資源簡介

(共91張PPT)
傳統發酵技術及發酵工程的應用
課前自主預習案
課堂互動探究案
課前自主預習案
素能目標★考向導航
基礎梳理——系統化
知識點一　發酵與傳統發酵技術
一、概念
1．發酵的概念和種類：
（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）種類：有氧發酵（如醋酸發酵、谷氨酸發酵）和　　　　（如酒精發酵）。
2．傳統發酵技術的概念：
直接利用原材料中天然存在的　　　　，或利用前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發酵物中的　　　　進行發酵、制作食品的技術。
微生物
微生物的代謝
無氧發酵
微生物
微生物
二、嘗試制作傳統發酵食品
1．泡菜的制作
（1）制作原理
①發酵實質：在　　　條件下，　　　　將葡萄糖分解成乳酸。
②反應式：_______________________________。
無氧
乳酸菌
C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量
（2）制作流程

（3）關鍵操作
①泡菜壇的選擇：火候好、無　　、無砂眼、壇沿深、蓋子吻合好的泡菜壇。
②腌制的條件：控制腌制的時間、　　　和食鹽的用量。防止　　　　，嚴格密封。
5%～20%
洗凈
沒過
裂紋
溫度
雜菌污染
2．果酒和果醋的制作
（1）制作原理
菌種 反應簡式
果酒 酵母菌
有氧條件，大量繁殖：_____________________________　　　　　　　　
無氧條件，產生酒精：_____________________________　　　　　　　　
果醋 醋酸菌 氧氣、糖源都充足時：糖→醋酸
氧氣充足、缺少糖源時：乙醇→　　　　→醋酸，
　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O＋能量
C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量
乙醛
C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
（2）實驗設計與操作
沖洗
酒精發酵
18～30
30～35
密封
通氣
10～12
7～8
知識點二　發酵工程及其應用
1．發酵工程的基本環節
誘變育種
基因工程育種
菌種
培養基
發酵設
備
微生物數量
產物濃度
營養組分
過濾、沉淀
產物性質
2．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）在其他方面的應用
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
基能過關——問題化
一、判一判（判斷正誤并找到課本原話）
（一）發酵與傳統發酵技術
1．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。（選擇性必修3 P5正文）（　　）
2．多種微生物參與了豆腐的發酵，其中起主要作用的是曲霉。（選擇性必修3 P5正文）（　　）
3．酵母菌是厭氧微生物，在無氧條件下能進行酒精發酵。（選擇性必修3 P6正文）（　　）
4．果酒發酵溫度一般控制在30～35 ℃，時間為10～12 d。（選擇性必修3 P6探究·實踐）（　　）
5．工業上大規模生產時，通常會先通過微生物培養技術獲得單一菌種，再將它們接種到物料中進行發酵。（選擇性必修3 P8正文）（　　）
√
√
×
×
×
（二）發酵工程及其應用
1．青霉素是世界上第一個應用于臨床的抗生素。（選擇性必修3 P22從社會中來）（　　）
2．性狀優良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過雜交育種或基因工程育種獲得。（選擇性必修3 P22圖1－9）（　　）
3．分離、提純產物是發酵工程的中心環節。（選擇性必修3 P23圖1－9）（　　）
4．發酵工程中一旦有雜菌污染，可能導致產量大大下降。因此培養基和發酵設備都必須經過嚴格的消毒。（選擇性必修3 P23圖1－9）（　　）
5．啤酒的發酵過程分為主發酵和后發酵兩個階段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在后發酵階段完成。（選擇性必修3 P24思考·討論）（　　）
√
×
×
×
×
二、議一議
【教材易漏拾遺】
1．[選擇性必修3 P2～3]通過閱讀“從傳統發酵技術到發酵工程”的科技探索之路你能得到哪些啟示？
提示：發酵技術是從生活、生產實踐中產生的，人們在生產發酵產品時需要科學研究的指導和技術的改進；科學理論和技術發展到一定程度，就可以進入工程應用階段等。
2．[選擇性必修3 P6探究·實踐拓展]分析“制作泡菜”，回答問題：
（1）制作泡菜時，鹽水為什么煮沸后冷卻？


（2）為什么泡菜壇內有時會長一層白膜？你認為這層白膜是怎么形成的？
提示：(1)煮沸有兩大作用，一是除去水中氧氣，二是殺滅鹽水中的微生物。冷卻是為了防止殺死壇內的發酵微生物。
提示： (2)白膜是由產膜酵母的繁殖形成的。酵母菌是兼性厭氧微生物，泡菜發酵液營養豐富，其表面氧氣含量也很豐富，適合酵母菌繁殖。
3．[選擇性必修3 P6]“膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，但如果人體攝入過量，會發生中毒，甚至死亡。”
思考：日常生活中不能吃存放時間過長、變質的蔬菜的原因是什么？
提示：存放時間過長、變質的蔬菜中含有大量的亞硝酸鹽，亞硝酸鹽在特定的條件下會轉變成亞硝胺，亞硝胺具有致癌作用。
4．[選擇性必修3 P7探究·實踐拓展]思考：
（1）在果酒制作中應該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？



（2）果酒制作時，發酵瓶裝入葡萄汁后留有1/3空間的目的是什么？
提示：(1)應該先沖洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會。
提示： (2)先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡氧氣后再進行酒精發酵；其次，防止發酵過程中產生的CO2造成發酵液的溢出。
5．[選擇性必修3 P23思考·討論]在進行發酵生產時， 排出的氣體和廢棄培養液等能直接排放到外界環境中嗎？為什么？
提示：發酵過程中產生的氣體和廢棄培養液需經過相應的凈化設備，達到國家排放要求后才能排放到外界環境中。因為有些氣體和廢棄培養液對人和生物有害或對環境造成污染。
課堂互動探究案
考點一　泡菜、果酒和果醋的制作
任務1　完善泡菜制作過程的分析
泡菜制作過程中乳酸菌數量和乳酸含量的變化
乳酸菌 乳酸
發酵初期 少(有O2，乳酸菌活動受________) 少
發酵中期 最多(乳酸積累，________雜菌活動) 增多
發酵后期 減少(乳酸繼續積累，pH繼續________，抑制乳酸菌活動) 繼續增多直至穩定
變化曲線
抑制
抑制
下降
任務2　完善果酒和果醋的制作分析
(1)酵母菌和醋酸菌的比較
酵母菌 醋酸菌
生物學分類 單細胞，_____生物 單細胞，______生物
代謝方式 異養兼性厭氧型 __________型
生長繁殖的最適生長溫度 ________ 30～35 ℃
主要繁殖方式 出芽生殖 ________
生產、生活應用 釀酒、發面等 制醋
真核
原核
異養需氧
約為28 ℃
二分裂
(2)果酒和果醋制作成功的關鍵點
項目 說明
材料的選擇與處理 選擇新鮮的水果，榨汁前先將水果進行________，再除去________，以防果汁流失及污染。沖洗以洗去________為目的，以防洗去野生型________
防止發酵液被污染 ①榨汁機和發酵瓶等都需清洗干凈，且發酵瓶要進行________
②清洗水果時要先______后________
③發酵瓶排氣管用________而不用直管
沖洗
枝梗
灰塵
酵母菌　
消毒
清洗
除枝梗　
曲頸管
任務3　制作過程的比較
果酒和果醋的制作 泡菜的制作
主要菌種 果酒：________ 果醋：________ ________
原理 乳酸菌________產生乳酸　　
酵母菌
醋酸菌
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌　
醋酸
乙醛
發酵
實驗流程 挑選葡萄 ↓ ________ ↓ ________ ↓ 酒精發酵→________ ↓ 醋酸發酵→果醋
發酵條件 果酒：前期通氧，后期密閉，溫度：18～30 ℃果醋：一直通氧，溫度：30～35 ℃ 密閉，保證無氧環境，溫度不能過高
沖洗
榨汁　
果酒　
鹽水冷卻
加入調味料，裝壇
任務4　裝置圖解讀
(1)各部位的作用
①充氣口：在醋酸發酵時連接充氣泵進行充氣。
②排氣口：排出酒精發酵時產生的CO2。
③與排氣管相連的長而彎曲的膠管：防止空氣中微生物的污染。
④出料口：用來取樣。
(2)該裝置的使用方法
使用該裝置制酒時，應該關閉充氣口；制醋時，應將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。
1.泡菜制作的注意事項
(1)材料的選擇及用量
①蔬菜應新鮮，若放置時間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。
②用清水和食鹽配制質量百分比為5%～20%的鹽水，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的細菌。
(2)防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，要迅速封口。
(3)氧氣需求
①泡菜壇要選擇透氣性差的容器，以創造無氧環境，有利于乳酸菌發酵，防止蔬菜腐爛。
②泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內注滿水，以保證壇內乳酸菌發酵所需的無氧環境，并注意在發酵過程中經常補水。
(4)控制適宜的溫度：溫度高導致雜菌滋生，溫度低不利于乳酸發酵。
2．果酒、果醋制作的注意事項
(1)材料的選擇與處理：選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄沖洗，再除去枝梗和腐爛的籽粒，以防葡萄汁流失及污染。沖洗的目的是洗去葡萄表面的灰塵，且不要太干凈，以防洗去葡萄表面的野生型酵母菌。
