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(共90张PPT)
传统发酵技术的应用、发酵工
程及其应用
第56课时
1.利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜。
2.利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。
课标要求
考情分析
1.传统发酵技术及实例 2023·山东·T12　2022·江苏·T16　2021·全国乙·T37　2020·全国Ⅲ·T37
2.发酵工程的原理及应用 2023·山东·T20　2022·湖北·T13　2022·山东·T20
内容索引
考点一　　传统发酵技术的应用
考点二　　发酵工程及其应用
课时精练
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
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原理：不同的微生物具有产生___________的能力，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
微生物
微生物的代谢
不同代谢物
(2)传统发酵技术
固体
半固体
有氧或无氧
2.传统发酵食品的制作
(1)腐乳的制作
小分子的肽和氨基酸
②腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如_______、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是 。
酵母
毛霉
(2)泡菜的制作
①菌种的种类和来源
常见的乳酸菌有乳酸链球菌和 。
菌种来源： 。
②乳酸菌发酵制作泡菜的原理：__________________________________ 。
植物体表面天然的乳酸菌
乳酸杆菌
③制作泡菜的方法步骤
5%～20%
条状
蒜瓣、生姜及其他香辛料
八成
没过全部菜料
注满水
温度
(3)果酒和果醋的制作
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__________型 异养______型
兼性厌氧
需氧
项目 制作果酒 制作果醋
发酵 过程 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：____________________ _________________________；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：_________________________ _____________ O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O2 2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；
O2充足、缺少 时：C2H5OH＋O2 CH3COOH＋H2O＋能量
糖源
C6H12O6＋6H2O＋6O2
2CO2＋能量
项目 制作果酒 制作果醋
对氧的需求 前期_____，后期________ 一直需氧
产物检测 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色) 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝
需氧
不需氧
②果酒和果醋的制作步骤及目的
洗洁精
酒精
枝梗
1/3
18～30
10～12
拧松
30～35
7～8
(1)豆腐中的蛋白质被蛋白酶全部分解成了氨基酸(　　)
提示　毛霉分泌的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。
×
(2)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件(　　)
提示　参与泡菜制作的乳酸菌是厌氧菌，因此泡菜的制作全过程都要保持无氧条件。
×
(3)酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精(　　)
(4)当缺乏糖源和氧气时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，进而转化成乙酸(　　)
√
提示　醋酸菌是好氧细菌，氧气缺乏时，会引起醋酸菌死亡，当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，进而转化成乙酸。
×
(5)在利用葡萄发酵产生果酒的后期，加入醋酸菌即可产生乙酸(　　)
提示　在利用葡萄发酵产生果酒的后期，需要打开发酵装置的充气口并适当提高温度，才能进行果醋发酵。
×
1.黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于我国，且唯我国有之，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。古遗六法中描述道：“黍米必齐，曲孽必时，水泉必香，陶器必良，湛炽必洁，火剂必得”。曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮，回答下列问题：
(1)“陶器必良”和“火剂必得”的目的是什么？
提示　控制发酵过程的氧气和温度等条件。
(2)黄酒发酵过程中，不需要对黍米和陶器装置进行严格灭菌，却可以防止其他杂菌对发酵产生影响，为什么？
提示　在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制(且发酵产生的酒精对其他杂菌也有毒害作用)。
(3)“陈储”是指将榨出的黄酒放入储酒罐内存放待用，陈储要特别注意密封，为什么？
提示　若是密封不好，醋酸菌容易将酒精转化为醋酸，使黄酒变酸(合理即可)。
(4)黄酒的酒精度数一般为15度左右，酒精度数无法继续提高可能的原因是什么？
提示　酒精浓度升高导致酵母菌活性下降。
2.试从材料的选择处理及发酵条件的控制等方面分析传统发酵的相关问题：
(1)腐乳与豆腐相比，所含有机物的种类和能量有哪些变化？为什么？
提示　腐乳中有机物的种类增加了，所含的能量却减少了。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸。
(2)制作泡菜时配制的盐水为什么要先煮沸，再冷却使用？
提示　煮沸的原因：一是为了杀死盐水中的杂菌，二是为了排出溶解的氧气；冷却是防止温度过高杀死发酵所需要的乳酸菌。
(3)制作葡萄酒的过程中，每隔12 h左右拧松瓶盖一次，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？
提示　拧松瓶盖的目的是放出CO2，防止发酵瓶内因气压过大而爆裂。不能打开瓶盖，因为要避免杂菌污染发酵液。
(4)醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明其原因。
提示　醋酸菌是好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。
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考向一　泡菜的制作
1.(2023·山东，12)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
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
√
4
盐水煮沸是为了杀灭杂菌，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；
盐水浸没全部菜料是为了制造无氧环境，有利于乳酸菌的无氧呼吸，B错误；
盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水是为了隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；
腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。
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在用质量分数为5%的食盐水制作泡菜时，在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图：
据图可知，发酵过程中，亚硝酸盐的含量先增加后下降至相对稳定，10天后食用比较合适。因为此时亚硝酸盐含量低。
