資源簡介

生物學高考備考教案
第十一章 生物技術與工程
課時1 傳統發酵技術與發酵工程
教師尊享·命題分析
課標要求 核心考點 五年考情 核心素養對接
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 傳統發酵技術的應用 2022：湖北T11、江蘇T16； 2021：山東T12、遼寧T8、海南T17、湖北T3、江蘇T14、重慶T25； 2020：江蘇T18、山東T12、浙江1月T29（一）； 2019：江蘇T9、海南 ； 2018：海南T30 1.生命觀念——結構與功能觀:發酵菌種的結構與功能的關系。 2.科學思維——比較與分類:比較制作果酒、果醋、泡菜的菌種在結構和生理特性上的異同。 3.科學探究——設計實驗探究理想的發酵條件。 4.社會責任——關注食品安全,關注有害微生物的控制,宣傳健康的生活方式
發酵工程及其應用 2022：浙江1月T29（一）、湖北T14、山東T14和T20； 全國卷乙T37; 2018：江蘇T16
命題分析預測 1.傳統發酵技術是高考的常考點,考查內容主要有果酒、果醋、泡菜的制作，以及發酵工程的應用等相關知識，常聯系生產、生活背景考查考生的理解能力和動手操作能力。 2.預計2024年高考仍可能會結合具體的生產、生活和科研背景考查這些知識點
知識導圖 教材讀薄
考點1 傳統發酵技術的應用
教材幫 讀透教材 融會貫通
知識整合 教材讀厚
1.發酵與傳統發酵技術
（1）發酵：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）傳統發酵技術
（3）腐乳的制作
①經過微生物的發酵,豆腐中的蛋白質被分解成 小分子的肽和氨基酸 ,味道鮮美,易于消化吸收,而腐乳本身又便于保存。
②參與豆腐發酵的微生物有酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的微生物是 毛霉 。
2.傳統發酵食品的制作
（1）制作泡菜
①泡菜的制作流程
②泡菜制作過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化情況分析
項目 時期 乳酸菌 乳酸 亞硝酸鹽
發酵初期 少（有氧氣，乳酸 菌活動受到抑制） 少 增加（硝酸鹽 還原菌作用）
發酵中期 最多 （乳酸抑制其他菌活動） 積累增多， 下降 下降（硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解）
發酵后期 減少（乳酸積累， 下降，抑制其活動） 繼續增多， 繼續下降 ，直至穩定 下降至相對穩定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）
含量變化曲線
（2）制作果酒和果醋
①果酒、果醋制作的比較
項目 果酒制作 果醋制作
發酵菌種 種類 酵母菌 醋酸菌
結構特點 有以核膜為界限的細胞核,有多種細胞器 無以核膜為界限的細胞核,只有核糖體一種細胞器
代謝類型 異養 兼性厭氧 型 異養 需氧 型
原理 氧氣充足時,酵母菌進行有氧呼吸,大量繁殖；無氧條件下,酵母菌進行無氧呼吸,產生酒精 氧氣、糖源都充足時,醋酸菌將糖分解成“乙酸（醋酸）”；氧氣充足,缺少糖源時, 醋酸菌 直接將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛轉化為“乙酸（醋酸）”
發酵菌種 反應簡式
發酵條件 溫度
時間 10～12天 7～8天
氧氣 前期需氧，后期無氧 一直需要充足氧氣
酸性 酸性
結果檢測 酒精與酸性的重鉻酸鉀溶液反應呈現灰綠色 反應液 下降
制作流程
聯系 醋酸發酵可以在酒精發酵的基礎上進行,酒精發酵為醋酸發酵提供原料
②果酒、果醋制作成功的關鍵分析
a.材料的選擇與處理。選擇新鮮的葡萄,榨汁前先沖洗,后去枝梗,以防雜菌污染。
b.防止發酵液被污染。榨汁機要清洗干凈并晾干；發酵瓶要洗凈,并用體積分數為 的酒精消毒;裝入葡萄汁后要封閉充氣口。
c.在將葡萄汁裝入發酵瓶時,要留約 的空間,目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸,快速繁殖,耗盡 后再進行酒精發酵；防止發酵過程中產生的大量 造成發酵液溢出。
知識活用 教材讀活
情境應用
1. 某同學根據所學知識以新鮮白葡萄為原料制作葡萄酒。
（1） 為防止雜菌污染,他將葡萄反復沖洗干凈后榨汁進行發酵,結果他制作的葡萄酒酒精含量低于其他同學的,其原因可能是什么？
提示 反復沖洗葡萄導致果皮表面的野生酵母菌菌種流失,相同時間內產生的酒精少。
（2） 在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物生長？它們會對果酒發酵產生影響嗎？
提示 制作果酒的過程中，除酵母菌之外，還會有其他雜菌生長，它們會在酒精發酵過程中污染發酵液，影響發酵產物的純度。
（3） 在家庭制作葡萄酒的過程中，不需要嚴格的消毒過程也能完成發酵，原因是什么？
提示 在缺氧、呈酸性的發酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數其他微生物都因無法適應這一環境而受到抑制。
