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(共91张PPT)
传统发酵技术及发酵工程的应用
课前自主预习案
课堂互动探究案
课前自主预习案
素能目标★考向导航
基础梳理——系统化
知识点一　发酵与传统发酵技术
一、概念
1．发酵的概念和种类：
（1）概念：人们利用　　　　，在适宜的条件下，将原料通过
　　　　 转化为人类所需要的产物的过程。
（2）种类：有氧发酵（如醋酸发酵、谷氨酸发酵）和　　　　（如酒精发酵）。
2．传统发酵技术的概念：
直接利用原材料中天然存在的　　　　，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的　　　　进行发酵、制作食品的技术。
微生物
微生物的代谢
无氧发酵
微生物
微生物
二、尝试制作传统发酵食品
1．泡菜的制作
（1）制作原理
①发酵实质：在　　　条件下，　　　　将葡萄糖分解成乳酸。
②反应式：_______________________________。
无氧
乳酸菌
C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量
（2）制作流程

（3）关键操作
①泡菜坛的选择：火候好、无　　、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。
②腌制的条件：控制腌制的时间、　　　和食盐的用量。防止　　　　，严格密封。
5%～20%
洗净
没过
裂纹
温度
杂菌污染
2．果酒和果醋的制作
（1）制作原理
菌种 反应简式
果酒 酵母菌
有氧条件，大量繁殖：_____________________________　　　　　　　　
无氧条件，产生酒精：_____________________________　　　　　　　　
果醋 醋酸菌 氧气、糖源都充足时：糖→醋酸
氧气充足、缺少糖源时：乙醇→　　　　→醋酸，
　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O＋能量
C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量
乙醛
C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
（2）实验设计与操作
冲洗
酒精发酵
18～30
30～35
密封
通气
10～12
7～8
知识点二　发酵工程及其应用
1．发酵工程的基本环节
诱变育种
基因工程育种
菌种
培养基
发酵设
备
微生物数量
产物浓度
营养组分
过滤、沉淀
产物性质
2．发酵工程的应用
（1）在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品。
②生产各种各样的　　　　。
③生产　　　　。
（2）在医药工业上的应用
①获得具有　　　　生产能力的微生物。
②直接对　　进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。
③利用基因工程，将病原体的　　　　　　 基因转入适当的微生物细胞，获得表达产物可以作为疫苗使用。
食品添加剂
酶制剂
某种药物
菌种
某个或某几个抗原
（3）在农牧业上的应用：生产微生物　　　　　 。
（4）在其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产　　　　 等能源物质。
②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产　　　　，嗜低温菌有助于提高　　　　 的产量。
肥料、农药和饲料
酒精、乙烯
洗涤剂
热敏性产品
基能过关——问题化
一、判一判（判断正误并找到课本原话）
（一）发酵与传统发酵技术
1．发酵是指人们利用微生物，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。（选择性必修3 P5正文）（　　）
2．多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是曲霉。（选择性必修3 P5正文）（　　）
3．酵母菌是厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵。（选择性必修3 P6正文）（　　）
4．果酒发酵温度一般控制在30～35 ℃，时间为10～12 d。（选择性必修3 P6探究·实践）（　　）
5．工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。（选择性必修3 P8正文）（　　）
√
√
×
×
×
（二）发酵工程及其应用
1．青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。（选择性必修3 P22从社会中来）（　　）
2．性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或基因工程育种获得。（选择性必修3 P22图1－9）（　　）
3．分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。（选择性必修3 P23图1－9）（　　）
4．发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。（选择性必修3 P23图1－9）（　　）
5．啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成。（选择性必修3 P24思考·讨论）（　　）
√
×
×
×
×
二、议一议
【教材易漏拾遗】
1．[选择性必修3 P2～3]通过阅读“从传统发酵技术到发酵工程”的科技探索之路你能得到哪些启示？
提示：发酵技术是从生活、生产实践中产生的，人们在生产发酵产品时需要科学研究的指导和技术的改进；科学理论和技术发展到一定程度，就可以进入工程应用阶段等。
2．[选择性必修3 P6探究·实践拓展]分析“制作泡菜”，回答问题：
（1）制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？


（2）为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？你认为这层白膜是怎么形成的？
提示：(1)煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止杀死坛内的发酵微生物。
提示： (2)白膜是由产膜酵母的繁殖形成的。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌繁殖。
3．[选择性必修3 P6]“膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。”
思考：日常生活中不能吃存放时间过长、变质的蔬菜的原因是什么？
提示：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，亚硝胺具有致癌作用。
4．[选择性必修3 P7探究·实践拓展]思考：
（1）在果酒制作中应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？



（2）果酒制作时，发酵瓶装入葡萄汁后留有1/3空间的目的是什么？
提示：(1)应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。
提示： (2)先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。
5．[选择性必修3 P23思考·讨论]在进行发酵生产时， 排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？
提示：发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备，达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。因为有些气体和废弃培养液对人和生物有害或对环境造成污染。
课堂互动探究案
考点一　泡菜、果酒和果醋的制作
任务1　完善泡菜制作过程的分析
泡菜制作过程中乳酸菌数量和乳酸含量的变化
乳酸菌 乳酸
发酵初期 少(有O2，乳酸菌活动受________) 少
发酵中期 最多(乳酸积累，________杂菌活动) 增多
发酵后期 减少(乳酸继续积累，pH继续________，抑制乳酸菌活动) 继续增多直至稳定
变化曲线
抑制
抑制
下降
任务2　完善果酒和果醋的制作分析
(1)酵母菌和醋酸菌的比较
酵母菌 醋酸菌
生物学分类 单细胞，_____生物 单细胞，______生物
代谢方式 异养兼性厌氧型 __________型
生长繁殖的最适生长温度 ________ 30～35 ℃
主要繁殖方式 出芽生殖 ________
生产、生活应用 酿酒、发面等 制醋
真核
原核
异养需氧
约为28 ℃
二分裂
(2)果酒和果醋制作成功的关键点
项目 说明
材料的选择与处理 选择新鲜的水果，榨汁前先将水果进行________，再除去________，以防果汁流失及污染。冲洗以洗去________为目的，以防洗去野生型________
防止发酵液被污染 ①榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净，且发酵瓶要进行________
②清洗水果时要先______后________
③发酵瓶排气管用________而不用直管
冲洗
枝梗
灰尘
酵母菌　
消毒
清洗
除枝梗　
曲颈管
任务3　制作过程的比较
果酒和果醋的制作 泡菜的制作
主要菌种 果酒：________ 果醋：________ ________
原理 乳酸菌________产生乳酸　　
酵母菌
醋酸菌
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌　
醋酸
乙醛
发酵
实验流程 挑选葡萄 ↓ ________ ↓ ________ ↓ 酒精发酵→________ ↓ 醋酸发酵→果醋
发酵条件 果酒：前期通氧，后期密闭，温度：18～30 ℃果醋：一直通氧，温度：30～35 ℃ 密闭，保证无氧环境，温度不能过高
冲洗
榨汁　
果酒　
盐水冷却
加入调味料，装坛
任务4　装置图解读
(1)各部位的作用
①充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。
②排气口：排出酒精发酵时产生的CO2。
③与排气管相连的长而弯曲的胶管：防止空气中微生物的污染。
④出料口：用来取样。
(2)该装置的使用方法
使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
1.泡菜制作的注意事项
(1)材料的选择及用量
①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。
②用清水和食盐配制质量百分比为5%～20%的盐水，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的细菌。
(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。
