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　生物技术与工程
第50课时　传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用
1．举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。4.阐明在发酵工程中防止杂菌污染是获得纯净的微生物培养物的前提。
考点一　传统发酵技术的应用
1．发酵与传统发酵技术
(1)发酵的概念：人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
(2)传统发酵技术
2．腐乳的制作
(1)菌种：酵母、毛霉、曲霉等，其中起主要作用的是毛霉(真核生物，异养需氧型)。
(2)制作原理
3．泡菜的制作
(1)菌种来源：附着在蔬菜上的乳酸菌。
(2)制作原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
反应式：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。
(3)制作流程
4．果酒、果醋的制作
(1)原理和条件
项目 制作果酒 制作果醋
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型
发酵过程 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量 O2、糖源充足时： C6H12O6＋2O2 2CH3COOH(乙酸)＋ 2H2O＋2CO2＋能量； O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量
对氧的需求 前期需氧，后期不需氧 一直需氧
温度 最适生长温度为28_℃左右，发酵温度一般控制在18～30_℃ 发酵温度为30～35_℃
产物检测 闻气味、品尝、观察酸性条件下的重铬酸钾颜色变化(橙色→灰绿色) 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝
(2)果酒和果醋的制作步骤及目的
(1)“杏花村酒”的酿制，酵母菌只进行无氧呼吸。(2022·湖南卷)(　×　)
(2)生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌。(2022·湖北卷)(　√　)
(3)果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作过程所利用的微生物都属于原核生物，且发酵过程都在同一温度下进行。(2021·海南卷)(　×　)
(4)(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。
(5)(选择性必修3 P7“探究·实践”延伸思考)在传统方法制作果酒的过程中，为何不需要添加酵母菌？
提示：许多新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌，所以不需要添加酵母菌。
考向1围绕果酒和果醋的制作考查科学思维
1．(2021·辽宁卷)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸杆菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是(　B　)
A．乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖
B．酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C．酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D．接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度
解析：当缺少糖源时，醋酸杆菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖，A正确。醋酸杆菌以二分裂的方式进行增殖，B错误。酵母菌发酵过程中先通气使其大量繁殖，再密闭发酵产生乙醇；醋酸杆菌为好氧细菌，其发酵时需持续通入无菌空气，C正确。果酒发酵的温度控制在18～30 ℃，果醋发酵的温度控制在30～35 ℃，D正确。
2．(2025·福建漳州开学考)采用液体发酵法可酿制出醋香浓郁、酸味纯正的苹果醋，提高了苹果的经济价值。苹果醋酿造工艺流程如图所示。下列相关叙述错误的是(　D　)
苹果苹果汁苹果酒苹果醋苹果醋成品
A．酒精发酵前可对苹果汁进行杀菌，以利于酒精发酵
B．若苹果酒的酒精度过高，应稀释后再用于醋酸发酵
C．酵母发酵结束后，改变通气条件和适当升高温度利于醋酸发酵
D．酿醋过程中发酵液的pH逐渐降低，与酿酒过程相反