（4） 若該同學所用的葡萄汁因滅菌不徹底而含有醋酸菌，在不改變發酵條件的情況下，他能否將“酒變醋”，為什么？
提示 不能。因為醋酸菌需要在有氧且溫度為 條件下才能將乙醇轉化為醋酸，而此時發酵瓶中的條件是無氧且溫度為 。
2. 如圖為果酒和果醋的發酵裝置，請分析裝置中 、 、 分別代表什么？作用又是什么？
提示 圖中 為充氣口:醋酸發酵時，用來充入氧氣（無菌空氣）。 為排氣口:在酒精發酵時排出的是酒精發酵產生的 ,在醋酸發酵時排出的是剩余的空氣和醋酸菌代謝產生的 。 為出料口:便于取樣檢測,及時監測發酵進行的情況。
深度思考
1. 如何保證制作泡菜時的無氧環境，以利于乳酸菌的代謝和泡菜的制作？
提示 ①選擇的泡菜壇密封性要好；②加入蔬菜后要注入煮沸后冷卻的鹽水，使鹽水沒過全部蔬菜；③蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿清水。
2. 為什么泡菜壇只能裝八成滿？
提示 在泡菜發酵初期，由蔬菜表面帶入的酵母菌等較為活躍，它們可進行發酵，發酵產物中有較多的 ，如果泡菜壇裝得太滿，發酵液可能會溢出。另外，泡菜壇裝得太滿，會使鹽水不太容易完全淹沒菜料，從而導致壇內菜料變質腐爛。泡菜壇留有一定的空間，也更方便拿取泡菜。
3. 用鹽過多時，制作的泡菜會“咸而不酸”，原因是什么？
提示 鹽水濃度過高，抑制了乳酸菌發酵。
4. 醋酸菌進行醋酸發酵時，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，如果缺乏氧氣則會引起醋酸菌的死亡。
基礎自測
1. 在無氧條件下,乳酸菌能將葡萄糖分解為乳酸。( √ )
2. 制作泡菜用到的乳酸菌是一種原核生物,只能進行無氧呼吸。( √ )
3. 制作泡菜與制作果酒一樣,都需要氧氣。( × )
4. 制作泡菜時,鹽水煮沸后可以立即使用。( × )
5. 果酒發酵瓶內留有一定空間有利于酵母菌的繁殖。( √ )
6. 紅葡萄酒中的紅色是葡萄皮中的色素進入發酵液形成的。( √ )
7. 酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發酵所需的溫度高于果醋發酵溫度。( × )
8. 傳統發酵以混合菌種的固體發酵及半固體發酵為主，通常是家庭式或作坊式的。( √ )
9. 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。( √ )
10. 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。( √ )
高考幫 研透高考 明確方向
命題點1 泡菜的制作過程分析
1. [2021浙江1月]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。下列方法錯誤的是( B )
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
[解析] 用白蘿卜制作泡菜的過程中，將白蘿卜切塊可以增大發酵菌種與白蘿卜的接觸面積，縮短腌制時間，A正確。制作泡菜利用的主要是乳酸菌的無氧呼吸，故不能通入空氣，B錯誤。已經腌制過的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以縮短腌制時間，C正確。沸水短時處理白蘿卜塊，可殺死某些微生物，同時，白蘿卜的細胞破裂，細胞內營養物質外流使發酵菌種快速獲得營養物質，從而縮短發酵時間，D正確。
2. [2022大慶檢測]如圖為泡菜制作流程圖，下列相關敘述錯誤的是( C )
A. 制作泡菜宜選用新鮮的蔬菜，因其亞硝酸鹽的含量低
B. 所用的鹽水必須煮沸以除去水中的氧氣并殺滅其他雜菌
C. 泡菜制作中乳酸含量增加有利于各種微生物的生長和繁殖
D. 發酵時在壇蓋邊沿的水槽中注滿水，并在發酵過程中注意經常補充水
[解析] 泡菜制作中乳酸含量增加會抑制其他微生物的生長和繁殖，C錯誤。
命題點2 果酒和果醋制作的原理和過程分析
3. [2021遼寧]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( B )
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
[解析] 據題意可知，利用菠蘿蜜制作果醋時，應首先利用酵母菌進行果酒發酵產生乙醇，再利用醋酸桿菌將乙醇轉化為醋酸，一定濃度的乙醇可抑制雜菌繁殖，A正確；醋酸桿菌屬于原核生物，以二分裂的方式進行增殖，B錯誤；利用酵母菌進行發酵時，應先通入空氣使其進行大量繁殖，再密封使其進行無氧呼吸產生酒精，而醋酸桿菌是好氧細菌，用其進行醋酸發酵時應一直通入空氣，C正確；酒精發酵時一般將溫度控制在 ，而醋酸桿菌的最適生長溫度為 ，D正確。
4. [2021山東]葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法錯誤的是( D )
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
