資源簡介

(共96張PPT)
第1課時
傳統發酵技術的應用、發酵工程及其應用
課標要求
1.舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的。
2.闡明發酵工程利用現代工程技術及微生物的特定功能，工業化生產人類所需產品。
3.舉例說明發酵工程在醫藥、食品及其他工農業生產上有重要的應用價值。
考點一　傳統發酵技術的應用
考點二　發酵工程及其應用
內容索引
重溫高考 真題演練
課時精練
考點一
傳統發酵技術的應用
1.發酵與傳統發酵技術
(1)發酵
①概念：人們利用 ，在適宜的條件下，將原料通過____________
轉化為人類所需要的產物的過程。
②原理：不同的微生物具有產生 的能力，利用它們就可以生產出人們所需要的多種產物。
歸納 夯實必備知識
微生物
微生物的代謝
不同代謝物
(2)傳統發酵技術
有氧或無氧
固體
半固體
2.傳統發酵食品的制作
(1)腐乳制作
①原理：蛋白質 。
脂肪 。
小分子的肽和氨基酸
甘油和脂肪酸
②腐乳制作過程中參與的微生物：毛霉是一種絲狀 ，其繁殖方式為
，代謝類型是 型。
真菌
孢子生殖
異養需氧
(2)泡菜的制作
①菌種的種類和來源
常見的有乳酸鏈球菌和 。
菌種來源： 。
②乳酸菌發酵制作泡菜的原理： 。
乳酸桿菌
植物體表面天然的乳酸菌
③制作泡菜的方法步驟
溫度
5%～20%
條狀
蒜瓣、生姜及其他香辛料
八成
沒過全部菜料
注滿水
(3)果酒和果醋的制作
①原理和條件
項目 制作果酒 制作果醋
發酵菌種 酵母菌 醋酸菌
代謝類型 異養 型 異養 型
兼性厭氧
需氧
糖源
發酵過程 有氧條件下，酵母菌通過有氧呼吸大量繁殖：____________________ _________________________； 無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸產生酒精：____________________ _____________ O2、糖源充足時：C6H12O6＋2O2 2CH3COOH＋2CO2
＋2H2O＋能量；
O2充足、缺少 時：C2H5OH＋O2 CH3COOH＋H2O＋能量
C6H12O6＋6H2O＋6O2
＋2CO2＋能量
對氧的需求 前期 ，后期_______ 一直需氧
產物檢測 聞氣味、品嘗、酸性條件下的重鉻酸鉀(橙色→灰綠色) 酸堿指示劑(pH試紙)、聞氣味、品嘗
需氧
不需氧
②果酒和果醋的制作步驟及目的
洗潔精
酒精
枝梗
1/3
18～30
10～12
擰松
30～35
7～8
源于選擇性必修3 P8“練習與應用·拓展應用3”：
果酒和果醋改進
裝置及其分析
關閉
CO2
空氣中微
生物的污染
裝置的使用：使用該裝置制作果酒時，應該關閉充氣口；制作果醋時，應將充氣口連接充氣泵，輸入空氣。
1.傳統發酵技術利用不同的微生物制作不同的產品，而微生物對氧氣的需求各不相同，根據微生物在發酵過程中對氧氣的要求，回答下列問題：
(1)乳酸菌是厭氧細菌，發酵時需控制嚴格的無氧環境。嘗試說出泡菜制作過程中制造無氧環境的措施。
提示　①選擇氣密性好的泡菜壇。②鹽水煮沸后冷卻待用。③裝壇時壓實，鹽水沒過全部菜料。④蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿水；發酵期間不宜開蓋，并在發酵過程中注意經常向水槽中補充水。
拓展 提升科學思維
(2)傳統米酒制作中常在米壇中挖出一定空間，這樣做的目的是什么？
提示　使酵母菌進行有氧呼吸而大量繁殖，增加菌種數量。
2.試從材料的選擇處理及發酵條件的控制等方面分析傳統發酵的相關問題：
(1)腐乳與豆腐相比，所含有機物的種類和能量有哪些變化？為什么？
提示　腐乳中有機物的種類增加了，所含的能量卻減少了。因為豆腐中的蛋白質被分解成了小分子的肽和氨基酸。
(2)制作泡菜時配制的鹽水為什么要先煮沸，再冷卻使用？
提示　煮沸的原因：一是為了殺死鹽水中的雜菌，二是為了排出溶解的氧氣；冷卻是防止溫度過高殺死發酵所需要的乳酸菌。
(3)制作葡萄酒的過程中，每隔12 h左右擰松瓶蓋，目的是什么？能否打開瓶蓋？為什么？
提示　擰松瓶蓋的目的是放出CO2，防止發酵瓶內因氣壓過大而爆裂。不能打開瓶蓋，因為要避免雜菌污染發酵液。
(4)醋酸發酵時，無論是利用糖源還是酒精，都需要打開通氣閥，請說明其原因。
提示　醋酸菌是一種好氧細菌，在發酵過程中始終需要氧氣，如果氧氣中斷則會引起醋酸菌的死亡。
1.(2023·山東青島高三模擬)米酒、酸奶、泡菜等都屬于傳統發酵制品，下列相關敘述正確的是
A.制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母
B.米酒發酵液中冒出的“氣泡”都來源于酵母菌無氧呼吸
C.酸奶和泡菜制作中均需要及時通氧，保證乳酸菌的有氧呼吸
D.為降低雜菌污染，發酵前需要對器具、原料等進行滅菌
突破 強化關鍵能力
√
利用酵母菌的無氧呼吸可制作米酒，制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母，A正確；
米酒發酵液中冒出的“氣泡”既來源于酵母菌無氧呼吸，也來源于酵母菌的有氧呼吸，B錯誤；
酸奶和泡菜的制作利用的微生物是乳酸菌，而乳酸菌是厭氧菌，因此酸奶和泡菜制作中不需要通氧，要保證乳酸菌的無氧呼吸，C錯誤；
發酵前不能對原料進行滅菌，否則會殺死原料中的發酵菌種，D錯誤。
2.(2021·浙江1月選考，10)用白蘿卜制作泡菜的過程中，采用適當方法可縮短腌制時間。下列方法中錯誤的是
A.將白蘿卜切成小塊
B.向容器中通入無菌空氣
C.添加已經腌制過的泡菜汁
D.用沸水短時處理白蘿卜塊
√
將白蘿卜切成小塊可以擴大白蘿卜與腌料的接觸面積，縮短腌制時間，A正確；
泡菜制作所需菌種為乳酸菌，制作過程中應保持無氧環境，向容器中通入無菌空氣不利于腌制，B錯誤；
泡菜汁中含有一定量的發酵菌種，所以在腌制過程中，加入一些已經腌制過的泡菜汁可縮短腌制時間，C正確；
用沸水短時處理，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品質，也可縮短腌制時間，D正確。
3.(不定項)如圖表示果酒和果醋生產過程中的物質變化情況，下列相關敘述正確的是
A.果酒發酵所需的最適溫度低于果醋
B.過程①②在酵母菌細胞中發生的場所相同
C.過程⑤需要氧氣而過程④不需要氧氣
D.進行果酒、果醋發酵的微生物均為真核生物
√
√
果醋發酵的溫度(30～35 ℃)高于果酒發酵的溫度(18～30 ℃)，A正確；過程①為細胞呼吸的第一階段，發
生在細胞質基質中，過程②為無氧呼吸的第二階段，也發生在細胞質基質中，B正確；
過程④是醋酸菌在氧氣充足、缺少糖源時，將酒精轉化為乙醛，再將乙醛變成乙酸，過程⑤是醋酸菌在氧氣、糖源充足時，將葡萄糖轉變成乙酸，這兩個過程都需要氧氣，C錯誤；
參與果酒發酵的微生物是酵母菌，屬于真核生物，而參與果醋發酵的微生物是醋酸菌，屬于原核生物，D錯誤。
比較果酒與果醋制作的過程
歸納
總結
比較果酒與果醋制作的過程
歸納
總結
考點二
發酵工程及其應用
1.發酵工程的概念
(1)基本概念：發酵工程是指利用 的特定功能，通過 ，規模化生產對人類有用的產品。
(2)主要內容：發酵工程主要包括 ， ，培養基的配制、滅菌，接種，發酵，產品的 等方面。
歸納 夯實必備知識
微生物
現代工程技術
菌種的選育
擴大培養
分離、提純
2.發酵工程的基本環節
選育菌種
①從 中篩選
②通過 獲得
自然界
誘變育種或基因工程育種
　↓
擴大培養：增加菌種數量
　↓
配制培養基：在菌種確定后選擇原料，反復試驗確定____________
　↓
滅菌： 都必須嚴格滅菌
　↓
培養基配方
培養基和發酵設備
：無菌操作
　↓
發酵罐內發酵(發酵工程的中心環節
①了解發酵進程：隨時檢測培養液中的____________
等
②及時添加必需的營養組分
③嚴格控制 等發酵條件
微生物數量、
產物濃度
溫度、pH和溶解氧
接種
　↓
分離、提純產物
①發酵產品是微生物細胞本身：在發酵結束之后，采用
等方法將菌體分離和干燥
②發酵產品是代謝物：根據產物的性質采取適當的提取、
措施來獲得產品
過濾、沉淀
分離和純化
　↓
獲得產品
3.啤酒的工業化生產流程
(1)啤酒發酵的工業化生產流程及操作目的
酒精和二氧化碳
淀粉分解，形成糖漿
淀粉酶
(2)“精釀”啤酒與“工業”啤酒的區別
高
長
低
短
4.發酵工程的特點
容易處理
溫和
豐富
低廉
專一
污染小
5.發酵工程的應用
(1)在食品工業上的應用
①生產傳統的發酵產品。
②生產各種各樣的 。
③生產 。
(2)在醫藥工業上的應用
①獲得具有 生產能力的微生物。
②直接對 進行改造，再通過發酵技術大量生產所需要的產品。
③利用基因工程，將病原體的 基因轉入適當的微生物細胞，獲得的表達產物可以作為疫苗使用。
食品添加劑
酶制劑
某種藥物
菌種
某個或某幾個抗原
(3)在農牧業上的應用：生產微生物 。
(4)其他方面的應用
①利用纖維廢料發酵生產 等能源物質。
②極端微生物的應用：嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產 ，嗜低溫菌有助于提高 的產量。
肥料、農藥和飼料
酒精、乙烯
洗滌劑
熱敏性產品
源于選擇性必修3 P27“異想天開”：單細胞蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業的廢液等為原料，通過發酵獲得的大量的微生物 。其不僅含有豐富的 ，還含有糖類、
和維生素等物質。
菌體
蛋白質
脂質
1.觀察分析教材第P24～25“啤酒的工業化生產流程”，思考回答：與傳統的手工發酵相比，在啤酒的發酵生產過程中，哪些工程手段使啤酒的產量和質量明顯提高？
提示　接種單一高質量純種、嚴格的消毒滅菌措施、培養基營養物質協調、嚴格的發酵條件控制等，都使啤酒的產量和質量明顯提高。
2.引起全球新冠肺炎大流行的元兇是新冠病毒，利用發酵工程相關知識，如何大量生產新冠病毒疫苗？
提示　可將新冠病毒的抗原基因轉入某種微生物體內，再通過發酵工程大量生產新冠病毒疫苗。
拓展 提升科學思維
4.啤酒生產的簡要流程如圖所示，制麥時用赤霉素溶液浸泡大麥種子，糖化主要將麥芽中的淀粉等有機物水解為小分子。下列說法錯誤的是
突破 強化關鍵能力
A.在整個發酵過程中，要始終保
持嚴格的無菌、厭氧環境
B.用赤霉素溶液浸泡大麥種子，目的是促進α-淀粉酶合成
C.在接種酵母菌前進行冷卻處理，是為了避免殺死酵母菌種
D.包裝后放置的啤酒變酸且產生表面菌膜，一般可從菌膜中分離得到醋酸菌
√
酵母菌是兼性厭氧微生物，在整個發酵過程中，要先通氣使酵母菌大量繁殖，然后保持嚴格的無菌、厭氧環境，使其無氧呼吸進行發酵，A項錯誤。
5.(2023·湖南長沙高三調研)植物酵素是指以植物為主要原料，經微生物發酵制得的含有特定生物活性成分的產品。蘋果酵素生物發酵的流程中，需將蘋果去核、切塊，加冰糖，并持續發酵90天。每隔15天測定總酸含量和乙醇含量，結果見下圖。
下列敘述正確的是
A.冰糖為微生物發酵提供養分，加入前
可用紫外線照射殺滅其表面微生物
B.第一個月的隔天通氣的目的是抑制厭
氧型和兼性厭氧型微生物的無氧呼吸
C.第二個月總酸量增加的主要原因可能
是乳酸菌等微生物呼吸產生了CO2