解析：酒精发酵前可以对苹果汁进行杀菌，防止杂菌污染，再接种酵母菌，以利于酒精发酵，A正确；若苹果酒的酒精度过高，应稀释后再用于醋酸发酵，防止由于酒精度数过高导致醋酸菌死亡，B正确；酵母发酵的原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，发酵温度为18～30 ℃，醋酸发酵中起到主要作用的微生物是醋酸菌，醋酸菌是一种好氧细菌，发酵温度为30～35 ℃，酵母发酵结束后，改变通气条件和适当升高温度利于醋酸发酵，C正确；在酿醋过程中，醋酸菌将酒精氧化成乙酸，导致发酵液的pH逐渐降低，而在酿酒过程中，酵母菌将糖发酵成酒精，发酵液的pH也会逐渐降低，因此，酿醋和酿酒过程中发酵液的pH变化趋势是相同的，而不是相反的，D错误。
考向2围绕泡菜的制作考查科学思维
3．（2024·江苏卷）关于“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜”的实验，下列叙述正确的是(　D　)
A．制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中
B．制作酸奶的牛奶须经过高压蒸汽灭菌后再接种乳酸菌
C．发酵装置需加满菜料或牛奶并封装，以抑制乳酸菌的无氧呼吸
D．控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质
解析：制作泡菜是利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，所以为制造无氧环境，制作泡菜的菜料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水中，A错误。制作酸奶时，将牛奶倒入灭菌后的奶瓶中，倒入的奶液量不要超过奶瓶容积的2/3，再将牛奶加热至90 ℃，保温5 min，或将牛奶置于80 ℃恒温水浴箱中15 min。如果采用市售未开封的鲜奶，可直接使用，不需要灭菌，B错误。制作泡菜时菜料需装至八成满，制作酸奶时倒入的奶液量不要超过奶瓶容积的2/3，C错误。制作酸奶或泡菜时，控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质，D正确。
泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
4．（2025·山东青岛调研）《中馈录》中记载了泡菜腌制之法：“泡盐菜法，定要覆水坛。此坛有一外沿如暖帽式，四周内可盛水；坛口覆一盖，浸于水中……则所泡之菜不得坏矣。泡菜之水，用花椒和盐煮沸……如有霉花，加烧酒少许……坛沿外水须隔日一换，勿令其干。”下列说法正确的是(　D　)
A．“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的是灭菌、减少水中的溶解氧
B．发酵初期坛盖边缘水槽有气泡冒出，是因为乳酸菌发酵产生了CO2
C．“坛沿外水须隔日一换，勿令其干”是为了保证坛内适宜的湿度和温度
D．“加烧酒少许”既可以抑制杂菌的繁殖又可以调节泡菜的风味
解析：“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的是消毒（杀灭杂菌）、减少水中的溶解氧，A错误；乳酸菌发酵产生乳酸，不产生CO2，B错误；“坛沿外水须隔日一换，勿令其干”是为了保证坛内的无氧环境，C错误；“加烧酒少许”既可以抑制杂菌的繁殖又可以调节泡菜的风味，D正确。
考点二　发酵工程及其应用
1．发酵工程的概念
发酵工程是指利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。
2．发酵工程的基本环节
3．发酵工程的优点及应用
(1)优点：生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理。
(2)应用
①食品工业
a．生产传统的发酵产品，如啤酒等。
b．生产各种各样的食品添加剂，如味精等。
c．生产酶制剂，如α 淀粉酶、果胶酶等。
②医药工业：如生产抗生素、激素、疫苗等。
③农牧业
a.生产微生物肥料
利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。
b．生产微生物农药
利用微生物或其代谢物来防治病虫害。
c．生产微生物饲料
通过发酵获得大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，可以作为食品添加剂，也可用于制成微生物饲料。
④其他方面
a．利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。
b．嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
(1)在青霉素的工业化生产过程中，选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中。（2022·山东卷）(　√　)
(2)分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。(　√　)