(2)防止發酵液被污染的方法
①榨汁機要清洗干凈并晾干。
②發酵瓶要洗凈并用體積分數為70%的酒精消毒，或用洗潔精洗滌。
③裝入葡萄汁后要封閉充氣口。
(3)果酒、果醋發酵條件的控制
①葡萄汁裝入發酵瓶時，要留約1/3空間，目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡O2后再進行酒精發酵，防止發酵過程中產生的CO2造成發酵液溢出。
②嚴格控制溫度：18～30 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精發酵，30～35 ℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸發酵。
③充氣：酒精發酵為無氧發酵，需封閉充氣口；醋酸發酵為有氧發酵，需適時通過充氣口充氣。
考向一 泡菜制作過程的考查
1.[2023·棗莊模擬]泡菜(乳酸發酵過的蔬菜)是許多亞洲國家的傳統食品，在發酵液中通常發現的微生物包括乳酸菌、酵母菌和絲狀真菌。如圖表示這3種不同微生物群中活細胞數和卷心菜乳酸發酵過程中pH的變化。發酵液中的溶解氧隨時間下降，在第22天被完全耗盡。下列說法錯誤的是(　　)
A.pH從第1天到第3天的下降主要由乳酸菌產生的乳酸引起
B．酵母菌從第10天到第22天的生長與發酵液中的氧氣有關
C．酵母菌在第26天后開始產生酒精
D．一些絲狀真菌在低pH下表現出較高的耐受性
答案：C
解析：由題圖可知，第1天到第3天pH下降主要由乳酸菌代謝產生乳酸引起，A正確；酵母細胞在有氧條件下大量繁殖，從第10天到第22天，酵母菌大量繁殖，與發酵液中的氧氣有關，B正確；第22天發酵液中的溶解氧耗盡，因此酵母細胞在第26天之前就已經開始無氧呼吸產生酒精，C錯誤；由題圖分析可知，低pH下，絲狀真菌活細胞數能保持相對穩定，表現出較高的耐受性，D正確。
2．我國最早的詩集《詩經》中有“中田有廬，疆埸有瓜，是剝是菹，獻之皇祖”的詩句，其中“廬”(蘆)和“瓜”是蔬菜，“剝”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜是一種歷史悠久、深受群眾喜愛的傳統美食。回答下列有關泡菜制作的問題：
(1)制作泡菜時，為了縮短制作時間，有人還會在冷卻后的鹽水中加入少量陳泡菜液，加入陳泡菜液的作用是____________________。
(2)泡菜制作過程中，乳酸發酵的過程即為乳酸菌進行__________的過程。該過程發生在乳酸菌細胞的_______中。
(3)泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有_____、______和_______等。
(4)從開始制作到泡菜品質最佳這段時間內，泡菜液逐漸變酸。這段時間內泡菜壇中乳酸菌和其他雜菌的消長規律是____________________，原因是__________________________。
增加乳酸菌數量
無氧呼吸
細胞質
溫度
腌制時間
食鹽用量
乳酸菌數量增多，雜菌數量減少　
乳酸菌比雜菌更為耐酸
解析：(1)陳泡菜液中含有一定量的乳酸菌，因此加入陳泡菜液，菌體數量擴增速度會加快，發酵時間可縮短。(2)乳酸菌為厭氧菌，進行無氧呼吸產生乳酸，該過程只能在細胞質中進行。(3)溫度過高、腌制時間過短、食鹽用量不足等，容易造成雜菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。(4)從開始制作到泡菜品質最佳這段時間內，氧氣濃度逐漸降低，泡菜液逐漸變酸，不適宜雜菌生長，而適宜乳酸菌生長，因此乳酸菌數量增加，其他雜菌數量減少。
考向二對果酒、果醋制作的考查
3.[經典模擬]如圖表示果酒和果醋制作過程中的物質變化過程，下列敘述正確的是(　　)
A．過程①和②都只能發生在缺氧條件下
B．過程①和③都發生在酵母菌細胞的線粒體中
C．過程③和④都需要氧氣的參與
D．過程①～④所需的最適溫度基本相同
答案：C
解析：有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同，均發生在細胞質基質中，產物是丙酮酸，而丙酮酸產生乙醇只能發生在無氧呼吸過程中，A、B錯誤；③過程屬于有氧呼吸第二、三階段，第三階段需要氧氣參與，④過程是制作果醋的過程，需醋酸菌參與，醋酸菌是一種好氧細菌，因此④過程也需要氧氣參與，C正確；制作果酒時，最適溫度為18～30 ℃，而制作果醋時最適溫度為30～35 ℃，D錯誤。
4．右圖是探究果酒與果醋發酵的裝置示意圖。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．改變通入氣體種類，可以研究呼吸作用類型對發酵的影響
B．果酒發酵中期通入氮氣，酵母菌將從有氧呼吸轉變為無氧呼吸
C．果醋的發酵周期與實驗設定的溫度密切相關
D．氣體入口與氣體出口可以交換使用
答案：D
解析：酵母菌是兼性厭氧菌，可進行有氧呼吸和無氧呼吸，通入氧氣后，酵母菌可進行有氧呼吸，而通入其他氣體，酵母菌則進行無氧呼吸，故改變通入氣體種類，可以研究呼吸作用類型對發酵的影響，A正確；果酒發酵中期通入氮氣，裝置中氧氣減少，使酵母菌從有氧呼吸轉變為無氧呼吸，B正確；溫度影響酶的活性，因此果醋的發酵周期與實驗設定的溫度有密切關系，C正確；氣體入口管通入液面以下，氣體出口管在液面以上，故兩者不能交換使用，D錯誤。
5．[天津卷]天津獨流老醋歷史悠久、獨具風味，其生產工藝流程如下圖。
(1)在糖化階段添加酶制劑需要控制反應溫度，這是因為酶__________________________。
(2)在酒精發酵階段，需添加酵母菌。在操作過程中，發酵罐先通氣，后密閉。通氣能提高__________的數量，有利于密閉時獲得更多的酒精產物。
在最適溫度條件下催化能力最強　
酵母菌
(3)在醋酸發酵階段，獨流老醋采用獨特的分層固體發酵法，發酵30天。工藝如下：
①發酵過程中，定期取樣測定醋酸桿菌密度變化，趨勢如圖。據圖分析，與顛倒前相比，B層醋酸桿菌在顛倒后密度變化的特點是__________________，由此推測，影響醋酸桿菌密度變化的主要環境因素是______________________。
先快速增長后趨于穩定
氧氣、營養物質、pH
②乳酸含量高是獨流老醋風味獨特的重要成因。發酵過程中，發酵缸中____________________________________層的醋醅有利于乳酸菌繁殖，積累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少，主要原因是發酵后期營養物質消耗等環境因素的變化，加劇了不同種類乳酸菌的____________，淘汰了部分乳酸菌種類。
顛倒前的B層和顛倒后的A(或不翻動，或下)
種間競爭(或競爭)
解析：(1)酶的活性受溫度影響，最適溫度下，酶的活性最高。(2)通氣會促進酵母菌有氧呼吸，促進酵母菌群的繁殖，有利于獲得更多的酒精產物。(3)①據圖可知，B層醋酸桿菌為“S”形增長，其變化趨勢為先快速增長、后保持穩定。影響B層的主要環境因素為氧氣、pH和營養條件。②乳酸菌為厭氧菌，應該是下層醋醅有利于其繁殖，如前兩個發酵缸的B層，后兩個發酵缸中的A層。③不同種類的乳酸菌之間為種間競爭關系。
考點二　發酵工程及其應用
任務1　完善圖示發酵工程生產產品的流程圖
(1)若能生產人生長激素的工程菌是通過①培育的，①應該是________；若高產青霉素菌種是通過②培育的，②應該是________。
(2)根據培養基的用途，可以將它們分為____培養基和____培養基。各種培養基的具體配方不同，但一般都含有______________________等營養成分。培養基在使用之前要用__________進行滅菌。
(3)整個過程的中心環節是____________，在該時期要隨時取樣檢測培養基中的__________________等。同時，要嚴格控制____________等發酵條件，因為環境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物________的形成。
基因工程
誘變育種
選擇
鑒別
碳源、氮源、水、無機鹽
濕熱滅菌法
發酵過程
微生物數量、產物濃度　
溶氧量、pH和溫度
代謝物
(4)在發酵過程中要不斷攪拌的目的是：
①_________________________________________________________；
②________________________________________________________。
(5)發酵產品分離、提純時要根據產品的類型不同選擇合適的方法。如果發酵產品是菌體本身，常常采用______________等方法分離、提純；如果發酵產品是微生物的代謝物，還要根據________采取適當的方法分離、提純。
增加溶氧量
使菌種與培養液充分接觸，提高原料的利用率
過濾、沉淀
產物的性質
任務2　完善啤酒的工業化生產流程圖
(1)啤酒發酵的工業化生產流程及操作目的
大麥種子發芽，釋放淀粉酶
淀粉分解，形成糖漿
酵母菌將糖轉化為酒精和二氧化碳　
(2)“精釀”啤酒與“工業”啤酒的區別
長
短
低
高
任務3　完善發酵工程的特點
溫和　
豐富
低廉
專一
污染小
容易處理
1.發酵裝置——大型發酵罐的結構示意圖分析(見圖文智連)
(1)攪拌葉輪在發酵過程中的作用。
①通過葉輪的攪拌作用，使培養基在發酵罐內得到充分的混合，盡可能使微生物在發酵罐里的每一處均能得到充足的氧氣和培養基中的營養物質；
②良好的攪拌有利于微生物發酵過程中產生的熱量傳遞給冷卻介質；
③攪拌能使發酵液充分混合，發酵罐的發酵液中的固型物質保持懸浮狀態。
(2)發酵罐中發酵條件的控制。
①溫度的控制：發酵過程中可以通過溫度傳感器和控制裝置進行檢測和由冷卻水進、出口水流來調整；
②溶解氧的控制：通過通氣量和攪拌速度加以調節；
③pH的控制：可以通過pH計檢測，并由加料裝置添加酸和堿進行調節，也可以在培養基中添加pH緩沖液等。計算機應用的發酵工程中實現了對溫度、酸堿度、通氣量、轉速的自動記錄和自動控制。
(3)與傳統的容器相比，發酵罐最明顯的優勢。
發酵罐能實現大規模連續生產，最大限度地利用原料和設備，獲得高產量和高效率。
①進行嚴格滅菌，能使空氣按需要流通，從而提供良好的發酵環境；