[解析] 酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸,會大量繁殖，在無氧條件下進行酒精發酵，不會大量繁殖，A正確；在自然發酵制作葡萄酒的過程中，起主要作用的菌是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌，B正確；發酵過程中，葡萄皮中的色素進入發酵液，使葡萄酒呈現特定顏色，C正確；制作過程中隨著發酵的進行,發酵液中的糖因不斷消耗而逐漸減少，D錯誤。
命題拓展
[設問拓展型]設計實驗證明果酒發酵后產生了酒精，簡要寫出實驗思路。
[答案]取三支試管,標號 、 、 。 中加入 發酵前的葡萄汁, 中加入 發酵后的發酵液, 中加入 酒精,然后用酸性重鉻酸鉀溶液檢測,觀察各組的顏色變化。如果 組沒有出現灰綠色,而 組和 組出現灰綠色,則證明果酒發酵后產生了酒精。
命題點3 果酒和果醋發酵過程中的條件控制
5. [2023開封模擬]蘋果醋是以蘋果為原料經甲、乙兩個階段發酵而成的，下列說法錯誤的是( C )
A. 甲階段的發酵溫度低于乙階段的發酵溫度
B. 過程①②在酵母菌細胞的細胞質基質進行，③在線粒體進行
C. 根據醋酸菌的呼吸作用類型，乙過程需要在無氧條件下完成
D. 甲、乙兩階段完成后溶液 均降低
[解析] 甲為果酒發酵，乙為果醋發酵，甲階段的發酵溫度 低于乙階段的發酵溫度 ，A正確；過程①②是無氧呼吸，在酵母菌細胞的細胞質基質進行，③是有氧呼吸第二、三階段，在線粒體進行，B正確；醋酸菌為需氧菌，故根據醋酸菌的呼吸作用類型，乙過程需要在有氧條件下完成，C錯誤；醋酸菌將葡萄糖或者乙醇分解成醋酸，使 降低，酵母菌將葡萄糖氧化分解為 , 溶于發酵液會形成碳酸，使 降低，D正確。
命題拓展
[設問拓展型]
（1） 果酒發酵初期先通入適量空氣的目的是讓酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖，果酒發酵之后進行果醋發酵，需要改變的條件包括菌種改為醋酸菌，發酵溫度調整為 ，通入空氣等。
（2） 在醋酸發酵階段，醋酸菌在氧氣和糖源都充足時，在其細胞的細胞質基質中將糖分解成醋酸。圖示發酵過程用到的兩種菌在結構上的本質區別是：酵母菌有核膜包被的細胞核。
6. [江蘇高考，多選]如圖是探究果酒與果醋發酵的裝置示意圖。下列相關敘述正確的是( ABC )
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
[解析] 改變通入氣體的種類，例如分別通入氮氣和氧氣，可研究無氧呼吸和有氧呼吸對發酵的影響，A正確；果酒發酵中期通入氮氣，更利于創造無氧條件，酵母菌將從有氧呼吸轉變為無氧呼吸，B正確；果醋發酵的菌種是醋酸桿菌，其生長的適宜溫度是 ，溫度能影響醋酸桿菌的代謝，從而影響果醋的發酵周期，C正確；氣體的入口必須伸入培養液中，氣體出口不能伸入培養液中，如果氣體的入口和出口交換，會導致發酵液噴出，D錯誤。
考點2 發酵工程及其應用
教材幫 讀透教材 融會貫通
知識整合 教材讀厚
1.發酵工程的基本環節
2.發酵工程的特點
3.發酵工程的應用
領域 具體應用
食品工業 生產傳統的發酵產品，如醬油、酒類等
生產各種各樣的 食品添加劑 ，如檸檬酸、谷氨酸鈉等
生產 酶制劑 ，如淀粉酶、果膠酶、脂肪酶和氨基肽酶等
醫藥工業 采用基因工程的方法獲得具有 某種藥物 生產能力的微生物
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
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
農牧業 生產微生物肥料，如根瘤菌肥、固氮菌肥等
生產微生物 農藥 ，如利用蘇云金桿菌防治多種農林蟲害、利用白僵菌防治玉米螟和松毛蟲等蟲害
生產微生物飼料，如單細胞蛋白等
其他方面 解決資源短缺和環境污染問題，如利用纖維廢料發酵生產酒精、乙烯等能源物質
對極端微生物的利用，如利用嗜熱菌、嗜鹽菌生產洗滌劑
4.啤酒的工業化生產流程
知識活用 教材讀活
情境應用
引起全球新型冠狀病毒感染大流行的元兇是新型冠狀病毒，利用發酵工程相關知識，如何大量生產新型冠狀病毒疫苗？
提示 可將新型冠狀病毒的部分抗原基因轉入某種微生物細胞，再通過發酵工程大量生產新型冠狀病毒疫苗。
深度思考
1. 微生物菌種資源豐富,選擇發酵工程用的菌種時需要考慮哪些因素
提示 菌種應該對營養物質、培養條件要求較低，菌種不易變異等。
2. 為什么不能用含有抗生素的牛奶發酵成酸奶
提示 抗生素能夠殺死乳酸菌或抑制乳酸菌的生長,因此不能用含有抗生素的牛奶發酵成酸奶。
3. 微生物農藥防治農林病蟲害的原理是什么？
提示 微生物農藥是利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的。
4. 在進行發酵生產時,排出的氣體和廢棄培養液等不能直接排放到外界環境中的原因是什么？
提示 發酵過程中產生的氣體和廢棄培養液可能對人和生物有害或會對環境造成污染，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。