2.(2023·徐州高三二模)下列关于泡菜和酸奶制作的叙述，正确的是
A.制作泡菜和酸奶时加入适量的糖会使发酵效果更好
B.泡菜发酵的温度略高于酸奶发酵的温度
C.泡菜食材和牛奶需要经过消毒再进行接种
D.制作泡菜和酸奶的主要菌种分别为真核生物和原核生物
√
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糖类是生物的主要能源物质，加入糖有利于微生物的生长繁殖，则制作泡菜和酸奶时加入适量的糖会使发酵效果更好，A正确；
泡菜发酵与酸奶发酵的主要菌种都是乳酸菌(原核生物)，则发酵温度应该一致，B、D错误；
制作泡菜时，利用了食材中自带的菌种，所以不能消毒，牛奶需要消毒，C错误。
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考向二　果酒果醋的制作
3.(2021·江苏，14)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
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
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酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸，果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器，影响酒精发酵，A正确；
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；
若以酒精为底物进行醋酸发酵，酒精与氧气发生反应产生醋酸和水，几乎没有气泡产生，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时；若以葡萄糖为底物进行醋酸发酵，发酵液产生的气泡量与果酒发酵时相当，C错误；
重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定醋酸含量，D错误。
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4.(2022·湖北，10)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
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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；
葡萄糖转化为乙醇的过程发生在细胞质基质中，所需的酶存在于细胞质基质中，不存在于线粒体，C错误；
生产白酒一般使用高粱，啤酒一般使用麦芽，果酒则使用对应的水果，但在发酵过程中都主要依赖酵母菌产生酒精，D正确。
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发酵工程及其应用
考点二
1.发酵工程的概念
(1)基本概念：发酵工程是指利用 的特定功能，通过__________
______，规模化生产对人类有用的产品。
(2)主要内容：发酵工程一般包括 ， ，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的 等方面。
微生物
现代工程
技术
菌种的选育
扩大培养
分离、提纯
2.发酵工程的基本环节
选育菌种
①从 中筛选
②通过 获得
自然界
诱变育种或基因工程育种
　↓
扩大培养：增加菌种数量
　↓
配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定______________
　↓
培养基配方
灭菌： 都必须严格灭菌
　↓
：无菌操作
　↓
培养基和发酵设备
发酵罐内发酵
(发酵工程的
中心环节)
①了解发酵进程：随时检测培养液中的_______________
_______等
②及时添加必需的营养组分
③严格控制____________________等发酵条件
接种
微生物数量、产
物浓度
温度、pH和溶解氧
　↓
分离、提纯产物
　↓
获得产品
①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，采
用__________等方法将菌体分离和干燥
②发酵产品是代谢物：根据产物的性质采取适当的___
_____________措施来获得产品
过滤、沉淀
取、分离和纯化
提
3.啤酒的工业化生产流程
(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
淀粉酶
淀粉分解，形成糖浆
酒精和二氧化碳
提醒　啤酒发酵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主发酵阶段完成。
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
长
短
低
高
4.发酵工程的特点
温和
丰富
低廉
专一
污染小
容易处理
5.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 。
食品添加剂
酶制剂
(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，获得的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 。
某种药物
菌种
某个或某几个抗原
肥料、农药和饲料
(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。
酒精、乙烯
洗涤剂
热敏性产品
(1)与家庭传统发酵一样，发酵工程所用的菌种绝大多数是混合菌种(　　)
提示　发酵工程所用的菌种绝大多数是单一菌种。
×
(2)在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉(　　)
√
(3)谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺(　　)
提示　谷氨酸的发酵生产中，酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺；在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸。
×
(4)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白(　　)
提示　单细胞蛋白是微生物菌体。
×
(5)发酵工程一般用半固体培养基(　　)
提示　发酵工程应用于生产实践一般用液体培养基，可以连续培养，提高产量。
×
我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题：
(1)制麦过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？
提示　酵母菌不能直接利用淀粉做碳源。
(2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？
提示　用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶。
(3)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？
提示　接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。
考向三　发酵工程及其应用
5.啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是
A.在整个发酵过程中，要始终保持
严格的无菌、厌氧环境
B.用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目
的是促进α-淀粉酶合成
C.在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种
D.包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌
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√
酵母菌是兼性厌氧微生物，在整个发酵过程中，要先通气使酵母菌大量繁殖，然后保持严格的无菌、厌氧环境，使其无氧呼吸进行发酵，A项错误。