②實施攪拌、振蕩以促進微生物生長；
③對溫度、壓力、空氣流量實行自動控制；
④通過各種生物傳感器測定發酵罐內菌體濃度、營養成分、產品濃度等，并用電腦隨時調節發酵進程。
2．發酵工程基本環節分析
(1)選擇發酵工程所用菌種需要考慮的因素：在低成本的培養基上能迅速生長繁殖；生產所需代謝物的產量高；發酵條件容易控制；菌種不易變異、退化等。
(2)發酵過程中對發酵條件的控制：要對溫度、pH、溶解氧等發酵條件進行嚴格控制，使其最適合微生物的生長繁殖，同時及時添加必要的營養組分。
(3)對發酵工程中產物的分離：在發酵工程中使用的分離和提純產物的方法較多。在產物的初分離階段，常采用沉淀、萃取、膜分離、吸附和離子交換等方法；在進一步純化階段，會采用液相層析法、結晶法等方法。發酵工程產物無論是代謝物還是菌體本身，都需要進行質量檢查，合格后才能成為正式產品。
(4)對發酵生產時微生物及其代謝物的處理：為了減少或避免污染物的產生和排放，實現清潔生產，應該對排出的氣體和廢棄培養液進行二次清潔或滅菌處理。
考向一 發酵工程及其應用
1.高酒精度啤酒(酒精濃度≥7.5% vol)由于其高酒精度、高發酵度、低殘糖等特點，受到越來越多消費者的青睞，其釀造工藝如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．生產啤酒用的發酵罐和大麥汁等原料都需要經過滅菌消毒
B．多次分批補加葡萄糖可以減少發酵初期的高滲透壓對酵母細胞代謝的影響
C．主發酵過程中還原糖主要用于有氧呼吸，其產生的CO2會使pH下降
D．發酵過程中要適時往外排氣，后發酵時期可以延長排氣時間間隔
答案：C
解析：生產啤酒用的發酵罐和大麥汁等原料都需要經過滅菌消毒，防止原料自帶的雜菌污染發酵，A正確；多次分批補加葡萄糖可以減少發酵初期的高滲透壓對酵母細胞代謝的影響，B正確；主發酵過程中還原糖主要用于無氧呼吸產生酒精，同時無氧呼吸產生的CO2會使pH下降，C錯誤；發酵過程中要適時往外排氣，后發酵時期由于糖類物質不充足，產生的氣體變少，可以延長排氣時間間隔，D正確。
2．下列有關發酵工程的敘述中，錯誤的是(　　)
A．發酵工程采用連續培養的方法以最大限度地獲得人類所需的產品
B．發酵所用的菌種多是通過雜交育種的方式獲得
C．發酵工程就是利用微生物的呼吸作用生產人類所需的產品
D．發酵工程以其生產條件溫和、原料來源豐富、產物專一、廢棄物對環境污染小和容易處理等特點被廣泛應用
答案：B
解析：發酵工程通常可以采用連續培養的方法以最大限度地獲得人類所需的產品，A正確；很多微生物是原核生物，不能通過雜交育種獲得菌種，發酵所用的菌種多是通過人工誘變的方式獲得，B錯誤；發酵工程就是利用微生物的有氧呼吸或無氧呼吸生產人類所需的產品，C正確；發酵工程具有生產條件溫和、原料來源豐富、產物專一、廢棄物對環境污染小和容易處理等特點，D正確。
考向二 發酵工程的綜合考查

3．谷氨酸棒狀桿菌可用于微生物發酵工程生產谷氨酸，從而制取谷氨酸鈉(味精)。如圖為谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑，通過發酵工程可以大量生產谷氨酸。回答下列問題：
(1)與酵母菌相比，谷氨酸棒狀桿菌在結構上的顯著特點是____________________；谷氨酸發酵的培養基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等，從物理性質看，該培養基屬于________培養基。
無以核膜為界限的細胞核
液體　
(2)測定谷氨酸棒狀桿菌數目可采用的計數方法有顯微鏡直接計數法和____________，前者計數的結果比后者計數的結果值偏___(填“大”或“小”)，原因？
(3)由圖可知，谷氨酸棒狀桿菌體內若積累了較多的谷氨酸，則會抑制谷氨酸脫氫酶的活性，微生物這種對自身代謝速率的調節方式是________。
稀釋涂布平板法
大
前者死活菌體一起計數，后者只計數活菌數，且可能有多個菌體形成同一個菌落
負反饋調節
(4)谷氨酸棒狀桿菌在發酵過程中要不斷通入無菌空氣，并通過攪拌使空氣形成細小的氣泡，迅速溶解在培養液中，當培養基中碳氮比為4∶1時，菌體大量繁殖而產生的谷氨酸少；當碳氮比為3∶1時，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在無氧條件下，谷氨酸棒狀桿菌的代謝產物是乳酸或琥珀酸。由此說明谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型是_____________，由上述探究可知，通過發酵得到大量谷氨酸的發酵思路？
異養兼性厭氧型
不斷向發酵液中通入無菌空氣，發酵液中碳氮比為4∶1，培養一段時間使菌種大量繁殖，后將培養液的碳氮比改為3∶1
發酵條件
[長句應答必備]
1．果酒制作需要的微生物是酵母菌，它是一種兼性厭氧型微生物，通過有氧呼吸可以大量增殖，通過無氧呼吸可以產生酒精。
2．果醋制作需要的微生物是醋酸菌，它是一種好氧菌，所以果醋制作需要一直通入氧氣。
3．果酒和果醋制作需要的溫度分別是18～30 ℃和30～35 ℃。
4．腐乳的制作需要多種微生物參與，但主要是毛霉。通過脂肪酶、蛋白酶等酶的作用，可將一些大分子物質水解成小分子物質。
5．泡菜制作需要的微生物是乳酸菌，乳酸菌是厭氧菌，所以乳酸發酵需要無氧環境。
[等級選考研考向]
1．[2022·湖北卷]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于沼氣池廢料
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的參與，酵母菌呼吸作用會產生二氧化碳，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，微生物生長所需的碳源主要來源于果糖生產廢水，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含量，故據此推測該生產工藝利用微生物的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。
2．[2022·湖北卷]關于白酒、啤酒和果酒的生產，下列敘述錯誤的是(　　)
A．在白酒、啤酒和果酒的發酵初期需要提供一定的氧氣
B．白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程
C．葡萄糖轉化為乙醇所需的酶既存在于細胞質基質，也存在于線粒體
D．生產白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但發酵過程中起主要作用的都是酵母菌
解析：在白酒、啤酒和果酒的發酵初期需要提供一定的氧氣，讓酵母菌大量繁殖，再進行酒精發酵，A正確；白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程，如發酵初期酵母菌大量繁殖，B正確；酒精發酵利用的菌種是酵母菌，葡萄糖轉化為乙醇所需的酶存在于細胞質基質，不存在線粒體中，C錯誤，D正確。
答案：C
3．[2022·山東卷]青霉菌處在葡萄糖濃度不足的環境中時，會通過分泌青霉素殺死細菌，以保證自身生存所需的能量供應。目前已實現青霉素的工業化生產，關于該生產過程，下列說法錯誤的是(　　)
A．發酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B．可用深層通氣液體發酵技術提高產量
C．選育出的高產菌株經擴大培養后才可接種到發酵罐中
D．青霉素具有殺菌作用，因此發酵罐不需嚴格滅菌
答案：D
解析：青霉菌處于葡萄糖濃度不足的環境中會通過分泌青霉素殺死細菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液單位體積中溶質微粒較多，會導致細胞失水，發酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解為半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生長的最佳碳源，可以被青霉菌緩慢利用而維持青霉素分泌的有利條件，A正確；青霉菌的代謝類型為異養需氧型，可用深層通氣液體發酵技術提高產量，B正確；選育出的高產青霉素菌株經擴大培養純化后，才可接種到發酵罐中進行工業化生產，C正確；為了防止細菌、其他真菌等微生物的污染，獲得純凈的青霉素，發酵罐仍需嚴格滅菌，D錯誤。
4．[2022·江蘇卷]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18～25℃，泡菜發酵時溫度宜控制在30～35℃
答案：ACD
5．[2022·遼寧卷]β－苯乙醇是賦予白酒特征風味的物質。從某酒廠采集并篩選到一株產β－苯乙醇的酵母菌應用于白酒生產。下列敘述正確的是(　　)
A．所用培養基及接種工具分別采用濕熱滅菌和灼燒滅菌
B．通過配制培養基、滅菌、分離和培養能獲得該酵母菌
C．還需進行發酵實驗檢測該酵母菌產β－苯乙醇的能力
D．該酵母菌的應用有利于白酒新產品的開發
解析：培養基一般選擇濕熱滅菌，接種工具一般用灼燒滅菌，A正確；分離純化酵母菌，操作如下：配制培養基→滅菌→接種→培養→挑選菌落，B錯誤；為了篩選得到目的菌，應該進行發酵實驗檢測該酵母菌產β－苯乙醇的能力，C正確；篩選到一株產β－苯乙醇的酵母菌可應用于白酒新產品的開發，D正確。
答案：ACD
6．[2022·山東卷]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。
7．[2022·湖南卷]黃酒源于中國，與啤酒、葡萄酒并稱世界三大發酵酒。發酵酒的釀造過程中除了產生乙醇外，也產生不利于人體健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素與乙醇反應形成，各國對酒中的EC含量有嚴格的限量標準。回答下列問題：
(1)某黃酒釀制工藝流程如圖所示，圖中加入的菌種a是________，工藝b是________(填“消毒”或“滅菌”)，采用工藝b的目的是
_________________________________________________________。
酵母菌
消毒　
殺死啤酒中部分微生物，防止雜菌污染，延長其保存期　
