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第50讲　传统发酵技术的应用和发酵工程
选择性必修3　生物技术与工程
第九单元　生物技术与工程
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。
一、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，将原料通过微生物的____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。
考点1　传统发酵技术的应用
微生物
代谢
不同代谢物
2．传统发酵技术
固体
半固体
有氧或无氧
3．腐乳制作
小分子的肽和氨基酸
真菌
孢子
生殖
异养需氧
二、泡菜的制作
1．菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。
2．原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
3．反应式：________________________________________________。
C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量
4．方法步骤
5%～20%
晾干
半坛
八
冷却好
全部
菜料
向水槽中补充水
发酵时间
提醒：营造“无氧环境”的3项措施：选择的泡菜坛密封性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水。
(人教版选择性必修3 P8拓展应用T2)随泡菜的发酵时间的延长，亚硝酸盐的含量就会降低。是不是泡菜的发酵时间越长，越适合食用？
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
提示：不是，发酵时间越长会产生其他有害物质，同时乳酸含量过多，口味不佳
三、果酒、果醋的制作
1．制作原理与发酵条件
新鲜水果的果皮表面
附着
C6H12O62C2H5OH(酒精)
＋2CO2＋能量
充足
缺乏
2．发酵装置及各部件的作用
增殖
防止空气中微
生物的污染
3．方法步骤
(1)消毒
(2)选材
70%
酒精
(3)榨汁
(4)果酒发酵
18～30
(5)检测
(6)果醋发酵
酸性
灰绿
4．果酒、果醋制作时防止杂菌污染的4项措施
(1)榨汁机要洗净并晾干，发酵瓶要清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒。
(2)清洗葡萄时要先冲洗后再去除枝梗，以避免去除枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。
(3)装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口。
(4)发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。
1．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。 (　　)
2．腐乳的制作仅是毛霉参与了豆腐的发酵。 (　　)
提示：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等。
3．向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境。 (　　)
提示：向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无氧环境，不能创造无菌环境。
×
√
×
4．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。 (　　)
提示：醋酸菌为需氧菌，且发酵温度高于果酒的发酵温度，因此制作好葡萄酒后，需通入无菌空气，且适当提高发酵装置的温度。
5．醋酸发酵过程中经常翻动发酵物，可控制发酵温度和改善通气状况。 (　　)
提示：醋酸发酵过程中利用了醋酸菌的有氧呼吸，在发酵过程中经常翻动发酵物，有利于散热，但不能控制发酵温度。
×
×
黄酒是中国特产，我国江浙地区酿造黄酒的历史悠久。造老酒的“诀窍”主要是守六法：“黍米必齐、曲蘖必时、水泉必香、陶器必良、湛炽必洁、火剂必得”；把五关：“煪糜、糖化、发酵、压榨、陈储”。泡菜古称葅，是指为了利于长时间存放而经过发酵的蔬菜。它是一种在低浓度食盐液中泡制的蔬菜乳酸发酵加工品。世界各地都有泡菜的影子，风味也因各地做法不同而有异。
(1)“陶器必良”和“火剂必得”的目的是控制发酵过程的________和________条件。
提示：氧气　温度
(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，原因是______________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
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)制作泡菜时，采取用热水短时间浸泡蔬菜的手段，该项措施能缩短发酵时间的原因是_________________________________________
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：破坏细胞膜的选择透过性，使细胞中的营养物质外流供发酵菌种快速繁殖所用
(4)制作泡菜时配制的盐水要先煮沸，再冷却使用原因是__________
___________________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：煮沸是为了杀死发酵不需要的杂菌，排出溶解的氧气；冷却是防止温度过高杀死发酵所需的乳酸菌
考向1　泡菜的制作
1．(链接人教版选择性必修3 P6探究·实践)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(　　)
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
√
D　[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，若采用市售未开封的鲜奶，可直接使用，不需要灭菌，B、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。]
2．(链接人教版选择性必修3 P8拓展应用T2)传统泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化如图所示，其中亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，硝酸盐还原菌适宜的酸碱度为中性。若摄入过多亚硝酸盐，则对人体有害。下列说法错误的是(　　)
A．发酵初期，亚硝酸盐含量升高，主要是由于硝酸盐还原菌大量繁殖
B．发酵中期，乳酸菌进行有氧呼吸而大量繁殖产生大量的乳酸
C．发酵后期，乳酸菌数量下降与营养物质的消耗和乳酸的积累都相关
D．取食泡菜的时间宜在发酵的中期靠后期
√
B　[发酵初期，亚硝酸盐含量升高，主要是由于硝酸盐还原菌大量繁殖，A正确；发酵中期，无氧的环境有利于乳酸菌进行大量繁殖产生大量的乳酸，B错误；发酵后期，乳酸菌数量下降与营养物质的消耗和乳酸的积累都相关，C正确；取食泡菜的时间宜在发酵的中期靠后期，此时的亚硝酸盐含量较低，D正确。]
题后悟道　泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
考向2　果酒、果醋的制作
3．(链接人教版选择性必修3 P7正文)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(　　)
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
√
D　[食用醋的酸味主要来源于乙酸，A正确；醋酸菌是好氧细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；在制醋时，缺失原料的情况下，醋酸菌将乙醇变为乙醛，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，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，D错误。]