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6.(2022·湖北，13)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产中的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中的废水在加入反应器之前需要灭菌处理
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据图可知，该生产过程中有酿酒酵母参与，酵母菌细胞呼吸会产生CO2，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，微生物生长所需碳源主要来源于果糖生产中的废水，B错误；
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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的含量，故推测该生产工艺利用微生物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，因此沼气池废料不需要灭菌，D错误。
1.(选择性必修3 P5)发酵是指______________________________________
______________________________________________。
2.(选择性必修3 P7)醋酸发酵的反应式：O2、糖源充足时：_______________
_________________________________；O2充足、缺少糖源时：________
_________________________________。
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
C6H12O6＋2O2
C2H5OH
3.(选择性必修3 P7)制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30 ℃的原因是_______________________________。酿酒酵母的最适生长温度为_____。制作葡萄醋时，要将温度控制在30～35 ℃的原因是__________________
__________________。
4.(选择性必修3 P7)在制作果酒的过程中，避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如， 要清洗干净，装入葡萄汁后，盖好瓶盖；每次排气时只需 ，不要完全揭开瓶盖等。
温度是影响酵母菌生长的重要因素
28 ℃
醋酸菌的最适生长
榨汁机、发酵瓶
温度为30～35 ℃
拧松瓶盖
5.(选择性必修3 P8)某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，目的是___________________。某同学制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是____________________
_____________________。
6.(选择性必修3 P27)单细胞蛋白是_________________________________
________________________________________________。
增加乳酸菌的数量
加盐太多，盐浓度过高，
杀死了乳酸菌等微生物
以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体
7.果酒和果醋改进装置及其分析
关闭
CO2
空气中微
生物的污染
8.(2022·湖南，21节选)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
杀死黄酒中的大多数微生物，并延长其保存期
9.(2023·新课标，35节选)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌，可通过发酵工程获得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料，在农业生产中使用微生物肥料的作用是_________________
_______________________________________________________________(至少答出2点)。
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促进植株生长，增加作物产量；能够减少化肥的使用，改良土壤，减少污染，保护生态环境
课时精练
一、选择题
1.(2024·南通高三调研)在家庭制作泡菜过程中，充分利用各种微生物生存条件和代谢特点达到积累乳酸菌、抑制其他微生物生长的目的。下列关于发酵过程的叙述，正确的是
A.为了避免杂菌污染，泡菜坛需严格灭菌处理，盐水需煮沸冷却待用
B.晾干的新鲜蔬菜可以装满泡菜坛，因为乳酸菌无氧呼吸仅产生乳酸，没有气
体生成
C.乳酸菌产生的乳酸既可以抑制其他微生物生长繁殖，也会抑制自身生长繁殖
D.因亚硝酸盐会随着发酵时间的延长越积越多，为了自身健康，应尽量少食用
泡菜
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泡菜坛需进行消毒，盐水需煮沸冷却待用，A错误；
将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满，B错误；
亚硝酸盐会随着发酵时间的延长先增多后减少，可选择适当腌制时间的泡菜适量食用，D错误。
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2.(2024·苏州高三期中)在《诗经·邶风·谷风》中有“我有旨蓄，亦以御冬”的记载，“旨蓄”就是储藏的美味食品， 也就是今天腌制的酸菜、泡菜。下列叙述正确的是
A.制作泡菜时腌制时间过长会引起细菌大量繁殖
B.条件适宜时，蔬菜中的糖分解成醋酸降低溶液pH
C.发酵坛表面可能出现一层由乳酸菌繁殖形成的白膜
D.通过向泡菜坛坛盖边沿的水槽注水，可保持发酵所需的环境
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制作泡菜时腌制时间过短会引起细菌大量繁殖，A错误；
条件适宜时，乳酸菌可将蔬菜中的糖分解成乳酸降低溶液pH，B错误；
乳酸菌是厌氧细菌，发酵坛表面含有氧气，乳酸菌不能繁殖，出现的白膜一般是酵母菌繁殖所致，C错误。
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3.下列关于制作传统发酵食品的叙述，错误的是
A.制作腐乳利用了毛霉等微生物产生的蛋白酶
B.发酵温度过低可能会导致泡菜“咸而不酸”
C.制作果酒时，需每隔一定时间打开瓶盖放气
D.制作果醋时，醋酸菌能以乙醇作为碳源和能源
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泡菜“咸而不酸”可能是食盐浓度过高、发酵温度过低(抑制乳酸菌产生乳酸)所致，B正确；
果酒发酵时会产生二氧化碳气体，需适时拧松(不是打开)瓶盖放气，C错误；
当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，该过程中醋酸菌能以乙醇作为碳源和能源，D正确。
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4.(2021·湖北，3)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
A.泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B.馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C.米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长
D.酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
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泡菜制作过程中，主要是乳酸菌将葡萄糖分解形成乳酸，A错误；
酵母菌在有氧条件下可以大量繁殖，在密封也就是无氧条件下产生酒精，C错误；
酸奶制作过程中，后期低温处理时大部分乳酸杆菌已死亡，不会大量繁殖，D错误。
