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第1练　传统发酵技术和发酵工程
A级·大概念对点练
探究点1　发酵与传统发酵技术的概念及泡菜的制作
1．关于发酵的叙述，不正确的是(　　)
A．发酵就是无氧呼吸
B．发酵是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
C．酒精发酵是由活的酵母菌引起的
D．利用微生物能够生产出人们所需多种产物的原因是不同的微生物具有产生不同代谢物的能力
2．下列有关传统发酵技术的叙述，不正确的是(　　)
A．传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主
B．在制作腐乳的过程中，多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉
C．腐乳味道鲜美的原因在于大分子蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸
D，传统发酵技术都是直接利用天然原料中的微生物
3．我国制作泡菜历史悠久。《中馈录》中记载：“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，加烧酒少许……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(　　)
A．“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的是彻底灭菌
B．“霉花”主要由酵母菌繁殖形成，酵母菌往往来自蔬菜
C．“坛沿外水须隔日一换，勿令其干”以保证坛内适宜湿度
D．分离泡菜汁中的乳酸菌，可用稀释涂布平板法和MS培养基
探究点2　果酒和果醋的制作
4．葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是(　　)
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型酵母菌
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
5．[2024·淄博模拟]以苹果汁为原料，经酒精发酵、醋酸发酵可制得果醋。下列说法正确的是(　　)
A．酒精发酵阶段和醋酸发酵阶段的适宜温度相同
B．酒精发酵阶段和醋酸发酵阶段均有大量气体产生
C．在醋酸发酵阶段醋酸菌将酒精转化为醋酸
D．在醋酸发酵阶段接种乳酸菌可提高醋酸的酸度
探究点3　发酵工程及应用
6．发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，在发酵过程中，发酵条件的控制至关重要。下列关于发酵条件的控制的叙述不正确的是(　　)
A.环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成，因此发酵过程要严格控制发酵条件
B．发酵过程中微生物代谢产热和机械搅拌产热，会使发酵温度升高，因此要及时调节发酵罐温度
C．培养基中营养物质的利用和代谢物的积累，可能会导致发酵液pH发生改变，如工业酿酒会导致pH上升
D．现代工业发酵对发酵条件的监测和控制是通过计算机系统实现的，可以使发酵过程处于最佳状态
7．维生素C(Vc)是人和许多动物必需的营养物质。我国微生物学家分别利用氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌，采用两次微生物发酵的方法，使Vc的生产步骤更加简单。下列有关利用两次微生物发酵法进行工业化生产Vc的叙述，错误的是(　　)
A．可用稀释涂布平板法分离纯化生产所需的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌
B．生产过程中可用显微镜直接计数法检测单位体积的培养液中的两种活菌数目
C．生产过程中需要对发酵设备和培养基进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染
D．可用诱变或基因工程方法培育更加高产的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌菌种
B级·素养提能练
8.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，豆腐腌过酒糟或酱制者，味咸甘心。”
下列说法错误的是(　　)
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消毒法基本相同
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
9．泡菜是一种传统美食，世界各地都有泡菜的影子，涪陵榨菜、法国酸黄瓜、德国甜酸甘蓝，并称为世界三大泡菜。如图表示制作泡菜及测定泡菜中亚硝酸盐含量
的实验流程示意图，下列分析正确的是 (　　)
A．选择新鲜的原料可以降低亚硝酸盐的含量
B．配制高浓度盐水，防止乳酸发酵受到抑制
C．为降低亚硝酸盐含量，需要泡菜发酵的时间越长越好
D．泡菜发酵温度过高过低都会造成杂菌滋生，口感下降
10．[2024·徐州模拟]下面是某工厂液态法黄酒酿造工艺流程图，相关叙述正确的是(　　)
①淀粉液化(糯米＋水＋α 淀粉酶)→②淀粉糖化(加入蛋白酶、糖化酶)→③黄酒发酵(酿酒酵母和植物乳杆菌同时接种)→④发酵后处理→清爽型干黄酒
A．过程①②需提供适宜温度、酶浓度和作用时间等
B．酿酒酵母和植物乳杆菌能直接利用糯米中的淀粉和蛋白质
C．接种植物乳杆菌的主要目的是产生乳酸为酵母发酵提供原料