D.第三個月總酸量和乙醇量發生的變化可能與醋酸菌的發酵作用密切相關
√
從第一個月乙醇含量上升可以推出，隔天通氣并沒有抑制無氧呼吸，B錯誤；
乳酸菌無氧呼吸產生乳酸，不產生乙醇和CO2，C錯誤；
第三個月是密封發酵，而醋酸菌是好
氧微生物，故這段時間醋酸菌發酵作用極低，總酸量和乙醇量發生的變化與醋酸菌的發酵作用關系不大，D錯誤。
三
重溫高考 真題演練
1.(不定項)(2022·山東，20)啤酒的工業化生產中，大麥經發芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發酵、消毒等工序后，最終過濾、調節、分裝。下列說法正確的是
A.用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發芽就能產生α-淀粉酶
B.焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進行滅菌
C.糖漿經蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進行發酵
D.通過轉基因技術可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發酵周期
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√
√
√
赤霉素能促進種子的萌發，據此可推測若用赤霉素處理大麥，可誘導α-淀粉酶相關基因的表達，促進α-淀粉酶的合成，進而使大麥種子無須發芽就能產生α-淀粉酶，A正確；
焙烤可以殺死大麥種子的胚，但不使淀粉酶失活，沒有進行滅菌，B錯誤；
糖漿經蒸煮(產生風味組分、終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌)、冷卻后再接種酵母菌進行發酵，防止高溫殺死菌種，C正確；
轉基因技術已被用來減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發酵周期，屬于轉基因技術在微生物領域的應用，D正確。
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2.(2021·山東，12)葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法錯誤的是
A.無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然發酵制作葡萄酒時起主要作用的菌是野生型酵母菌
C.葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進入發酵液形成的
D.制作過程中隨著發酵的進行發酵液中糖含量增加
√
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酵母菌進行有氧呼吸獲得能量大量繁殖，無氧條件下，發酵產生酒精，故無氧條件下酵母菌能進行無氧呼吸存活但不能大量繁殖，A正確；
葡萄皮中的色素進入發酵液使葡萄酒呈現顏色，C正確；
制作過程中隨著發酵的進行，酵母菌以糖作為營養物質和能量來源生長繁殖，故發酵液中糖含量減少，D錯誤。
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3.(2021·遼寧，8)利用菠蘿蜜制作果醋的大致流程為：先在滅菌的果肉勻漿中接種酵母菌，發酵6天后，再接入活化的醋酸桿菌，發酵5天。下列有關敘述錯誤的是
A.乙醇既是醋酸發酵的底物，又可以抑制雜菌繁殖
B.酵母菌和醋酸桿菌均以有絲分裂的方式進行增殖
C.酵母菌和醋酸桿菌發酵過程中控制通氣的情況不同
D.接入醋酸桿菌后，應適當升高發酵溫度
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當缺少糖源時，醋酸桿菌將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為醋酸，同時乙醇還可以抑制雜菌繁殖，A正確；
酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋酸桿菌以二分裂的方式進行增殖，B錯誤；
酵母菌發酵過程中先通氣使其大量繁殖，再密閉發酵產乙醇；醋酸桿菌為好氧菌，需持續通入無菌氧氣，C正確；
釀酒酵母的最適生長溫度約為28 ℃，多數醋酸桿菌的最適生長溫度為30～35 ℃，D正確。
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4.(不定項)(2022·江蘇，16)在制作發酵食品的學生實踐中，控制發酵條件至關重要。下列相關敘述錯誤的有
A.泡菜發酵后期，盡管乳酸菌占優勢，但仍有產氣菌繁殖，需開蓋放氣
B.制作果酒的葡萄汁不宜超過發酵瓶體積的2/3，制作泡菜的鹽水要淹沒
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，可直接通入無菌空
氣制作葡萄醋
D.果酒與果醋發酵時溫度宜控制在18～30 ℃，泡菜發酵時溫度宜控制在
30～35 ℃
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√
乳酸菌屬于厭氧細菌，開蓋放氣會影響乳酸菌發酵，因此不能開蓋放氣，A錯誤；
制作果酒的葡萄汁不宜超過發酵瓶體積的2/3，是為了發酵初期讓酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，制作泡菜的鹽水要淹沒全部菜料，以保證乳酸菌進行無氧呼吸，B正確；
醋酸菌為好氧細菌，且發酵溫度高于果酒的發酵溫度，因此制作好葡萄酒后，除通入無菌空氣，還需要適當提高發酵裝置的溫度，C錯誤；
果酒發酵時溫度宜控制在18～30 ℃，果醋發酵時溫度宜控制在30～35 ℃，泡菜的制作溫度低于30～35 ℃，D錯誤。
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5.(2022·湖北)廢水、廢料經加工可變廢為寶。某工廠利用果糖生產廢水和沼氣池廢料生產蛋白質的技術路線如圖所示。下列敘述正確的是
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A.該生產過程中一定有氣體生成
B.微生物生長所需碳源主要來源沼氣池廢料
C.該生產工藝利用微生物厭氧發酵技術生產蛋白質
D.沼氣池廢料和果糖生產廢水在加入反應器之前需要滅菌處理
√
據圖可知，該生產過程中有釀酒酵母參與，酵母菌呼吸作用會產生CO2，故該生產過程中一定有氣體生成，A正確；
糖類是主要的能源物質，微生物生長所需碳源主要來源果糖生產廢水，B錯誤；
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分析圖示可知，該技術中有連續攪拌反應器的過程，該操作可以增加微生物與營養物質的接觸面積，此外也可增大溶解氧的含量，故推測該生產工藝利用微生物有氧發酵技術生產蛋白質，C錯誤；
沼氣生產利用的是厭氧微生物，在連續攪拌反應器中，厭氧微生物會被抑制，因此沼氣池廢料無需滅菌，D錯誤。
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1.判斷關于腐乳和泡菜的敘述
(1)腐乳的制作需要多種微生物的參與，起主要作用的是曲霉(　　)
(2)豆腐中的蛋白質被蛋白酶全部分解成了氨基酸(　　)
(3)泡菜制作中選材裝至半壇時，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續裝滿(　　)
(4)泡菜的制作前期需要通入氧氣，后期應嚴格保持無氧條件(　　)
五分鐘　查落實
×
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2.判斷關于果酒、果醋的敘述
(1)酵母菌通過有氧呼吸可以大量繁殖，通過無氧呼吸可以產生酒精(　　)
(2)各種葡萄都可以釀制出紅葡萄酒(　　)
(3)由于醋酸菌對氧氣的含量相當敏感，所以在醋酸發酵過程中要始終通入氧氣(　　)
(4)只有在糖源充足的情況下才能進行醋酸發酵(　　)
√
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√
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3.判斷關于發酵工程的基本環節及應用的敘述
(1)在青霉素生產過程中如果污染了雜菌，某些雜菌會分泌酶將青霉素分解掉(　　)
(2)谷氨酸的發酵生產：在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酰胺；在酸性條件下則容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺(　　)
(3)以谷物或水果作原料，利用醋酸菌發酵生產各種酒類(　　)
(4)單細胞蛋白是通過發酵產生的大量微生物分泌蛋白(　　)
(5)發酵工程一般用半固體培養基(　　)
√
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4.填空默寫
(1)(選擇性必修3 P5)發酵是指______________________________________
。
(2)(選擇性必修3 P7)醋酸菌是 ，當O2、糖源都 時能將糖分解成乙酸；當 時則直接將 。
(3)(選擇性必修3 P7)制作葡萄酒時，要將溫度控制在18～30 ℃的原因是
。制作葡萄醋時，要將溫度控制在30～35 ℃的原因是__________________
。
人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料
通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產物的過程
好氧細菌
充足
缺少糖源
乙醇轉化為乙醛，再將乙醛變為乙酸
溫度是影響酵母菌生長的重要因素。釀酒酵母的最適生長溫度為28 ℃
醋酸菌是嗜溫菌，最
適生長溫度為30～35 ℃，因此要將溫度控制在30～35 ℃
(4)(選擇性必修3 P7)在制作果酒的過程中，避免發酵液污染需要從發酵制作的過程全面考慮。例如， 要清洗干凈，裝入葡萄汁后，
；每次排氣時只需 ，不要完全揭開瓶蓋等。
(5)(選擇性必修3 P27)單細胞蛋白是_________________________________
。
榨汁機、發酵瓶
封閉充氣口
擰松瓶蓋
以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業
的廢料等為原料，通過發酵獲得的大量的微生物菌體
四
課時精練
一、選擇題：每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。
1.(2023·山東泰安高三期末)山東醬豆的制作要經過兩次發酵。第一階段以大豆為主要原料，利用毛霉、曲霉或細菌的作用，分解大豆蛋白質。第二階段以蔬菜與發酵過的大豆為主，進行乳酸發酵。下列敘述正確的是
A.第一階段在空氣中發酵時保濕，有利于霉菌的菌絲生長