(3)氧气需求
①泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。
②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。
(4)控制适宜的温度：温度高导致杂菌滋生，温度低不利于乳酸发酵。
2．果酒、果醋制作的注意事项
(1)材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，再除去枝梗和腐烂的籽粒，以防葡萄汁流失及污染。冲洗的目的是洗去葡萄表面的灰尘，且不要太干净，以防洗去葡萄表面的野生型酵母菌。
(2)防止发酵液被污染的方法
①榨汁机要清洗干净并晾干。
②发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤。
③装入葡萄汁后要封闭充气口。
(3)果酒、果醋发酵条件的控制
①葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
②严格控制温度：18～30 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵，30～35 ℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。
③充气：酒精发酵为无氧发酵，需封闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气口充气。
考向一 泡菜制作过程的考查
1.[2023·枣庄模拟]泡菜(乳酸发酵过的蔬菜)是许多亚洲国家的传统食品，在发酵液中通常发现的微生物包括乳酸菌、酵母菌和丝状真菌。如图表示这3种不同微生物群中活细胞数和卷心菜乳酸发酵过程中pH的变化。发酵液中的溶解氧随时间下降，在第22天被完全耗尽。下列说法错误的是(　　)
A.pH从第1天到第3天的下降主要由乳酸菌产生的乳酸引起
B．酵母菌从第10天到第22天的生长与发酵液中的氧气有关
C．酵母菌在第26天后开始产生酒精
D．一些丝状真菌在低pH下表现出较高的耐受性
答案：C
解析：由题图可知，第1天到第3天pH下降主要由乳酸菌代谢产生乳酸引起，A正确；酵母细胞在有氧条件下大量繁殖，从第10天到第22天，酵母菌大量繁殖，与发酵液中的氧气有关，B正确；第22天发酵液中的溶解氧耗尽，因此酵母细胞在第26天之前就已经开始无氧呼吸产生酒精，C错误；由题图分析可知，低pH下，丝状真菌活细胞数能保持相对稳定，表现出较高的耐受性，D正确。
2．我国最早的诗集《诗经》中有“中田有庐，疆埸有瓜，是剥是菹，献之皇祖”的诗句，其中“庐”(芦)和“瓜”是蔬菜，“剥”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜是一种历史悠久、深受群众喜爱的传统美食。回答下列有关泡菜制作的问题：
(1)制作泡菜时，为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是____________________。
(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行__________的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的_______中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有_____、______和_______等。
(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是____________________，原因是__________________________。
增加乳酸菌数量
无氧呼吸
细胞质
温度
腌制时间
食盐用量
乳酸菌数量增多，杂菌数量减少　
乳酸菌比杂菌更为耐酸
解析：(1)陈泡菜液中含有一定量的乳酸菌，因此加入陈泡菜液，菌体数量扩增速度会加快，发酵时间可缩短。(2)乳酸菌为厌氧菌，进行无氧呼吸产生乳酸，该过程只能在细胞质中进行。(3)温度过高、腌制时间过短、食盐用量不足等，容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，氧气浓度逐渐降低，泡菜液逐渐变酸，不适宜杂菌生长，而适宜乳酸菌生长，因此乳酸菌数量增加，其他杂菌数量减少。
考向二对果酒、果醋制作的考查
3.[经典模拟]如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是(　　)
A．过程①和②都只能发生在缺氧条件下
B．过程①和③都发生在酵母菌细胞的线粒体中
C．过程③和④都需要氧气的参与
D．过程①～④所需的最适温度基本相同
答案：C
解析：有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，均发生在细胞质基质中，产物是丙酮酸，而丙酮酸产生乙醇只能发生在无氧呼吸过程中，A、B错误；③过程属于有氧呼吸第二、三阶段，第三阶段需要氧气参与，④过程是制作果醋的过程，需醋酸菌参与，醋酸菌是一种好氧细菌，因此④过程也需要氧气参与，C正确；制作果酒时，最适温度为18～30 ℃，而制作果醋时最适温度为30～35 ℃，D错误。
4．右图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．改变通入气体种类，可以研究呼吸作用类型对发酵的影响
B．果酒发酵中期通入氮气，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸
C．果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关
D．气体入口与气体出口可以交换使用
答案：D
解析：酵母菌是兼性厌氧菌，可进行有氧呼吸和无氧呼吸，通入氧气后，酵母菌可进行有氧呼吸，而通入其他气体，酵母菌则进行无氧呼吸，故改变通入气体种类，可以研究呼吸作用类型对发酵的影响，A正确；果酒发酵中期通入氮气，装置中氧气减少，使酵母菌从有氧呼吸转变为无氧呼吸，B正确；温度影响酶的活性，因此果醋的发酵周期与实验设定的温度有密切关系，C正确；气体入口管通入液面以下，气体出口管在液面以上，故两者不能交换使用，D错误。
5．[天津卷]天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶__________________________。
(2)在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。通气能提高__________的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。
在最适温度条件下催化能力最强　
酵母菌
(3)在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下：
①发酵过程中，定期取样测定醋酸杆菌密度变化，趋势如图。据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是__________________，由此推测，影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是______________________。
先快速增长后趋于稳定
氧气、营养物质、pH
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中，发酵缸中____________________________________层的醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的变化，加剧了不同种类乳酸菌的____________，淘汰了部分乳酸菌种类。
颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动，或下)
种间竞争(或竞争)
解析：(1)酶的活性受温度影响，最适温度下，酶的活性最高。(2)通气会促进酵母菌有氧呼吸，促进酵母菌群的繁殖，有利于获得更多的酒精产物。(3)①据图可知，B层醋酸杆菌为“S”形增长，其变化趋势为先快速增长、后保持稳定。影响B层的主要环境因素为氧气、pH和营养条件。②乳酸菌为厌氧菌，应该是下层醋醅有利于其繁殖，如前两个发酵缸的B层，后两个发酵缸中的A层。③不同种类的乳酸菌之间为种间竞争关系。
考点二　发酵工程及其应用
任务1　完善图示发酵工程生产产品的流程图
(1)若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育的，①应该是________；若高产青霉素菌种是通过②培育的，②应该是________。
(2)根据培养基的用途，可以将它们分为____培养基和____培养基。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有______________________等营养成分。培养基在使用之前要用__________进行灭菌。
(3)整个过程的中心环节是____________，在该时期要随时取样检测培养基中的__________________等。同时，要严格控制____________等发酵条件，因为环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物________的形成。
基因工程
诱变育种
选择
鉴别
碳源、氮源、水、无机盐
湿热灭菌法
发酵过程
微生物数量、产物浓度　
溶氧量、pH和温度
代谢物
(4)在发酵过程中要不断搅拌的目的是：
①_________________________________________________________；
②________________________________________________________。
(5)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型不同选择合适的方法。如果发酵产品是菌体本身，常常采用______________等方法分离、提纯；如果发酵产品是微生物的代谢物，还要根据________采取适当的方法分离、提纯。
增加溶氧量
使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率
过滤、沉淀
产物的性质
任务2　完善啤酒的工业化生产流程图
(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
大麦种子发芽，释放淀粉酶
淀粉分解，形成糖浆
酵母菌将糖转化为酒精和二氧化碳　
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
长
短
低
高
任务3　完善发酵工程的特点
温和　
丰富
低廉
专一
污染小
容易处理
1.发酵装置——大型发酵罐的结构示意图分析(见图文智连)
(1)搅拌叶轮在发酵过程中的作用。
①通过叶轮的搅拌作用，使培养基在发酵罐内得到充分的混合，尽可能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；
