图中操作，还需要提高发酵温度和充入足量O2，D正确。
8．选B 由图可知，提高谷氨酸脱氢酶和谷氨酰胺合成酶的活性有利于提高L谷氨酰胺产量，但谷氨酸合成酶会使L谷氨酰胺转化为L谷氨酸，反而降低L谷氨酰胺产量，A错误；谷氨酸棒状杆菌生长的最适pH为7.0，谷氨酰胺合成酶最适pH为5.6，因此发酵初期控制pH为7.0，有利于增加谷氨酸棒状杆菌的数量，后调为5.6，有利于提高谷氨酰胺合成酶的活性，进而提高L谷氨酰胺产量，B正确；通过显微镜观察，不能判断发酵过程中是否发生球状细菌污染，C错误；L谷氨酰胺是细胞代谢产物，对细胞代谢产物可通过采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，D错误。
9．解析：(1)空气过滤器能对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。发酵罐中并不装满发酵液，而是留出约1/3的空间，是为了使酵母菌在初期进行有氧呼吸而大量繁殖，同时防止发酵液溢出。利用该装置一般先进行果酒发酵再进行果醋发酵，原因是果酒发酵产生的酒精可作为果醋发酵的原料，而果醋发酵产生的乙酸并不能作为果酒发酵的原料。
(2)果酒发酵需要无氧条件，因此利用图1中装置进行果酒发酵时，软管夹应关闭，防止空气进入。果酒发酵时，酒精是无氧呼吸的产物，在酵母菌细胞质基质中产生。酵母菌发酵的最适温度为18～30 ℃，醋酸菌最适宜的生长温度为30～35 ℃，比酵母菌酒精发酵时的温度高；醋酸菌是好氧菌，氧气必须充足才能发酵产生乙酸，因此由果酒转变成果醋的制作时，需要升高温度和打开软管夹和充氧泵，通入氧气(保持通氧)。
(3)整个发酵过程中酵母菌细胞呼吸会产生CO2，使培养液的pH逐渐降低，因此图2中能表示整个发酵过程中pH变化情况的是曲线②；菌体代谢过程中的产物使发酵液pH改变至菌体耐受极限后，即使营养充足，菌体的生长也会受到抑制，此时可进行的处理是调节培养液pH、及时排出代谢产物等。
答案：(1)为通入的空气进行无菌过滤 使酵母菌在初期进行有氧呼吸而大量繁殖，同时防止发酵液溢出 果酒发酵产生的酒精可作为果醋发酵的原料，而果醋发酵产生的乙酸并不能作为果酒发酵的原料 (2)关闭 细胞质基质 升高 打开软管夹和充氧泵(保持通氧) (3)② 调节培养液pH、及时排出代谢产物等
10．解析：(1)利用酵母菌酿造啤酒的原理是酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵，产生酒精和二氧化碳，其化学简式为C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量。将原料放入沸水中混合蒸煮的目的是产生风味组分，终止酶的进一步作用，并能杀死原料中一部分杂菌。因为温度过高会杀死酵母菌，所以应待混合物冷却后再加入酵母菌。
(2)啤酒制作中加糖，可以提供碳源，有利于酵母菌的生长和增殖，还可以改善啤酒的口感和提高啤酒的酒精含量等。搅拌的目的是增加溶氧，有利于酵母菌的增殖；使营养物质与酵母菌充分接触，有利于酵母菌的生长和增殖。
(3)根据图2可知，随发酵时间的延长，Y4菌株中糖度值下降较快，说明发酵速度快，且Y4菌株发酵后的啤酒感官评分高，适合用于啤酒酿造，所以实际的啤酒酿造中应选用的酵母菌菌株是Y4。
(4)从啤酒中初筛出耐高温的酵母菌菌株的操作思路见答案。
答案：(1)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并能杀死原料中一部分杂菌 防止温度过高，杀死酵母菌 (2)提供碳源，有利于酵母菌的生长和增殖；改善啤酒的口感；提高啤酒的酒精含量 增加溶氧，有利于酵母菌的增殖；使营养物质与酵母菌充分接触，有利于酵母菌的生长和增殖 (3)Y4 Y4菌株发酵速度快，且感官评分高，适合用于啤酒酿造 (4)将啤酒样品接种到无菌的培养基上，在28 ℃下培养，待长出菌落后，挑选生长良好的菌落接种到另一相同的培养基上，在更高温度(如30 ℃、35 ℃、40 ℃)下培养，重复此操作，直到筛选出耐高温的酵母菌菌株