(2)以尿素為唯一氮源的培養基中加入____指示劑，根據顏色變化，可以初步鑒定分解尿素的細菌。尿素分解菌產生的脲酶可用于降解黃酒中的尿素，脲酶固定化后穩定性和利用效率提高，固定化方法有__________________________________(答出兩種即可)。
(3)研究人員利用脲酶基因構建基因工程菌L，在不同條件下分批發酵生產脲酶，結果如圖所示。推測________是決定工程菌L高脲酶活力的關鍵因素，理由是________________________________。
酚紅
化學結合法、包埋法、物理吸附法
pH
隨著培養時間延長，兩圖形中脲酶活力變化曲線基本一致，當pH從6.5降為4.5時，酶活力逐漸下降后保持相對穩定　
(4)某公司開發了一種新的黃酒產品，發現EC含量超標。簡要寫出利用微生物降低該黃酒中EC含量的思路？。
在發酵環節加入尿素分解菌，使尿素被分解， EC不能形成，從而降低EC含量
[國考真題研規律]
8．[2021·全國乙卷]工業上所說的發酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質轉化為特定產品的過程。利用微生物發酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業通過發酵制作醬油的流程示意圖如下。
回答下列問題：
(1)米曲霉發酵過程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養物質，大豆中的__________可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供______。
蛋白質
碳源
(2)米曲霉發酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些酶中的________、________能分別將發酵池中的蛋白質和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分，如將蛋白質分解為小分子的肽和________。米曲霉發酵過程需要提供營養物質，通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于________(填“自養厭氧”“異養厭氧”或“異養好氧”)微生物。
(3)在發酵池發酵階段添加的乳酸菌屬于________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產物是________。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質量的重要因素，據圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質是_________________(答出1點即可)。
蛋白酶
脂肪酶
氨基酸
異養好氧
原核生物　
CO2和酒精
酒精(乳酸、食鹽)課后定時檢測案38　傳統發酵技術及發酵工程的應用
[基礎鞏固練]——學業水平一、二
考點一　利用微生物發酵來生產特定的產物
1．在家庭中用葡萄制作果酒時，正確的操作是（　　）
A.讓發酵裝置接受光照
B．給發酵裝置適時排氣
C．向發酵裝置中通入空氣
D．將發酵裝置放在45℃處
2．下列關于腐乳制作的描述中，錯誤的是（　　）
A．在腐乳制作過程中必須有能產生蛋白酶的微生物參與
B．含水量大于85%的豆腐利于保持濕度，適宜制作腐乳
C．加鹽和加酒都能抑制微生物的生長
D．密封瓶口前最好將瓶口通過火焰以防雜菌污染
3．以下關于傳統發酵技術的描述，正確的是（　　）
A.釀酒過程中密封的時間越長，酵母菌產生的酒精量就越多
B．酵母菌和醋酸菌所需的發酵底物、條件相同
C．制作腐乳時需利用毛霉產生的酶分解豆腐中的蛋白質、脂肪等物質
D．制作泡菜時，乳酸菌可以將葡萄糖分解成乳酸和CO2
4．下列關于酵母菌、醋酸菌、乳酸菌和毛霉的敘述中，不正確的是（　　）
A．只有酵母菌能進行無氧呼吸
B．利用酵母菌制作果酒時，前期需要氧氣，后期不需要氧氣
C．毛霉和酵母菌與醋酸菌和乳酸菌相比，細胞中有以核膜為界限的細胞核
D．制作腐乳時，毛霉等產生的蛋白酶和脂肪酶等可將豆腐中的蛋白質和脂肪分解成小分子物質
5．下列關于果酒和果醋的制作原理、發酵過程的敘述中，錯誤的是（　　）
A．果酒和果醋的發酵菌種不同，但代謝類型相同
B．制作果酒和果醋時都應用體積分數為70%的酒精對發酵瓶消毒
C．變酸果酒的表面觀察到的菌膜可能是醋酸菌的菌落
D．果酒和果醋的制作可用同一裝置，但需控制不同的發酵條件
考點二　發酵工程
6．傳統發酵技術和現代發酵工程都是利用各種微生物的代謝來實現相關產品的生產，下列微生物在發酵生產產品過程中需要提供空氣或氧氣的是（　　）
①酵母菌　②醋酸菌　③乳酸菌　④毛霉　⑤谷氨酸棒狀桿菌
A．④⑤B．①②④⑤
C．①②③D．②④⑤
7．如圖所示，用連續培養的方法進行發酵，若所有條件趨于理想，穩定期微生物生長曲線接近于（橫軸表示時間，縱軸表示微生物的數量）（　　）
8．下列有關發酵工程應用的敘述，不合理的是（　　）
A．生產醬油、檸檬酸、味精等食品添加劑和各種酶制劑
B．某些疫苗、動物激素是利用基因改造或轉基因的酵母菌發酵生產的
C．利用微生物在發酵過程中的代謝產物生產微生物菌肥、農藥、飼料等
D．嗜熱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
[提能強化練]——學業水平三、四
9．如圖裝置可用于生物技術實踐的相關實驗，下列有關敘述不正確的是（　　）
A．乙裝置可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作
B．利用裝置甲制作腐乳時，應隨著豆腐塊層數的加高而增加鹽量
C．用裝置乙制作果酒時溫度應控制在30℃左右，制作果醋時應適當降溫
D．裝置乙的排氣口是一個長而彎曲的膠管，可防止空氣中微生物的污染
10．我國利用不同微生物的發酵作用制作食品，歷史悠久，在多種文獻中均有記載：
①《齊民要術》中記載：“作鹽水，令極咸，于鹽水中洗菜，即內雍中。”
②《北山酒經》中記載：“每壇加蠟三錢，竹葉五片，隔水煮開，乘熱灌封壇口。”
③《齊民要術》中記載了二十三種利用谷物釀制食醋的工藝。其經歷的三個主要發酵過程為：糖化→酒化→醋化。
④《本草綱目拾遺》中記述：“豆腐又名菽乳，以豆腐腌過酒糟或醬制者，味咸甘心。”
下列有關說法錯誤的是（　　）
A．①介紹的是泡菜制作技術，配制的鹽水要煮沸冷卻后使用
B．②中加熱殺菌保存酒液的原理和方法，與釀酒中普遍使用的巴氏殺菌法基本相同
C．③中食醋的釀制過程：淀粉先在微生物的作用下分解成葡萄糖，葡萄糖再在酵母菌的作用下分解成酒精，最后醋酸菌在氧氣充足時將糖分解成醋酸，當缺少氧氣時將乙醇變為醋酸
D．④從微生物培養的角度看，豆腐是固體培養基，接種時不需要對其進行嚴格滅菌
11．人們利用某些微生物制作食品時，需要分析微生物的特點，控制微生物的發酵條件。下列與此有關的各項內容都正確的是（　　）
選項 A B C D
食品 果酒 果醋 腐乳 泡菜
主要微生物 酵母菌 醋酸菌 毛霉 醋酸菌
制作裝置或操作步驟
12.（不定項）下列說法正確的是（　　）
A．人工誘變、細胞工程、基因工程等都可對微生物進行定向改造
B．環境條件的變化不僅影響微生物的生長繁殖，也會影響微生物的代謝途徑
C．發酵罐中微生物的生長繁殖、代謝產物的形成速度都與攪拌速度有關
D．單細胞蛋白是從微生物細胞中提取出來的
13．（不定項）下列有關發酵技術在食品加工中應用的敘述，錯誤的是（　　）
A．為了避免雜菌污染，乳酸菌發酵成酸奶時在牛奶中添加一定量的抗生素
B．為了提高果酒品質，挑選新鮮葡萄去除枝梗后用蒸餾水反復沖洗再榨汁
C．為了防止果酒變酸，果酒發酵排氣時應避免空氣進入及發酵引起的升溫
D．腐乳制作的主要菌種是曲霉
[大題沖關練]——綜合創新·求突破
14．泡菜是一種以卷心菜、蘿卜、黃瓜等新鮮蔬菜為原料，添加鹽水和輔料，經發酵而制得的風味食品。傳統的自然發酵方式雖然操作簡單，但是對天氣、環境依賴較大，造成生產周期長甚至亞硝酸鹽含量超標的缺點。某同學為提高泡菜品質設計了以下實驗，探究不同條件（鹽濃度、溫度）對泡菜質量的影響。
（1）泡菜的脆度是衡量其品質的重要標準，與細胞內的水分變化密切相關。由圖可知，隨著鹽濃度的增加，泡菜脆度的變化趨勢為先下降后上升，其原因在于：初期鹽濃度大于泡菜細胞液濃度，細胞　　　　　　，細胞膨壓減小，致使泡菜脆度降低。后期鹽濃度進一步增加，細胞　　　　　　　　　　　　　　，細胞膨脹，泡菜的脆度略微增加。
（2）該同學細致地記錄了分別置于溫度為20℃、25℃、30℃下的樣品1、樣品2、樣品3發酵過程中的pH變化，如表所示。分析發現pH呈下降趨勢，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
表　各樣品不同時間pH的變化情況
時間 樣品　 1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d
樣品1 4.10 3.72 3.51 3.34 3.28 3.20 3.19
樣品2 3.85 3.76 3.44 3.22 3.19 3.15 3.16
樣品3 3.76 3.67 3.20 3.15 3.10 3.12 3.04
15.[2023·四川省綿陽市高三三模]酸奶是我們喜愛吃的食品，其營養價值遠超過新鮮牛奶。制作酸奶的關鍵是乳酸菌發酵，培養乳酸菌常用到的培養基如下表所示。回答下列問題：
（1）從物理性質上看，上述培養乳酸菌的培養基屬于　　　　　　　　　　。若對培養的乳酸菌計數，一般采用　　　　　　　　接種。
（2）酸奶發酵前，需要將新鮮牛奶在70～75℃煮30分鐘或80℃煮15分鐘，消毒方法叫　　　　　　，其優點是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
牛奶發酵過程中溫度過高，會殺死酸奶中的乳酸菌造成發酵失敗，溫度過低又會造成　　　　　　　　　　　　。
（3）乳酸菌不僅可以發酵制作酸奶，還可以發酵制作泡菜。在腌制泡菜的過程中，要注意控制腌制的________________________________________________________________________
　　　　　　　　　　（答出3點即可）。
課后定時檢測案38