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5.(2021·辽宁，8)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
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
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当缺少糖源时，醋酸杆菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸，同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖，A正确；
酵母菌一般以出芽的方式繁殖，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，需持续通入无菌氧气，C正确；
酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃，多数醋酸杆菌的最适生长温度为30～35 ℃，D正确。
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6.传说杜康的儿子杜杼在一次酿酒时发酵过头，等到第21天开缸时发现酒液变酸却香气扑鼻，酸甜可口。于是杜杼把“廿一日”加“酉”凑成“醋”字，这就是杜杼造醋的故事。下列有关传统发酵技术的叙述，正确的是
A.葡萄果皮上有野生酵母菌和醋酸菌，葡萄酒制好后直接通入无菌空气即可制醋
B.酿酒时糖未耗尽，酵母菌发酵也会停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多
C.杜杼酿酒反成醋可能是由发酵装置密封不严导致酵母菌有氧呼吸大量增殖引起
D.醋酸菌在O2和糖源匮乏时，可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸
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酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃，酵母菌是兼性厌氧微生物，多数醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃，醋酸菌是好氧细菌，葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可以直接通入无菌空气，同时还需适当提高发酵温度才能制醋，A错误；
醋酸菌是好氧细菌，杜杼酿酒反成醋是由发酵装置密封不严导致醋酸菌有氧呼吸大量增殖引起，C错误；
醋酸菌在O2充足但糖源匮乏时，可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，D错误。
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7.(2024·福州高三月考)图甲、图乙为生物学实验常用的装置示意图，其均可作为发酵装置。下列说法正确的是
A.如果用甲装置制备果酒，可定时加入酸
性重铬酸钾观察灰绿色是否出现
B.若用甲装置制备果酒，需放在30～35 ℃
的环境中发酵
C.若用乙装置制备果酒并将d管连通装有澄清石灰水的锥形瓶，石灰水变
浑浊的同时会有酒精产生
D.利用乙装置制备果醋时，可从c处放少量液体进行pH检测了解发酵进程
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√
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果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生
酒精，鉴定酒精时，应从甲瓶中定时取
少许培养液，加入酸性重铬酸钾溶液，
观察颜色变化来判断有无酒精产生，A错误；
酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～30 ℃，若用甲装置制备果酒，需放在18～30 ℃的环境中发酵，B错误；
若用乙装置制备果酒并将d管连通装有澄清石灰水的锥形瓶，开始时酵母菌进行有氧呼吸，不能产生酒精，但会产生二氧化碳，石灰水变浑浊的同时没有酒精产生，C错误。
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8.关于谷氨酸的工厂化生产，下列说法错误的是
A.与传统发酵技术相比，工厂化生产谷氨酸所用的大多是单一菌种
B.发酵罐内的发酵是工厂化生产谷氨酸的中心环节，需严格控制发酵条件
C.发酵过程中，中性或弱碱性的条件有利于谷氨酸的积累
D.发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法进行分离和干燥，即可得到产品
√
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如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品；如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，谷氨酸属于代谢物，D错误。
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9.(2022·山东，14)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
√
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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；
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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。
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10.下列关于发酵工程的叙述，错误的是
A.培养基和发酵设备都必须经过严格灭菌，发酵过程中适时补充灭菌的培养
液和空气
B.发酵过程中的环境条件既会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢
产物的形成
C.发酵产品包括微生物菌体本身或代谢物，可通过过滤、离心、蒸馏等方法
纯化
D.通过酵母菌发酵，获得大量菌体，从中提取单细胞蛋白作为动物饲料或食
品添加剂
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单细胞蛋白就是微生物菌体，所以不需要从获得的菌体中提取，D错误。
11.(2023·南京高三联考)啤酒发酵依赖于发酵工程，产品质检可应用“电子舌”，“电子舌”可根据不同滋味信号传感器呈现的响应值对啤酒风味进行评价。如图为用“电子舌”对发酵液L1、L2、L3的检测结果，下列相关叙述正确的是
A.啤酒主要经酵母菌和乳酸菌发酵制成
B.装置密闭发酵过程中，酒精浓度会先
上升后下降
C.发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种
和口味要求的不同而有所差异
D.发酵液L1和L3口味相近，而L2涩味较重
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啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌无
氧呼吸将糖类分解为酒精而制成的，
A错误；
装置密闭发酵过程中，随着发酵的进
行，酵母活细胞数量和酒精浓度逐渐增大，而在发酵后期酵母菌数量逐渐减少，使得酒精浓度趋于稳定，B错误；
由题图可知，L1和L2两种发酵液在味觉雷达图中的分布情况差不多，说明这两种发酵液的口味相近，而L3涩味较重，D错误。
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12.(2022·山东，20改编)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。下列说法错误的是
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
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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。