(3)发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。(　√　)
(4)在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径。(　√　)
(5)（选择性必修3 P23）发酵罐中的搅拌叶轮除了使培养基在发酵罐内充分混合，使微生物在发酵罐里的每一处均能得到充足的氧气和培养基中的营养物质外，还具有的作用是良好的搅拌有利于将微生物发酵过程中产生的热量传递给冷却介质；搅拌能使发酵液充分混合，使发酵罐的发酵液中的固型物质保持悬浮状态。
【情境应用】我国科学家利用如图所示的液态厌氧发酵工艺，实现了利用乙醇梭菌高效产出乙醇和单细胞蛋白。
【问题探究】
(1)据图分析可知，该培养基的碳源是CO、CO2，乙醇梭菌属于自养型（填“自养型”或“异养型”）细菌。
(2)乙醇梭菌在发酵罐中的发酵过程属于厌氧发酵，其发酵过程需要（填“需要”或“不需要”）搅拌，目的是使乙醇梭菌和营养物质充分接触。
(3)发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵过程，在该环节中需要严格控制温度、pH等发酵条件，原因是pH、温度等会影响微生物的生长繁殖和代谢物的形成。
(4)通过该工艺高效生产清洁能源乙醇，可降低生态足迹，同时还可以获得单细胞蛋白，该过程获得的单细胞蛋白是指乙醇梭菌，可通过过滤、沉淀等方法从发酵液中获得单细胞蛋白。
(5)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等不能（填“能”或“不能”）直接排放到外界环境中，理由是在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质，为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液等进行二次清洁或灭菌处理。
考向1 围绕发酵工程的过程考查科学思维、社会责任
1．（2025·广东揭阳联考）味精的主要成分是谷氨酸钠，其生产工艺流程如下图所示。下列说法正确的是(　C　)
A．谷氨酸棒状杆菌的主要碳源、氮源分别是淀粉、尿素
B．谷氨酸棒状杆菌的呼吸方式和乳酸菌相同
C．发酵过程中应控制发酵液的pH为弱碱性或中性
D．发酵结束后的发酵液经过滤、离心、纯化、结晶可得到味精
解析：谷氨酸棒状杆菌的主要碳源、氮源分别是葡萄糖、尿素，A错误；谷氨酸棒状杆菌的呼吸方式为有氧呼吸，与乳酸菌不同，乳酸菌进行的是无氧呼吸，B错误；谷氨酸的发酵生产在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，C正确；味精是发酵产物谷氨酸和碳酸氢钠反应经过结晶得到的，而谷氨酸是谷氨酸棒状杆菌的代谢物，可通过提取、分离和纯化获得，D错误。
2．（2024·山东卷）在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是(　D　)
A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢
B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量
C.发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长
D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品
解析：黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧，相同菌体密度下，菌球体越大越不利于菌体与氧气接触，柠檬酸产生速率越慢，A正确；菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制，故发酵中期添加一定量的硫酸铵，提高铵离子浓度，可提高柠檬酸产量，B正确；发酵过程中pH下降导致细菌生命活动所必需的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C正确；发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行分离、纯化、浓缩、干燥等一系列操作后才能获得柠檬酸产品，D错误。
考向2 围绕发酵工程的应用考查科学思维、社会责任
3．（2022·山东卷）啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法不正确的是(　B　)
A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α 淀粉酶
B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