1．解析：酵母菌發酵可產生CO2，故應適時排氣；酵母菌發酵的最適溫度為28℃，前期需氧，后期無氧。
答案：B
2．解析：腐乳的生產是利用微生物中的蛋白酶可以分解蛋白質，產生易被人類吸收的小分子的肽和氨基酸；一般來說，做腐乳所用的豆腐含水量應為70%左右，含水量過大，不易成形；含水量過少，比較堅硬，口感不好。
答案：B
3．解析：酵母菌產生的酒精量并不與密封時間成正比；醋酸菌所需的發酵條件是通入氧氣，溫度控制在30℃～35℃，而酵母菌所需的發酵條件是無氧，溫度控制在18℃～30℃；制作泡菜時，乳酸菌可以將葡萄糖分解成乳酸，不產生CO2。
答案：C
4．解析：乳酸菌也可進行無氧呼吸；果酒發酵的第一階段酵母菌需要進行有氧呼吸，以進行大量增殖，但后期需要進行無氧呼吸以產生酒精；酵母菌和毛霉屬于真核生物，細胞中有以核膜為界限的細胞核，而其他兩種微生物屬于原核生物；毛霉可以產生蛋白酶、脂肪酶等，能將蛋白質和脂肪等物質分解成小分子物質。
答案：A
5．解析：果酒發酵利用的是酵母菌，酵母菌的代謝類型是異養兼性厭氧型，果醋發酵利用的是醋酸菌，醋酸菌的代謝類型是異養需氧型。
答案：A
6．解析：釀酒是利用酵母菌在無氧條件下進行酒精發酵，發酵過程不需提供氧氣；醋酸菌在氧氣充足條件下進行醋酸發酵，故需提供氧氣；乳酸菌為厭氧菌，無氧條件下生成乳酸，不需氧氣；毛霉為需氧型真核生物，發酵過程需要提供空氣或氧氣；谷氨酸棒狀桿菌為需氧菌，在生產谷氨酸過程中要不斷充入空氣，D正確。
答案：D
7．解析：穩定期是微生物種群數量最大的時期，如果用連續培養的方法進行發酵，若所有條件趨于理想，穩定期微生物數量基本保持不變。
答案：D
8．解析：利用微生物在發酵過程中產生的有機酸、生物活性物質生產微生物菌肥，利用微生物或其代謝產物生產微生物農藥，利用發酵獲得的大量微生物菌體生產微生物飼料，C錯誤。
答案：C
9．解析：用裝置乙制作果酒時溫度應控制在18～30℃，制作果醋時溫度控制在30～35℃。
答案：C
10．解析：由題干信息知道，①介紹的是泡菜制作技術，配制的鹽水要煮沸冷卻后使用；②中加熱殺菌保存酒液的原理和方法，與釀酒中普遍使用的巴氏殺菌法基本相同；③中食醋的釀制過程：淀粉先在微生物的作用下分解成葡萄糖，葡萄糖再在酵母菌的作用下分解成酒精，最后醋酸菌在氧氣充足時將酒精氧化成醋酸，當缺少氧氣時無法產生醋酸；④從微生物培養的角度看，豆腐是固體培養基，接種時不需要對其進行嚴格滅菌。
答案：C
11．解析：制作果酒時是利用酵母菌的無氧呼吸來生產酒精的，A中瓶內發酵液淹沒了排氣管的管口，在排氣時液體容易溢出；制作腐乳時應該先接種毛霉，讓其生長，再加鹽；制作泡菜時用乳酸菌，而不是用醋酸菌。
答案：B
12．解析：人工誘變導致基因突變，基因突變是不定向的，細胞工程、基因工程是具有目的性的，故人工誘變不能對微生物進行定向改造，A錯誤；環境條件的變化不僅影響微生物的生長繁殖，也會影響微生物的代謝途徑，B正確；攪拌可增加培養液中溶解氧的量，因此發酵罐中微生物的生長繁殖、代謝產物的形成速度都與攪拌速度有關，C正確；單細胞蛋白是指通過發酵獲得的大量微生物菌體，D錯誤。
答案：BC
13．解析：乳酸菌屬于細菌，對抗生素敏感，抗生素能夠殺死或抑制乳酸菌的生長，所以含有抗生素的牛奶不能發酵成酸奶，A錯誤；選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄沖洗，再除去枝梗。不可反復沖洗，以免將葡萄上的酵母菌沖洗掉，影響酵母菌的發酵，B錯誤；為了防止果酒變酸，果酒發酵排氣時應避免空氣進入及發酵引起的升溫，C正確；腐乳制作的主要菌種是毛霉，D錯誤。
答案：ABD
14．解析：(1)由圖可知，隨著鹽濃度的增加，泡菜脆度的變化趨勢為先下降后上升，其原因在于：初期鹽濃度大于泡菜細胞液濃度，細胞滲透失水，細胞膨壓減小，致使泡菜脆度降低。后期鹽濃度進一步增加，細胞死亡，外界的溶液進到細胞內，細胞膨脹，泡菜的脆度略微增加。(2)分析表格數據可知，隨著溫度升高和發酵時間的延長，pH呈下降趨勢，其原因是乳酸菌發酵產生的乳酸增多。
答案：(1)滲透失水　死亡(選擇透過性的原生質層變為全透性)，外界的溶液進到細胞內　(2)乳酸菌發酵產生的乳酸增多
15．解析：(1)由培養基成分表分析可知，配方中沒有添加凝固劑，故從物理性質上看，上述培養乳酸菌的培養基屬于液體培養基。若對培養的乳酸菌計數，一般采用稀釋涂布平板法接種，平板劃線法不能用于菌落計數。(2)酸奶發酵前，需要將新鮮牛奶在70～75℃煮30分鐘或80℃煮15分鐘，消毒方法叫巴氏消毒法，其優點是不僅可以殺死微生物，而且不破壞牛奶的營養成分。牛奶發酵過程中溫度過高，會殺死酸奶中的乳酸菌造成發酵失敗，溫度過低又會造成酶活性降低，發酵緩慢。(3)乳酸菌不僅可以發酵制作酸奶，還可以發酵制作泡菜。在腌制泡菜的過程中，要注意控制腌制的時間、溫度、食鹽的用量，若這些控制不當，可能會導致亞硝酸鹽的含量增加。
答案：(1)液體培養基　稀釋涂布平板法　(2)巴氏消毒法　不僅可以殺死微生物，而且不破壞牛奶的營養成分　酶活性降低，發酵緩慢　(3)時間、溫度、食鹽的用量課堂互動探究案1　傳統發酵技術及發酵工程的應用
考點一　泡菜、果酒和果醋的制作
任務1　完善泡菜制作過程的分析
泡菜制作過程中乳酸菌數量和乳酸含量的變化
乳酸菌 乳酸
發酵初期 少(有O2，乳酸菌活動受________) 少
發酵中期 最多(乳酸積累，________雜菌活動) 增多
發酵后期 減少(乳酸繼續積累，pH繼續________，抑制乳酸菌活動) 繼續增多直至穩定
變化曲線
任務2　完善果酒和果醋的制作分析
(1)酵母菌和醋酸菌的比較
酵母菌 醋酸菌
生物學分類 單細胞，________生物 單細胞，________生物
代謝方式 異養兼性厭氧型 __________型
生長繁殖的最適生長溫度 ________ 30～35 ℃
主要繁殖方式 出芽生殖 ________
生產、生活應用 釀酒、發面等 制醋
(2)果酒和果醋制作成功的關鍵點
項目 說明
材料的選擇與處理 選擇新鮮的水果，榨汁前先將水果進行________，再除去________，以防果汁流失及污染。沖洗以洗去________為目的，以防洗去野生型________
防止發酵液被污染 ①榨汁機和發酵瓶等都需清洗干凈，且發酵瓶要進行________ ②清洗水果時要先________后________ ③發酵瓶排氣管用________而不用直管
任務3　制作過程的比較
果酒和果醋的制作 泡菜的制作
主要菌種 果酒：________ 果醋：________ ________
原理 (1)果酒：____無氧呼吸C6H12O62C2H5OH＋2CO2 (2)果醋：____有氧呼吸 ①當氧氣、糖源都充足時，糖→________； ②當缺少糖源時，乙醇→________→醋酸 乳酸菌________產生乳酸　　
實驗流程 挑選葡萄 ↓ ________ ↓ ________ ↓ 酒精發酵→________ ↓ 醋酸發酵→果醋
發酵條件 果酒：前期通氧，后期密閉，溫度：18～30 ℃果醋：一直通氧，溫度：30～35 ℃ 密閉，保證無氧環境，溫度不能過高
任務4　裝置圖解讀
(1)各部位的作用
①充氣口：在醋酸發酵時連接充氣泵進行充氣。
②排氣口：排出酒精發酵時產生的CO2。
③與排氣管相連的長而彎曲的膠管：防止空氣中微生物的污染。
④出料口：用來取樣。
(2)該裝置的使用方法
使用該裝置制酒時，應該關閉充氣口；制醋時，應將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。
1.泡菜制作的注意事項
(1)材料的選擇及用量
①蔬菜應新鮮，若放置時間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。
②用清水和食鹽配制質量百分比為5%～20%的鹽水，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的細菌。
(2)防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，要迅速封口。
(3)氧氣需求
①泡菜壇要選擇透氣性差的容器，以創造無氧環境，有利于乳酸菌發酵，防止蔬菜腐爛。
②泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內注滿水，以保證壇內乳酸菌發酵所需的無氧環境，并注意在發酵過程中經常補水。
(4)控制適宜的溫度：溫度高導致雜菌滋生，溫度低不利于乳酸發酵。
2．果酒、果醋制作的注意事項
(1)材料的選擇與處理：選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄沖洗，再除去枝梗和腐爛的籽粒，以防葡萄汁流失及污染。沖洗的目的是洗去葡萄表面的灰塵，且不要太干凈，以防洗去葡萄表面的野生型酵母菌。
(2)防止發酵液被污染的方法
①榨汁機要清洗干凈并晾干。
②發酵瓶要洗凈并用體積分數為70%的酒精消毒，或用洗潔精洗滌。
③裝入葡萄汁后要封閉充氣口。
(3)果酒、果醋發酵條件的控制
①葡萄汁裝入發酵瓶時，要留約1/3空間，目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡O2后再進行酒精發酵，防止發酵過程中產生的CO2造成發酵液溢出。
②嚴格控制溫度：18～30 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精發酵，30～35 ℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸發酵。
③充氣：酒精發酵為無氧發酵，需封閉充氣口；醋酸發酵為有氧發酵，需適時通過充氣口充氣。
考向一泡菜制作過程的考查
1.[2023·棗莊模擬]泡菜(乳酸發酵過的蔬菜)是許多亞洲國家的傳統食品，在發酵液中通常發現的微生物包括乳酸菌、酵母菌和絲狀真菌。如圖表示這3種不同微生物群中活細胞數和卷心菜乳酸發酵過程中pH的變化。發酵液中的溶解氧隨時間下降，在第22天被完全耗盡。下列說法錯誤的是(　　)
A.pH從第1天到第3天的下降主要由乳酸菌產生的乳酸引起
B．酵母菌從第10天到第22天的生長與發酵液中的氧氣有關
C．酵母菌在第26天后開始產生酒精
D．一些絲狀真菌在低pH下表現出較高的耐受性