基礎自測
1. 發酵工程中所需的性狀優良的菌種只能從自然界中篩選出來。( × )
2. 在菌種確定之前首先要選擇原料制備培養基。( × )
3. 發酵罐內發酵是發酵工程的中心環節。( √ )
4. 青霉素是世界上第一個應用于臨床的抗生素。( √ )
5. 發酵罐中微生物的生長繁殖、代謝物的形成速度都與攪拌速度有關。( √ )
6. 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。( × )
高考幫 研透高考 明確方向
命題點 發酵過程及其應用分析
1. [2022山東]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( D )
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
[解析] 青霉菌處于葡萄糖濃度不足的環境中會分泌青霉素，故發酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，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后，才可接種到發酵罐中進行發酵，C正確；為了防止細菌等微生物的污染，獲得純凈的青霉素，發酵罐應該嚴格滅菌，D錯誤。
命題拓展
[設問拓展型]青霉菌在一定條件下可產生青霉素，青霉素具有殺菌的作用，有同學認為利用青霉菌發酵生產青霉素的過程中不必擔心雜菌的污染，你是否認同這樣的觀點？不認同。為什么？因為青霉素只能殺滅部分雜菌，且某些雜菌可能會分泌分解青霉素的物質。
2. [2023滄州模擬]木聚糖酶可以將木聚糖（植物細胞壁的成分之一）降解為木糖，在釀造、飼料生產中有廣泛應用。木聚糖酶可以用黑曲霉發酵生產，如圖是生產該酶的發酵裝置。下列有關敘述錯誤的是( B )
A. 發酵所用的黑曲霉可以在落葉豐富的環境中篩選
B. 在發酵生產中，選育出的優良菌種可以直接接種
C. 培養液和發酵裝置在接種前需進行嚴格滅菌處理
D. 通過改變通氣量和攪拌速度可以調節培養液的溶氧量
[解析] 在發酵生產中，選育出的優良菌種應該經過擴大培養和鑒別之后再進行接種發酵，B錯誤。
教師尊享·備課題組
1. [2022江蘇，多選]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( ACD )
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 ，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 ，泡菜發酵時溫度宜控制在
[解析] 乳酸菌屬于厭氧菌，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 ，以防止發酵過程中發酵液溢出；制作泡菜的鹽水要淹沒全部菜料，防止菜料與空氣接觸，B正確。醋酸發酵的溫度高于果酒發酵的溫度，因此制作好葡萄酒后，除需通入無菌空氣外，還需要適當提高發酵裝置的溫度，C錯誤。果醋發酵時溫度宜控制在 ，D錯誤。
2. [2021海南]關于果酒、果醋和泡菜這三種傳統發酵產物的制作，下列敘述正確的是( D )
A. 發酵所利用的微生物都屬于原核生物 B. 發酵過程都在無氧條件下進行
C. 發酵過程都在同一溫度下進行 D. 發酵后形成的溶液都呈酸性
[解析] 參與果酒制作的微生物是酵母菌，屬于真核生物，A錯誤；參與果醋制作的醋酸菌是好氧菌，果醋發酵需要在有氧條件下進行，B錯誤；酒精發酵時一般將溫度控制在 ,果醋發酵時一般將溫度控制在 ，C錯誤；果酒、果醋發酵過程中會產生 ，泡菜發酵過程中會產生乳酸，發酵后形成的溶液都呈酸性，D正確。
3. [2020山東]我國的釀酒技術歷史悠久，古人在實際生產中積累了很多經驗。《齊民要術》記載：將蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲發，如魚眼湯，凈淘米八斗，炊作飯，舒令極冷”。意思是將酒曲浸到活化，冒出魚眼大小的氣泡，把八斗米淘凈，蒸熟，攤開冷透。下列說法錯誤的是( C )
A. “浸曲發”過程中酒曲中的微生物代謝加快
B. “魚眼湯”現象是微生物呼吸作用產生的 釋放形成的
C. “凈淘米”是為消除雜菌對釀酒過程的影響而采取的主要措施
D. “舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡
[解析] 由題意可知，“浸曲發”是將酒曲浸泡活化，在活化的過程中微生物代謝加快，A正確；“魚眼湯”是指冒出魚眼大小的氣泡，氣泡是微生物進行呼吸作用產生的 釋放形成的，B正確；釀酒過程中酵母菌進行無氧呼吸產生的酒精會抑制其他微生物的生長，而“凈淘米”是防止一些雜質影響酒的品質，C錯誤；由題意可知，“舒令極冷”是將蒸熟的米攤開冷透，其目的是防止蒸熟的米溫度過高使酒曲中的微生物死亡，D正確。
4. [2018海南，15分]葡萄酒是葡萄汁經酵母菌發酵而成的,釀制葡萄酒的兩個簡易裝置如圖所示。
回答下列問題：