解析：赤霉素能促进种子的萌发，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，A正确；焙烤可以杀死大麦种子胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮（产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌）、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，D正确。
4．（2025·广东深圳模拟）酱油起源于我国，迄今已有3 000多年的历史。由于风味独特、营养价值丰富，酱油已成为我国饮食中不可或缺的调味品。酱油工厂化生产的大致过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　D　)
A．曲霉是发酵工业和食品加工业的常用菌种，也可以用于柠檬酸的发酵
B．曲霉将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经过淋洗等步骤调制成酱油产品
C．酵母菌、乳酸菌的发酵产物以及食盐均能起到抑制杂菌、终止发酵的作用
D．传统发酵以混合菌种的液体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的
解析：曲霉是发酵工业和食品加工业的常用菌种，如黑曲霉常用于酱油发酵和柠檬酸发酵，A正确；曲霉可产生蛋白酶、脂肪酶等多种酶，酱油制作中利用曲霉将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，B正确；盐水、酵母菌的发酵产物乙醇、乳酸菌的发酵产物乳酸均能抑制杂菌的生长，C正确；传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的，D错误。
1．（2024·湖北卷）制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是(　D　)
A．食用醋的酸味主要来源于乙酸
B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存
C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶
D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内
解析：食用醋的酸味主要来自醋酸，醋酸学名乙酸，A正确；醋酸菌是好氧细菌，不适宜在无氧条件下生存，B正确；制醋时，在缺少糖源的情况下，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；醋酸菌属于细菌，没有线粒体，D错误。
2．（2021·江苏卷）某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是(　C　)
A．果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器
B．果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多
C．果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时
D．果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深
解析：酒精发酵利用了酵母菌的无氧呼吸，随着发酵的进行，装置内会产生气体（二氧化碳），容器内压强大于外界，所以空气不会回流，A错误。果酒发酵时，发酵液中的葡萄糖不断被消耗，因此用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日减少，B错误。果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时，C正确。重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定醋酸含量，D错误。
3．（2023·山东卷）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(　C　)
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中用沸盐水是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；②的主要目的是营造无氧环境，有利于乳酸菌进行无氧呼吸，B错误；③是为了排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④可检测到腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增加后减少，D错误。
课时作业50
（总分：50分）
一、选择题（每小题2分，共24分）
1．葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是(　D　)
A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生酵母菌