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13.青霉菌产生的青霉素是人类发现的第一种抗生素。青霉素发酵过程中，总会产生头孢霉素。青霉菌产生青霉素的代谢途径如图所示。下列关于青霉素工业化生产的叙述，错误的是
A.将血红蛋白基因转入青霉菌中有可能提高
菌体对氧的吸收和利用率
B.发酵过程中，环境条件变化会影响微生物
的生长繁殖和代谢过程
C.菌种选育时，敲除青霉菌株中控制酶B合成的基因可使其只产青霉素
D.进行主发酵前一次性加足所需的营养组分以利于工业化生产
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在发酵过程中，要随时取样检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，以满足菌种的营养需要。同时，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，D错误。
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14.(2024·镇江高三模拟)下列对发酵工程及其应用的叙述，错误的是
A.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身
B.啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在后发酵阶段完成
C.利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植株生长
D.生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉
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啤酒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是在主发酵阶段完成，即酒精的产生积累主要在主发酵阶段完成，B错误。
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二、非选择题
15.(2021·重庆，25改编)人类很早就能制作果酒，并用果酒进一步发酵生产果醋。
(1)人们利用水果及附着在果皮上的 菌，在 ________ 条件下酿造果酒，酵母菌酿酒的同时还会产生 _ ___ ，所以传统发酵时需要
__ _____________________ ；再利用醋酸菌在 _________ 条件下，将酒精转化成醋酸酿得果醋。
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酵母
18～30 ℃、无氧
CO2
(定期拧松瓶盖)排出二氧化碳
30～35 ℃、有氧
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(2)先酿制果酒再生产果醋的优势有 ___ (多选，填编号)。
①先酿制果酒，发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率
②酿制果酒时形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的产率
③果酒有利于溶出水果中的风味物质并保留在果醋中
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①③
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(3)果酒中的酒精含量对果醋的醋酸产率会产生一定的影响。某技术组配制发酵液研究了初始酒精浓度对醋酸含量的影响，结果见图。
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6%
据图可知，醋酸发酵的最适初始酒精浓度是 ；酒精浓度为10%时醋酸含量最低，此时，若要尽快提高醋酸含量，可采取的措施有 _________________
_________ (填写两个方面)。
适当降低初始酒精浓度、适当增大
菌种接种量
返回第56课时　传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用
课标要求 1.利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜。2.利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。
考情分析 1.传统发酵技术及实例 2023·山东·T12　2022·江苏·T16　2021·全国乙·T37　2020·全国Ⅲ·T37
2.发酵工程的原理及应用 2023·山东·T20　2022·湖北·T13　2022·山东·T20
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
①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原理：不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
(2)传统发酵技术
2．传统发酵食品的制作
(1)腐乳的制作
①原理：蛋白质小分子的肽和氨基酸。
②腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
(2)泡菜的制作
①菌种的种类和来源
常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。
菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。
②乳酸菌发酵制作泡菜的原理：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。
③制作泡菜的方法步骤
(3)果酒和果醋的制作
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＋2CO2＋能量 O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量； O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
对氧的需求 前期需氧，后期不需氧 一直需氧
产物检测 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(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
判断正误
(1)豆腐中的蛋白质被蛋白酶全部分解成了氨基酸(　×　)
提示　毛霉分泌的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。
(2)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件(　×　)
提示　参与泡菜制作的乳酸菌是厌氧菌，因此泡菜的制作全过程都要保持无氧条件。
(3)酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精(　√　)
(4)当缺乏糖源和氧气时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，进而转化成乙酸(　×　)
提示　醋酸菌是好氧细菌，氧气缺乏时，会引起醋酸菌死亡，当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，进而转化成乙酸。
(5)在利用葡萄发酵产生果酒的后期，加入醋酸菌即可产生乙酸(　×　)
提示　在利用葡萄发酵产生果酒的后期，需要打开发酵装置的充气口并适当提高温度，才能进行果醋发酵。
1．黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于我国，且唯我国有之，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。古遗六法中描述道：“黍米必齐，曲孽必时，水泉必香，陶器必良，湛炽必洁，火剂必得”。曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮，回答下列问题：
(1)“陶器必良”和“火剂必得”的目的是什么？
提示　控制发酵过程的氧气和温度等条件。