（1） 試管中的 溶液有助于維持甲裝置的瓶中氣壓相對穩定，與乙裝置相比，用甲裝置釀制葡萄酒的優點是不需要開蓋放氣；避免了因開蓋引起的雜菌污染（答出兩點即可）。
[解析] 釀制葡萄酒的原理是利用酵母菌的無氧呼吸，而酵母菌無氧呼吸的產物除了酒精還有二氧化碳，所以釀酒時要及時排出裝置中的二氧化碳；乙裝置需要擰松瓶蓋才能排出二氧化碳，在擰松瓶蓋時可能會導致雜菌污染培養液，但甲裝置不需要開蓋放氣,避免了因開蓋引起的雜菌污染。
（2） 葡萄汁裝入甲裝置時，要留有約 的空間，這種做法的目的是為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣；防止發酵旺盛時汁液溢出（答出兩點即可）。
[解析] 葡萄汁裝入甲裝置時，要留有大約 的空間，這樣既可以為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣，又可以防止發酵旺盛時汁液溢出。
（3） 某同學若用乙裝置進行發酵，并設置兩個不同處理組（乙 和乙 ），乙 裝置中保留一定量的氧氣，乙 裝置中沒有氧氣。在其他條件相同且適宜的情況下，測得一段時間內乙 和乙 中酒精含量的變化趨勢及乙 中氧氣含量的變化趨勢如曲線圖所示。圖中曲線①、②、③依次表示乙 中的氧氣、乙 中的酒精、乙 中的酒精含量的變化趨勢。
[解析] 因乙 裝置中保留一定量的氧氣，所以在此裝置中的酵母菌先進行有氧呼吸消耗氧氣，然后才進行無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，故曲線①表示乙 中的氧氣含量變化，曲線③表示乙 中的酒精含量變化；乙 裝置中沒有氧氣，所以在此裝置中的酵母菌從開始就進行無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，故曲線②表示乙 中的酒精含量變化。
（4） 從細胞呼吸類型看，酵母菌屬于兼性厭氧生物；從同化作用的類型看，酵母菌屬于異養（填“自養”或“異養”）生物。
[解析] 酵母菌的新陳代謝類型是異養兼性厭氧型。
作業幫 練透好題 精準分層
基礎過關
一、選擇題
1. [2022云南師大附中檢測]下列有關傳統發酵技術的敘述，錯誤的是( B )
A. 參與發酵的微生物可來源于原材料
B. 一般以單一菌種的固體發酵及半固體發酵為主
C. 雜菌情況不明、發酵過程的控制缺乏標準等會造成發酵食品的品質不穩定
D. 不同微生物在發酵時所需的最適溫度可能不同
[解析] 傳統發酵技術可直接利用原材料中天然存在的微生物進行發酵，如葡萄酒釀制過程中利用了葡萄中天然存在的酵母菌，A正確；傳統發酵技術以混合菌種的固體發酵及半固體發酵為主，B錯誤；傳統發酵利用的是天然存在的微生物，存在菌種差異、雜菌情況不明、發酵過程控制缺乏標準等問題，會造成發酵食品的品質不穩定，C正確；不同微生物適宜生長的溫度不同，在發酵時所需的最適溫度可能不同，D正確。
2. [2023寧夏檢測]下列關于腐乳制作的敘述，正確的是( B )
A. 勤向腐乳坯表面噴水，有利于毛霉菌絲的生長
B. 腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶
C. 腐乳制作利用的微生物只有毛霉，毛霉是真核生物
D. 毛霉屬于厭氧微生物，所以腐乳制作需要密封發酵容器
[解析] 勤向腐乳坯表面噴水，會改變毛霉生長環境的濕度，同時導致雜菌污染，不利于毛霉菌絲的生長，A錯誤；腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶，B正確；腐乳制作利用的微生物主要為毛霉，還有酵母、曲霉等，C錯誤；毛霉屬于需氧型微生物，D錯誤。
3. [2023哈爾濱質檢]如圖是某同學制作葡萄酒的操作流程。下列說法正確的是( C )
A. 榨汁機和發酵瓶需洗凈并用體積分數為 的酒精消毒
B. 用清水清洗葡萄之前要去除葡萄的枝梗和腐爛的籽粒
C. 葡萄汁裝入發酵瓶時不要裝滿，要注意留有 的空間
D. 發酵時溫度控制在 ，期間通過取樣監測發酵情況
[解析] 榨汁機和發酵瓶需洗凈并用體積分數為 的酒精消毒，A錯誤；清洗葡萄時，應先用清水沖洗1～2次，再去除葡萄的枝梗和腐爛的籽粒，B錯誤；葡萄汁裝入發酵瓶時不要裝滿，要留有大約 的空間，C正確；酒精發酵溫度要控制在 ，D錯誤。
4. [2023梅州二檢]泡菜在我國“食材譜系”中已有數千年歷史，白蘿卜、紅蘿卜、小黃瓜、高麗菜等均可作為泡菜的原料，經發酵后，在口感上比新鮮蔬菜更爽脆。下列關于泡菜制作的敘述，錯誤的是( D )
A. 熱水短時處理原料可抑制果膠酶活性，使成品泡菜口感較脆
B. 腌制方法、發酵時間長短和發酵溫度高低均影響泡菜中亞硝酸鹽含量
C. 利用水密封泡菜壇的目的是創造無氧環境
D. 壇蓋邊沿的水槽“泡”中的氣體是乳酸菌經細胞呼吸產生的
[解析] 果膠酶可以水解植物細胞的細胞壁，進而使原料柔軟，因此利用熱水短時處理原料，可通過抑制果膠酶活性使成品泡菜口感較脆，A正確；在制作泡菜的過程中，腌制方法、發酵時間長短和發酵溫度高低均影響泡菜中亞硝酸鹽含量，B正確；乳酸菌是厭氧細菌，利用水密封泡菜壇的目的是創造無氧環境，有利于乳酸菌的無氧呼吸，C正確；乳酸菌無氧呼吸的產物是乳酸，沒有氣體產生，壇蓋邊沿的水槽“泡”中的氣體是酵母菌等微生物細胞呼吸產生的，D錯誤。