C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D．制作过程中随着发酵的进行，发酵液中糖含量增加
解析：酵母菌是兼性厌氧菌，其进行有氧呼吸释放大量的能量，有利于酵母菌的繁殖，无氧条件下酵母菌产生酒精和二氧化碳，A正确；自然发酵制作葡萄酒时的菌种主要来自葡萄皮表面的野生酵母菌，B正确；制作的葡萄酒的颜色来自葡萄皮中的色素，C正确；随着发酵的进行，酵母菌进行呼吸作用，消耗糖，所以发酵液中糖含量减少，D错误。
2．中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是(　B　)
A．在泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B．在馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C．在米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长
D．在酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
解析：在泡菜制作过程中，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸，A错误；在馒头制作过程中，酵母菌进行细胞呼吸产生CO2，从而使馒头变得松软，B正确；在米酒制作过程中，将容器密封的目的是让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，将容器密封不利于酵母菌生长，C错误；在酸奶制作过程中，后期低温处理的目的是抑制微生物的生长，延长保质期，D错误。
3．（2025·陕西西安摸底）传承数千年的传统发酵食品是中华饮食文化的重要载体，而在发酵食品制作过程中，控制发酵条件至关重要。下列叙述正确的是(　D　)
A．做泡菜时将盐水浸没全部菜料的目的是杀死菜料表面的杂菌
B．利用乳酸菌制作酸奶的过程中，先通气培养，后密封发酵
C．利用米曲霉发酵生产酱油的过程中，不断搅拌有利于其通过无氧呼吸快速繁殖
D．在制作米酒的过程中，加酒曲之前需将蒸熟的糯米冷却以避免高温杀死菌种
解析：做泡菜时将盐水浸没全部菜料的目的主要是营造无氧环境，A错误；乳酸菌为厌氧菌，利用乳酸菌制作酸奶的过程中，不能通气培养，B错误；利用米曲霉发酵生产酱油的过程中，不断搅拌会使发酵液中溶解氧增多，有利于其通过有氧呼吸快速繁殖，C错误；酿制米酒时，加酒曲之前需将蒸熟的糯米冷却以避免高温杀死菌种，D正确。
4．（2025·广东珠海联考）废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产产生的废水和沼气池废料生产蛋白质，其技术路线如图所示。下列叙述正确的是(　B　)
A．微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
B．在连续搅拌反应器中，沼气池废料中微生物的生长被抑制
C．上述工厂化生产过程中需严格遵循无菌操作
D．该生产过程中，没有气体生成
解析：微生物生长所需碳源主要来源于果糖生产产生的废水，而非沼气池废料，A错误；在连续搅拌反应器中，连续搅拌有利于物质交换和微生物的生长，但沼气池废料中的微生物为厌氧微生物，连续搅拌会抑制其生长，B正确；工厂化生产过程中，并非所有环节都需要无菌条件，如加入反应器之前不需要无菌操作，C错误；据图可知，该生产过程中有酿酒酵母的参与，其呼吸作用会产生CO2，故该生产过程中一定有气体生成，D错误。
5．（2025·湖北宜昌摸底）啤酒、味精和胰岛素的工业化生产比传统发酵生产要复杂得多，需要通过发酵工程来实现。下列相关叙述错误的是(　C　)
A．利用酵母菌发酵生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂
B．以大豆为主要原料，利用黑曲霉水解其中的蛋白质，经淋洗、调制成酱油
C．在青贮饲料中添加酵母菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力
D．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，发酵工程则以单一菌种的液体发酵为主
解析：在青贮饲料中添加乳酸菌，通过乳酸菌的发酵，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，同时动物食用后还能提高动物的免疫力，C错误。
6．（2025·安徽亳州摸底）发酵工程广泛应用于农牧业、食品工业、医药工业等工业生产。下列关于发酵工程的叙述，错误的是(　A　)
A．利用谷氨酸棒状杆菌在酸性条件下会代谢产生谷氨酸，进一步生产调味料味精
B．利用微生物农药可防治病虫害，如苏云金杆菌可防治农林虫害
C．嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量
D．生产乙型肝炎疫苗可将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵生产