(2)黄酒发酵过程中，不需要对黍米和陶器装置进行严格灭菌，却可以防止其他杂菌对发酵产生影响，为什么？
提示　在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制(且发酵产生的酒精对其他杂菌也有毒害作用)。
(3)“陈储”是指将榨出的黄酒放入储酒罐内存放待用，陈储要特别注意密封，为什么？
提示　若是密封不好，醋酸菌容易将酒精转化为醋酸，使黄酒变酸(合理即可)。
(4)黄酒的酒精度数一般为15度左右，酒精度数无法继续提高可能的原因是什么？
提示　酒精浓度升高导致酵母菌活性下降。
2．试从材料的选择处理及发酵条件的控制等方面分析传统发酵的相关问题：
(1)腐乳与豆腐相比，所含有机物的种类和能量有哪些变化？为什么？
提示　腐乳中有机物的种类增加了，所含的能量却减少了。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸。
(2)制作泡菜时配制的盐水为什么要先煮沸，再冷却使用？
提示　煮沸的原因：一是为了杀死盐水中的杂菌，二是为了排出溶解的氧气；冷却是防止温度过高杀死发酵所需要的乳酸菌。
(3)制作葡萄酒的过程中，每隔12 h左右拧松瓶盖一次，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？
提示　拧松瓶盖的目的是放出CO2，防止发酵瓶内因气压过大而爆裂。不能打开瓶盖，因为要避免杂菌污染发酵液。
(4)醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明其原因。
提示　醋酸菌是好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。
考向一　泡菜的制作
1．(2023·山东，12)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(　　)
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
答案　C
解析　盐水煮沸是为了杀灭杂菌，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；盐水浸没全部菜料是为了制造无氧环境，有利于乳酸菌的无氧呼吸，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水是为了隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。
归纳提升　在用质量分数为5%的食盐水制作泡菜时，在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图：
据图可知，发酵过程中，亚硝酸盐的含量先增加后下降至相对稳定，10天后食用比较合适。因为此时亚硝酸盐含量低。
2．(2023·徐州高三二模)下列关于泡菜和酸奶制作的叙述，正确的是(　　)
A．制作泡菜和酸奶时加入适量的糖会使发酵效果更好
B．泡菜发酵的温度略高于酸奶发酵的温度
C．泡菜食材和牛奶需要经过消毒再进行接种
D．制作泡菜和酸奶的主要菌种分别为真核生物和原核生物
答案　A
解析　糖类是生物的主要能源物质，加入糖有利于微生物的生长繁殖，则制作泡菜和酸奶时加入适量的糖会使发酵效果更好，A正确；泡菜发酵与酸奶发酵的主要菌种都是乳酸菌(原核生物)，则发酵温度应该一致，B、D错误；制作泡菜时，利用了食材中自带的菌种，所以不能消毒，牛奶需要消毒，C错误。
考向二　果酒果醋的制作
3．(2021·江苏，14)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(　　)
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
答案　A
解析　酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸，果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器，影响酒精发酵，A正确；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；若以酒精为底物进行醋酸发酵，酒精与氧气发生反应产生醋酸和水，几乎没有气泡产生，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时；若以葡萄糖为底物进行醋酸发酵，发酵液产生的气泡量与果酒发酵时相当，C错误；重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定醋酸含量，D错误。
4．(2022·湖北，10)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
答案　C
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；葡萄糖转化为乙醇的过程发生在细胞质基质中，所需的酶存在于细胞质基质中，不存在于线粒体，C错误；生产白酒一般使用高粱，啤酒一般使用麦芽，果酒则使用对应的水果，但在发酵过程中都主要依赖酵母菌产生酒精，D正确。
考点二　发酵工程及其应用
1．发酵工程的概念
(1)基本概念：发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。
(2)主要内容：发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。
2．发酵工程的基本环节
选育菌种
　↓
扩大培养：增加菌种数量
　↓
配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试
　　　验确定培养基配方
　↓
灭菌：培养基和发酵设备都必须严格灭菌
　↓
接种：无菌操作
　↓
发酵罐内发酵 发酵工程的中心环节
　↓
分离、提纯产物
　↓
获得产品
3．啤酒的工业化生产流程
(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的
提醒　啤酒发酵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主发酵阶段完成。
(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
4．发酵工程的特点
5．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生产各种各样的食品添加剂。
③生产酶制剂。
(2)在医药工业上的应用
①获得具有某种药物生产能力的微生物。
②直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。
③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。
(3)在农牧业上的应用：生产微生物肥料、农药和饲料。
(4)在其他方面的应用
①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。
②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
判断正误
(1)与家庭传统发酵一样，发酵工程所用的菌种绝大多数是混合菌种(　×　)
提示　发酵工程所用的菌种绝大多数是单一菌种。
(2)在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉(　√　)
(3)谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺(　×　)
提示　谷氨酸的发酵生产中，酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺；在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸。
(4)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白(　×　)
提示　单细胞蛋白是微生物菌体。
(5)发酵工程一般用半固体培养基(　×　)
提示　发酵工程应用于生产实践一般用液体培养基，可以连续培养，提高产量。
我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题：
(1)制麦过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？
提示　酵母菌不能直接利用淀粉做碳源。
(2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？