D．过程③需要通过不断通入无菌空气促进酿酒酵母的繁殖
11．某生物学习小组采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒发酵过程的研究，下列叙述错误的是(　　)
A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B．酒精发酵过程后需提高一定的环境温度并通入氧气便可产生果醋
C．酒精发酵过程中空气的进气量不宜太大，且罐内的压力不会低于大气压
D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
12．啤酒是以麦芽汁为原料，经酿酒酵母发酵制得。传统啤酒酿造过程中，发酵在敞开式发酵池中进行，麦芽汁中接入酵母后通入大量无菌空气，之后会产生大量气体翻腾逸出，在麦芽汁表面形成25～30 cm厚的气泡层(泡盖)，然后停止通气，进入静止发酵阶段。一段时间后可得啤酒。下列说法错误的是(　　)
A．用赤霉素溶液浸泡大麦种子可以有效促进α 淀粉酶合成，增加麦芽汁中可发酵糖的含量
B，麦芽汁的糖度越高，啤酒的酒精度越高
C．泡盖的形成是由于酵母菌有氧呼吸产生CO2，能将麦芽汁与空气隔绝
D．麦芽汁能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源、氮源和水
13．啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下：①大麦种子发芽，释放淀粉酶；②加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活；③将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉；④淀粉分解，形成糖浆；⑤糖浆加入啤酒花，蒸煮；⑥加入酵母菌，发酵；⑦过滤，77℃保温30 min；⑧过滤、分装啤酒进行出售。回答下列问题：
(1)大麦种子细胞中合成淀粉酶的场所是________。
(2)流程⑤蒸煮的目的是终止酶的进一步作用，并________________。流程⑥在加入酵母菌前，需进行的操作为________，该操作的目的是________________________________________。
(3)77℃保温30 min的操作类似于巴氏消毒法，该操作的目的既能杀死啤酒中的微生物，又能保证_______________________________________________________________________
____________________________________________。
(4)若要进一步研究淀粉酶的特性，需从发芽大麦种子中提取和分离淀粉酶，主要步骤是原料处理→________→纯化→纯度鉴定。
14．某兴趣小组利用石榴为原料制备石榴酒和石榴醋，其简要流程如图所示。回答下列问题：
―→―→―→―→―→―→―→―→―→
　　　　　　　　　　 　 　　　↑
　　　　　　　 　 　　　　接种酵母菌
(1)操作中对石榴破碎、榨汁的主要目的是____________________________________；调整成分中需加入一定量的蔗糖，其主要作用是____________________________________。
(2)石榴酒发酵中需________(填“打开”或“关闭”)实验装置充气口并将温度控制在18～30℃，发酵过程中需________________________以利于发酵进行并防止发酵液溢出。
(3)如表为比较接种“法国引进果酒酵母”和“高活性干酵母”两个品种发酵后产生石榴酒的性能结果。
项目 发酵时间(d) 剩余糖量(g/L，以葡萄糖汁) 酒精度(v/v，%) 感官品评
法国引进果酒酵母 19 3.49 12.2 果香突出，味正协调
高活性干酵母 14 2.82 12.7 果香浓郁，风味独特
从石榴酒生产经济的角度分析，应选用高活性干酵母发酵，判断依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)用制备的石榴酒发酵制取石榴醋，利用的微生物为________________________。相对于石榴酒发酵，需要改变的发酵条件为________________________________________________________________________。
15．某小组利用塑料饮水杯、充氧泵、空气过滤器、回旋式单向阀硅胶管等材料制作的一种新型的果酒、果醋两用发酵装置，如下图。请分析回答：
(1)制作果酒和果醋利用的微生物分别是________、________。
(2)图中________和不锈钢气泡石能为发酵罐中的培养液进行充氧操作，________能为通入的空气进行无菌过滤，从而对发酵罐中的培养液实现无菌换气。
(3)酿制果酒时一般将温度控制在________℃，图示装置一般要先通气后紧闭软管夹，通气的目的是___________________________________________________________________
________________________。若要检测果汁发酵后是否有酒精产生，可从出料口取2 mL发酵液加入试管，再滴加0.5 mL________________________溶液，观察是否呈现________色。
(4)图中排气构件由回旋式单向阀通过硅胶塞连接于排气口而成，使用前先在单向阀内装入约1/3体积冷却的开水，这样处理的主要好处有___________________________________