B.第二階段定期通入空氣有利于乳酸菌活動
C.毛霉、曲霉產生的蛋白酶能促進大豆蛋白質、脂肪分解，可以豐富營
養成分
D.乳酸發酵能促進蔬菜中纖維素水解，損失了營養
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第一階段在空氣中利用毛霉、曲霉或細菌的作用，發酵時保濕，有利于霉菌的菌絲生長，A正確；
第二階段密封有利于乳酸菌活動，B錯誤；
毛霉等微生物產生的蛋白酶可以將大豆中的蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可以將脂肪水解成甘油和脂肪酸，C錯誤；
乳酸發酵能促進蔬菜中纖維素水解，有利于人們食用后消化吸收，沒有損失營養，D錯誤。
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2.《本草綱目》中記載了釀制燒酒的過程：以糯米或粳米等蒸熟，“釀甕中七日……入甑蒸令汽上，用器承取滴露”，“凡酸壞之酒，皆可蒸燒”。下列說法正確的是
A.為使酵母菌進行酒精發酵，釀制時“甕”應裝滿后密封
B.“糯米或粳米”中所含物質只能為微生物提供碳源和氮源
C.在利用酵母菌發酵的“七日”中，水和酒精是同時產生的
D.發酵過程中密封不嚴，醋酸菌將酒精轉化為乙酸使酒“酸壞”
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釀酒時，“甕”應裝2/3的糯米或粳米，剩余1/3空間內的氧氣，有利于酵母菌的快速增殖，A項錯誤；
“糯米或粳米”作為酵母菌的培養基，為其提供了碳源、氮源、水和無機鹽等，B項錯誤；
酵母菌先進行有氧呼吸產生CO2和H2O，再進行無氧呼吸產生CO2和酒精，不能同時產生水和酒精，C項錯誤；
發酵過程中密封不嚴，能夠導致醋酸菌的污染，同時醋酸菌在氧氣的作用下，會將酒精轉化為乙酸，從而使酒“酸壞”，D項正確。
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3.(2023·遼寧大連高三模擬)黃酒是中國特產，為世界三大古酒之一。關于黃酒的釀造方法，《古遺六法》中描述道：秫稻必齊，曲蘗必時，湛熾必潔，水泉必香，陶器必良，火齊必得(注：曲蘗主要指酒曲，湛熾是指浸泡和蒸煮)。下列敘述錯誤的是
A.黃酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”在無氧條件下的代謝產物
B.曲蘗必時，可能是受酵母菌的生長繁殖需要適宜的溫度等的影響
C.湛熾必潔，起到消毒的作用，一定程度上可避免雜菌對發酵的影響
D.黃酒釀造過程中發酵液出現的氣體都是在酵母菌細胞質基質中產生的
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在無氧條件下酵母菌能進行無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，A正確；
曲蘗主要指酒曲，其中含有酵母菌，釀酒酵母的最適生長溫度約為28 ℃，所以曲蘗必時，可能是受酵母菌的生長繁殖需要適宜的溫度等的影響，B正確；
湛熾是指浸泡和蒸煮，經過高溫，起到消毒的作用，一定程度上可避免雜菌對發酵的影響，C正確；
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參與黃酒釀造的酵母菌是兼性厭氧型真核生物，其進行有氧呼吸產生CO2的場所是線粒體基質，而進行無氧呼吸產生CO2的場所是細胞質基質，D錯誤。
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4.紅酸湯是凱里地區苗族人民的傳統食品，它顏色鮮紅、氣味清香、味道酸爽。以番茄和辣椒為原料的紅酸湯制作流程如下。下列相關敘述中正確的是
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A.紅酸湯制作過程中用到的微生物主要是醋酸菌
B.裝壇時加入成品紅酸湯是為了增加發酵菌種的數量
C.裝壇時不裝滿的原因是促進微生物繁殖
D.紅酸湯的制作中發酵時間越長，口味越純正
√
紅酸湯制作過程中用到的微生物主要是乳酸菌，A錯誤；
裝壇時不裝滿的目的是防止發酵后液體外溢，C錯誤；
如果發酵時間過長，會影響口感，D錯誤。
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5.(2023·山東菏澤高三模擬)傳說杜康的兒子墨塔在一次釀酒時發酵過頭，直至第21天開缸時，發現酒液已變酸但香氣撲鼻，酸甜可口，于是他把“廿一日”加“酉”字，給這種酸水起名為“醋”，下列敘述錯誤的是
A.酒精發酵初期通氣的目的是促進酵母菌進行有氧呼吸，大量增殖
B.釀酒時糖類未耗盡，酵母菌的發酵也會停止，原因可能是pH降低和酒
精含量增多
C.墨塔釀酒反成醋可能是由于發酵裝置密封不嚴造成的
D.若統計活酵母菌數量時，用顯微鏡直接計數法，統計的結果比實際數
目偏低
√
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酵母菌是兼性厭氧型微生物，所以發酵初期通入氧氣的目的是促進酵母菌進行有氧呼吸，大量增殖，A正確；
在釀酒的過程中，糖類即使未耗盡，酵母菌的發酵過程也會停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多，對發酵起抑制作用，導致酵母菌發酵停止，B正確；
酒變酸是醋酸菌發酵的結果，墨塔釀酒反成醋的原因可能是發酵裝置密封不嚴，發酵裝置沒有清洗干凈，導致醋酸菌混入發酵液中，C正確；
若統計活酵母菌數量時，可用顯微鏡直接計數法，顯微鏡直接計數所統計的菌體是活菌體和死菌體的總和，統計的結果比實際數目偏高，D錯誤。
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6.(2023·湖南常德高三期末)紅薯釀制的黃酒，酒精度約為9%，制作過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是
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鮮紅薯加蔗糖后蒸熟、擠碎
浸出液過濾、保存
加入酵母放置24 h
發酵10 d后過濾
殺菌封裝入酒罐，低溫保存
A.拌入蔗糖和麥芽均利于酵母菌獲得更多發酵底物
B.浸出液過濾后應保存于密閉容器中，并將容器裝滿
C.20 ℃保持24 h有利于提高發酵液中酵母菌數量
D.在一定時間內，30 ℃下發酵時間越長，紅薯黃酒的酒精度越高
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√
鮮紅薯加蔗糖后蒸熟、擠碎
浸出液過濾、保存
加入酵母放置24 h
發酵10 d后過濾
殺菌封裝入酒罐，低溫保存
制造果酒利用的是酵母菌的無氧呼吸，因此浸出液過濾后應保存于密閉容器中，但不能將容器裝滿，要留有約1/3的空間，這樣有利于酵母菌大量繁殖，并能防止發酵液溢出，B錯誤。
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鮮紅薯加蔗糖后蒸熟、擠碎
浸出液過濾、保存
加入酵母放置24 h
發酵10 d后過濾
殺菌封裝入酒罐，低溫保存
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7.有關泡菜中亞硝酸鹽含量的研究表明，亞硝酸鹽的含量高低和亞硝酸鹽含量峰值時間的早晚與食鹽的濃度有關(見下圖)。下列有關敘述不正確的是
A.食鹽的濃度越高，亞硝酸鹽生成越快，
亞硝酸鹽含量峰值出現的越早
B.取食泡菜時，時間別太長，防止空氣
進入
C.臭味的產生可能與取食過程中帶入壇內油脂類物質有關
D.所用的食鹽水經煮沸后可除去水中的氧氣并殺滅雜菌
√
從圖中可以看出，亞硝酸鹽含量上升最快的是食鹽濃度為5%時，其峰值出現最早，當食鹽濃度上升到7%，亞硝酸鹽含量上升相對較慢，A錯誤；
泡菜的制作原理是利用乳酸菌在無氧
條件下進行乳酸發酵，所以取食泡菜時，時間別太長，防止空氣進入對乳酸菌產生抑制作用，B正確；
如果在取食過程中混入油脂類物質，可能會破壞發酵過程，使泡菜出現臭味，C正確。
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8.很多生活實例中蘊含著生物學原理，下列實例和生物學原理對應不準確的是
A.長時間存放的剩菜一般不宜食用——剩菜中的硝酸鹽會被微生物還原成亞硝酸鹽，危害人體健康
B.夏天開瓶后的紅酒容易變酸——醋酸菌將乙醇變成乙醛，再將乙醛變為
乙酸
C.用巴氏消毒法對牛奶消毒——既殺死牛奶中的微生物，又不破壞牛奶中
的營養成分
D.泡菜壇內有時會長一層白膜——大量乳酸菌聚集在發酵液表面形成一層
白膜
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√
長時間存放的剩菜中的硝酸鹽會被微生物還原成亞硝酸鹽，危害人體健康，A正確；
夏天開瓶后的紅酒容易變酸是因為在有氧條件下醋酸菌將酒精轉變成了乙酸，B正確；
用巴氏消毒法對牛奶消毒既能殺死牛奶中的微生物，又不破壞牛奶中的營養成分，C正確；
泡菜壇內有時會長一層白膜是大量酵母菌聚集在發酵液表面形成的，D錯誤。
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二、選擇題：每小題給出的四個選項中有一個或多個符合題目要求。
9.腐乳是我國傳統發酵食品，具有很高的營養價值。某科研機構研究了腐乳生產過程中不同濃度的食鹽對腐乳中氨基酸含量的影響。下列敘述錯誤的是
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A.腐乳生產過程中發揮主要作用的微生物
是酵母菌
B.時間和食鹽濃度均可影響腐乳中氨基酸
的含量
C.經過發酵，豆腐中的蛋白質全部分解為小分子肽
D.食鹽濃度越高，對微生物抑制作用越強，對制作腐乳越有利
√
√
√
腐乳生產過程中發揮主要作用的微生物是毛霉，A錯誤；
本實驗的自變量是時間和食鹽濃度，從圖中可以看出，在同一時間的不同食鹽濃度
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中，氨基酸含量不同；在同一食鹽濃度的不同時間內，氨基酸含量也不同，所以時間和食鹽濃度均可影響腐乳中氨基酸的含量，B正確；
經過發酵，豆腐中的蛋白質被分解為小分子的肽和氨基酸，C錯誤；
高濃度食鹽能抑制微生物生長，但同樣會影響腐乳的口感，D錯誤。
10.在傳統發酵技術中，果醋的制作往往在果酒制作基礎上進行。下圖甲是醋酸發酵裝置，乙是培養液pH變化曲線圖，下列敘述正確的是
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A.發酵初期不通氣，溶液中沒有
氣泡產生
B.中期可以聞到酒香，說明進行
了酒精發酵
C.后期接種醋酸菌，適當通氣并
提高發酵溫度
D.圖乙中能正確表示pH變化的曲線是③
√
√
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發酵初期不通氣，酵母菌先利用發酵裝置中的氧氣進行有氧呼吸產生CO2和水，然后再進行酒精發酵產生酒精和CO2，因此溶液中有氣泡產生，A錯誤；