提示　用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶。
(3)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？
提示　接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。
考向三　发酵工程及其应用
5．啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是(　　)
A．在整个发酵过程中，要始终保持严格的无菌、厌氧环境
B．用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α-淀粉酶合成
C．在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种
D．包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌
答案　A
解析　酵母菌是兼性厌氧微生物，在整个发酵过程中，要先通气使酵母菌大量繁殖，然后保持严格的无菌、厌氧环境，使其无氧呼吸进行发酵，A项错误。
6．(2022·湖北，13)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产中的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中的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参与，酵母菌细胞呼吸会产生CO2，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，微生物生长所需碳源主要来源于果糖生产中的废水，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的含量，故推测该生产工艺利用微生物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，因此沼气池废料不需要灭菌，D错误。
1．(选择性必修3 P5)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。
2．(选择性必修3 P7)醋酸发酵的反应式：O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量。
3．(选择性必修3 P7)制作葡萄酒时，要将温度控制在18～30 ℃的原因是温度是影响酵母菌生长的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度为28 ℃。制作葡萄醋时，要将温度控制在30～35 ℃的原因是醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃。
4．(选择性必修3 P7)在制作果酒的过程中，避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，盖好瓶盖；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。
5．(选择性必修3 P8)某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，目的是增加乳酸菌的数量。某同学制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是加盐太多，盐浓度过高，杀死了乳酸菌等微生物。
6．(选择性必修3 P27)单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。
7．果酒和果醋改进装置及其分析
8．(2022·湖南，21节选)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是酵母菌，工艺b是消毒(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是杀死黄酒中的大多数微生物，并延长其保存期。
9．(2023·新课标，35节选)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌，可通过发酵工程获得大量根瘤菌，用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料，在农业生产中使用微生物肥料的作用是促进植株生长，增加作物产量；能够减少化肥的使用，改良土壤，减少污染，保护生态环境(至少答出2点)。
课时精练
一、选择题
1．(2024·南通高三调研)在家庭制作泡菜过程中，充分利用各种微生物生存条件和代谢特点达到积累乳酸菌、抑制其他微生物生长的目的。下列关于发酵过程的叙述，正确的是(　　)
A．为了避免杂菌污染，泡菜坛需严格灭菌处理，盐水需煮沸冷却待用
B．晾干的新鲜蔬菜可以装满泡菜坛，因为乳酸菌无氧呼吸仅产生乳酸，没有气体生成
C．乳酸菌产生的乳酸既可以抑制其他微生物生长繁殖，也会抑制自身生长繁殖
D．因亚硝酸盐会随着发酵时间的延长越积越多，为了自身健康，应尽量少食用泡菜
答案　C
解析　泡菜坛需进行消毒，盐水需煮沸冷却待用，A错误；将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满，B错误；亚硝酸盐会随着发酵时间的延长先增多后减少，可选择适当腌制时间的泡菜适量食用，D错误。
2．(2024·苏州高三期中)在《诗经·邶风·谷风》中有“我有旨蓄，亦以御冬”的记载，“旨蓄”就是储藏的美味食品， 也就是今天腌制的酸菜、泡菜。下列叙述正确的是(　　)
A．制作泡菜时腌制时间过长会引起细菌大量繁殖
B．条件适宜时，蔬菜中的糖分解成醋酸降低溶液pH
C．发酵坛表面可能出现一层由乳酸菌繁殖形成的白膜
D．通过向泡菜坛坛盖边沿的水槽注水，可保持发酵所需的环境
答案　D
解析　制作泡菜时腌制时间过短会引起细菌大量繁殖，A错误；条件适宜时，乳酸菌可将蔬菜中的糖分解成乳酸降低溶液pH，B错误；乳酸菌是厌氧细菌，发酵坛表面含有氧气，乳酸菌不能繁殖，出现的白膜一般是酵母菌繁殖所致，C错误。
3．下列关于制作传统发酵食品的叙述，错误的是(　　)
A．制作腐乳利用了毛霉等微生物产生的蛋白酶
B．发酵温度过低可能会导致泡菜“咸而不酸”
C．制作果酒时，需每隔一定时间打开瓶盖放气
D．制作果醋时，醋酸菌能以乙醇作为碳源和能源
答案　C
解析　泡菜“咸而不酸”可能是食盐浓度过高、发酵温度过低(抑制乳酸菌产生乳酸)所致，B正确；果酒发酵时会产生二氧化碳气体，需适时拧松(不是打开)瓶盖放气，C错误；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，该过程中醋酸菌能以乙醇作为碳源和能源，D正确。
4．(2021·湖北，3)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(　　)
A．泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B．馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C．米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长
D．酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
答案　B
解析　泡菜制作过程中，主要是乳酸菌将葡萄糖分解形成乳酸，A错误；酵母菌在有氧条件下可以大量繁殖，在密封也就是无氧条件下产生酒精，C错误；酸奶制作过程中，后期低温处理时大部分乳酸杆菌已死亡，不会大量繁殖，D错误。
5．(2021·辽宁，8)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(　　)
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
答案　B
解析　当缺少糖源时，醋酸杆菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸，同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖，A正确；酵母菌一般以出芽的方式繁殖，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，需持续通入无菌氧气，C正确；酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃，多数醋酸杆菌的最适生长温度为30～35 ℃，D正确。