________________________________________________________________________(至少答两点)。
C级·真题实战练
16.[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(　　)
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
17．[2023·湖南卷]食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是(　　)
A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长
B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖
C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利
D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类
第1练　传统发酵技术和发酵工程
1．答案：A
解析：发酵包括有氧发酵和无氧发酵，A错误；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，B正确；酒精发酵是由活的酵母菌引起的，C正确；不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，因此利用微生物能够生产出人们所需的多种产物，D正确。
2．答案：D
解析：传统发酵技术是指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术，D错误。
3．答案：B
解析：“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的包括提升泡菜味道、减少水中的溶氧量和消毒杀菌防止杂菌污染，A错误；“霉花”指的是泡菜坛内表面的白膜，主要由产膜酵母菌繁殖形成，而酵母菌往往来自蔬菜，B正确；“坛沿外水须隔日一换，勿令其干”以保证坛内的无氧环境，C错误；分离泡菜汁中的乳酸菌，可用稀释涂布平板法，D错误。
4．答案：D
解析：酵母菌进行有氧呼吸获得能量大量繁殖，无氧条件下，发酵产生酒精，故无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸存活但不能大量繁殖，A正确；自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是葡萄皮上的野生型酵母菌，B正确；葡萄皮中的色素进入发酵液使葡萄酒呈现颜色，C正确；制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量减少，D错误。
5．答案：C
解析：酒精发酵阶段适宜温度为18～30℃，醋酸发酵阶段的适宜温度为30～35℃，A错误；醋酸发酵阶段产生醋酸，无气体产生，B错误；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的葡萄糖分解成醋酸，当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，C正确；在醋酸发酵阶段接种醋酸菌可提高醋酸的酸度，乳酸菌无氧呼吸产物是乳酸，不是醋酸，D错误。
6．答案：C
解析：果酒制作过程中不仅会产生酒精，还会产生大量的二氧化碳，因此利用酵母菌制作果酒的过程中，发酵液的pH会下降，C错误。
7．答案：B
解析：在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落，故可用稀释涂布平板法分离纯化生产所需的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌，A正确；显微镜直接计数法检测细菌时无法区分死菌和活菌，B错误；生产过程中为防止杂菌污染，以获得纯净培养物，需要对发酵设备和培养基进行严格的灭菌处理，C正确；诱变育种利用物理或化学因素处理生物，诱发生物产生基因突变，从中选择优良变异，基因工程将外源目的基因导入受体细胞，按照人们的意愿改造生物的性状，D正确。
8．答案：C
解析：①介绍的是泡菜制作技术，配制的盐水要煮沸冷却后使用．以杀灭盐水中的微生物，防止杂菌污染，A正确；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消毒法基本相同，都是采用了低温加热处理的方法，B正确；传统酿醋工艺先是淀粉在微生物作用下分解成葡萄糖，葡萄糖再在酒化酶的作用下反应生成乙醇，醋酸菌在氧气、糖源都充足时能将糖分解成醋酸；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸，C错误；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，D正确。
9．答案：A
解析：新鲜原料中亚硝酸盐含量更低，放置一段时间的原料由于微生物的作用，使亚硝酸盐的含量增加，故选择新鲜的原料可以降低亚硝酸盐的含量，A正确；用清水与盐配制质量百分比为5%～20%的盐水，盐水的浓度不宜过高，防止乳酸菌乳酸发酵受到抑制，B错误；发酵时间过长，泡菜的品质降低，C错误；泡菜发酵温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成杂菌大量滋生，口感下降，D错误。
10．答案：A