2．我國最早的詩集《詩經》中有“中田有廬，疆埸有瓜，是剝是菹，獻之皇祖”的詩句，其中“廬”(蘆)和“瓜”是蔬菜，“剝”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜是一種歷史悠久、深受群眾喜愛的傳統美食。回答下列有關泡菜制作的問題：
(1)制作泡菜時，為了縮短制作時間，有人還會在冷卻后的鹽水中加入少量陳泡菜液，加入陳泡菜液的作用是___________________________________________。
(2)泡菜制作過程中，乳酸發酵的過程即為乳酸菌進行______________的過程。該過程發生在乳酸菌細胞的____________中。
(3)泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有________、____________和____________等。
(4)從開始制作到泡菜品質最佳這段時間內，泡菜液逐漸變酸。這段時間內泡菜壇中乳酸菌和其他雜菌的消長規律是____________________，原因是__________________________。
考向二對果酒、果醋制作的考查
3.[經典模擬]如圖表示果酒和果醋制作過程中的物質變化過程，下列敘述正確的是(　　)
A．過程①和②都只能發生在缺氧條件下
B．過程①和③都發生在酵母菌細胞的線粒體中
C．過程③和④都需要氧氣的參與
D．過程①～④所需的最適溫度基本相同
4．右圖是探究果酒與果醋發酵的裝置示意圖。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．改變通入氣體種類，可以研究呼吸作用類型對發酵的影響
B．果酒發酵中期通入氮氣，酵母菌將從有氧呼吸轉變為無氧呼吸
C．果醋的發酵周期與實驗設定的溫度密切相關
D．氣體入口與氣體出口可以交換使用
5．[天津卷]天津獨流老醋歷史悠久、獨具風味，其生產工藝流程如下圖。
(1)在糖化階段添加酶制劑需要控制反應溫度，這是因為酶________________________________________________________________________。
(2)在酒精發酵階段，需添加酵母菌。在操作過程中，發酵罐先通氣，后密閉。通氣能提高__________的數量，有利于密閉時獲得更多的酒精產物。
(3)在醋酸發酵階段，獨流老醋采用獨特的分層固體發酵法，發酵30天。工藝如下：
①發酵過程中，定期取樣測定醋酸桿菌密度變化，趨勢如圖。據圖分析，與顛倒前相比，B層醋酸桿菌在顛倒后密度變化的特點是____________________________，由此推測，影響醋酸桿菌密度變化的主要環境因素是________________________________________________________________________。
②乳酸含量高是獨流老醋風味獨特的重要成因。發酵過程中，發酵缸中____________________________________層的醋醅有利于乳酸菌繁殖，積累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少，主要原因是發酵后期營養物質消耗等環境因素的變化，加劇了不同種類乳酸菌的________，淘汰了部分乳酸菌種類。
考點二　發酵工程及其應用
任務1　完善圖示發酵工程生產產品的流程圖
(1)若能生產人生長激素的工程菌是通過①培育的，①應該是________；若高產青霉素菌種是通過②培育的，②應該是________。
(2)根據培養基的用途，可以將它們分為________培養基和________培養基。各種培養基的具體配方不同，但一般都含有______________________等營養成分。培養基在使用之前要用______________進行滅菌。
(3)整個過程的中心環節是____________，在該時期要隨時取樣檢測培養基中的________________等。同時，要嚴格控制____________等發酵條件，因為環境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物________的形成。
(4)在發酵過程中要不斷攪拌的目的是：①______________________；
②__________________________。
(5)發酵產品分離、提純時要根據產品的類型不同選擇合適的方法。如果發酵產品是菌體本身，常常采用______________等方法分離、提純；如果發酵產品是微生物的代謝物，還要根據______________采取適當的方法分離、提純。
任務2　完善啤酒的工業化生產流程圖
(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
任務3　完善發酵工程的特點
師說突破1圖示
1.發酵裝置——大型發酵罐的結構示意圖分析(見圖文智連)
(1)攪拌葉輪在發酵過程中的作用。
①通過葉輪的攪拌作用，使培養基在發酵罐內得到充分的混合，盡可能使微生物在發酵罐里的每一處均能得到充足的氧氣和培養基中的營養物質；
②良好的攪拌有利于微生物發酵過程中產生的熱量傳遞給冷卻介質；
③攪拌能使發酵液充分混合，發酵罐的發酵液中的固型物質保持懸浮狀態。
(2)發酵罐中發酵條件的控制。
①溫度的控制：發酵過程中可以通過溫度傳感器和控制裝置進行檢測和由冷卻水進、出口水流來調整；
②溶解氧的控制：通過通氣量和攪拌速度加以調節；
③pH的控制：可以通過pH計檢測，并由加料裝置添加酸和堿進行調節，也可以在培養基中添加pH緩沖液等。計算機應用的發酵工程中實現了對溫度、酸堿度、通氣量、轉速的自動記錄和自動控制。
(3)與傳統的容器相比，發酵罐最明顯的優勢。
發酵罐能實現大規模連續生產，最大限度地利用原料和設備，獲得高產量和高效率。
①進行嚴格滅菌，能使空氣按需要流通，從而提供良好的發酵環境；
②實施攪拌、振蕩以促進微生物生長；
③對溫度、壓力、空氣流量實行自動控制；
④通過各種生物傳感器測定發酵罐內菌體濃度、營養成分、產品濃度等，并用電腦隨時調節發酵進程。
2．發酵工程基本環節分析
(1)選擇發酵工程所用菌種需要考慮的因素：在低成本的培養基上能迅速生長繁殖；生產所需代謝物的產量高；發酵條件容易控制；菌種不易變異、退化等。
(2)發酵過程中對發酵條件的控制：要對溫度、pH、溶解氧等發酵條件進行嚴格控制，使其最適合微生物的生長繁殖，同時及時添加必要的營養組分。
(3)對發酵工程中產物的分離：在發酵工程中使用的分離和提純產物的方法較多。在產物的初分離階段，常采用沉淀、萃取、膜分離、吸附和離子交換等方法；在進一步純化階段，會采用液相層析法、結晶法等方法。發酵工程產物無論是代謝物還是菌體本身，都需要進行質量檢查，合格后才能成為正式產品。
(4)對發酵生產時微生物及其代謝物的處理：為了減少或避免污染物的產生和排放，實現清潔生產，應該對排出的氣體和廢棄培養液進行二次清潔或滅菌處理。
考向一發酵工程及其應用
1.高酒精度啤酒(酒精濃度≥7.5% vol)由于其高酒精度、高發酵度、低殘糖等特點，受到越來越多消費者的青睞，其釀造工藝如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．生產啤酒用的發酵罐和大麥汁等原料都需要經過滅菌消毒
B．多次分批補加葡萄糖可以減少發酵初期的高滲透壓對酵母細胞代謝的影響
C．主發酵過程中還原糖主要用于有氧呼吸，其產生的CO2會使pH下降
D．發酵過程中要適時往外排氣，后發酵時期可以延長排氣時間間隔
2．下列有關發酵工程的敘述中，錯誤的是(　　)
A．發酵工程采用連續培養的方法以最大限度地獲得人類所需的產品
B．發酵所用的菌種多是通過雜交育種的方式獲得
C．發酵工程就是利用微生物的呼吸作用生產人類所需的產品
D．發酵工程以其生產條件溫和、原料來源豐富、產物專一、廢棄物對環境污染小和容易處理等特點被廣泛應用
考向二發酵工程的綜合考查
3．谷氨酸棒狀桿菌可用于微生物發酵工程生產谷氨酸，從而制取谷氨酸鈉(味精)。如圖為谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑，通過發酵工程可以大量生產谷氨酸。回答下列問題：
(1)與酵母菌相比，谷氨酸棒狀桿菌在結構上的顯著特點是____________________；谷氨酸發酵的培養基成分有豆餅水解液、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、生物素等，從物理性質看，該培養基屬于________培養基。
(2)測定谷氨酸棒狀桿菌數目可采用的計數方法有顯微鏡直接計數法和________，前者計數的結果比后者計數的結果值偏________(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________________。
(3)由圖可知，谷氨酸棒狀桿菌體內若積累了較多的谷氨酸，則會抑制谷氨酸脫氫酶的活性，微生物這種對自身代謝速率的調節方式是________。
(4)谷氨酸棒狀桿菌在發酵過程中要不斷通入無菌空氣，并通過攪拌使空氣形成細小的氣泡，迅速溶解在培養液中，當培養基中碳氮比為4∶1時，菌體大量繁殖而產生的谷氨酸少；當碳氮比為3∶1時，菌體繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在無氧條件下，谷氨酸棒狀桿菌的代謝產物是乳酸或琥珀酸。由此說明谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型是________，由上述探究可知，通過發酵得到大量谷氨酸的發酵思路是________________________________________________________________________。
[網絡建構提升]
[長句應答必備]
1．果酒制作需要的微生物是酵母菌，它是一種兼性厭氧型微生物，通過有氧呼吸可以大量增殖，通過無氧呼吸可以產生酒精。
2．果醋制作需要的微生物是醋酸菌，它是一種好氧菌，所以果醋制作需要一直通入氧氣。
3．果酒和果醋制作需要的溫度分別是18～30 ℃和30～35 ℃。
4．腐乳的制作需要多種微生物參與，但主要是毛霉。通過脂肪酶、蛋白酶等酶的作用，可將一些大分子物質水解成小分子物質。
5．泡菜制作需要的微生物是乳酸菌，乳酸菌是厭氧菌，所以乳酸發酵需要無氧環境。
[等級選考研考向]