②良好的搅拌有利于微生物发酵过程中产生的热量传递给冷却介质；
③搅拌能使发酵液充分混合，发酵罐的发酵液中的固型物质保持悬浮状态。
(2)发酵罐中发酵条件的控制。
①温度的控制：发酵过程中可以通过温度传感器和控制装置进行检测和由冷却水进、出口水流来调整；
②溶解氧的控制：通过通气量和搅拌速度加以调节；
③pH的控制：可以通过pH计检测，并由加料装置添加酸和碱进行调节，也可以在培养基中添加pH缓冲液等。计算机应用的发酵工程中实现了对温度、酸碱度、通气量、转速的自动记录和自动控制。
(3)与传统的容器相比，发酵罐最明显的优势。
发酵罐能实现大规模连续生产，最大限度地利用原料和设备，获得高产量和高效率。
①进行严格灭菌，能使空气按需要流通，从而提供良好的发酵环境；
②实施搅拌、振荡以促进微生物生长；
③对温度、压力、空气流量实行自动控制；
④通过各种生物传感器测定发酵罐内菌体浓度、营养成分、产品浓度等，并用电脑随时调节发酵进程。
2．发酵工程基本环节分析
(1)选择发酵工程所用菌种需要考虑的因素：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。
(2)发酵过程中对发酵条件的控制：要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。
(3)对发酵工程中产物的分离：在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。
(4)对发酵生产时微生物及其代谢物的处理：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进行二次清洁或灭菌处理。
考向一 发酵工程及其应用
1.高酒精度啤酒(酒精浓度≥7.5% vol)由于其高酒精度、高发酵度、低残糖等特点，受到越来越多消费者的青睐，其酿造工艺如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料都需要经过灭菌消毒
B．多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母细胞代谢的影响
C．主发酵过程中还原糖主要用于有氧呼吸，其产生的CO2会使pH下降
D．发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期可以延长排气时间间隔
答案：C
解析：生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料都需要经过灭菌消毒，防止原料自带的杂菌污染发酵，A正确；多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母细胞代谢的影响，B正确；主发酵过程中还原糖主要用于无氧呼吸产生酒精，同时无氧呼吸产生的CO2会使pH下降，C错误；发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期由于糖类物质不充足，产生的气体变少，可以延长排气时间间隔，D正确。
2．下列有关发酵工程的叙述中，错误的是(　　)
A．发酵工程采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品
B．发酵所用的菌种多是通过杂交育种的方式获得
C．发酵工程就是利用微生物的呼吸作用生产人类所需的产品
D．发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富、产物专一、废弃物对环境污染小和容易处理等特点被广泛应用
答案：B
解析：发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品，A正确；很多微生物是原核生物，不能通过杂交育种获得菌种，发酵所用的菌种多是通过人工诱变的方式获得，B错误；发酵工程就是利用微生物的有氧呼吸或无氧呼吸生产人类所需的产品，C正确；发酵工程具有生产条件温和、原料来源丰富、产物专一、废弃物对环境污染小和容易处理等特点，D正确。
考向二 发酵工程的综合考查

3．谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠(味精)。如图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答下列问题：
(1)与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌在结构上的显著特点是____________________；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等，从物理性质看，该培养基属于________培养基。
无以核膜为界限的细胞核
液体　
(2)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和____________，前者计数的结果比后者计数的结果值偏___(填“大”或“小”)，原因？
(3)由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是________。
稀释涂布平板法
大
前者死活菌体一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落
负反馈调节
(4)谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要不断通入无菌空气，并通过搅拌使空气形成细小的气泡，迅速溶解在培养液中，当培养基中碳氮比为4∶1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌的代谢产物是乳酸或琥珀酸。由此说明谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是_____________，由上述探究可知，通过发酵得到大量谷氨酸的发酵思路？
异养兼性厌氧型
不断向发酵液中通入无菌空气，发酵液中碳氮比为4∶1，培养一段时间使菌种大量繁殖，后将培养液的碳氮比改为3∶1
发酵条件
[长句应答必备]
1．果酒制作需要的微生物是酵母菌，它是一种兼性厌氧型微生物，通过有氧呼吸可以大量增殖，通过无氧呼吸可以产生酒精。
2．果醋制作需要的微生物是醋酸菌，它是一种好氧菌，所以果醋制作需要一直通入氧气。
3．果酒和果醋制作需要的温度分别是18～30 ℃和30～35 ℃。
4．腐乳的制作需要多种微生物参与，但主要是毛霉。通过脂肪酶、蛋白酶等酶的作用，可将一些大分子物质水解成小分子物质。
5．泡菜制作需要的微生物是乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，所以乳酸发酵需要无氧环境。
[等级选考研考向]
1．[2022·湖北卷]废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．该生产过程中，一定有气体生成
B．微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D．沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
答案：A
解析：据图可知，该生产过程中有酿酒酵母的参与，酵母菌呼吸作用会产生二氧化碳，故该生产过程中，一定有气体生成，A正确；糖类是主要的能源物质，微生物生长所需的碳源主要来源于果糖生产废水，B错误；分析图示可知，该技术中有连续搅拌反应器的过程，该操作可以增加微生物与营养物质的接触面积，此外也可增大溶解氧含量，故据此推测该生产工艺利用微生物的有氧发酵技术生产蛋白质，C错误；沼气生产利用的是厌氧微生物，在连续搅拌反应器中厌氧微生物会被抑制，因此沼气池废料无需灭菌，D错误。
2．[2022·湖北卷]关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是(　　)
A．在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B．白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C．葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体
D．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
解析：在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，再进行酒精发酵，A正确；白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程，如发酵初期酵母菌大量繁殖，B正确；酒精发酵利用的菌种是酵母菌，葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质，不存在线粒体中，C错误，D正确。
答案：C
3．[2022·山东卷]青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是(　　)
A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B．可用深层通气液体发酵技术提高产量
C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌
答案：D
解析：青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。
4．[2022·江苏卷]在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的有(　　)
A．泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气
B．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料
C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋
D．果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～25℃，泡菜发酵时温度宜控制在30～35℃
答案：ACD
5．[2022·辽宁卷]β－苯乙醇是赋予白酒特征风味的物质。从某酒厂采集并筛选到一株产β－苯乙醇的酵母菌应用于白酒生产。下列叙述正确的是(　　)
A．所用培养基及接种工具分别采用湿热灭菌和灼烧灭菌
B．通过配制培养基、灭菌、分离和培养能获得该酵母菌
C．还需进行发酵实验检测该酵母菌产β－苯乙醇的能力
D．该酵母菌的应用有利于白酒新产品的开发
解析：培养基一般选择湿热灭菌，接种工具一般用灼烧灭菌，A正确；分离纯化酵母菌，操作如下：配制培养基→灭菌→接种→培养→挑选菌落，B错误；为了筛选得到目的菌，应该进行发酵实验检测该酵母菌产β－苯乙醇的能力，C正确；筛选到一株产β－苯乙醇的酵母菌可应用于白酒新产品的开发，D正确。
答案：ACD
6．[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。下列说法正确的是(　　)
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