酒精是酵母菌無氧呼吸產生的，
若中期可以聞到酒香，說明進
行了酒精發酵，B正確；
果酒制作需要無氧條件，且發酵溫度一般為18～30 ℃，而果醋制作需要氧氣，且發酵溫度一般為30～35 ℃，所以后期接種醋酸菌，應適當通氣并提高發酵溫度，C正確；
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果酒制作過程中，酵母菌進行無氧呼吸產生酒精和CO2，pH會稍有下降，接種醋酸菌后產生醋酸，pH會下降得更快，因而圖乙中能正確表示pH變化的曲線是②，D錯誤。
11.(2023·山東日照高三模擬)啤酒是以麥芽汁為原料，經釀酒酵母發酵制得。傳統啤酒釀造過程中，發酵在敞開式發酵池中進行，麥芽汁中接入酵母后通入大量無菌空氣，之后會產生大量氣體翻騰逸出，在麥芽汁表面形成25～30 cm厚的氣泡層(泡蓋)，然后停止通氣，進入靜止發酵階段。一段時間后可得啤酒。下列說法錯誤的是
A.用赤霉素溶液浸泡大麥種子可以有效促進α-淀粉酶合成，增加麥芽汁
中可發酵糖的含量
B.靜止發酵階段酵母菌主要進行有氧呼吸
C.泡蓋的形成是由于酵母菌有氧呼吸產生CO2，能將麥芽汁與空氣隔絕
D.麥芽汁僅能為釀酒酵母的發酵過程提供碳源和水
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赤霉素能促進種子萌發，制作麥芽汁之前用含有赤霉素的溶液浸泡大麥種子，可以有效促進α-淀粉酶合成，將淀粉水解為麥芽糖，進而增加麥芽汁中可發酵糖的含量，A項正確；
麥芽汁不僅能為釀酒酵母的發酵過程提供碳源和水，還能提供氮源、無機鹽，D項錯誤。
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12.(2023·河北邯鄲高三調研)下列關于發酵工程應用的說法，正確的是
A.食品添加劑由于可以增加食品營養，改善食品的色、香、味，還可以
延長保存期，使用時應盡量多添加
B.加酶洗衣粉使用時用沸水洗滌效果最好
C.在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質，使飼料保鮮，動物
食用后能提高免疫力
D.與使用化學農藥相比，使用微生物農藥具有成本高、見效快、無污染
的特點
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食品添加劑過量使用會對人體健康造成影響，甚至危及生命，不能過量使用，A錯誤；
加酶洗衣粉中酶制劑在最適溫度下活性最高，沸水條件使酶失活，洗滌效果較差，B錯誤；
與使用化學農藥相比，使用微生物農藥具有成本低、無污染、見效慢的特點，D錯誤。
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三、非選擇題
13.某小組利用塑料飲水杯、充氧泵、空氣過濾器、回旋式單向閥、硅膠管等材料制作的一種新型的果酒、果醋兩用發酵裝置，如右圖。請分析回答：
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(1)制作果酒和果醋利用的微生物分別是________、________。
(2)圖中________和不銹鋼氣泡石能為發酵罐中的培養液進行充氧操作，____________能為通入的空氣進行無菌過濾，從而對發酵罐中的培養液實現無菌換氣。
酵母菌
醋酸菌
充氧泵
空氣過濾器
(3)釀制果酒時一般將溫度控制在
_______℃，圖示裝置一般要先通氣后緊閉軟管夾，通氣的目的是__________
___________。若要檢測果汁發酵后是否有酒精產生，可從出料口取2 mL發酵
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18～30
液加入試管，再滴加0.5 mL_____________溶液，觀察是否呈現_____色。
有利于酵
母菌的繁殖
酸性重鉻酸鉀
灰綠
(4)圖中排氣構件由回旋式單向閥通過硅膠塞連接于排氣口而成，使用前先在單向閥內裝入約1/3體積冷卻的開水，這樣處理的主要好處有________
________________________________
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________________________________________________________(至少答出兩點)。
能將發
酵過程產生的氣體及時排出發酵罐、
可通過單向閥中氣泡的生成了解發酵狀況、能有效隔絕外界空氣對發酵介質的氧化及外界雜菌的污染、排氣不需要人工控制，使用方便
14.谷氨酸鈉是味精的主要成分，工業生產中常用谷氨酸棒狀桿菌發酵生產谷氨酸。用15%左右的葡萄糖溶液、適量的無機鹽和液氨配成發酵培養基，接種谷氨酸棒狀桿菌，給予適宜的條件，進行發酵生產谷氨酸，再制成鈉鹽即為味精。請回答下列問題：
(1)葡萄糖可為谷氨酸棒狀桿菌的生長提供____________。發酵培養基通常采用______________________法進行滅菌。生產谷氨酸的過程中，采用液體培養基的目的是___________________________________________
_____________________________。
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碳源(和能源)
濕熱滅菌(高壓蒸汽滅菌)
利于菌體與培養液充分接觸，便于谷氨酸棒狀桿菌獲得營養物質和排出代謝廢物
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培養基需要為微生物的生長提供碳源、氮源、水、無機鹽及特殊營養物質，分析題干可知，葡萄糖可為谷氨酸棒狀桿菌的生長提供碳源和能源。發酵培養基通常采用濕熱滅菌(高壓蒸汽滅菌)法進行滅菌。由于液體培養基便于攪拌，因此在生產谷氨酸的過程中，采用液體培養基的目的是利于菌體與培養液充分接觸，便于谷氨酸棒狀桿菌獲得營養物質和排出代謝廢物。
(2)在發酵過程中，當溶氧不足時，生成的代謝產物就會是乳酸或琥珀酸。根據以上信息，在生產谷氨酸的過程中，應采取的措施是_____________。
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通入無菌空氣
根據題干信息，在生產谷氨酸的過程中，為防止代謝產物中出現乳酸或琥珀酸，應該不斷補充氧氣，因此應采取的措施是通入無菌空氣。
(3)若要監測發酵液中谷氨酸棒狀桿菌的數目，可采用的計數方法是顯微鏡直接計數法，該方法的計數過程是先將稀釋100倍的發酵液加入計數板(由25×16＝400個小室組成，容納液體總體積為0.1 mm3)的計數室中，然后計數菌體數。若共統計到42個菌體，且1 mL的原發酵液中估計有菌體________個。
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4.2×107
0.1 mm3的計數室中，共統計到42個菌體，且1 mL＝1 000 mm3，計數時由于發酵液稀釋了100倍，所以1 mL的原發酵液中估計有菌體4.2×107個。第1課時　傳統發酵技術的應用、發酵工程及其應用
課標要求　1.舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的。2.闡明發酵工程利用現代工程技術及微生物的特定功能，工業化生產人類所需產品。3.舉例說明發酵工程在醫藥、食品及其他工農業生產上有重要的應用價值。
考點一　傳統發酵技術的應用
1．發酵與傳統發酵技術
(1)發酵
①概念：人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產物的過程。
②原理：不同的微生物具有產生不同代謝物的能力，利用它們就可以生產出人們所需要的多種產物。
(2)傳統發酵技術
2．傳統發酵食品的制作
(1)腐乳制作
①原理：蛋白質小分子的肽和氨基酸。脂肪甘油和脂肪酸。
②腐乳制作過程中參與的微生物：毛霉是一種絲狀真菌，其繁殖方式為孢子生殖，代謝類型是異養需氧型。
(2)泡菜的制作
①菌種的種類和來源
常見的有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。
菌種來源：植物體表面天然的乳酸菌。
②乳酸菌發酵制作泡菜的原理：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。
③制作泡菜的方法步驟
(3)果酒和果醋的制作
①原理和條件
項目 制作果酒 制作果醋
發酵菌種 酵母菌 醋酸菌
代謝類型 異養兼性厭氧型 異養需氧型
發酵過程 有氧條件下，酵母菌通過有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量； 無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸產生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量 O2、糖源充足時：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量； O2充足、缺少糖源時：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
對氧的需求 前期需氧，后期不需氧 一直需氧
產物檢測 聞氣味、品嘗、酸性條件下的重鉻酸鉀(橙色→灰綠色) 酸堿指示劑(pH試紙)、聞氣味、品嘗
②果酒和果醋的制作步驟及目的
源于選擇性必修3 P8“練習與應用·拓展應用3”：
果酒和果醋改進裝置及其分析
裝置的使用：使用該裝置制作果酒時，應該關閉充氣口；制作果醋時，應將充氣口連接充氣泵，輸入空氣。
1．傳統發酵技術利用不同的微生物制作不同的產品，而微生物對氧氣的需求各不相同，根據微生物在發酵過程中對氧氣的要求，回答下列問題：
(1)乳酸菌是厭氧細菌，發酵時需控制嚴格的無氧環境。嘗試說出泡菜制作過程中制造無氧環境的措施。
提示　①選擇氣密性好的泡菜壇。②鹽水煮沸后冷卻待用。③裝壇時壓實，鹽水沒過全部菜料。④蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿水；發酵期間不宜開蓋，并在發酵過程中注意經常向水槽中補充水。
(2)傳統米酒制作中常在米壇中挖出一定空間，這樣做的目的是什么？
提示　使酵母菌進行有氧呼吸而大量繁殖，增加菌種數量。
2．試從材料的選擇處理及發酵條件的控制等方面分析傳統發酵的相關問題：
(1)腐乳與豆腐相比，所含有機物的種類和能量有哪些變化？為什么？
提示　腐乳中有機物的種類增加了，所含的能量卻減少了。因為豆腐中的蛋白質被分解成了小分子的肽和氨基酸。
(2)制作泡菜時配制的鹽水為什么要先煮沸，再冷卻使用？
提示　煮沸的原因：一是為了殺死鹽水中的雜菌，二是為了排出溶解的氧氣；冷卻是防止溫度過高殺死發酵所需要的乳酸菌。
(3)制作葡萄酒的過程中，每隔12 h左右擰松瓶蓋，目的是什么？能否打開瓶蓋？為什么？