5. [2023南京調研]鈣果又名歐李,其果實中含有多種對人體有益的礦質元素,其中鈣元素的含量比一般的水果都高。鈣果用途廣泛，葉可做茶，仁、根能制作中藥，果實可加工成果汁、果酒、果醋等產品。下列說法正確的是( D )
A. 利用酵母菌進行鈣果果醋發酵時,溫度應控制在
B. 在鈣果果酒發酵期間，為保持無氧條件，不能擰松發酵瓶的蓋子
C. 制作鈣果果酒、果醋時，應將原料鈣果果汁進行高壓蒸汽滅菌處理
D. 鈣果果酒的顏色是鈣果果皮和果肉中的色素進入發酵液形成的
[解析] 果醋發酵利用的是醋酸菌，且溫度應控制在 ,A錯誤；在鈣果果酒發酵期間，會產生二氧化碳，故應適時擰松發酵瓶的蓋子進行放氣，B錯誤；制作鈣果果酒時，主要利用的是果皮上附著的野生型酵母菌，因此不能對果汁進行高壓蒸汽滅菌處理，C錯誤；鈣果果酒的顏色是鈣果果皮和果肉中的色素進入發酵液形成的，D正確。
6. [2022湖北武漢質檢]有人研究了用不同蔬菜組合發酵的泡菜中亞硝酸鹽含量的動態變化，結果如圖所示。下列相關說法正確的是( D )
A. 泡菜壇內乳酸菌大量繁殖可在泡菜表面形成一層白膜
B. 泡菜中亞硝酸鹽的含量隨著發酵時間的延長而逐漸減少
C. 不同蔬菜組合發酵比一種蔬菜單獨發酵時的亞硝酸鹽含量低
D. 泡菜制作過程中溫度過高、食鹽用量過低都易造成細菌大量繁殖
[解析] 泡菜壇未密封好或經常打開的情況下,氧氣會進入壇中,有利于雜菌的大量繁殖，進而在泡菜表面形成一層白膜，A錯誤；據圖可知，泡菜中亞硝酸鹽的含量隨著發酵時間的延長先增加后減少，B錯誤；圖中未給出一種蔬菜單獨發酵時的亞硝酸鹽含量變化，故無法得出“不同蔬菜組合發酵比一種蔬菜單獨發酵時的亞硝酸鹽含量低”的結論，C錯誤；泡菜制作過程中，溫度過高、食鹽用量過低時易造成細菌大量繁殖，D正確。
7. [2023忻州聯考]廢水、廢料經過加工可變廢為寶。某實驗室在反應器中加入釀酒酵母、果糖生產時的廢水和沼氣池廢料，連續攪拌生產蛋白質。下列敘述錯誤的是( A )
A. 釀酒酵母在生產蛋白質的過程中需要隔絕氧氣
B. 釀酒酵母生長繁殖時所需的氮源主要來自沼氣廢液
C. 利用釀酒酵母生產的蛋白質可制成微生物飼料
D. 用酸性的重鉻酸鉀檢測生產液，理論上不會呈現灰綠色
[解析] 由題干信息可知，發酵過程中需要連續攪拌，這有利于增加微生物與營養物質的接觸面積，并增大生產液中的溶解氧含量，故釀酒酵母在生產蛋白質的過程中需要氧氣，A錯誤；廢水和沼氣池廢料相當于酵母菌的培養基，釀酒酵母生長繁殖時所需的氮源主要來自沼氣廢液，B正確；利用釀酒酵母生產的蛋白質可制成微生物飼料，C正確；結合題干信息可知，該發酵過程利用的是酵母菌的有氧呼吸，產物是二氧化碳和水，故用酸性的重鉻酸鉀檢測生產液，理論上不會呈現灰綠色，D正確。
8. [2022吉林實驗中學質檢]啤酒發酵依賴于發酵工程，產品質檢可應用“電子舌”，電子舌可根據不同滋味信號傳感器呈現的響應值對啤酒風味進行評價，結果如圖。下列相關敘述錯誤的是( A )
A. 啤酒主要經酵母菌和乳酸菌發酵制成
B. 發酵原料應含有糖類作為發酵菌種的碳源
C. 發酵液 和 口味相似，而 澀味較強
D. 菌種選育可依賴于誘變育種或基因工程育種
[解析] 啤酒是以大麥為主要原料經酵母菌無氧呼吸將糖類分解為酒精而制成的，A錯誤；酒精發酵的原材料是糖類，糖類是酵母菌發酵的主要碳源，B正確；由題圖可知，發酵液 和 口味相似，而 澀味較強，C正確；菌種選育可依賴于誘變育種或基因工程育種等，以獲得改良幅度較大的菌種，D正確。
9. [2022南京模擬]圖1表示果酒和果醋生產過程中的物質變化情況，圖2是相關實驗裝置。下列敘述正確的是( D )
A. 圖1中①過程發生在酵母菌的細胞質基質中，②③過程發生在線粒體中
B. 制作果醋時，氧氣充足時通過④過程制作，氧氣不足時通過⑤過程制作
C. 利用圖2裝置進行果酒發酵時，充氣口和排氣口間隔一段時間都需要打開
D. 制作果酒初期菌種進行有氧呼吸，可使酵母菌大量繁殖，增加其數量
[解析] 圖1中①過程表示呼吸作用的第一階段，在細胞質基質中進行，②過程表示無氧呼吸第二階段，在細胞質基質中進行，③過程表示有氧呼吸的第二、三階段，在線粒體中進行，A錯誤。制作果醋時，氧氣充足時葡萄糖可直接發酵成醋酸，即⑤過程；氧氣不足時，葡萄糖先發酵成酒精，酒精再轉化為醋酸，即④過程，B錯誤。利用圖2裝置進行果酒發酵時，隔一段時間需要打開排氣口排出氣體，酵母菌進行果酒發酵是在無氧條件下進行的，不需要打開充氣口，C錯誤。制作果酒初期，在氧氣充足的條件下，酵母菌可進行有氧呼吸，大量繁殖，增加其數量，D正確。
10. [2023青島檢測]味精（主要成分是谷氨酸鈉）是一種重要的調味品。工業生產中常用玉米淀粉作為原料，一般分為糖化、發酵、提取谷氨酸晶體、精制得谷氨酸鈉晶體等四道主要工序。下列有關說法錯誤的是( B )
A. 糖化的目的是將玉米淀粉分解為糖漿，便于微生物利用
B. 發酵時需要接種谷氨酸棒狀桿菌，發酵產物即味精
C. 谷氨酸棒狀桿菌純培養可以使用平板劃線法或稀釋涂布平板法