答案：ACD
解析：赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α－淀粉酶相关基因的表达，促进α－淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，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，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。
7．[2022·湖南卷]黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外，也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素与乙醇反应形成，各国对酒中的EC含量有严格的限量标准。回答下列问题：
(1)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是________，工艺b是________(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是
_________________________________________________________。
酵母菌
消毒　
杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染，延长其保存期　
(2)以尿素为唯一氮源的培养基中加入____指示剂，根据颜色变化，可以初步鉴定分解尿素的细菌。尿素分解菌产生的脲酶可用于降解黄酒中的尿素，脲酶固定化后稳定性和利用效率提高，固定化方法有__________________________________(答出两种即可)。
(3)研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L，在不同条件下分批发酵生产脲酶，结果如图所示。推测________是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素，理由是________________________________。
酚红
化学结合法、包埋法、物理吸附法
pH
随着培养时间延长，两图形中脲酶活力变化曲线基本一致，当pH从6.5降为4.5时，酶活力逐渐下降后保持相对稳定　
(4)某公司开发了一种新的黄酒产品，发现EC含量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC含量的思路？。
在发酵环节加入尿素分解菌，使尿素被分解， EC不能形成，从而降低EC含量
[国考真题研规律]
8．[2021·全国乙卷]工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
回答下列问题：
(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的__________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供______。
蛋白质
碳源
(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的________、________能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质，通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是_________________(答出1点即可)。
蛋白酶
脂肪酶
氨基酸
异养好氧
原核生物　
CO2和酒精
酒精(乳酸、食盐)课后定时检测案38　传统发酵技术及发酵工程的应用
[基础巩固练]——学业水平一、二
考点一　利用微生物发酵来生产特定的产物
1．在家庭中用葡萄制作果酒时，正确的操作是（　　）
A.让发酵装置接受光照
B．给发酵装置适时排气
C．向发酵装置中通入空气
D．将发酵装置放在45℃处
2．下列关于腐乳制作的描述中，错误的是（　　）
A．在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与
B．含水量大于85%的豆腐利于保持湿度，适宜制作腐乳
C．加盐和加酒都能抑制微生物的生长
D．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
3．以下关于传统发酵技术的描述，正确的是（　　）
A.酿酒过程中密封的时间越长，酵母菌产生的酒精量就越多
B．酵母菌和醋酸菌所需的发酵底物、条件相同
C．制作腐乳时需利用毛霉产生的酶分解豆腐中的蛋白质、脂肪等物质
D．制作泡菜时，乳酸菌可以将葡萄糖分解成乳酸和CO2
4．下列关于酵母菌、醋酸菌、乳酸菌和毛霉的叙述中，不正确的是（　　）
A．只有酵母菌能进行无氧呼吸
B．利用酵母菌制作果酒时，前期需要氧气，后期不需要氧气
C．毛霉和酵母菌与醋酸菌和乳酸菌相比，细胞中有以核膜为界限的细胞核
D．制作腐乳时，毛霉等产生的蛋白酶和脂肪酶等可将豆腐中的蛋白质和脂肪分解成小分子物质
5．下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述中，错误的是（　　）
A．果酒和果醋的发酵菌种不同，但代谢类型相同
B．制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒
C．变酸果酒的表面观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装置，但需控制不同的发酵条件
考点二　发酵工程
6．传统发酵技术和现代发酵工程都是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产，下列微生物在发酵生产产品过程中需要提供空气或氧气的是（　　）
①酵母菌　②醋酸菌　③乳酸菌　④毛霉　⑤谷氨酸棒状杆菌
A．④⑤B．①②④⑤
C．①②③D．②④⑤
7．如图所示，用连续培养的方法进行发酵，若所有条件趋于理想，稳定期微生物生长曲线接近于（横轴表示时间，纵轴表示微生物的数量）（　　）
8．下列有关发酵工程应用的叙述，不合理的是（　　）
A．生产酱油、柠檬酸、味精等食品添加剂和各种酶制剂
B．某些疫苗、动物激素是利用基因改造或转基因的酵母菌发酵生产的
C．利用微生物在发酵过程中的代谢产物生产微生物菌肥、农药、饲料等
D．嗜热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
[提能强化练]——学业水平三、四
9．如图装置可用于生物技术实践的相关实验，下列有关叙述不正确的是（　　）
A．乙装置可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作
B．利用装置甲制作腐乳时，应随着豆腐块层数的加高而增加盐量
C．用装置乙制作果酒时温度应控制在30℃左右，制作果醋时应适当降温
D．装置乙的排气口是一个长而弯曲的胶管，可防止空气中微生物的污染
10．我国利用不同微生物的发酵作用制作食品，历史悠久，在多种文献中均有记载：
①《齐民要术》中记载：“作盐水，令极咸，于盐水中洗菜，即内雍中。”
②《北山酒经》中记载：“每坛加蜡三钱，竹叶五片，隔水煮开，乘热灌封坛口。”
③《齐民要术》中记载了二十三种利用谷物酿制食醋的工艺。其经历的三个主要发酵过程为：糖化→酒化→醋化。
④《本草纲目拾遗》中记述：“豆腐又名菽乳，以豆腐腌过酒糟或酱制者，味咸甘心。”
下列有关说法错误的是（　　）
A．①介绍的是泡菜制作技术，配制的盐水要煮沸冷却后使用
B．②中加热杀菌保存酒液的原理和方法，与酿酒中普遍使用的巴氏杀菌法基本相同
C．③中食醋的酿制过程：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，最后醋酸菌在氧气充足时将糖分解成醋酸，当缺少氧气时将乙醇变为醋酸
D．④从微生物培养的角度看，豆腐是固体培养基，接种时不需要对其进行严格灭菌
11．人们利用某些微生物制作食品时，需要分析微生物的特点，控制微生物的发酵条件。下列与此有关的各项内容都正确的是（　　）
选项 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
制作装置或操作步骤
12.（不定项）下列说法正确的是（　　）
A．人工诱变、细胞工程、基因工程等都可对微生物进行定向改造
B．环境条件的变化不仅影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径
C．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成速度都与搅拌速度有关
D．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的
13．（不定项）下列有关发酵技术在食品加工中应用的叙述，错误的是（　　）
A．为了避免杂菌污染，乳酸菌发酵成酸奶时在牛奶中添加一定量的抗生素
B．为了提高果酒品质，挑选新鲜葡萄去除枝梗后用蒸馏水反复冲洗再榨汁
C．为了防止果酒变酸，果酒发酵排气时应避免空气进入及发酵引起的升温
D．腐乳制作的主要菌种是曲霉
[大题冲关练]——综合创新·求突破
14．泡菜是一种以卷心菜、萝卜、黄瓜等新鲜蔬菜为原料，添加盐水和辅料，经发酵而制得的风味食品。传统的自然发酵方式虽然操作简单，但是对天气、环境依赖较大，造成生产周期长甚至亚硝酸盐含量超标的缺点。某同学为提高泡菜品质设计了以下实验，探究不同条件（盐浓度、温度）对泡菜质量的影响。
（1）泡菜的脆度是衡量其品质的重要标准，与细胞内的水分变化密切相关。由图可知，随着盐浓度的增加，泡菜脆度的变化趋势为先下降后上升，其原因在于：初期盐浓度大于泡菜细胞液浓度，细胞　　　　　　，细胞膨压减小，致使泡菜脆度降低。后期盐浓度进一步增加，细胞　　　　　　　　　　　　　　，细胞膨胀，泡菜的脆度略微增加。
（2）该同学细致地记录了分别置于温度为20℃、25℃、30℃下的样品1、样品2、样品3发酵过程中的pH变化，如表所示。分析发现pH呈下降趋势，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
表　各样品不同时间pH的变化情况
时间 样品　 1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d
样品1 4.10 3.72 3.51 3.34 3.28 3.20 3.19
样品2 3.85 3.76 3.44 3.22 3.19 3.15 3.16
样品3 3.76 3.67 3.20 3.15 3.10 3.12 3.04
15.[2023·四川省绵阳市高三三模]酸奶是我们喜爱吃的食品，其营养价值远超过新鲜牛奶。制作酸奶的关键是乳酸菌发酵，培养乳酸菌常用到的培养基如下表所示。回答下列问题：
（1）从物理性质上看，上述培养乳酸菌的培养基属于　　　　　　　　　　。若对培养的乳酸菌计数，一般采用　　　　　　　　接种。
（2）酸奶发酵前，需要将新鲜牛奶在70～75℃煮30分钟或80℃煮15分钟，消毒方法叫　　　　　　，其优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