提示　擰松瓶蓋的目的是放出CO2，防止發酵瓶內因氣壓過大而爆裂。不能打開瓶蓋，因為要避免雜菌污染發酵液。
(4)醋酸發酵時，無論是利用糖源還是酒精，都需要打開通氣閥，請說明其原因。
提示　醋酸菌是一種好氧細菌，在發酵過程中始終需要氧氣，如果氧氣中斷則會引起醋酸菌的死亡。
1．(2023·山東青島高三模擬)米酒、酸奶、泡菜等都屬于傳統發酵制品，下列相關敘述正確的是(　　)
A．制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母
B．米酒發酵液中冒出的“氣泡”都來源于酵母菌無氧呼吸
C．酸奶和泡菜制作中均需要及時通氧，保證乳酸菌的有氧呼吸
D．為降低雜菌污染，發酵前需要對器具、原料等進行滅菌
答案　A
解析　利用酵母菌的無氧呼吸可制作米酒，制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母，A正確；米酒發酵液中冒出的“氣泡”既來源于酵母菌無氧呼吸，也來源于酵母菌的有氧呼吸，B錯誤；酸奶和泡菜的制作利用的微生物是乳酸菌，而乳酸菌是厭氧菌，因此酸奶和泡菜制作中不需要通氧，要保證乳酸菌的無氧呼吸，C錯誤；發酵前不能對原料進行滅菌，否則會殺死原料中的發酵菌種，D錯誤。
2．(2021·浙江1月選考，10)用白蘿卜制作泡菜的過程中，采用適當方法可縮短腌制時間。下列方法中錯誤的是(　　)
A．將白蘿卜切成小塊
B．向容器中通入無菌空氣
C．添加已經腌制過的泡菜汁
D．用沸水短時處理白蘿卜塊
答案　B
解析　將白蘿卜切成小塊可以擴大白蘿卜與腌料的接觸面積，縮短腌制時間，A正確；泡菜制作所需菌種為乳酸菌，制作過程中應保持無氧環境，向容器中通入無菌空氣不利于腌制，B錯誤；泡菜汁中含有一定量的發酵菌種，所以在腌制過程中，加入一些已經腌制過的泡菜汁可縮短腌制時間，C正確；用沸水短時處理，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品質，也可縮短腌制時間，D正確。
3．(不定項)如圖表示果酒和果醋生產過程中的物質變化情況，下列相關敘述正確的是(　　)
A．果酒發酵所需的最適溫度低于果醋
B．過程①②在酵母菌細胞中發生的場所相同
C．過程⑤需要氧氣而過程④不需要氧氣
D．進行果酒、果醋發酵的微生物均為真核生物
答案　AB
解析　果醋發酵的溫度(30～35 ℃)高于果酒發酵的溫度(18～30 ℃)，A正確；過程①為細胞呼吸的第一階段，發生在細胞質基質中，過程②為無氧呼吸的第二階段，也發生在細胞質基質中，B正確；過程④是醋酸菌在氧氣充足、缺少糖源時，將酒精轉化為乙醛，再將乙醛變成乙酸，過程⑤是醋酸菌在氧氣、糖源充足時，將葡萄糖轉變成乙酸，這兩個過程都需要氧氣，C錯誤；參與果酒發酵的微生物是酵母菌，屬于真核生物，而參與果醋發酵的微生物是醋酸菌，屬于原核生物，D錯誤。
歸納總結　比較果酒與果醋制作的過程
考點二　發酵工程及其應用
1．發酵工程的概念
(1)基本概念：發酵工程是指利用微生物的特定功能，通過現代工程技術，規模化生產對人類有用的產品。
(2)主要內容：發酵工程主要包括菌種的選育，擴大培養，培養基的配制、滅菌，接種，發酵，產品的分離、提純等方面。
2．發酵工程的基本環節
選育菌種
　↓
擴大培養：增加菌種數量
　↓
配制培養基：在菌種確定后選擇原料，反復試驗確定培養基配方
　↓
滅菌：培養基和發酵設備都必須嚴格滅菌
　↓
接種：無菌操作
　↓
　↓
　↓
獲得產品
3．啤酒的工業化生產流程
(1)啤酒發酵的工業化生產流程及操作目的
(2)“精釀”啤酒與“工業”啤酒的區別
4．發酵工程的特點
5．發酵工程的應用
(1)在食品工業上的應用
①生產傳統的發酵產品。
②生產各種各樣的食品添加劑。
③生產酶制劑。
(2)在醫藥工業上的應用
①獲得具有某種藥物生產能力的微生物。
②直接對菌種進行改造，再通過發酵技術大量生產所需要的產品。
③利用基因工程，將病原體的某個或某幾個抗原基因轉入適當的微生物細胞，獲得的表達產物可以作為疫苗使用。
(3)在農牧業上的應用：生產微生物肥料、農藥和飼料。
(4)其他方面的應用
①利用纖維廢料發酵生產酒精、乙烯等能源物質。
②極端微生物的應用：嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產洗滌劑，嗜低溫菌有助于提高熱敏性產品的產量。
源于選擇性必修3 P27“異想天開”：單細胞蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業的廢液等為原料，通過發酵獲得的大量的微生物菌體。其不僅含有豐富的蛋白質，還含有糖類、脂質和維生素等物質。
1．觀察分析教材第P24～25“啤酒的工業化生產流程”，思考回答：與傳統的手工發酵相比，在啤酒的發酵生產過程中，哪些工程手段使啤酒的產量和質量明顯提高？
提示　接種單一高質量純種、嚴格的消毒滅菌措施、培養基營養物質協調、嚴格的發酵條件控制等，都使啤酒的產量和質量明顯提高。
2．引起全球新冠感染大流行的元兇是新冠病毒，利用發酵工程相關知識，如何大量生產新冠病毒疫苗？
提示　可將新冠病毒的抗原基因轉入某種微生物體內，再通過發酵工程大量生產新冠病毒疫苗。
4．啤酒生產的簡要流程如圖所示，制麥時用赤霉素溶液浸泡大麥種子，糖化主要將麥芽中的淀粉等有機物水解為小分子。下列說法錯誤的是(　　)
A．在整個發酵過程中，要始終保持嚴格的無菌、厭氧環境
B．用赤霉素溶液浸泡大麥種子，目的是促進α-淀粉酶合成
C．在接種酵母菌前進行冷卻處理，是為了避免殺死酵母菌種
D．包裝后放置的啤酒變酸且產生表面菌膜，一般可從菌膜中分離得到醋酸菌
答案　A
解析　酵母菌是兼性厭氧微生物，在整個發酵過程中，要先通氣使酵母菌大量繁殖，然后保持嚴格的無菌、厭氧環境，使其無氧呼吸進行發酵，A項錯誤。
5．(2023·湖南長沙高三調研)植物酵素是指以植物為主要原料，經微生物發酵制得的含有特定生物活性成分的產品。蘋果酵素生物發酵的流程中，需將蘋果去核、切塊，加冰糖，并持續發酵90天。每隔15天測定總酸含量和乙醇含量，結果見下圖。下列敘述正確的是(　　)
A．冰糖為微生物發酵提供養分，加入前可用紫外線照射殺滅其表面微生物
B．第一個月的隔天通氣的目的是抑制厭氧型和兼性厭氧型微生物的無氧呼吸
C．第二個月總酸量增加的主要原因可能是乳酸菌等微生物呼吸產生了CO2
D．第三個月總酸量和乙醇量發生的變化可能與醋酸菌的發酵作用密切相關
答案　A
解析　從第一個月乙醇含量上升可以推出，隔天通氣并沒有抑制無氧呼吸，B錯誤；乳酸菌無氧呼吸產生乳酸，不產生乙醇和CO2，C錯誤；第三個月是密封發酵，而醋酸菌是好氧微生物，故這段時間醋酸菌發酵作用極低，總酸量和乙醇量發生的變化與醋酸菌的發酵作用關系不大，D錯誤。
1．(不定項)(2022·山東，20)啤酒的工業化生產中，大麥經發芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發酵、消毒等工序后，最終過濾、調節、分裝。下列說法正確的是(　　)
A．用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發芽就能產生α-淀粉酶
B．焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進行滅菌
C．糖漿經蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進行發酵
D．通過轉基因技術可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發酵周期
答案　ACD
解析　赤霉素能促進種子的萌發，據此可推測若用赤霉素處理大麥，可誘導α-淀粉酶相關基因的表達，促進α-淀粉酶的合成，進而使大麥種子無須發芽就能產生α-淀粉酶，A正確；焙烤可以殺死大麥種子的胚，但不使淀粉酶失活，沒有進行滅菌，B錯誤；糖漿經蒸煮(產生風味組分、終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌)、冷卻后再接種酵母菌進行發酵，防止高溫殺死菌種，C正確；轉基因技術已被用來減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發酵周期，屬于轉基因技術在微生物領域的應用，D正確。
2．(2021·山東，12)葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法錯誤的是(　　)
A．無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B．自然發酵制作葡萄酒時起主要作用的菌是野生型酵母菌
C．葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進入發酵液形成的
D．制作過程中隨著發酵的進行發酵液中糖含量增加
答案　D
解析　酵母菌進行有氧呼吸獲得能量大量繁殖，無氧條件下，發酵產生酒精，故無氧條件下酵母菌能進行無氧呼吸存活但不能大量繁殖，A正確；葡萄皮中的色素進入發酵液使葡萄酒呈現顏色，C正確；制作過程中隨著發酵的進行，酵母菌以糖作為營養物質和能量來源生長繁殖，故發酵液中糖含量減少，D錯誤。
3．(2021·遼寧，8)利用菠蘿蜜制作果醋的大致流程為：先在滅菌的果肉勻漿中接種酵母菌，發酵6天后，再接入活化的醋酸桿菌，發酵5天。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．乙醇既是醋酸發酵的底物，又可以抑制雜菌繁殖
B．酵母菌和醋酸桿菌均以有絲分裂的方式進行增殖
C．酵母菌和醋酸桿菌發酵過程中控制通氣的情況不同
D．接入醋酸桿菌后，應適當升高發酵溫度
答案　B
解析　當缺少糖源時，醋酸桿菌將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為醋酸，同時乙醇還可以抑制雜菌繁殖，A正確；酵母菌一般以出芽的方式繁殖，醋酸桿菌以二分裂的方式進行增殖，B錯誤；酵母菌發酵過程中先通氣使其大量繁殖，再密閉發酵產乙醇；醋酸桿菌為好氧菌，需持續通入無菌氧氣，C正確；釀酒酵母的最適生長溫度約為28 ℃，多數醋酸桿菌的最適生長溫度為30～35 ℃，D正確。
4．(不定項)(2022·江蘇，16)在制作發酵食品的學生實踐中，控制發酵條件至關重要。下列相關敘述錯誤的有(　　)
A．泡菜發酵后期，盡管乳酸菌占優勢，但仍有產氣菌繁殖，需開蓋放氣
B．制作果酒的葡萄汁不宜超過發酵瓶體積的2/3，制作泡菜的鹽水要淹沒全部菜料
C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入無菌空氣制作葡萄醋
D．果酒與果醋發酵時溫度宜控制在18～30 ℃，泡菜發酵時溫度宜控制在30～35 ℃
答案　ACD
解析　乳酸菌屬于厭氧細菌，開蓋放氣會影響乳酸菌發酵，因此不能開蓋放氣，A錯誤；制作果酒的葡萄汁不宜超過發酵瓶體積的2/3，是為了發酵初期讓酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，制作泡菜的鹽水要淹沒全部菜料，以保證乳酸菌進行無氧呼吸，B正確；醋酸菌為好氧細菌，且發酵溫度高于果酒的發酵溫度，因此制作好葡萄酒后，除通入無菌空氣，還需要適當提高發酵裝置的溫度，C錯誤；果酒發酵時溫度宜控制在18～30 ℃，果醋發酵時溫度宜控制在30～35 ℃，泡菜的制作溫度低于30～35 ℃，D錯誤。