D. 接種優良菌株前，應先對糖液和發酵設備進行滅菌處理
[解析] 淀粉為多糖，不能被微生物直接利用，糖化的目的是將淀粉分解為糖漿，便于微生物利用，A正確；谷氨酸棒狀桿菌發酵的產物為谷氨酸，而味精的主要成分是谷氨酸鈉，B錯誤。
11. [2022衡陽檢測]粗飼料經過微生物發酵后，其富含的纖維素、半纖維素和果膠等物質被降解為小分子，易于被畜禽采食和消化吸收，用于飼料發酵的菌種主要包括乳酸菌和酵母菌等。飼料發酵的大致過程為將適量粗飼料、菌種和清水等拌勻，放入發酵池或容器中，然后密封發酵。已知乳酸菌產生的乳酸能溶解碳酸鈣，以下相關說法錯誤的是( C )
A. 發酵過程中粗飼料可為菌種的生長提供碳源
B. 酵母菌和乳酸菌在發酵液中的位置不同，酵母菌偏上層
C. 發酵池應該留有排氣口，防止乳酸菌發酵產生大量氣體導致爆炸
D. 可用含有碳酸鈣的鑒別培養基，并根據透明圈初步篩選出菌種中的乳酸菌
[解析] 粗飼料經過微生物發酵后，其富含的纖維素、半纖維素和果膠等物質被降解為小分子，故發酵過程中粗飼料可為菌種的生長提供碳源，A正確；酵母菌的代謝類型為兼性厭氧型，乳酸菌的代謝類型為厭氧型，兩者在發酵過程中的位置不同，酵母菌偏上層，B正確；發酵池應密封，乳酸菌發酵不會產生氣體，C錯誤；由題干信息可知，乳酸菌產生的乳酸能溶解碳酸鈣，在含有碳酸鈣的培養基上生長的乳酸菌菌落周圍會出現“溶鈣圈”，即以乳酸菌為中心的透明圈，D正確。
二、非選擇題
12. [2023廣西檢測,15分]泡菜在發酵期間，由于乳酸菌的作用，發酵產物乳酸不斷積累，因此可以根據微生物的活動情況和乳酸積累量，將泡菜發酵過程分為三個階段。
（1） 發酵初期：蔬菜剛入壇時，其表面帶入的微生物主要有不抗酸的大腸桿菌和酵母菌等。其中的酵母菌最初的呼吸方式是有氧呼吸，請寫出相應的反應式： 。
（2） 發酵初期會有氣泡從壇沿水槽內間歇性放出，從而使壇內逐漸形成缺氧狀態，乳酸發酵開始。試說明這些氣泡的來源：壇內需氧型微生物進行呼吸作用消耗氧氣，產生大量的 ；壇內氧氣耗盡后，酵母菌進行酒精發酵也會產生 。乳酸菌開始活躍，并產生大量乳酸，乳酸的積累量可達到 ， 為 。這一時期為泡菜完全成熟階段，泡菜有酸味而且清香。試分析此時壇內其他微生物的活動情況及原因：由于 的不適，大腸桿菌、酵母菌等的活動受到抑制；由于氧氣耗盡，需氧型微生物的活動受到抑制，且較為嚴重。
[解析] 發酵初期：蔬菜剛入壇時，其表面帶入的微生物主要有大腸桿菌和酵母菌等，壇內需氧型微生物進行呼吸作用消耗氧氣，產生大量的 ，有氣泡從壇沿水槽內放出，壇內逐漸形成缺氧環境，壇內氧氣耗盡后，酵母菌進行酒精發酵也會產生 ，此時也有氣泡從壇沿水槽內放出。在泡菜完全成熟階段，乳酸菌開始活躍，乳酸不斷積累， 下降。在該階段由于 的不適，大腸桿菌、酵母菌等的活動受到抑制；由于氧氣耗盡，需氧型微生物的活動受到抑制，且較為嚴重。
（3） 發酵后期：繼續進行乳酸發酵，乳酸含量繼續增加，可達 以上。當乳酸含量達到 以上時，發酵速度會逐漸變緩甚至停止，主要原因是 過低，乳酸菌的活動受到抑制。
[解析] 發酵后期：繼續進行乳酸發酵，乳酸含量繼續增加，可達 以上。當乳酸含量達到 以上時，由于 過低，乳酸菌的活動受到抑制，發酵速度會逐漸變緩甚至停止。
（4） 在泡菜制作的初期，微生物之間的關系主要表現在乳酸菌與雜菌之間的競爭上。中期以后壇內的生存斗爭主要集中在生物與環境之間的斗爭上。
能力提升
一、選擇題
13. [2023成都七中模擬]泡菜起源于中國，是我國的傳統食品之一。賈思勰《齊民要術》中已有制作泡菜的專述：“作鹽水，令極咸，于鹽水中洗菜 若先用淡水洗者，菹爛。其洗菜鹽水，澄取清者，瀉著甕中，令沒菜把即止，不復調和。”該表述說明食鹽的用量非常關鍵。研究小組探究泡菜制作過程中不同濃度的食鹽對亞硝酸鹽產生的影響，結果如圖。下列相關敘述正確的是( B )
A. 腌制過程中，壇中溶液量增多的主要原因是細胞呼吸產生水
B. 食鹽的濃度越低，亞硝酸鹽含量的峰值越高，這與雜菌繁殖數量有關
C. 在泡菜發酵過程中，壇中無氧環境的創設僅依靠鹽水浸沒蔬菜就能實現
D. 亞硝酸鹽含量達到峰值后下降的原因是亞硝酸鹽被微生物轉變成亞硝胺
[解析] 腌制過程中，壇中溶液量增多的主要原因是蔬菜在鹽水中失水，A錯誤。由于食鹽用量過低，微生物大量繁殖，將蔬菜中的硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，所以制作泡菜時食鹽的濃度越低，亞硝酸鹽含量的峰值出現得越早，且峰值較高，B正確。為了保證泡菜壇內乳酸菌發酵所需的無氧環境，選擇的泡菜壇封閉性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷卻的鹽水，使鹽水沒過全部蔬菜；蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿清水，C錯誤。據圖分析可知，食鹽用量和腌制時間都會影響亞硝酸鹽含量，亞硝酸鹽含量達到峰值后下降，是因為缺氧和酸性環境抑制硝酸鹽還原菌生長，使亞硝酸鹽的產生量降低；同時產生的亞硝酸鹽會被分解，最終導致亞硝酸鹽含量下降，D錯誤。