牛奶发酵过程中温度过高，会杀死酸奶中的乳酸菌造成发酵失败，温度过低又会造成　　　　　　　　　　　　。
（3）乳酸菌不仅可以发酵制作酸奶，还可以发酵制作泡菜。在腌制泡菜的过程中，要注意控制腌制的________________________________________________________________________
　　　　　　　　　　（答出3点即可）。
课后定时检测案38
1．解析：酵母菌发酵可产生CO2，故应适时排气；酵母菌发酵的最适温度为28℃，前期需氧，后期无氧。
答案：B
2．解析：腐乳的生产是利用微生物中的蛋白酶可以分解蛋白质，产生易被人类吸收的小分子的肽和氨基酸；一般来说，做腐乳所用的豆腐含水量应为70%左右，含水量过大，不易成形；含水量过少，比较坚硬，口感不好。
答案：B
3．解析：酵母菌产生的酒精量并不与密封时间成正比；醋酸菌所需的发酵条件是通入氧气，温度控制在30℃～35℃，而酵母菌所需的发酵条件是无氧，温度控制在18℃～30℃；制作泡菜时，乳酸菌可以将葡萄糖分解成乳酸，不产生CO2。
答案：C
4．解析：乳酸菌也可进行无氧呼吸；果酒发酵的第一阶段酵母菌需要进行有氧呼吸，以进行大量增殖，但后期需要进行无氧呼吸以产生酒精；酵母菌和毛霉属于真核生物，细胞中有以核膜为界限的细胞核，而其他两种微生物属于原核生物；毛霉可以产生蛋白酶、脂肪酶等，能将蛋白质和脂肪等物质分解成小分子物质。
答案：A
5．解析：果酒发酵利用的是酵母菌，酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，果醋发酵利用的是醋酸菌，醋酸菌的代谢类型是异养需氧型。
答案：A
6．解析：酿酒是利用酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵，发酵过程不需提供氧气；醋酸菌在氧气充足条件下进行醋酸发酵，故需提供氧气；乳酸菌为厌氧菌，无氧条件下生成乳酸，不需氧气；毛霉为需氧型真核生物，发酵过程需要提供空气或氧气；谷氨酸棒状杆菌为需氧菌，在生产谷氨酸过程中要不断充入空气，D正确。
答案：D
7．解析：稳定期是微生物种群数量最大的时期，如果用连续培养的方法进行发酵，若所有条件趋于理想，稳定期微生物数量基本保持不变。
答案：D
8．解析：利用微生物在发酵过程中产生的有机酸、生物活性物质生产微生物菌肥，利用微生物或其代谢产物生产微生物农药，利用发酵获得的大量微生物菌体生产微生物饲料，C错误。
答案：C
9．解析：用装置乙制作果酒时温度应控制在18～30℃，制作果醋时温度控制在30～35℃。
答案：C
10．解析：由题干信息知道，①介绍的是泡菜制作技术，配制的盐水要煮沸冷却后使用；②中加热杀菌保存酒液的原理和方法，与酿酒中普遍使用的巴氏杀菌法基本相同；③中食醋的酿制过程：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，最后醋酸菌在氧气充足时将酒精氧化成醋酸，当缺少氧气时无法产生醋酸；④从微生物培养的角度看，豆腐是固体培养基，接种时不需要对其进行严格灭菌。
答案：C
11．解析：制作果酒时是利用酵母菌的无氧呼吸来生产酒精的，A中瓶内发酵液淹没了排气管的管口，在排气时液体容易溢出；制作腐乳时应该先接种毛霉，让其生长，再加盐；制作泡菜时用乳酸菌，而不是用醋酸菌。
答案：B
12．解析：人工诱变导致基因突变，基因突变是不定向的，细胞工程、基因工程是具有目的性的，故人工诱变不能对微生物进行定向改造，A错误；环境条件的变化不仅影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径，B正确；搅拌可增加培养液中溶解氧的量，因此发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成速度都与搅拌速度有关，C正确；单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量微生物菌体，D错误。
答案：BC
13．解析：乳酸菌属于细菌，对抗生素敏感，抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长，所以含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶，A错误；选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，再除去枝梗。不可反复冲洗，以免将葡萄上的酵母菌冲洗掉，影响酵母菌的发酵，B错误；为了防止果酒变酸，果酒发酵排气时应避免空气进入及发酵引起的升温，C正确；腐乳制作的主要菌种是毛霉，D错误。
答案：ABD
14．解析：(1)由图可知，随着盐浓度的增加，泡菜脆度的变化趋势为先下降后上升，其原因在于：初期盐浓度大于泡菜细胞液浓度，细胞渗透失水，细胞膨压减小，致使泡菜脆度降低。后期盐浓度进一步增加，细胞死亡，外界的溶液进到细胞内，细胞膨胀，泡菜的脆度略微增加。(2)分析表格数据可知，随着温度升高和发酵时间的延长，pH呈下降趋势，其原因是乳酸菌发酵产生的乳酸增多。
答案：(1)渗透失水　死亡(选择透过性的原生质层变为全透性)，外界的溶液进到细胞内　(2)乳酸菌发酵产生的乳酸增多
15．解析：(1)由培养基成分表分析可知，配方中没有添加凝固剂，故从物理性质上看，上述培养乳酸菌的培养基属于液体培养基。若对培养的乳酸菌计数，一般采用稀释涂布平板法接种，平板划线法不能用于菌落计数。(2)酸奶发酵前，需要将新鲜牛奶在70～75℃煮30分钟或80℃煮15分钟，消毒方法叫巴氏消毒法，其优点是不仅可以杀死微生物，而且不破坏牛奶的营养成分。牛奶发酵过程中温度过高，会杀死酸奶中的乳酸菌造成发酵失败，温度过低又会造成酶活性降低，发酵缓慢。(3)乳酸菌不仅可以发酵制作酸奶，还可以发酵制作泡菜。在腌制泡菜的过程中，要注意控制腌制的时间、温度、食盐的用量，若这些控制不当，可能会导致亚硝酸盐的含量增加。
答案：(1)液体培养基　稀释涂布平板法　(2)巴氏消毒法　不仅可以杀死微生物，而且不破坏牛奶的营养成分　酶活性降低，发酵缓慢　(3)时间、温度、食盐的用量课堂互动探究案1　传统发酵技术及发酵工程的应用
考点一　泡菜、果酒和果醋的制作
任务1　完善泡菜制作过程的分析
泡菜制作过程中乳酸菌数量和乳酸含量的变化
乳酸菌 乳酸
发酵初期 少(有O2，乳酸菌活动受________) 少
发酵中期 最多(乳酸积累，________杂菌活动) 增多
发酵后期 减少(乳酸继续积累，pH继续________，抑制乳酸菌活动) 继续增多直至稳定
变化曲线
任务2　完善果酒和果醋的制作分析
(1)酵母菌和醋酸菌的比较
酵母菌 醋酸菌
生物学分类 单细胞，________生物 单细胞，________生物
代谢方式 异养兼性厌氧型 __________型
生长繁殖的最适生长温度 ________ 30～35 ℃
主要繁殖方式 出芽生殖 ________
生产、生活应用 酿酒、发面等 制醋
(2)果酒和果醋制作成功的关键点
项目 说明
材料的选择与处理 选择新鲜的水果，榨汁前先将水果进行________，再除去________，以防果汁流失及污染。冲洗以洗去________为目的，以防洗去野生型________
防止发酵液被污染 ①榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净，且发酵瓶要进行________ ②清洗水果时要先________后________ ③发酵瓶排气管用________而不用直管
任务3　制作过程的比较
果酒和果醋的制作 泡菜的制作
主要菌种 果酒：________ 果醋：________ ________
原理 (1)果酒：____无氧呼吸C6H12O62C2H5OH＋2CO2 (2)果醋：____有氧呼吸 ①当氧气、糖源都充足时，糖→________； ②当缺少糖源时，乙醇→________→醋酸 乳酸菌________产生乳酸　　
实验流程 挑选葡萄 ↓ ________ ↓ ________ ↓ 酒精发酵→________ ↓ 醋酸发酵→果醋
发酵条件 果酒：前期通氧，后期密闭，温度：18～30 ℃果醋：一直通氧，温度：30～35 ℃ 密闭，保证无氧环境，温度不能过高
任务4　装置图解读
(1)各部位的作用
①充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。
②排气口：排出酒精发酵时产生的CO2。
③与排气管相连的长而弯曲的胶管：防止空气中微生物的污染。
④出料口：用来取样。
(2)该装置的使用方法
使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
1.泡菜制作的注意事项
(1)材料的选择及用量
①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。
②用清水和食盐配制质量百分比为5%～20%的盐水，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的细菌。
(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。
(3)氧气需求
①泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。
②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。
(4)控制适宜的温度：温度高导致杂菌滋生，温度低不利于乳酸发酵。
2．果酒、果醋制作的注意事项
(1)材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，再除去枝梗和腐烂的籽粒，以防葡萄汁流失及污染。冲洗的目的是洗去葡萄表面的灰尘，且不要太干净，以防洗去葡萄表面的野生型酵母菌。
(2)防止发酵液被污染的方法
①榨汁机要清洗干净并晾干。
②发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤。
③装入葡萄汁后要封闭充气口。
(3)果酒、果醋发酵条件的控制
①葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
②严格控制温度：18～30 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵，30～35 ℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。
③充气：酒精发酵为无氧发酵，需封闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气口充气。
考向一泡菜制作过程的考查
1.[2023·枣庄模拟]泡菜(乳酸发酵过的蔬菜)是许多亚洲国家的传统食品，在发酵液中通常发现的微生物包括乳酸菌、酵母菌和丝状真菌。如图表示这3种不同微生物群中活细胞数和卷心菜乳酸发酵过程中pH的变化。发酵液中的溶解氧随时间下降，在第22天被完全耗尽。下列说法错误的是(　　)
A.pH从第1天到第3天的下降主要由乳酸菌产生的乳酸引起
B．酵母菌从第10天到第22天的生长与发酵液中的氧气有关
C．酵母菌在第26天后开始产生酒精
D．一些丝状真菌在低pH下表现出较高的耐受性