5．(2022·湖北)廢水、廢料經加工可變廢為寶。某工廠利用果糖生產廢水和沼氣池廢料生產蛋白質的技術路線如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．該生產過程中一定有氣體生成
B．微生物生長所需碳源主要來源沼氣池廢料
C．該生產工藝利用微生物厭氧發酵技術生產蛋白質
D．沼氣池廢料和果糖生產廢水在加入反應器之前需要滅菌處理
答案　A
解析　據圖可知，該生產過程中有釀酒酵母參與，酵母菌呼吸作用會產生CO2，故該生產過程中一定有氣體生成，A正確；糖類是主要的能源物質，微生物生長所需碳源主要來源果糖生產廢水，B錯誤；分析圖示可知，該技術中有連續攪拌反應器的過程，該操作可以增加微生物與營養物質的接觸面積，此外也可增大溶解氧的含量，故推測該生產工藝利用微生物有氧發酵技術生產蛋白質，C錯誤；沼氣生產利用的是厭氧微生物，在連續攪拌反應器中，厭氧微生物會被抑制，因此沼氣池廢料無需滅菌，D錯誤。
1．判斷關于腐乳和泡菜的敘述
(1)腐乳的制作需要多種微生物的參與，起主要作用的是曲霉(　×　)
(2)豆腐中的蛋白質被蛋白酶全部分解成了氨基酸(　×　)
(3)泡菜制作中選材裝至半壇時，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續裝滿(　×　)
(4)泡菜的制作前期需要通入氧氣，后期應嚴格保持無氧條件(　×　)
2．判斷關于果酒、果醋的敘述
(1)酵母菌通過有氧呼吸可以大量繁殖，通過無氧呼吸可以產生酒精(　√　)
(2)各種葡萄都可以釀制出紅葡萄酒(　×　)
(3)由于醋酸菌對氧氣的含量相當敏感，所以在醋酸發酵過程中要始終通入氧氣(　√　)
(4)只有在糖源充足的情況下才能進行醋酸發酵(　×　)
3．判斷關于發酵工程的基本環節及應用的敘述
(1)在青霉素生產過程中如果污染了雜菌，某些雜菌會分泌酶將青霉素分解掉(　√　)
(2)谷氨酸的發酵生產：在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酰胺；在酸性條件下則容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺(　×　)
(3)以谷物或水果作原料，利用醋酸菌發酵生產各種酒類(　×　)
(4)單細胞蛋白是通過發酵產生的大量微生物分泌蛋白(　×　)
(5)發酵工程一般用半固體培養基(　×　)
4．填空默寫
(1)(選擇性必修3 P5)發酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產物的過程。
(2)(選擇性必修3 P7)醋酸菌是好氧細菌，當O2、糖源都充足時能將糖分解成乙酸；當缺少糖源時則直接將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛變為乙酸。
(3)(選擇性必修3 P7)制作葡萄酒時，要將溫度控制在18～30 ℃的原因是溫度是影響酵母菌生長的重要因素。釀酒酵母的最適生長溫度為28_℃。制作葡萄醋時，要將溫度控制在30～35 ℃的原因是醋酸菌是嗜溫菌，最適生長溫度為30～35_℃，因此要將溫度控制在30～35_℃。
(4)(選擇性必修3 P7)在制作果酒的過程中，避免發酵液污染需要從發酵制作的過程全面考慮。例如，榨汁機、發酵瓶要清洗干凈，裝入葡萄汁后，封閉充氣口；每次排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋等。
(5)(選擇性必修3 P27)單細胞蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業的廢料等為原料，通過發酵獲得的大量的微生物菌體。
課時精練
一、選擇題：每小題給出的四個選項中只有一個符合題目要求。
1．(2023·山東泰安高三期末)山東醬豆的制作要經過兩次發酵。第一階段以大豆為主要原料，利用毛霉、曲霉或細菌的作用，分解大豆蛋白質。第二階段以蔬菜與發酵過的大豆為主，進行乳酸發酵。下列敘述正確的是(　　)
A．第一階段在空氣中發酵時保濕，有利于霉菌的菌絲生長
B．第二階段定期通入空氣有利于乳酸菌活動
C．毛霉、曲霉產生的蛋白酶能促進大豆蛋白質、脂肪分解，可以豐富營養成分
D．乳酸發酵能促進蔬菜中纖維素水解，損失了營養
答案　A
解析　第一階段在空氣中利用毛霉、曲霉或細菌的作用，發酵時保濕，有利于霉菌的菌絲生長，A正確；第二階段密封有利于乳酸菌活動，B錯誤；毛霉等微生物產生的蛋白酶可以將大豆中的蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可以將脂肪水解成甘油和脂肪酸，C錯誤；乳酸發酵能促進蔬菜中纖維素水解，有利于人們食用后消化吸收，沒有損失營養，D錯誤。
2．《本草綱目》中記載了釀制燒酒的過程：以糯米或粳米等蒸熟，“釀甕中七日……入甑蒸令汽上，用器承取滴露”，“凡酸壞之酒，皆可蒸燒”。下列說法正確的是(　　)
A．為使酵母菌進行酒精發酵，釀制時“甕”應裝滿后密封
B．“糯米或粳米”中所含物質只能為微生物提供碳源和氮源
C．在利用酵母菌發酵的“七日”中，水和酒精是同時產生的
D．發酵過程中密封不嚴，醋酸菌將酒精轉化為乙酸使酒“酸壞”
答案　D
解析　釀酒時，“甕”應裝2/3的糯米或粳米，剩余1/3空間內的氧氣，有利于酵母菌的快速增殖，A項錯誤；“糯米或粳米”作為酵母菌的培養基，為其提供了碳源、氮源、水和無機鹽等，B項錯誤；酵母菌先進行有氧呼吸產生CO2和H2O，再進行無氧呼吸產生CO2和酒精，不能同時產生水和酒精，C項錯誤；發酵過程中密封不嚴，能夠導致醋酸菌的污染，同時醋酸菌在氧氣的作用下，會將酒精轉化為乙酸，從而使酒“酸壞”，D項正確。
3．(2023·遼寧大連高三模擬)黃酒是中國特產，為世界三大古酒之一。關于黃酒的釀造方法，《古遺六法》中描述道：秫稻必齊，曲蘗必時，湛熾必潔，水泉必香，陶器必良，火齊必得(注：曲蘗主要指酒曲，湛熾是指浸泡和蒸煮)。下列敘述錯誤的是(　　)
A．黃酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”在無氧條件下的代謝產物
B．曲蘗必時，可能是受酵母菌的生長繁殖需要適宜的溫度等的影響
C．湛熾必潔，起到消毒的作用，一定程度上可避免雜菌對發酵的影響
D．黃酒釀造過程中發酵液出現的氣體都是在酵母菌細胞質基質中產生的
答案　D
解析　在無氧條件下酵母菌能進行無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，A正確；曲蘗主要指酒曲，其中含有酵母菌，釀酒酵母的最適生長溫度約為28 ℃，所以曲蘗必時，可能是受酵母菌的生長繁殖需要適宜的溫度等的影響，B正確；湛熾是指浸泡和蒸煮，經過高溫，起到消毒的作用，一定程度上可避免雜菌對發酵的影響，C正確；參與黃酒釀造的酵母菌是兼性厭氧型真核生物，其進行有氧呼吸產生CO2的場所是線粒體基質，而進行無氧呼吸產生CO2的場所是細胞質基質，D錯誤。
4．紅酸湯是凱里地區苗族人民的傳統食品，它顏色鮮紅、氣味清香、味道酸爽。以番茄和辣椒為原料的紅酸湯制作流程如下。下列相關敘述中正確的是(　　)
→→→→
A．紅酸湯制作過程中用到的微生物主要是醋酸菌
B．裝壇時加入成品紅酸湯是為了增加發酵菌種的數量
C．裝壇時不裝滿的原因是促進微生物繁殖
D．紅酸湯的制作中發酵時間越長，口味越純正
答案　B
解析　紅酸湯制作過程中用到的微生物主要是乳酸菌，A錯誤；裝壇時不裝滿的目的是防止發酵后液體外溢，C錯誤；如果發酵時間過長，會影響口感，D錯誤。
5．(2023·山東菏澤高三模擬) 傳說杜康的兒子墨塔在一次釀酒時發酵過頭，直至第21天開缸時，發現酒液已變酸但香氣撲鼻，酸甜可口，于是他把“廿一日”加“酉”字，給這種酸水起名為“醋”，下列敘述錯誤的是(　　)
A．酒精發酵初期通氣的目的是促進酵母菌進行有氧呼吸，大量增殖
B．釀酒時糖類未耗盡，酵母菌的發酵也會停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多
C．墨塔釀酒反成醋可能是由于發酵裝置密封不嚴造成的
D．若統計活酵母菌數量時，用顯微鏡直接計數法，統計的結果比實際數目偏低
答案　D
解析　酵母菌是兼性厭氧型微生物，所以發酵初期通入氧氣的目的是促進酵母菌進行有氧呼吸，大量增殖，A正確；在釀酒的過程中，糖類即使未耗盡，酵母菌的發酵過程也會停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多，對發酵起抑制作用，導致酵母菌發酵停止，B正確；酒變酸是醋酸菌發酵的結果，墨塔釀酒反成醋的原因可能是發酵裝置密封不嚴，發酵裝置沒有清洗干凈，導致醋酸菌混入發酵液中，C正確；若統計活酵母菌數量時，可用顯微鏡直接計數法，顯微鏡直接計數所統計的菌體是活菌體和死菌體的總和，統計的結果比實際數目偏高，D錯誤。
6．(2023·湖南常德高三期末)紅薯釀制的黃酒，酒精度約為9%，制作過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．拌入蔗糖和麥芽均利于酵母菌獲得更多發酵底物
B．浸出液過濾后應保存于密閉容器中，并將容器裝滿
C．20 ℃保持24 h有利于提高發酵液中酵母菌數量
D．在一定時間內，30 ℃下發酵時間越長，紅薯黃酒的酒精度越高
答案　B
解析　制造果酒利用的是酵母菌的無氧呼吸，因此浸出液過濾后應保存于密閉容器中，但不能將容器裝滿，要留有約1/3的空間，這樣有利于酵母菌大量繁殖，并能防止發酵液溢出，B錯誤。
7．有關泡菜中亞硝酸鹽含量的研究表明，亞硝酸鹽的含量高低和亞硝酸鹽含量峰值時間的早晚與食鹽的濃度有關(見下圖)。下列有關敘述不正確的是(　　)
A．食鹽的濃度越高，亞硝酸鹽生成越快，亞硝酸鹽含量峰值出現的越早
B．取食泡菜時，時間別太長，防止空氣進入
C．臭味的產生可能與取食過程中帶入壇內油脂類物質有關
D．所用的食鹽水經煮沸后可除去水中的氧氣并殺滅雜菌
答案　A
解析　從圖中可以看出，亞硝酸鹽含量上升最快的是食鹽濃度為5%時，其峰值出現最早，當食鹽濃度上升到7%，亞硝酸鹽含量上升相對較慢，A錯誤；泡菜的制作原理是利用乳酸菌在無氧條件下進行乳酸發酵，所以取食泡菜時，時間別太長，防止空氣進入對乳酸菌產生抑制作用，B正確；如果在取食過程中混入油脂類物質，可能會破壞發酵過程，使泡菜出現臭味，C正確。
8．很多生活實例中蘊含著生物學原理，下列實例和生物學原理對應不準確的是(　　)
A．長時間存放的剩菜一般不宜食用——剩菜中的硝酸鹽會被微生物還原成亞硝酸鹽，危害人體健康
B．夏天開瓶后的紅酒容易變酸——醋酸菌將乙醇變成乙醛，再將乙醛變為乙酸
C．用巴氏消毒法對牛奶消毒——既殺死牛奶中的微生物，又不破壞牛奶中的營養成分
D．泡菜壇內有時會長一層白膜——大量乳酸菌聚集在發酵液表面形成一層白膜
答案　D
解析　長時間存放的剩菜中的硝酸鹽會被微生物還原成亞硝酸鹽，危害人體健康，A正確；夏天開瓶后的紅酒容易變酸是因為在有氧條件下醋酸菌將酒精轉變成了乙酸，B正確；用巴氏消毒法對牛奶消毒既能殺死牛奶中的微生物，又不破壞牛奶中的營養成分，C正確；泡菜壇內有時會長一層白膜是大量酵母菌聚集在發酵液表面形成的，D錯誤。