解析：过程①②中都加入相应酶，酶发挥催化作用需要适宜条件，故过程①②需提供适宜温度、酶浓度和作用时间等，A正确；淀粉和蛋白质属于大分子，生物不能直接利用，故酿酒酵母和植物乳杆菌不能直接利用糯米中的淀粉和蛋白质，B错误；酵母菌发酵不能直接利用乳酸，C错误；酒的酿制需要酵母菌无氧呼吸，故过程③不需要通入无菌空气，D错误。
11．答案：C
解析：酵母菌发酵的适宜温度为18～30℃，而夏天温度较高，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；酒精发酵过程后，若要发酵产生果醋，则需要提高一定的环境温度并通入氧气，B正确；酒精发酵利用的是酵母菌的无氧呼吸，无氧呼吸过程中不能充气，否则会抑制酵母菌的无氧呼吸，C错误；可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。
12．答案：B
解析：赤霉素能促进种子萌发，制作麦芽汁之前用含有赤霉素的溶液浸泡大麦种子，可以有效促进α 淀粉酶合成，将淀粉水解为麦芽糖，进而增加麦芽汁中可发酵糖的含量，A正确；酒精是酵母菌无氧呼吸消耗麦芽汁的糖产生的，因此，在一定范围内麦芽汁的糖度越高，啤酒的酒精度越高，B错误；泡盖是由于酵母菌有氧呼吸产生的二氧化碳形成的，较厚，可以将麦芽汁与空气隔绝，C正确；麦芽汁能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源、氮源、水和无机盐，D正确。
13．答案：（1）核糖体　（2）对糖浆进行消毒（或对糖浆进行灭菌）　冷却　避免杀死菌种（或保持酵母细胞的活性）　（3）啤酒中的营养成分不被破坏（或啤酒中的营养成分不流失）　（4）粗分离
解析：（1）淀粉酶的化学本质为蛋白质，在细胞的核糖体中合成。
（2）流程⑤蒸煮的目的是终止酶的进一步作用，并对糖浆进行消毒（或灭菌）。流程⑥在加入酵母菌前，还应进行的操作为冷却，以防止高温杀死酵母菌（或保持酵母细胞的活性）。
（3）77℃保温30 min的操作类似于巴氏消毒法，温度不是很高，该操作既能杀死啤酒中的微生物，又能保证啤酒中的营养成分不被破坏（流失）。
（4）从生物组织样品中提取并分离淀粉酶（蛋白质），主要步骤是原料处理→粗分离→纯化→纯度鉴定。
14．答案：（1）增加原料与酵母菌的接触面积，提高发酵效率　为酵母菌提供充足糖源，增加酒精含量（或增加碳源和能源）　（2）关闭　及时排出CO2　（3）此种酵母菌发酵所需时间短，糖剩余量少且获取的酒精度高　（4）醋酸菌　适当提高发酵温度和充入足量O2
解析：（1）操作中对石榴破碎、榨汁的主要目的是增加原料与酵母菌的接触面积，提高发酵效率；调整成分中需加入一定量的蔗糖，其主要作用是为酵母菌提供充足糖源，增加酒精含量。
（2）石榴酒发酵中需关闭实验装置充气口，制造无氧环境，并将温度控制在18～30℃；发酵过程中需及时排出CO2以利于发酵进行并防止发酵液溢出。
（3）从石榴酒生产经济的角度分析，应选用高活性干酵母发酵，因为此种酵母菌发酵所需时间短，糖剩余量少且获取的酒精度高，更适合生产酒精。
（4）利用制备的石榴酒发酵制取石榴醋，利用的微生物为醋酸菌；相对于石榴酒发酵，因为醋酸菌是需氧型且需要较高的温度，因此，需要改变的发酵条件为适当提高发酵温度和充入足量O2。
15．答案：（1）酵母菌　醋酸菌　（2）充氧泵　空气过滤器　（3）18～30　有利于酵母菌的繁殖　酸性重铬酸钾　灰绿　（4）能将发酵过程产生的气体及时排出发酵罐、可通过单向阀中气泡的生成了解发酵状况、能有效隔绝外界空气对发酵介质的氧化及外界杂菌的污染、排气不需要人工控制，使用方便
解析：（1）参与果酒制作的微生物是酵母菌，参与果醋制作的微生物是醋酸菌。
（2）由图示装置可知，通电后的充氧泵和不锈钢气泡石能为发酵罐中的培养液进行充氧操作，空气过滤器能为通入的空气进行无菌过滤，从而对发酵罐中的培养液实现无菌换气。
（3）酵母菌发酵的最适温度为18～30℃。通气的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气。用酸性重铬酸钾可以检测酒精，即在试管中加入2 mL发酵液，再滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，观察溶液是否呈现灰绿色。
（4）排气构件使用前先在单向阀内装入约1/3体积冷却的开水，利用水封的原理，不仅能将发酵过程产生的气体及时排出发酵罐，并通过单向阀中气泡的生成了解发酵状况，还能有效隔绝外界空气对发酵介质的氧化及外界杂菌的污染，同时排气不需要人工控制，使用方便。
16．答案：C
解析：①沸盐水冷却后再倒入坛中，是为了杀灭杂菌，保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，造成无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量，腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。
17．答案：C
解析：干制能降低食品中的含水量，使微生物不易生长和繁殖，进而延长食品保存时间，A正确；腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，使微生物脱水死亡，从而抑制微生物的生长和繁殖，B正确；低温保存可以抑制微生物的生命活动，但不是温度越低越好，一般食品保存温度为零上低温，C错误；高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并通过破坏食品中的酶类，降低酶类对食品有机物的分解，有利于食品保存，D正确。

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