2．我国最早的诗集《诗经》中有“中田有庐，疆埸有瓜，是剥是菹，献之皇祖”的诗句，其中“庐”(芦)和“瓜”是蔬菜，“剥”和“菹”是腌制加工的意思。泡菜是一种历史悠久、深受群众喜爱的传统美食。回答下列有关泡菜制作的问题：
(1)制作泡菜时，为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是___________________________________________。
(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行______________的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的____________中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________、____________和____________等。
(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是____________________，原因是__________________________。
考向二对果酒、果醋制作的考查
3.[经典模拟]如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是(　　)
A．过程①和②都只能发生在缺氧条件下
B．过程①和③都发生在酵母菌细胞的线粒体中
C．过程③和④都需要氧气的参与
D．过程①～④所需的最适温度基本相同
4．右图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．改变通入气体种类，可以研究呼吸作用类型对发酵的影响
B．果酒发酵中期通入氮气，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸
C．果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关
D．气体入口与气体出口可以交换使用
5．[天津卷]天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。
(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶________________________________________________________________________。
(2)在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。通气能提高__________的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。
(3)在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下：
①发酵过程中，定期取样测定醋酸杆菌密度变化，趋势如图。据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是____________________________，由此推测，影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是________________________________________________________________________。
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中，发酵缸中____________________________________层的醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的变化，加剧了不同种类乳酸菌的________，淘汰了部分乳酸菌种类。
考点二　发酵工程及其应用
任务1　完善图示发酵工程生产产品的流程图
(1)若能生产人生长激素的工程菌是通过①培育的，①应该是________；若高产青霉素菌种是通过②培育的，②应该是________。
(2)根据培养基的用途，可以将它们分为________培养基和________培养基。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有______________________等营养成分。培养基在使用之前要用______________进行灭菌。
(3)整个过程的中心环节是____________，在该时期要随时取样检测培养基中的________________等。同时，要严格控制____________等发酵条件，因为环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物________的形成。
(4)在发酵过程中要不断搅拌的目的是：①______________________；
②__________________________。
(5)发酵产品分离、提纯时要根据产品的类型不同选择合适的方法。如果发酵产品是菌体本身，常常采用______________等方法分离、提纯；如果发酵产品是微生物的代谢物，还要根据______________采取适当的方法分离、提纯。
任务2　完善啤酒的工业化生产流程图
(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
任务3　完善发酵工程的特点
师说突破1图示
1.发酵装置——大型发酵罐的结构示意图分析(见图文智连)
(1)搅拌叶轮在发酵过程中的作用。
①通过叶轮的搅拌作用，使培养基在发酵罐内得到充分的混合，尽可能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；
②良好的搅拌有利于微生物发酵过程中产生的热量传递给冷却介质；
③搅拌能使发酵液充分混合，发酵罐的发酵液中的固型物质保持悬浮状态。
(2)发酵罐中发酵条件的控制。
①温度的控制：发酵过程中可以通过温度传感器和控制装置进行检测和由冷却水进、出口水流来调整；
②溶解氧的控制：通过通气量和搅拌速度加以调节；
③pH的控制：可以通过pH计检测，并由加料装置添加酸和碱进行调节，也可以在培养基中添加pH缓冲液等。计算机应用的发酵工程中实现了对温度、酸碱度、通气量、转速的自动记录和自动控制。
(3)与传统的容器相比，发酵罐最明显的优势。
发酵罐能实现大规模连续生产，最大限度地利用原料和设备，获得高产量和高效率。
①进行严格灭菌，能使空气按需要流通，从而提供良好的发酵环境；
②实施搅拌、振荡以促进微生物生长；
③对温度、压力、空气流量实行自动控制；
④通过各种生物传感器测定发酵罐内菌体浓度、营养成分、产品浓度等，并用电脑随时调节发酵进程。
2．发酵工程基本环节分析
(1)选择发酵工程所用菌种需要考虑的因素：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。
(2)发酵过程中对发酵条件的控制：要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。
(3)对发酵工程中产物的分离：在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。
(4)对发酵生产时微生物及其代谢物的处理：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进行二次清洁或灭菌处理。
考向一发酵工程及其应用
1.高酒精度啤酒(酒精浓度≥7.5% vol)由于其高酒精度、高发酵度、低残糖等特点，受到越来越多消费者的青睐，其酿造工艺如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料都需要经过灭菌消毒
B．多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母细胞代谢的影响
C．主发酵过程中还原糖主要用于有氧呼吸，其产生的CO2会使pH下降
D．发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期可以延长排气时间间隔
2．下列有关发酵工程的叙述中，错误的是(　　)
A．发酵工程采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品
B．发酵所用的菌种多是通过杂交育种的方式获得
C．发酵工程就是利用微生物的呼吸作用生产人类所需的产品
D．发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富、产物专一、废弃物对环境污染小和容易处理等特点被广泛应用
考向二发酵工程的综合考查
3．谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠(味精)。如图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答下列问题：
(1)与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌在结构上的显著特点是____________________；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等，从物理性质看，该培养基属于________培养基。
(2)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和________，前者计数的结果比后者计数的结果值偏________(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________________。
(3)由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是________。
(4)谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要不断通入无菌空气，并通过搅拌使空气形成细小的气泡，迅速溶解在培养液中，当培养基中碳氮比为4∶1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌的代谢产物是乳酸或琥珀酸。由此说明谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是________，由上述探究可知，通过发酵得到大量谷氨酸的发酵思路是________________________________________________________________________。
[网络建构提升]
[长句应答必备]
1．果酒制作需要的微生物是酵母菌，它是一种兼性厌氧型微生物，通过有氧呼吸可以大量增殖，通过无氧呼吸可以产生酒精。
2．果醋制作需要的微生物是醋酸菌，它是一种好氧菌，所以果醋制作需要一直通入氧气。
3．果酒和果醋制作需要的温度分别是18～30 ℃和30～35 ℃。
4．腐乳的制作需要多种微生物参与，但主要是毛霉。通过脂肪酶、蛋白酶等酶的作用，可将一些大分子物质水解成小分子物质。