6．传说杜康的儿子杜杼在一次酿酒时发酵过头，等到第 21 天开缸时发现酒液变酸却香气扑鼻，酸甜可口。于是杜杼把“廿一日”加“酉”凑成“醋”字，这就是杜杼造醋的故事。下列有关传统发酵技术的叙述，正确的是(　　)
A．葡萄果皮上有野生酵母菌和醋酸菌，葡萄酒制好后直接通入无菌空气即可制醋
B．酿酒时糖未耗尽，酵母菌发酵也会停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多
C．杜杼酿酒反成醋可能是由发酵装置密封不严导致酵母菌有氧呼吸大量增殖引起
D．醋酸菌在O2和糖源匮乏时，可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸
答案　B
解析　酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃，酵母菌是兼性厌氧微生物，多数醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃，醋酸菌是好氧细菌，葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可以直接通入无菌空气，同时还需适当提高发酵温度才能制醋，A错误；醋酸菌是好氧细菌，杜杼酿酒反成醋是由发酵装置密封不严导致醋酸菌有氧呼吸大量增殖引起，C错误；醋酸菌在O2充足但糖源匮乏时，可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，D错误。
7．(2024·福州高三月考)图甲、图乙为生物学实验常用的装置示意图，其均可作为发酵装置。下列说法正确的是(　　)
A．如果用甲装置制备果酒，可定时加入酸性重铬酸钾观察灰绿色是否出现
B．若用甲装置制备果酒，需放在30～35 ℃的环境中发酵
C．若用乙装置制备果酒并将d管连通装有澄清石灰水的锥形瓶，石灰水变浑浊的同时会有酒精产生
D．利用乙装置制备果醋时，可从c处放少量液体进行pH检测了解发酵进程
答案　D
解析　果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，鉴定酒精时，应从甲瓶中定时取少许培养液，加入酸性重铬酸钾溶液，观察颜色变化来判断有无酒精产生，A错误；酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～30 ℃，若用甲装置制备果酒，需放在18～30 ℃的环境中发酵，B错误；若用乙装置制备果酒并将d管连通装有澄清石灰水的锥形瓶，开始时酵母菌进行有氧呼吸，不能产生酒精，但会产生二氧化碳，石灰水变浑浊的同时没有酒精产生，C错误。
8．关于谷氨酸的工厂化生产，下列说法错误的是(　　)
A．与传统发酵技术相比，工厂化生产谷氨酸所用的大多是单一菌种
B．发酵罐内的发酵是工厂化生产谷氨酸的中心环节，需严格控制发酵条件
C．发酵过程中，中性或弱碱性的条件有利于谷氨酸的积累
D．发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法进行分离和干燥，即可得到产品
答案　D
解析　如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品；如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，谷氨酸属于代谢物，D错误。
9．(2022·山东，14)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。
10．下列关于发酵工程的叙述，错误的是(　　)
A．培养基和发酵设备都必须经过严格灭菌，发酵过程中适时补充灭菌的培养液和空气
B．发酵过程中的环境条件既会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢产物的形成
C．发酵产品包括微生物菌体本身或代谢物，可通过过滤、离心、蒸馏等方法纯化
D．通过酵母菌发酵，获得大量菌体，从中提取单细胞蛋白作为动物饲料或食品添加剂
答案　D
解析　单细胞蛋白就是微生物菌体，所以不需要从获得的菌体中提取，D错误。
11．(2023·南京高三联考)啤酒发酵依赖于发酵工程，产品质检可应用“电子舌”，“电子舌”可根据不同滋味信号传感器呈现的响应值对啤酒风味进行评价。如图为用“电子舌”对发酵液L1、L2、L3的检测结果，下列相关叙述正确的是(　　)
A．啤酒主要经酵母菌和乳酸菌发酵制成
B．装置密闭发酵过程中，酒精浓度会先上升后下降
C．发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异
D．发酵液L1和L3口味相近，而L2涩味较重
答案　C
解析　啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌无氧呼吸将糖类分解为酒精而制成的，A错误；装置密闭发酵过程中，随着发酵的进行，酵母活细胞数量和酒精浓度逐渐增大，而在发酵后期酵母菌数量逐渐减少，使得酒精浓度趋于稳定，B错误；由题图可知，L1和L2两种发酵液在味觉雷达图中的分布情况差不多，说明这两种发酵液的口味相近，而L3涩味较重，D错误。
12．(2022·山东，20改编)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。下列说法错误的是(　　)
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　B
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。
13.青霉菌产生的青霉素是人类发现的第一种抗生素。青霉素发酵过程中，总会产生头孢霉素。青霉菌产生青霉素的代谢途径如图所示。下列关于青霉素工业化生产的叙述，错误的是(　　)
A．将血红蛋白基因转入青霉菌中有可能提高菌体对氧的吸收和利用率
B．发酵过程中，环境条件变化会影响微生物的生长繁殖和代谢过程
C．菌种选育时，敲除青霉菌株中控制酶B合成的基因可使其只产青霉素
D．进行主发酵前一次性加足所需的营养组分以利于工业化生产
答案　D
解析　在发酵过程中，要随时取样检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，以满足菌种的营养需要。同时，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，D错误。
14．(2024·镇江高三模拟)下列对发酵工程及其应用的叙述，错误的是(　　)
A．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身
B．啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在后发酵阶段完成
C．利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物肥料可以促进植株生长
D．生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉
答案　B
解析　啤酒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是在主发酵阶段完成，即酒精的产生积累主要在主发酵阶段完成，B错误。
二、非选择题
15．(2021·重庆，25改编)人类很早就能制作果酒，并用果酒进一步发酵生产果醋。
(1)人们利用水果及附着在果皮上的 菌，在 条件下酿造果酒，酵母菌酿酒的同时还会产生 ，所以传统发酵时需要 ；再利用醋酸菌在 条件下，将酒精转化成醋酸酿得果醋。
(2)先酿制果酒再生产果醋的优势有 (多选，填编号)。
①先酿制果酒，发酵液能抑制杂菌的生长，有利于提高果醋的产率
②酿制果酒时形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的产率
③果酒有利于溶出水果中的风味物质并保留在果醋中
(3)果酒中的酒精含量对果醋的醋酸产率会产生一定的影响。某技术组配制发酵液研究了初始酒精浓度对醋酸含量的影响，结果见图。
据图可知，醋酸发酵的最适初始酒精浓度是 ；酒精浓度为10%时醋酸含量最低，此时，若要尽快提高醋酸含量，可采取的措施有 (填写两个方面)。
答案　(1)酵母　18～30 ℃、无氧　CO2　(定期拧松瓶盖)排出二氧化碳　30～35 ℃、有氧　(2)①③
(3)6%　适当降低初始酒精浓度、适当增大菌种接种量

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