14. [2023南京模擬]《齊民要術》記載了一種稱為“動酒酢（‘酢’同‘醋’）法”的釀醋工藝:“大率酒一斗,用水三斗,合甕盛,置日中曝之 七日后當臭,衣（指菌膜）生,勿得怪也，但停置,勿移動,撓攪之。數十日,醋成。”下列有關敘述錯誤的是( C )
A. 該方法依據的原理是醋酸菌在缺少糖源時可將酒精轉化為醋酸
B. 加水的目的是對酒進行稀釋,避免酒精濃度過高殺死醋酸菌
C. “衣”位于變酸的酒表面,是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的
D. “撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸,還可以增加溶液中的溶解氧
[解析] 當缺少糖源時，醋酸菌能將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為醋酸，A正確；加水的目的是對酒進行稀釋，避免酒精濃度過高殺死醋酸菌，B正確；在變酸的酒表面會出現菌膜，即“衣”，是醋酸菌在液面大量繁殖形成的，C錯誤；“撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸，還可以增加溶液中的溶解氧，D正確。
15. [2023威海檢測]家庭釀酒過程中，密閉容器內酵母菌呼吸速率變化情況如圖所示（呼吸底物為葡萄糖）。下列敘述正確的是( D )
A. ,容器內的水含量由于酵母菌的細胞呼吸消耗而不斷減少
B. ，酵母菌細胞呼吸時 的消耗量大于 的產生量
C. ,容器內壓強不斷增大，在 達到最大值
D. 左右酵母菌開始產生酒精， 酒精產生速率逐漸增大
[解析] ,酵母菌只進行有氧呼吸，有氧呼吸的產物是水和二氧化碳，產生的水比消耗的水多，所以容器內的水含量由于酵母菌的細胞呼吸而增多，A錯誤。由圖分析可知， ，酵母菌既進行有氧呼吸也進行無氧呼吸，有氧呼吸消耗的 與產生的 量相同，無氧呼吸不消耗 ，但產生 ，所以酵母菌細胞呼吸時 的消耗量小于 的產生量，B錯誤。 ,酵母菌進行有氧呼吸，吸收 的量和釋放 的量相等，所以容器內壓強保持不變； ，酵母菌同時進行無氧呼吸和有氧呼吸，容器內壓強有所增大； ，無氧呼吸加快，產生的 量逐漸增多，容器內壓強不斷增大，故壓強并不是在 達到最大值，C錯誤。 左右酵母菌開始進行無氧呼吸產生酒精， 酵母菌無氧呼吸強度不斷增加，此時段酒精產生速率逐漸增大，D正確。
16. [2023濟寧檢測]利用谷氨酸棒狀桿菌發酵生產谷氨酸，發酵過程如圖所示。下列敘述錯誤的是( B )
A. 可通過酸解法或酶解法將玉米淀粉水解為葡萄糖
B. 維生素 主要為谷氨酸棒狀桿菌的生長提供能量
C. 尿素可為谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸提供氮源
D. 谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型為異養需氧型
[解析] 將玉米淀粉水解為葡萄糖可采用酸解法或利用淀粉酶水解，A正確；糖類主要為谷氨酸棒狀桿菌的生長提供能量，維生素 主要為菌體的生長提供特殊的營養物質，B錯誤；尿素含有氮元素，可為谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸提供氮源，C正確；由圖可知，谷氨酸棒狀桿菌培養時提供了有機物和氧氣，所以其代謝類型是異養需氧型，D正確。
二、非選擇題
17. [2022吉林實驗中學質檢，11分]因某種原因，某地葡萄滯銷，運輸困難。為了減少損失，果農們在技術人員的指導下，開始制作果汁、果酒、果醋等產品。如圖是某果農設計的葡萄酒和葡萄醋的工藝流程。請回答下列問題：
（1） 果酒的制作離不開酵母菌。酵母菌是一類兼性厭氧型（代謝類型）微生物；在無氧條件下，酵母菌進行無氧呼吸，其反應式為 ，該過程在酵母菌細胞的細胞質基質中進行。
[解析] 酵母菌屬于兼性厭氧型微生物，有氧條件下大量繁殖，無氧條件下產生酒精和 ，酵母菌進行無氧呼吸的反應式為 。無氧呼吸發生在酵母菌細胞的細胞質基質中。
（2） 發酵一段時間后，觀察甲發酵罐中液體不再有氣泡冒出，說明發酵完畢。培養液 的變化為下降。
[解析] 發酵過程中，酵母菌進行無氧呼吸，其產物有 ，故發酵一段時間后，觀察甲發酵罐中液體不再有氣泡冒出，說明發酵完畢。由于產生了 ，培養液的 下降。
（3） 待甲發酵罐中發酵結束后，可轉為果醋發酵，這利用了醋酸菌可以將酒精轉化為乙醛，進而產生醋酸的原理。轉為果醋發酵除了要接種醋酸菌外，還要改變發酵條件，方案為將發酵溫度提高至 ，通入無菌空氣。
[解析] 在氧氣充足、糖源不足的條件下，醋酸菌可以將酒精轉化為乙醛，進而轉化為乙酸（醋酸）。果酒發酵轉為果醋發酵時，除了要接種醋酸菌外，還要將發酵溫度提高至 ，并通入無菌空氣。
（4） 醋酸發酵過程中需要對發酵液進行連續攪拌，目的是溶解更多的氧氣，同時有利于醋酸菌與營養物質充分接觸（答出2點）。
[解析] 醋酸菌是好氧細菌，醋酸發酵過程中需要對發酵液進行連續攪拌，目的是溶解更多的氧氣，同時利于醋酸菌與營養物質充分接觸。

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