5．泡菜制作需要的微生物是乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，所以乳酸发酵需要无氧环境。
[等级选考研考向]
1．[2022·湖北卷]废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．该生产过程中，一定有气体生成
B．微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料
C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
D．沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理
2．[2022·湖北卷]关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是(　　)
A．在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气
B．白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程
C．葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体
D．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
3．[2022·山东卷]青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是(　　)
A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B．可用深层通气液体发酵技术提高产量
C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌
4．[2022·江苏卷]在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的有(　　)
A．泡菜发酵后期，尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需开盖放气
B．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料
C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋
D．果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～25℃，泡菜发酵时温度宜控制在30～35℃
5．[2022·辽宁卷]β－苯乙醇是赋予白酒特征风味的物质。从某酒厂采集并筛选到一株产β－苯乙醇的酵母菌应用于白酒生产。下列叙述正确的是(　　)
A．所用培养基及接种工具分别采用湿热灭菌和灼烧灭菌
B．通过配制培养基、灭菌、分离和培养能获得该酵母菌
C．还需进行发酵实验检测该酵母菌产β－苯乙醇的能力
D．该酵母菌的应用有利于白酒新产品的开发
6．[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。下列说法正确的是(　　)
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
7．[2022·湖南卷]黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外，也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素与乙醇反应形成，各国对酒中的EC含量有严格的限量标准。回答下列问题：
(1)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是________，工艺b是________(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)以尿素为唯一氮源的培养基中加入________指示剂，根据颜色变化，可以初步鉴定分解尿素的细菌。尿素分解菌产生的脲酶可用于降解黄酒中的尿素，脲酶固定化后稳定性和利用效率提高，固定化方法有__________________________________(答出两种即可)。
(3)研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L，在不同条件下分批发酵生产脲酶，结果如图所示。推测________是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)某公司开发了一种新的黄酒产品，发现EC含量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC含量的思路
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[国考真题研规律]
8．[2021·全国乙卷]工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。
回答下列问题：
(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的__________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供________________________________________________________________________。
(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的________、________能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质，通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是________(答出1点即可)。
课堂互动探究案1
考点一
【任务驱动】
任务1　(1)抑制　抑制　下降
任务2　(1)真核　原核　异养需氧　约为28 ℃　二分裂　(2)冲洗　枝梗　灰尘　酵母菌　消毒　清洗　除枝梗　曲颈管
任务3　酵母菌　醋酸菌　乳酸菌　酵母菌　醋酸菌　醋酸　乙醛　发酵　冲洗　榨汁　果酒　盐水冷却　加入调味料，装坛
【过程评价】
1．解析：由题图可知，第1天到第3天pH下降主要由乳酸菌代谢产生乳酸引起，A正确；酵母细胞在有氧条件下大量繁殖，从第10天到第22天，酵母菌大量繁殖，与发酵液中的氧气有关，B正确；第22天发酵液中的溶解氧耗尽，因此酵母细胞在第26天之前就已经开始无氧呼吸产生酒精，C错误；由题图分析可知，低pH下，丝状真菌活细胞数能保持相对稳定，表现出较高的耐受性，D正确。
答案：C
2．解析：(1)陈泡菜液中含有一定量的乳酸菌，因此加入陈泡菜液，菌体数量扩增速度会加快，发酵时间可缩短。(2)乳酸菌为厌氧菌，进行无氧呼吸产生乳酸，该过程只能在细胞质中进行。(3)温度过高、腌制时间过短、食盐用量不足等，容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，氧气浓度逐渐降低，泡菜液逐渐变酸，不适宜杂菌生长，而适宜乳酸菌生长，因此乳酸菌数量增加，其他杂菌数量减少。
答案：(1)增加乳酸菌数量　(2)无氧呼吸　细胞质　(3)温度　腌制时间　食盐用量　(4)乳酸菌数量增多，杂菌数量减少　乳酸菌比杂菌更为耐酸
3．解析：有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，均发生在细胞质基质中，产物是丙酮酸，而丙酮酸产生乙醇只能发生在无氧呼吸过程中，A、B错误；③过程属于有氧呼吸第二、三阶段，第三阶段需要氧气参与，④过程是制作果醋的过程，需醋酸菌参与，醋酸菌是一种好氧细菌，因此④过程也需要氧气参与，C正确；制作果酒时，最适温度为18～30 ℃，而制作果醋时最适温度为30～35 ℃，D错误。
答案：C
4．解析：酵母菌是兼性厌氧菌，可进行有氧呼吸和无氧呼吸，通入氧气后，酵母菌可进行有氧呼吸，而通入其他气体，酵母菌则进行无氧呼吸，故改变通入气体种类，可以研究呼吸作用类型对发酵的影响，A正确；果酒发酵中期通入氮气，装置中氧气减少，使酵母菌从有氧呼吸转变为无氧呼吸，B正确；温度影响酶的活性，因此果醋的发酵周期与实验设定的温度有密切关系，C正确；气体入口管通入液面以下，气体出口管在液面以上，故两者不能交换使用，D错误。
答案：D
5．解析：(1)酶的活性受温度影响，最适温度下，酶的活性最高。(2)通气会促进酵母菌有氧呼吸，促进酵母菌群的繁殖，有利于获得更多的酒精产物。(3)①据图可知，B层醋酸杆菌为“S”形增长，其变化趋势为先快速增长、后保持稳定。影响B层的主要环境因素为氧气、pH和营养条件。②乳酸菌为厌氧菌，应该是下层醋醅有利于其繁殖，如前两个发酵缸的B层，后两个发酵缸中的A层。③不同种类的乳酸菌之间为种间竞争关系。
答案：(1)在最适温度条件下催化能力最强　(2)酵母菌
(3)①先快速增长后趋于稳定　氧气、营养物质、pH　②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动，或下)　③种间竞争(或竞争)
考点二
【任务驱动】
任务1　(1)基因工程　诱变育种　(2)选择　鉴别　碳源、氮源、水、无机盐　湿热灭菌法　(3)发酵过程　微生物数量、产物浓度　溶氧量、pH和温度　代谢物　(4)增加溶氧量　使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率　(5)过滤、沉淀　产物的性质
任务2　(1)大麦种子发芽，释放淀粉酶　淀粉分解，形成糖浆　酵母菌将糖转化为酒精和二氧化碳　(2)长　短　低　高　
任务3　温和　丰富　低廉　专一　污染小　容易处理
【过程评价】
1．解析：生产啤酒用的发酵罐和大麦汁等原料都需要经过灭菌消毒，防止原料自带的杂菌污染发酵，A正确；多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母细胞代谢的影响，B正确；主发酵过程中还原糖主要用于无氧呼吸产生酒精，同时无氧呼吸产生的CO2会使pH下降，C错误；发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期由于糖类物质不充足，产生的气体变少，可以延长排气时间间隔，D正确。
答案：C
2．解析：发酵工程通常可以采用连续培养的方法以最大限度地获得人类所需的产品，A正确；很多微生物是原核生物，不能通过杂交育种获得菌种，发酵所用的菌种多是通过人工诱变的方式获得，B错误；发酵工程就是利用微生物的有氧呼吸或无氧呼吸生产人类所需的产品，C正确；发酵工程具有生产条件温和、原料来源丰富、产物专一、废弃物对环境污染小和容易处理等特点，D正确。
答案：B
3．答案：(1)无以核膜为界限的细胞核　液体　(2)稀释涂布平板法　大　前者死活菌体一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落　(3)负反馈调节　(4)异养兼性厌氧型　不断向发酵液中通入无菌空气，发酵液中碳氮比为4∶1，培养一段时间使菌种大量繁殖，后将培养液的碳氮比改为3∶1
课堂总结　网络聚焦大概念
发酵条件