解析：谷氨酸棒状杆菌在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺，A错误。
7．黑曲霉是一种丝状真菌，食品工业以红薯粉为原料经黑曲霉发酵获得柠檬酸，如图为生产柠檬酸的简要流程图。下列叙述正确的是(　C　)
A．黑曲霉与生产果醋时所用的主要微生物细胞结构相同，代谢类型也相同
B．将菌种接种至A培养基时，每次划线前涂布器都需要灼烧灭菌
C．发酵罐C中的发酵过程是发酵工程的中心环节，该环节直接影响产品的产量和质量
D．由于黑曲霉发酵适宜温度较高，所以发酵罐C需要不断加热将温度维持在35 ℃
解析：黑曲霉是真菌，属于真核生物，生产果醋利用的醋酸菌是细菌，属于原核生物，因此两者的细胞结构不相同，A错误；平板划线法的接种工具是接种环，B错误；发酵工程的中心环节是发酵过程，C正确；发酵时，黑曲霉代谢会产生大量热量，通常需要进行降温处理，D错误。
8．（2025·河南郑州摸底）中药双向发酵技术是以含有活性成分的中草药作为发酵的药性基质，以有益的药用真菌作为发酵的菌种。药用真菌在药性基质上的生长过程中，通过一系列复杂的代谢反应过程产生新的活性成分和生理功能。下列有关叙述错误的是(　D　)
A．中药基质为真菌提供生长需要的碳源、氮源等养分
B．优良药用真菌可通过诱变育种或基因工程育种获得
C．发酵产品中新的活性成分可能是真菌的某代谢物
D．温度、通气状况等环境条件不影响发酵产品的药效
解析：中药基质作为药用真菌生长的培养基，为其生长提供水、无机盐、碳源和氮源等，A正确；优良药用真菌可以从自然界中筛选，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，B正确；药用真菌在药性基质上的生长过程中，通过一系列复杂的代谢反应过程产生新的活性成分，新的活性成分为真菌代谢过程中产生的物质，C正确；在发酵过程中，温度、pH和溶解氧等发酵条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成，D错误。
9．（2025·广西桂林模拟）青岛有一种酸啤酒，该啤酒酿造方法简单易操作，酿造的酸啤酒香气丰富、酸度均衡，最终啤酒的整体风味与口感俱佳。具体流程如下图，下列相关叙述正确的是(　A　)
A．麦芽汁能为酵母菌和乳酸菌的发酵提供碳源、水和无机盐
B．蒸煮可以使淀粉分解，形成糖浆，并对糖浆进行灭菌
C．发酵过程中要适时往外排气，发酵后期在低温、通气环境下进行
D．过滤、消毒可杀死啤酒中的所有微生物，延长啤酒的保存期
解析：麦芽汁中含有丰富的糖类，还含有一些蛋白质、无机盐，可以为酵母菌和乳酸菌的发酵提供碳源、氮源、水和无机盐，A正确。蒸煮的目的是产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌，糖化的目的是使淀粉分解，形成糖浆，B错误。发酵过程中由于酵母菌无氧呼吸会产生CO2，所以要适时往外排气；主发酵结束后，发酵液还要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，C错误。过滤、消毒只能杀死啤酒中的大部分的微生物，D错误。
10．（2025·八省联考河南卷）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　)
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
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，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，因此发酵过程中温度控制在18～30 ℃，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，有利于淀粉的分解，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。
11．（2025·重庆渝北区摸底）为保障粮食安全，我国科研人员以富含纤维素的农业残渣（秸秆）为原料，利用基因工程改造面包酵母使其表面携带相关酶，可同时高效生产人工淀粉和单细胞蛋白。部分生产工艺如图，下列叙述正确的是(　A　)
　酵母菌增殖的适宜温度为28～32 ℃，适宜pH为4.0～5.0，酵母菌发酵的适宜温度为24～35 ℃，适宜pH为5.0～5.8。
A．面包酵母的增殖能促进纤维二糖水解及淀粉合成
B．生产单细胞蛋白时选择26 ℃、pH为5.5的条件为宜
C．本生产过程最宜在不通气和搅拌的啤酒发酵罐中进行
D．生产前培养基干热灭菌的条件可为121 ℃、20 min
解析：面包酵母表面携带促进纤维二糖水解的酶和促进淀粉合成的酶，因此其增殖能促进纤维二糖水解及淀粉合成，A正确；生产单细胞蛋白需要令酵母菌增殖，适宜温度为28～32 ℃，适宜pH为4.0～5.0，B错误；本生产过程要使面包酵母增殖，应当在有氧环境下进行，C错误；培养基应进行高压蒸汽灭菌，在121 ℃、100 kPa条件下处理15～30 min，以避免培养基上的微生物影响实验结果，D错误。