1．[2022·湖北卷]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于沼氣池廢料
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
2．[2022·湖北卷]關于白酒、啤酒和果酒的生產，下列敘述錯誤的是(　　)
A．在白酒、啤酒和果酒的發酵初期需要提供一定的氧氣
B．白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程
C．葡萄糖轉化為乙醇所需的酶既存在于細胞質基質，也存在于線粒體
D．生產白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但發酵過程中起主要作用的都是酵母菌
3．[2022·山東卷]青霉菌處在葡萄糖濃度不足的環境中時，會通過分泌青霉素殺死細菌，以保證自身生存所需的能量供應。目前已實現青霉素的工業化生產，關于該生產過程，下列說法錯誤的是(　　)
A．發酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B．可用深層通氣液體發酵技術提高產量
C．選育出的高產菌株經擴大培養后才可接種到發酵罐中
D．青霉素具有殺菌作用，因此發酵罐不需嚴格滅菌
4．[2022·江蘇卷]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18～25℃，泡菜發酵時溫度宜控制在30～35℃
5．[2022·遼寧卷]β－苯乙醇是賦予白酒特征風味的物質。從某酒廠采集并篩選到一株產β－苯乙醇的酵母菌應用于白酒生產。下列敘述正確的是(　　)
A．所用培養基及接種工具分別采用濕熱滅菌和灼燒滅菌
B．通過配制培養基、滅菌、分離和培養能獲得該酵母菌
C．還需進行發酵實驗檢測該酵母菌產β－苯乙醇的能力
D．該酵母菌的應用有利于白酒新產品的開發
6．[2022·山東卷]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
7．[2022·湖南卷]黃酒源于中國，與啤酒、葡萄酒并稱世界三大發酵酒。發酵酒的釀造過程中除了產生乙醇外，也產生不利于人體健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素與乙醇反應形成，各國對酒中的EC含量有嚴格的限量標準。回答下列問題：
(1)某黃酒釀制工藝流程如圖所示，圖中加入的菌種a是________，工藝b是________(填“消毒”或“滅菌”)，采用工藝b的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)以尿素為唯一氮源的培養基中加入________指示劑，根據顏色變化，可以初步鑒定分解尿素的細菌。尿素分解菌產生的脲酶可用于降解黃酒中的尿素，脲酶固定化后穩定性和利用效率提高，固定化方法有__________________________________(答出兩種即可)。
(3)研究人員利用脲酶基因構建基因工程菌L，在不同條件下分批發酵生產脲酶，結果如圖所示。推測________是決定工程菌L高脲酶活力的關鍵因素，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)某公司開發了一種新的黃酒產品，發現EC含量超標。簡要寫出利用微生物降低該黃酒中EC含量的思路
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[國考真題研規律]
8．[2021·全國乙卷]工業上所說的發酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質轉化為特定產品的過程。利用微生物發酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業通過發酵制作醬油的流程示意圖如下。
回答下列問題：
(1)米曲霉發酵過程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養物質，大豆中的__________可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供________________________________________________________________________。
(2)米曲霉發酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些酶中的________、________能分別將發酵池中的蛋白質和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分，如將蛋白質分解為小分子的肽和________。米曲霉發酵過程需要提供營養物質，通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于________(填“自養厭氧”“異養厭氧”或“異養好氧”)微生物。
(3)在發酵池發酵階段添加的乳酸菌屬于________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產物是________。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質量的重要因素，據圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質是________(答出1點即可)。
課堂互動探究案1
考點一
【任務驅動】
任務1　(1)抑制　抑制　下降
任務2　(1)真核　原核　異養需氧　約為28 ℃　二分裂　(2)沖洗　枝梗　灰塵　酵母菌　消毒　清洗　除枝梗　曲頸管
任務3　酵母菌　醋酸菌　乳酸菌　酵母菌　醋酸菌　醋酸　乙醛　發酵　沖洗　榨汁　果酒　鹽水冷卻　加入調味料，裝壇
【過程評價】
1．解析：由題圖可知，第1天到第3天pH下降主要由乳酸菌代謝產生乳酸引起，A正確；酵母細胞在有氧條件下大量繁殖，從第10天到第22天，酵母菌大量繁殖，與發酵液中的氧氣有關，B正確；第22天發酵液中的溶解氧耗盡，因此酵母細胞在第26天之前就已經開始無氧呼吸產生酒精，C錯誤；由題圖分析可知，低pH下，絲狀真菌活細胞數能保持相對穩定，表現出較高的耐受性，D正確。
答案：C
2．解析：(1)陳泡菜液中含有一定量的乳酸菌，因此加入陳泡菜液，菌體數量擴增速度會加快，發酵時間可縮短。(2)乳酸菌為厭氧菌，進行無氧呼吸產生乳酸，該過程只能在細胞質中進行。(3)溫度過高、腌制時間過短、食鹽用量不足等，容易造成雜菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。(4)從開始制作到泡菜品質最佳這段時間內，氧氣濃度逐漸降低，泡菜液逐漸變酸，不適宜雜菌生長，而適宜乳酸菌生長，因此乳酸菌數量增加，其他雜菌數量減少。
答案：(1)增加乳酸菌數量　(2)無氧呼吸　細胞質　(3)溫度　腌制時間　食鹽用量　(4)乳酸菌數量增多，雜菌數量減少　乳酸菌比雜菌更為耐酸
3．解析：有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段相同，均發生在細胞質基質中，產物是丙酮酸，而丙酮酸產生乙醇只能發生在無氧呼吸過程中，A、B錯誤；③過程屬于有氧呼吸第二、三階段，第三階段需要氧氣參與，④過程是制作果醋的過程，需醋酸菌參與，醋酸菌是一種好氧細菌，因此④過程也需要氧氣參與，C正確；制作果酒時，最適溫度為18～30 ℃，而制作果醋時最適溫度為30～35 ℃，D錯誤。
答案：C
4．解析：酵母菌是兼性厭氧菌，可進行有氧呼吸和無氧呼吸，通入氧氣后，酵母菌可進行有氧呼吸，而通入其他氣體，酵母菌則進行無氧呼吸，故改變通入氣體種類，可以研究呼吸作用類型對發酵的影響，A正確；果酒發酵中期通入氮氣，裝置中氧氣減少，使酵母菌從有氧呼吸轉變為無氧呼吸，B正確；溫度影響酶的活性，因此果醋的發酵周期與實驗設定的溫度有密切關系，C正確；氣體入口管通入液面以下，氣體出口管在液面以上，故兩者不能交換使用，D錯誤。
答案：D
5．解析：(1)酶的活性受溫度影響，最適溫度下，酶的活性最高。(2)通氣會促進酵母菌有氧呼吸，促進酵母菌群的繁殖，有利于獲得更多的酒精產物。(3)①據圖可知，B層醋酸桿菌為“S”形增長，其變化趨勢為先快速增長、后保持穩定。影響B層的主要環境因素為氧氣、pH和營養條件。②乳酸菌為厭氧菌，應該是下層醋醅有利于其繁殖，如前兩個發酵缸的B層，后兩個發酵缸中的A層。③不同種類的乳酸菌之間為種間競爭關系。
答案：(1)在最適溫度條件下催化能力最強　(2)酵母菌
(3)①先快速增長后趨于穩定　氧氣、營養物質、pH　②顛倒前的B層和顛倒后的A(或不翻動，或下)　③種間競爭(或競爭)
考點二
【任務驅動】
任務1　(1)基因工程　誘變育種　(2)選擇　鑒別　碳源、氮源、水、無機鹽　濕熱滅菌法　(3)發酵過程　微生物數量、產物濃度　溶氧量、pH和溫度　代謝物　(4)增加溶氧量　使菌種與培養液充分接觸，提高原料的利用率　(5)過濾、沉淀　產物的性質
任務2　(1)大麥種子發芽，釋放淀粉酶　淀粉分解，形成糖漿　酵母菌將糖轉化為酒精和二氧化碳　(2)長　短　低　高　
任務3　溫和　豐富　低廉　專一　污染小　容易處理
【過程評價】
1．解析：生產啤酒用的發酵罐和大麥汁等原料都需要經過滅菌消毒，防止原料自帶的雜菌污染發酵，A正確；多次分批補加葡萄糖可以減少發酵初期的高滲透壓對酵母細胞代謝的影響，B正確；主發酵過程中還原糖主要用于無氧呼吸產生酒精，同時無氧呼吸產生的CO2會使pH下降，C錯誤；發酵過程中要適時往外排氣，后發酵時期由于糖類物質不充足，產生的氣體變少，可以延長排氣時間間隔，D正確。
答案：C
2．解析：發酵工程通常可以采用連續培養的方法以最大限度地獲得人類所需的產品，A正確；很多微生物是原核生物，不能通過雜交育種獲得菌種，發酵所用的菌種多是通過人工誘變的方式獲得，B錯誤；發酵工程就是利用微生物的有氧呼吸或無氧呼吸生產人類所需的產品，C正確；發酵工程具有生產條件溫和、原料來源豐富、產物專一、廢棄物對環境污染小和容易處理等特點，D正確。
答案：B
3．答案：(1)無以核膜為界限的細胞核　液體　(2)稀釋涂布平板法　大　前者死活菌體一起計數，后者只計數活菌數，且可能有多個菌體形成同一個菌落　(3)負反饋調節　(4)異養兼性厭氧型　不斷向發酵液中通入無菌空氣，發酵液中碳氮比為4∶1，培養一段時間使菌種大量繁殖，后將培養液的碳氮比改為3∶1