二、選擇題：每小題給出的四個選項中有一個或多個符合題目要求。
9．腐乳是我國傳統發酵食品，具有很高的營養價值。某科研機構研究了腐乳生產過程中不同濃度的食鹽對腐乳中氨基酸含量的影響。下列敘述錯誤的是(　　)
A．腐乳生產過程中發揮主要作用的微生物是酵母菌
B．時間和食鹽濃度均可影響腐乳中氨基酸的含量
C．經過發酵，豆腐中的蛋白質全部分解為小分子肽
D．食鹽濃度越高，對微生物抑制作用越強，對制作腐乳越有利
答案　ACD
解析　腐乳生產過程中發揮主要作用的微生物是毛霉，A錯誤；本實驗的自變量是時間和食鹽濃度，從圖中可以看出，在同一時間的不同食鹽濃度中，氨基酸含量不同；在同一食鹽濃度的不同時間內，氨基酸含量也不同，所以時間和食鹽濃度均可影響腐乳中氨基酸的含量，B正確；經過發酵，豆腐中的蛋白質被分解為小分子的肽和氨基酸，C錯誤；高濃度食鹽能抑制微生物生長，但同樣會影響腐乳的口感，D錯誤。
10．在傳統發酵技術中，果醋的制作往往在果酒制作基礎上進行。下圖甲是醋酸發酵裝置，乙是培養液pH變化曲線圖，下列敘述正確的是(　　)
A．發酵初期不通氣，溶液中沒有氣泡產生
B．中期可以聞到酒香，說明進行了酒精發酵
C．后期接種醋酸菌，適當通氣并提高發酵溫度
D．圖乙中能正確表示pH變化的曲線是③
答案　BC
解析　發酵初期不通氣，酵母菌先利用發酵裝置中的氧氣進行有氧呼吸產生CO2和水，然后再進行酒精發酵產生酒精和CO2，因此溶液中有氣泡產生，A錯誤；酒精是酵母菌無氧呼吸產生的，若中期可以聞到酒香，說明進行了酒精發酵，B正確；果酒制作需要無氧條件，且發酵溫度一般為18～30 ℃，而果醋制作需要氧氣，且發酵溫度一般為30～35 ℃，所以后期接種醋酸菌，應適當通氣并提高發酵溫度，C正確；果酒制作過程中，酵母菌進行無氧呼吸產生酒精和CO2，pH會稍有下降，接種醋酸菌后產生醋酸，pH會下降得更快，因而圖乙中能正確表示pH變化的曲線是②，D錯誤。
11．(2023·山東日照高三模擬)啤酒是以麥芽汁為原料，經釀酒酵母發酵制得。傳統啤酒釀造過程中，發酵在敞開式發酵池中進行，麥芽汁中接入酵母后通入大量無菌空氣，之后會產生大量氣體翻騰逸出，在麥芽汁表面形成25～30 cm厚的氣泡層(泡蓋)，然后停止通氣，進入靜止發酵階段。一段時間后可得啤酒。下列說法錯誤的是(　　)
A．用赤霉素溶液浸泡大麥種子可以有效促進α-淀粉酶合成，增加麥芽汁中可發酵糖的含量
B．靜止發酵階段酵母菌主要進行有氧呼吸
C．泡蓋的形成是由于酵母菌有氧呼吸產生CO2，能將麥芽汁與空氣隔絕
D．麥芽汁僅能為釀酒酵母的發酵過程提供碳源和水
答案　BD
解析　赤霉素能促進種子萌發，制作麥芽汁之前用含有赤霉素的溶液浸泡大麥種子，可以有效促進α-淀粉酶合成，將淀粉水解為麥芽糖，進而增加麥芽汁中可發酵糖的含量，A項正確；麥芽汁不僅能為釀酒酵母的發酵過程提供碳源和水，還能提供氮源、無機鹽，D項錯誤。
12．(2023·河北邯鄲高三調研)下列關于發酵工程應用的說法，正確的是(　　)
A．食品添加劑由于可以增加食品營養，改善食品的色、香、味，還可以延長保存期，使用時應盡量多添加
B．加酶洗衣粉使用時用沸水洗滌效果最好
C．在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質，使飼料保鮮，動物食用后能提高免疫力
D．與使用化學農藥相比，使用微生物農藥具有成本高、見效快、無污染的特點
答案　C
解析　食品添加劑過量使用會對人體健康造成影響，甚至危及生命，不能過量使用，A錯誤；加酶洗衣粉中酶制劑在最適溫度下活性最高，沸水條件使酶失活，洗滌效果較差，B錯誤；與使用化學農藥相比，使用微生物農藥具有成本低、無污染、見效慢的特點，D錯誤。
三、非選擇題
13．某小組利用塑料飲水杯、充氧泵、空氣過濾器、回旋式單向閥、硅膠管等材料制作的一種新型的果酒、果醋兩用發酵裝置，如下圖。請分析回答：
(1)制作果酒和果醋利用的微生物分別是____________、____________。
(2)圖中________和不銹鋼氣泡石能為發酵罐中的培養液進行充氧操作，______________能為通入的空氣進行無菌過濾，從而對發酵罐中的培養液實現無菌換氣。
(3)釀制果酒時一般將溫度控制在________℃，圖示裝置一般要先通氣后緊閉軟管夾，通氣的目的是__________________。若要檢測果汁發酵后是否有酒精產生，可從出料口取2 mL發酵液加入試管，再滴加0.5 mL______________溶液，觀察是否呈現________色。
(4)圖中排氣構件由回旋式單向閥通過硅膠塞連接于排氣口而成，使用前先在單向閥內裝入約1/3體積冷卻的開水，這樣處理的主要好處有__________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________(至少答出兩點)。
答案　(1)酵母菌　醋酸菌　(2)充氧泵　空氣過濾器　(3)18～30　有利于酵母菌的繁殖　酸性重鉻酸鉀　灰綠　(4)能將發酵過程產生的氣體及時排出發酵罐、可通過單向閥中氣泡的生成了解發酵狀況、能有效隔絕外界空氣對發酵介質的氧化及外界雜菌的污染、排氣不需要人工控制，使用方便
14．谷氨酸鈉是味精的主要成分，工業生產中常用谷氨酸棒狀桿菌發酵生產谷氨酸。用15%左右的葡萄糖溶液、適量的無機鹽和液氨配成發酵培養基，接種谷氨酸棒狀桿菌，給予適宜的條件，進行發酵生產谷氨酸，再制成鈉鹽即為味精。請回答下列問題：
(1)葡萄糖可為谷氨酸棒狀桿菌的生長提供________________________。發酵培養基通常采用___________________________法進行滅菌。生產谷氨酸的過程中，采用液體培養基的目的是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)在發酵過程中，當溶氧不足時，生成的代謝產物就會是乳酸或琥珀酸。根據以上信息，在生產谷氨酸的過程中，應采取的措施是________________。
(3)若要監測發酵液中谷氨酸棒狀桿菌的數目，可采用的計數方法是顯微鏡直接計數法，該方法的計數過程是先將稀釋100倍的發酵液加入計數板(由25×16＝400個小室組成，容納液體總體積為0.1 mm3)的計數室中，然后計數菌體數。若共統計到42個菌體，且1 mL的原發酵液中估計有菌體____________個。
答案　(1)碳源(和能源)　濕熱滅菌(高壓蒸汽滅菌)　利于菌體與培養液充分接觸，便于谷氨酸棒狀桿菌獲得營養物質和排出代謝廢物　(2)通入無菌空氣　(3)4.2×107
解析　(1)培養基需要為微生物的生長提供碳源、氮源、水、無機鹽及特殊營養物質，分析題干可知，葡萄糖可為谷氨酸棒狀桿菌的生長提供碳源和能源。發酵培養基通常采用濕熱滅菌(高壓蒸汽滅菌)法進行滅菌。由于液體培養基便于攪拌，因此在生產谷氨酸的過程中，采用液體培養基的目的是利于菌體與培養液充分接觸，便于谷氨酸棒狀桿菌獲得營養物質和排出代謝廢物。(2)根據題干信息，在生產谷氨酸的過程中，為防止代謝產物中出現乳酸或琥珀酸，應該不斷補充氧氣，因此應采取的措施是通入無菌空氣。(3)0.1 mm3的計數室中，共統計到42個菌體，且1 mL＝1 000 mm3，計數時由于發酵液稀釋了100倍，所以1 mL的原發酵液中估計有菌體4.2×107個。第1課時　傳統發酵技術的應用、發酵工程及其應用
課標要求　1.舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的。2.闡明發酵工程利用現代工程技術及微生物的特定功能，工業化生產人類所需產品。3.舉例說明發酵工程在醫藥、食品及其他工農業生產上有重要的應用價值。
考點一　傳統發酵技術的應用
1．發酵與傳統發酵技術
(1)發酵
①概念：人們利用________，在適宜的條件下，將原料通過________________轉化為人類所需要的產物的過程。
②原理：不同的微生物具有產生____________的能力，利用它們就可以生產出人們所需要的多種產物。
(2)傳統發酵技術
2．傳統發酵食品的制作
(1)腐乳制作
①原理：蛋白質________________。脂肪________________。
②腐乳制作過程中參與的微生物：毛霉是一種絲狀________，其繁殖方式為______________，代謝類型是________________型。
(2)泡菜的制作
①菌種的種類和來源
常見的有乳酸鏈球菌和____________________________________________________。
菌種來源：______________________________________________________________。
②乳酸菌發酵制作泡菜的原理：___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
③制作泡菜的方法步驟
(3)果酒和果醋的制作
①原理和條件
項目 制作果酒 制作果醋
發酵菌種 酵母菌 醋酸菌
代謝類型 異養 型 異養 型
發酵過程 有氧條件下，酵母菌通過有氧呼吸大量繁殖：________________ ___________________________； 無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸產生酒精：________________ ____________________________ O2、糖源充足時：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量； O2充足、缺少糖源時：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
對氧的需求 前期 ，后期_________ 一直需氧
產物檢測 聞氣味、品嘗、酸性條件下的重鉻酸鉀(橙色→灰綠色) 酸堿指示劑(pH試紙)、聞氣味、品嘗
②果酒和果醋的制作步驟及目的
源于選擇性必修3 P8“練習與應用·拓展應用3”：
果酒和果醋改進裝置及其分析
裝置的使用：使用該裝置制作果酒時，應該關閉充氣口；制作果醋時，應將充氣口連接充氣泵，輸入空氣。
1．傳統發酵技術利用不同的微生物制作不同的產品，而微生物對氧氣的需求各不相同，根據微生物在發酵過程中對氧氣的要求，回答下列問題：
(1)乳酸菌是厭氧細菌，發酵時需控制嚴格的無氧環境。嘗試說出泡菜制作過程中制造無氧環境的措施。
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)傳統米酒制作中常在米壇中挖出一定空間，這樣做的目的是什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
2．試從材料的選擇處理及發酵條件的控制等方面分析傳統發酵的相關問題：
(1)腐乳與豆腐相比，所含有機物的種類和能量有哪些變化？為什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(2)制作泡菜時配制的鹽水為什么要先煮沸，再冷卻使用？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(3)制作葡萄酒的過程中，每隔12 h左右擰松瓶蓋，目的是什么？能否打開瓶蓋？為什么？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