历届真题　分类集训培素养
1．解析：据图可知，该生产过程中有酿酒酵母的参与，酵母菌呼吸作用会产生二氧化碳，故该生产过程中，一定有气体生成，A正确；糖类是主要的能源物质，微生物生长所需的碳源主要来源于果糖生产废水，B错误；分析图示可知，该技术中有连续搅拌反应器的过程，该操作可以增加微生物与营养物质的接触面积，此外也可增大溶解氧含量，故据此推测该生产工艺利用微生物的有氧发酵技术生产蛋白质，C错误；沼气生产利用的是厌氧微生物，在连续搅拌反应器中厌氧微生物会被抑制，因此沼气池废料无需灭菌，D错误。
答案：A
2．解析：在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气，让酵母菌大量繁殖，再进行酒精发酵，A正确；白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程，如发酵初期酵母菌大量繁殖，B正确；酒精发酵利用的菌种是酵母菌，葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质，不存在线粒体中，C错误，D正确。
答案：C
3．解析：青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。
答案：D
4．答案：ACD
5．解析：培养基一般选择湿热灭菌，接种工具一般用灼烧灭菌，A正确；分离纯化酵母菌，操作如下：配制培养基→灭菌→接种→培养→挑选菌落，B错误；为了筛选得到目的菌，应该进行发酵实验检测该酵母菌产β－苯乙醇的能力，C正确；筛选到一株产β－苯乙醇的酵母菌可应用于白酒新产品的开发，D正确。
答案：ACD
6．解析：赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α－淀粉酶相关基因的表达，促进α－淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，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，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。
答案：ACD
7．答案：(1)酵母菌　消毒　杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染，延长其保存期　(2)酚红　化学结合法、包埋法、物理吸附法　(3)pH　随着培养时间延长，两图形中脲酶活力变化曲线基本一致，当pH从6.5降为4.5时，酶活力逐渐下降后保持相对稳定　(4)在发酵环节加入尿素分解菌，使尿素被分解， EC不能形成，从而降低EC含量
8．答案：(1)蛋白质　碳源　(2)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　异养好氧　(3)原核生物　CO2和酒精　酒精(乳酸、食盐)课前自主预习案1　传统发酵技术及发酵工程的应用
素能目标★考向导航
基础梳理——系统化
知识点一　发酵与传统发酵技术
一、概念
1．发酵的概念和种类：
（1）概念：人们利用　　　　，在适宜的条件下，将原料通过　　　　转化为人类所需要的产物的过程。
（2）种类：有氧发酵（如醋酸发酵、谷氨酸发酵）和　　　　（如酒精发酵）。
2．传统发酵技术的概念：
直接利用原材料中天然存在的　　　　，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的　　　　进行发酵、制作食品的技术。
二、尝试制作传统发酵食品
1．泡菜的制作
（1）制作原理
①发酵实质：在　　　　条件下，　　　　将葡萄糖分解成乳酸。
②反应式：___________________________________________。
（2）制作流程
（3）关键操作
①泡菜坛的选择：火候好、无　　　　、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。
②腌制的条件：控制腌制的时间、　　　　和食盐的用量。防止　　　　，严格密封。
2．果酒和果醋的制作
（1）制作原理
菌种 反应简式
果酒 酵母菌 有氧条件，大量繁殖：　　　　　　　　无氧条件，产生酒精：　　　　　　　　
果醋 醋酸菌 氧气、糖源都充足时：糖→醋酸氧气充足、缺少糖源时：乙醇→　　　　→醋酸，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）实验设计与操作
知识点二　发酵工程及其应用
1．发酵工程的基本环节
2．发酵工程的应用
（1）在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品。
②生产各种各样的　　　　。
③生产　　　　。
（2）在医药工业上的应用
①获得具有　　　　生产能力的微生物。
②直接对　　　　进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。
③利用基因工程，将病原体的　　　　　　基因转入适当的微生物细胞，获得表达产物可以作为疫苗使用。
（3）在农牧业上的应用：生产微生物　　　　　。
（4）在其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产　　　　等能源物质。
②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产　　　　，嗜低温菌有助于提高　　　　的产量。
基能过关——问题化
一、判一判（判断正误并找到课本原话）
（一）发酵与传统发酵技术
1．发酵是指人们利用微生物，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。（选择性必修3P5正文）（　　）
2．多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是曲霉。（选择性必修3P5正文）（　　）
3．酵母菌是厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵。（选择性必修3P6正文）（　　）
4．果酒发酵温度一般控制在30～35℃，时间为10～12d。（选择性必修3P6探究·实践）（　　）
5．工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。（选择性必修3P8正文）（　　）
（二）发酵工程及其应用
1．青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。（选择性必修3P22从社会中来）（　　）
2．性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或基因工程育种获得。（选择性必修3P22图1－9）（　　）
3．分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。（选择性必修3P23图1－9）（　　）
4．发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。（选择性必修3P23图1－9）（　　）
5．啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成。（选择性必修3P24思考·讨论）（　　）
二、议一议
【教材易漏拾遗】
1．[选择性必修3P2～3]通过阅读“从传统发酵技术到发酵工程”的科技探索之路你能得到哪些启示？
2．[选择性必修3P6探究·实践拓展]分析“制作泡菜”，回答问题：
（1）制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？
（2）为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？你认为这层白膜是怎么形成的？
3．[选择性必修3P6]“膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。”
思考：日常生活中不能吃存放时间过长、变质的蔬菜的原因是什么？
4．[选择性必修3P7探究·实践拓展]思考：
（1）在果酒制作中应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？
（2）果酒制作时，发酵瓶装入葡萄汁后留有1/3空间的目的是什么？
5．[选择性必修3P23思考·讨论]在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？
课前自主预习案1
基础梳理——系统化
【知识点一】
一、
1．(1)微生物　微生物的代谢　(2)无氧发酵
2．微生物　微生物　
二、
1．(1)无氧　乳酸菌　C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量
(2)5%～20%　洗净　没过　(3)裂纹　温度　杂菌污染
2．(1)C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O＋能量　C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量　乙醛　C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
(2)冲洗　酒精发酵　18～30　30～35　密封　通气　10～12　7～8
【知识点二】
1．诱变育种　基因工程育种　菌种　培养基　发酵设备　微生物数量　产物浓度　营养组分　过滤、沉淀　产物性质
2．(1)食品添加剂　酶制剂　(2)某种药物　菌种　某个或某几个抗原　(3)肥料、农药和饲料　(4)酒精、乙烯　洗涤剂　热敏性产品　
基能过关——问题化
一、判一判
(一)发酵与传统发酵技术
1．√　2.×　3.×　4.×　5.√
(二)发酵工程及其应用
1．√　2.×　3.×　4.×　5.×
二、议一议
1．提示：发酵技术是从生活、生产实践中产生的，人们在生产发酵产品时需要科学研究的指导和技术的改进；科学理论和技术发展到一定程度，就可以进入工程应用阶段等。
2．提示：(1)煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止杀死坛内的发酵微生物。
(2)白膜是由产膜酵母的繁殖形成的。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌繁殖。
3．提示：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，亚硝胺具有致癌作用。
4．提示：(1)应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。
(2)先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。
5．提示：发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备，达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。因为有些气体和废弃培养液对人和生物有害或对环境造成污染。

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