12．（2025·江苏南通联考）科研人员以刺五加、五味子和苹果为原料，经过酒精发酵和醋酸发酵酿造复合果醋，其主要流程如图。相关叙述正确的是(　C　)
A．步骤b中果汁的初始糖度越高越有利于最终果醋的形成
B．步骤c和步骤e均应在无菌环境中接种菌种，发酵温度一般设置为18～25 ℃
C．步骤d所用的无菌技术为湿热灭菌，可以杀死所有微生物，包括芽孢和孢子
D．步骤e中摇床转速高会加快乙醇的挥发，导致产酸量下降
解析：若初始糖度过高，则因细胞失水而不利于酵母菌进行酒精发酵，不利于最终果醋的形成，A错误；步骤c和步骤e分别为酒精发酵和醋酸发酵，二者均应在无菌环境中接种菌种，酒精发酵温度一般设置为18～30 ℃，醋酸发酵温度一般设置为30～35 ℃，B错误；步骤d是对发酵好的果酒过滤液进行灭菌，所用的无菌技术为湿热灭菌，可以杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子，C正确；步骤e为醋酸发酵，醋酸菌是一种好氧细菌，步骤e中摇床转速高会为醋酸菌提供更多的氧气，有利于醋酸发酵，因此不会导致产酸量下降，D错误。
二、非选择题（共26分）
13．（12分）（2025·陕西西安模拟）绥阳空心面、岐山挂面、中江挂面等是具有显著地方特色的发酵空心面。与普通生鲜面条相比，发酵空心面具有久煮不烂、细嫩滑爽、易于消化的特点，深受人们喜爱。空心面的制作工艺流程如图所示，回答下列问题：
(1)乳酸菌和酵母菌的新陈代谢类型不同（填“相同”或“不同”）。从上述流程分析，空心面在干燥过程中逐渐形成“空心”，这主要与酵母菌呼吸作用生成的CO2有关。
(2)面团类似于实验室中培养微生物的培养基，其包含了乳酸菌和酵母菌生长、繁殖所需的碳源、氮源、水和无机盐等基本营养物质。三次发酵的温度都保持在30 ℃，这样做的原因是30 ℃条件下，乳酸菌和酵母菌的发酵旺盛，有利于空心面的制作。
(3)游离氨基酸可使空心面具有甜鲜味，提高面条的感官品质。与普通面条相比，空心面中游离氨基酸总量较高，推测原因最可能是乳酸菌或酵母菌在发酵过程中分泌了蛋白酶（和肽酶）等水解酶催化蛋白质水解。
(4)无须严格灭菌，空心面制作过程中不会出现发霉、腐败等现象，这可能与乳酸菌和酵母菌发酵使面团形成低pH和低O2含量（答出2点）等环境条件有关。
14．（14分）（2025·辽宁沈阳模拟）部分白酒厂的常见白酒酿造工艺流程可简化为图1。浓发酵是指在高浓度的原料中发酵，在规模化生产中，发酵原料浓度的提高能增加生产能力，并具有降低能耗、节约水资源等优点。研究者不断探索能进一步提高发酵原料浓度的发酵工艺，以实现真正意义上的“浓”发酵。回答下列问题：
(1)玉米是东北地区酿制白酒的常用原料，作为培养基的主料主要提供酵母菌所需的碳源。玉米经碾磨后，在“拌料”环节中，除加水外，还应加入其他类型的营养物质如氮源、无机盐以满足酵母菌的代谢需求，提高发酵效率。
(2)“蒸煮”可以改变淀粉分子结构，有利于淀粉的分解，此外，蒸煮还具有使原料在高温下灭菌的作用。
(3)“糖化”环节可以加入黑曲霉菌等菌种，也可以直接加入酶，该环节的目的是使淀粉分解成葡萄糖，为酵母菌发酵提供底物。
(4)发酵原料浓度升高，提高了发酵难度，常导致酒精转化效率降低，研究者对此展开了模拟实验：对照组一次性添加27 g/mL浓度的葡萄糖，实验组在酒精发酵的前24 h内分批次每3 h添加3 g/mL浓度的葡萄糖，最终保持两组添加的葡萄糖量相等，定期抽样检测，测定各组葡萄糖、酒精浓度。实验数据如图2所示。
①结果表明，在葡萄糖供应量相等的条件下，分批次添加能提高发酵效率，使酒精产量提高，从培养基理化性质的角度分析，一次性添加过多葡萄糖不利于酒精发酵的原因可能与液体培养基渗透压过高有关。
②为实现浓醪发酵并提高产量，研究者提出了优化发酵工艺环节的建议：将玉米粒研磨颗粒适当增大、将糖化环节与发酵环节合并为一个环节。根据上述实验结果分析，这些措施能降低淀粉的分解速度，边糖化边发酵，相当于分批次补料，使培养液的渗透压不至于太高，有利于发酵，从而在原料浓度高的情况下提高酒精产量。
解析：(1)酵母菌代谢时需要水、碳源、氮源及无机盐，玉米含有大量糖类，可以提供碳源，因此在“拌料”环节中，除添加水外，还要添加氮源和无机盐，以满足酵母菌的代谢需求，提高发酵效率。(2)由于蒸煮过程进行高温处理，因此蒸煮还具有灭菌的作用。(3)“糖化”环节加入黑曲霉菌等菌种，或直接加入酶，都是为了把原料中的淀粉分解成葡萄糖，为酵母菌发酵提供底物。(4)①酿酒时使用的培养基是液体培养基，据图2可知，一次性添加过多葡萄糖时，培养基中葡萄糖浓度很高，使培养基的渗透压也高。这会导致酵母菌吸水减少而影响代谢过程，或者会导致部分酵母菌失水死亡，进而不利于酒精发酵。②将玉米粒研磨颗粒适当增大，则玉米中淀粉与淀粉酶接触概率减小，降低淀粉的分解速度，进而降低发酵液中葡萄糖的浓度。将糖化环节与发酵环节合并为一个环节，边糖化边发酵相当于分批次补料，使培养液的渗透压不至于太高，有利于发酵。

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