(4)醋酸發酵時，無論是利用糖源還是酒精，都需要打開通氣閥，請說明其原因。
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
1．(2023·山東青島高三模擬)米酒、酸奶、泡菜等都屬于傳統發酵制品，下列相關敘述正確的是(　　)
A．制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母
B．米酒發酵液中冒出的“氣泡”都來源于酵母菌無氧呼吸
C．酸奶和泡菜制作中均需要及時通氧，保證乳酸菌的有氧呼吸
D．為降低雜菌污染，發酵前需要對器具、原料等進行滅菌
2．(2021·浙江1月選考，10)用白蘿卜制作泡菜的過程中，采用適當方法可縮短腌制時間。下列方法中錯誤的是(　　)
A．將白蘿卜切成小塊
B．向容器中通入無菌空氣
C．添加已經腌制過的泡菜汁
D．用沸水短時處理白蘿卜塊
3．(不定項)如圖表示果酒和果醋生產過程中的物質變化情況，下列相關敘述正確的是(　　)
A．果酒發酵所需的最適溫度低于果醋
B．過程①②在酵母菌細胞中發生的場所相同
C．過程⑤需要氧氣而過程④不需要氧氣
D．進行果酒、果醋發酵的微生物均為真核生物
歸納總結　比較果酒與果醋制作的過程
考點二　發酵工程及其應用
1．發酵工程的概念
(1)基本概念：發酵工程是指利用________的特定功能，通過________________，規模化生產對人類有用的產品。
(2)主要內容：發酵工程主要包括________________，______________________，培養基的配制、滅菌，接種，發酵，產品的________________等方面。
2．發酵工程的基本環節
選育菌種
　↓
擴大培養：增加菌種數量
　↓
配制培養基：在菌種確定后選擇原料，反復試驗確定________________
　↓
滅菌：________________都必須嚴格滅菌
　↓
________：無菌操作
　↓
　↓
　↓
獲得產品
3．啤酒的工業化生產流程
(1)啤酒發酵的工業化生產流程及操作目的
(2)“精釀”啤酒與“工業”啤酒的區別
4．發酵工程的特點
5．發酵工程的應用
(1)在食品工業上的應用
①生產傳統的發酵產品。
②生產各種各樣的________________。
③生產________。
(2)在醫藥工業上的應用
①獲得具有________________生產能力的微生物。
②直接對________進行改造，再通過發酵技術大量生產所需要的產品。
③利用基因工程，將病原體的______________基因轉入適當的微生物細胞，獲得的表達產物可以作為疫苗使用。
(3)在農牧業上的應用：生產微生物________________________。
(4)其他方面的應用
①利用纖維廢料發酵生產________________等能源物質。
②極端微生物的應用：嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產________，嗜低溫菌有助于提高________________的產量。
源于選擇性必修3 P27“異想天開”：單細胞蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業的廢液等為原料，通過發酵獲得的大量的微生物________。其不僅含有豐富的________，還含有糖類、________和維生素等物質。
1．觀察分析教材第P24～25“啤酒的工業化生產流程”，思考回答：與傳統的手工發酵相比，在啤酒的發酵生產過程中，哪些工程手段使啤酒的產量和質量明顯提高？
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
2．引起全球新冠感染大流行的元兇是新冠病毒，利用發酵工程相關知識，如何大量生產新冠病毒疫苗？
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_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
4．啤酒生產的簡要流程如圖所示，制麥時用赤霉素溶液浸泡大麥種子，糖化主要將麥芽中的淀粉等有機物水解為小分子。下列說法錯誤的是(　　)
A．在整個發酵過程中，要始終保持嚴格的無菌、厭氧環境
B．用赤霉素溶液浸泡大麥種子，目的是促進α 淀粉酶合成
C．在接種酵母菌前進行冷卻處理，是為了避免殺死酵母菌種
D．包裝后放置的啤酒變酸且產生表面菌膜，一般可從菌膜中分離得到醋酸菌
5．(2023·湖南長沙高三調研) 植物酵素是指以植物為主要原料，經微生物發酵制得的含有特定生物活性成分的產品。蘋果酵素生物發酵的流程中，需將蘋果去核、切塊，加冰糖，并持續發酵90天。每隔15天測定總酸含量和乙醇含量，結果見下圖。下列敘述正確的是(　　)
A．冰糖為微生物發酵提供養分，加入前可用紫外線照射殺滅其表面微生物
B．第一個月的隔天通氣的目的是抑制厭氧型和兼性厭氧型微生物的無氧呼吸
C．第二個月總酸量增加的主要原因可能是乳酸菌等微生物呼吸產生了CO2
D．第三個月總酸量和乙醇量發生的變化可能與醋酸菌的發酵作用密切相關
1．(不定項)(2022·山東，20)啤酒的工業化生產中，大麥經發芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發酵、消毒等工序后，最終過濾、調節、分裝。下列說法正確的是(　　)
A．用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發芽就能產生α 淀粉酶
B．焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進行滅菌
C．糖漿經蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進行發酵
D．通過轉基因技術可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發酵周期
2．(2021·山東，12)葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法錯誤的是(　　)
A．無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B．自然發酵制作葡萄酒時起主要作用的菌是野生型酵母菌
C．葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進入發酵液形成的
D．制作過程中隨著發酵的進行發酵液中糖含量增加
3．(2021·遼寧，8)利用菠蘿蜜制作果醋的大致流程為：先在滅菌的果肉勻漿中接種酵母菌，發酵6天后，再接入活化的醋酸桿菌，發酵5天。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．乙醇既是醋酸發酵的底物，又可以抑制雜菌繁殖
B．酵母菌和醋酸桿菌均以有絲分裂的方式進行增殖
C．酵母菌和醋酸桿菌發酵過程中控制通氣的情況不同
D．接入醋酸桿菌后，應適當升高發酵溫度
4．(不定項)(2022·江蘇，16)在制作發酵食品的學生實踐中，控制發酵條件至關重要。下列相關敘述錯誤的有(　　)
A．泡菜發酵后期，盡管乳酸菌占優勢，但仍有產氣菌繁殖，需開蓋放氣
B．制作果酒的葡萄汁不宜超過發酵瓶體積的2/3，制作泡菜的鹽水要淹沒全部菜料
C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入無菌空氣制作葡萄醋
D．果酒與果醋發酵時溫度宜控制在18～30 ℃，泡菜發酵時溫度宜控制在30～35 ℃
5．(2022·湖北)廢水、廢料經加工可變廢為寶。某工廠利用果糖生產廢水和沼氣池廢料生產蛋白質的技術路線如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．該生產過程中一定有氣體生成
B．微生物生長所需碳源主要來源沼氣池廢料
C．該生產工藝利用微生物厭氧發酵技術生產蛋白質
D．沼氣池廢料和果糖生產廢水在加入反應器之前需要滅菌處理
1．判斷關于腐乳和泡菜的敘述
(1)腐乳的制作需要多種微生物的參與，起主要作用的是曲霉(　　)
(2)豆腐中的蛋白質被蛋白酶全部分解成了氨基酸(　　)
(3)泡菜制作中選材裝至半壇時，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續裝滿(　　)
(4)泡菜的制作前期需要通入氧氣，后期應嚴格保持無氧條件(　　)
2．判斷關于果酒、果醋的敘述
(1)酵母菌通過有氧呼吸可以大量繁殖，通過無氧呼吸可以產生酒精(　　)
(2)各種葡萄都可以釀制出紅葡萄酒(　　)
(3)由于醋酸菌對氧氣的含量相當敏感，所以在醋酸發酵過程中要始終通入氧氣(　　)
(4)只有在糖源充足的情況下才能進行醋酸發酵(　　)
3．判斷關于發酵工程的基本環節及應用的敘述
(1)在青霉素生產過程中如果污染了雜菌，某些雜菌會分泌酶將青霉素分解掉(　　)
(2)谷氨酸的發酵生產：在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酰胺；在酸性條件下則容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺(　　)
(3)以谷物或水果作原料，利用醋酸菌發酵生產各種酒類(　　)
(4)單細胞蛋白是通過發酵產生的大量微生物分泌蛋白(　　)
(5)發酵工程一般用半固體培養基(　　)
4．填空默寫
(1)(選擇性必修3 P5)發酵是指______________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)(選擇性必修3 P7)醋酸菌是________________，當O2、糖源都________時能將糖分解成乙酸；當________________時則直接將________________________________________。
(3)(選擇性必修3 P7)制作葡萄酒時，要將溫度控制在18～30 ℃的原因是_______________。制作葡萄醋時，要將溫度控制在30～35 ℃的原因是__________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)(選擇性必修3 P7)在制作果酒的過程中，避免發酵液污染需要從發酵制作的過程全面考慮。例如，________________要清洗干凈，裝入葡萄汁后，________________；每次排氣時只需________________，不要完全揭開瓶蓋等。
(5)(選擇性必修3 P27)單細胞蛋白是_________________________________________________
_______________________________________________________________________________。

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