課堂總結　網絡聚焦大概念
發酵條件
歷屆真題　分類集訓培素養
1．解析：據圖可知，該生產過程中有釀酒酵母的參與，酵母菌呼吸作用會產生二氧化碳，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，微生物生長所需的碳源主要來源于果糖生產廢水，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含量，故據此推測該生產工藝利用微生物的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。
答案：A
2．解析：在白酒、啤酒和果酒的發酵初期需要提供一定的氧氣，讓酵母菌大量繁殖，再進行酒精發酵，A正確；白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程，如發酵初期酵母菌大量繁殖，B正確；酒精發酵利用的菌種是酵母菌，葡萄糖轉化為乙醇所需的酶存在于細胞質基質，不存在線粒體中，C錯誤，D正確。
答案：C
3．解析：青霉菌處于葡萄糖濃度不足的環境中會通過分泌青霉素殺死細菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液單位體積中溶質微粒較多，會導致細胞失水，發酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解為半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生長的最佳碳源，可以被青霉菌緩慢利用而維持青霉素分泌的有利條件，A正確；青霉菌的代謝類型為異養需氧型，可用深層通氣液體發酵技術提高產量，B正確；選育出的高產青霉素菌株經擴大培養純化后，才可接種到發酵罐中進行工業化生產，C正確；為了防止細菌、其他真菌等微生物的污染，獲得純凈的青霉素，發酵罐仍需嚴格滅菌，D錯誤。
答案：D
4．答案：ACD
5．解析：培養基一般選擇濕熱滅菌，接種工具一般用灼燒滅菌，A正確；分離純化酵母菌，操作如下：配制培養基→滅菌→接種→培養→挑選菌落，B錯誤；為了篩選得到目的菌，應該進行發酵實驗檢測該酵母菌產β－苯乙醇的能力，C正確；篩選到一株產β－苯乙醇的酵母菌可應用于白酒新產品的開發，D正確。
答案：ACD
6．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。
答案：ACD
7．答案：(1)酵母菌　消毒　殺死啤酒中部分微生物，防止雜菌污染，延長其保存期　(2)酚紅　化學結合法、包埋法、物理吸附法　(3)pH　隨著培養時間延長，兩圖形中脲酶活力變化曲線基本一致，當pH從6.5降為4.5時，酶活力逐漸下降后保持相對穩定　(4)在發酵環節加入尿素分解菌，使尿素被分解， EC不能形成，從而降低EC含量
8．答案：(1)蛋白質　碳源　(2)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　異養好氧　(3)原核生物　CO2和酒精　酒精(乳酸、食鹽)課前自主預習案1　傳統發酵技術及發酵工程的應用
素能目標★考向導航
基礎梳理——系統化
知識點一　發酵與傳統發酵技術
一、概念
1．發酵的概念和種類：
（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）種類：有氧發酵（如醋酸發酵、谷氨酸發酵）和　　　　（如酒精發酵）。
2．傳統發酵技術的概念：
直接利用原材料中天然存在的　　　　，或利用前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發酵物中的　　　　進行發酵、制作食品的技術。
二、嘗試制作傳統發酵食品
1．泡菜的制作
（1）制作原理
①發酵實質：在　　　　條件下，　　　　將葡萄糖分解成乳酸。
②反應式：___________________________________________。
（2）制作流程
（3）關鍵操作
①泡菜壇的選擇：火候好、無　　　　、無砂眼、壇沿深、蓋子吻合好的泡菜壇。
②腌制的條件：控制腌制的時間、　　　　和食鹽的用量。防止　　　　，嚴格密封。
2．果酒和果醋的制作
（1）制作原理
菌種 反應簡式
果酒 酵母菌 有氧條件，大量繁殖：　　　　　　　　無氧條件，產生酒精：　　　　　　　　
果醋 醋酸菌 氧氣、糖源都充足時：糖→醋酸氧氣充足、缺少糖源時：乙醇→　　　　→醋酸，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）實驗設計與操作
知識點二　發酵工程及其應用
1．發酵工程的基本環節
2．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）在其他方面的應用
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。
基能過關——問題化
一、判一判（判斷正誤并找到課本原話）
（一）發酵與傳統發酵技術
1．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。（選擇性必修3P5正文）（　　）
2．多種微生物參與了豆腐的發酵，其中起主要作用的是曲霉。（選擇性必修3P5正文）（　　）
3．酵母菌是厭氧微生物，在無氧條件下能進行酒精發酵。（選擇性必修3P6正文）（　　）
4．果酒發酵溫度一般控制在30～35℃，時間為10～12d。（選擇性必修3P6探究·實踐）（　　）
5．工業上大規模生產時，通常會先通過微生物培養技術獲得單一菌種，再將它們接種到物料中進行發酵。（選擇性必修3P8正文）（　　）
（二）發酵工程及其應用
1．青霉素是世界上第一個應用于臨床的抗生素。（選擇性必修3P22從社會中來）（　　）
2．性狀優良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過雜交育種或基因工程育種獲得。（選擇性必修3P22圖1－9）（　　）
3．分離、提純產物是發酵工程的中心環節。（選擇性必修3P23圖1－9）（　　）
4．發酵工程中一旦有雜菌污染，可能導致產量大大下降。因此培養基和發酵設備都必須經過嚴格的消毒。（選擇性必修3P23圖1－9）（　　）
5．啤酒的發酵過程分為主發酵和后發酵兩個階段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在后發酵階段完成。（選擇性必修3P24思考·討論）（　　）
二、議一議
【教材易漏拾遺】
1．[選擇性必修3P2～3]通過閱讀“從傳統發酵技術到發酵工程”的科技探索之路你能得到哪些啟示？
2．[選擇性必修3P6探究·實踐拓展]分析“制作泡菜”，回答問題：
（1）制作泡菜時，鹽水為什么煮沸后冷卻？
（2）為什么泡菜壇內有時會長一層白膜？你認為這層白膜是怎么形成的？
3．[選擇性必修3P6]“膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，但如果人體攝入過量，會發生中毒，甚至死亡。”
思考：日常生活中不能吃存放時間過長、變質的蔬菜的原因是什么？
4．[選擇性必修3P7探究·實踐拓展]思考：
（1）在果酒制作中應該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？
（2）果酒制作時，發酵瓶裝入葡萄汁后留有1/3空間的目的是什么？
5．[選擇性必修3P23思考·討論]在進行發酵生產時，排出的氣體和廢棄培養液等能直接排放到外界環境中嗎？為什么？
課前自主預習案1
基礎梳理——系統化
【知識點一】
一、
1．(1)微生物　微生物的代謝　(2)無氧發酵
2．微生物　微生物　
二、
1．(1)無氧　乳酸菌　C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量
(2)5%～20%　洗凈　沒過　(3)裂紋　溫度　雜菌污染
2．(1)C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O＋能量　C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量　乙醛　C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
(2)沖洗　酒精發酵　18～30　30～35　密封　通氣　10～12　7～8
【知識點二】
1．誘變育種　基因工程育種　菌種　培養基　發酵設備　微生物數量　產物濃度　營養組分　過濾、沉淀　產物性質
2．(1)食品添加劑　酶制劑　(2)某種藥物　菌種　某個或某幾個抗原　(3)肥料、農藥和飼料　(4)酒精、乙烯　洗滌劑　熱敏性產品　
基能過關——問題化
一、判一判
(一)發酵與傳統發酵技術
1．√　2.×　3.×　4.×　5.√
(二)發酵工程及其應用
1．√　2.×　3.×　4.×　5.×
二、議一議
1．提示：發酵技術是從生活、生產實踐中產生的，人們在生產發酵產品時需要科學研究的指導和技術的改進；科學理論和技術發展到一定程度，就可以進入工程應用階段等。
2．提示：(1)煮沸有兩大作用，一是除去水中氧氣，二是殺滅鹽水中的微生物。冷卻是為了防止殺死壇內的發酵微生物。
(2)白膜是由產膜酵母的繁殖形成的。酵母菌是兼性厭氧微生物，泡菜發酵液營養豐富，其表面氧氣含量也很豐富，適合酵母菌繁殖。
3．提示：存放時間過長、變質的蔬菜中含有大量的亞硝酸鹽，亞硝酸鹽在特定的條件下會轉變成亞硝胺，亞硝胺具有致癌作用。
4．提示：(1)應該先沖洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會。
(2)先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡氧氣后再進行酒精發酵；其次，防止發酵過程中產生的CO2造成發酵液的溢出。
5．提示：發酵過程中產生的氣體和廢棄培養液需經過相應的凈化設備，達到國家排放要求后才能排放到外界環境中。因為有些氣體和廢棄培養液對人和生物有害或對環境造成污染。

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