4．(链接人教版选择性必修3 P6－7探究·实践)生物兴趣小组利用葡萄和糯米尝试酿制葡萄糯米香醋，设计的加工工艺如图所示。下列分析正确的是(　　)
A．菌种A是酵母菌，有氧条件下有利于其将葡萄和糯米中的糖转化为酒精
B．菌种B是醋酸菌，在缺少糖源时能将乙醇直接转化为乙酸
C．酒精发酵过程中对发酵液进行取样，加入溴麝香草酚蓝溶液会呈现灰绿色
D．加入菌种B后，提高环境温度并通入充足的氧气以利于发酵过程的进行
√
D　[菌种A是酵母菌，无氧条件下有利于其将葡萄和糯米中的糖转化为酒精，A错误；菌种B是醋酸菌，在缺少糖源时能将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，B错误；酒精检测需要加入酸性重铬酸钾溶液才会呈现灰绿色，溴麝香草酚蓝溶液是鉴定二氧化碳的试剂，C错误；菌种B是醋酸菌，属于好氧细菌，最适生长温度为30～35 ℃，提高环境温度并通入充足的氧气以利于发酵过程的进行，D正确。]
一、发酵工程的基本环节
考点2　发酵工程及其应用
培养基和发酵设备
基因工程育种
过滤、沉淀
1．(人教版选择性必修3 P22－23图1-9)利用发酵技术生产谷氨酸时，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，但在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，由此说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
___________________________________________________________。
提示：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
二、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
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CO2
2．“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
长
短
低
高
2．(人教版选择性必修3 P25思考·讨论)与传统的手工发酵相比，啤酒的工业化生产过程中，能使啤酒的产量和质量明显提高的工程手段有_______________________________________________________
__________________________________________________________。
提示：菌种的选育、对原材料的处理、发酵工程的控制、产品的消毒等
三、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________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，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
3．在农牧业上的应用：生产微生物____、农药和饲料。
某种药物
菌种
肥料
4．在其他方面的应用
(1)利用纤维废料发酵生产____、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______，嗜低温菌有助于提高__________的产量。
酒精
洗涤剂
热敏性产品
3．(人教版选择性必修3 P27异想天开)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________。
提示：菌体
1．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。 (　　)
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．啤酒的工业化生产中，糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵。 (　　)
√
√
√
4．目前已实现青霉素的工业化生产，选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中。 (　　)
5．谷氨酸发酵生产时，在酸性条件下积累较多的谷氨酸。 (　　)
提示：谷氨酸发酵生产时，在酸性条件下则易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
×
√
抗生素是某些微生物在生长繁殖过程中产生的一类物质。其中青霉菌产生的青霉素以疗效高、毒副作用小等优点成为人类治疗疾病的首选，但头孢霉素不易被青霉素酶降解，与青霉素相比，不易产生耐药性。青霉素发酵是一个高耗氧过程，在发酵的开始阶段青霉素和头孢霉素有共同的前体，不久后出现分支，在分支点上，有一个重要的“调节阀门”——扩环酶，若前体扩环，则最终会合成头孢霉素，若不扩环，则最终会合成青霉素。一般情况下，扩环酶很少，因此头孢霉素的产量很低。
(1)菌种的选育是发酵工程的首要环节，为获得高产且只产头孢霉素的菌株，可利用基因工程对野生青霉菌进行改造，改造措施是_________________________________________________________。
提示：增加扩环酶基因、将与青霉素合成有关的基因“关闭”
(2)为保证发酵的正常进行，通常需要通入无菌空气，若直接通入空气，可能会导致青霉素的产量下降，原因可能有________________
___________________________________________________________
_________________________________________________(答出两点)。
提示：混入的杂菌会与青霉菌竞争营养物质，进而抑制青霉菌的生长繁殖，导致其产生的青霉素减少；某些杂菌分泌的青霉素酶将青霉素分解
考向1　微生物工业发酵的基本过程
1．(链接人教版选择性必修3 P22－23图1-9)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌 H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产 PHA(嗜盐单胞菌 H 的代谢物)等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值，工艺流程如图。下列叙述正确的是(　　)
A．发酵工程的中心环节是嗜盐单胞菌 H 菌种的选育
B．发酵罐内发酵要严格控制温度、pH 和溶解氧等条件
C．使用平板划线法定期取样进行菌落计数评估菌株增殖状况
D．发酵结束之后，采取适当的过滤、沉淀等方法直接获得产品 PHA
√
B　[发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，A错误。在发酵过程中，需随时监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成分，严格控制温度、pH和溶解氧等条件，B正确。培养过程中定期取样使用稀释涂布平板法进行菌落计数评估菌株增殖状况，C错误。发酵结束之后，对于菌体可采取适当的过滤、沉淀措施来分离；而对于菌体的代谢物，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，D错误。]
考向2　发酵工程在生产上的应用
2．(链接人教版选择性必修3 P24－25思考·讨论)黄桃精酿啤酒的制作工艺与普通啤酒有所不同，生产工艺流程为麦芽→粉碎→糖化→过滤→煮沸→主发酵→后发酵(添加黄桃汁)→低温冷藏→成品→罐装。下列说法正确的是(　　)
A．利用大麦作原料时，淀粉是酵母菌的直接碳源
B．啤酒发酵过程中大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成
C．糖化是让麦芽糖分解形成糖浆，煮沸能够使酶失活及对糖浆灭菌
D．“精酿”啤酒发酵完成后，通常不需要进行过滤和消毒处理
√
D　[利用大麦作原料时，葡萄糖是酵母菌的直接碳源，A错误；啤酒发酵过程分为主发酵和后发酵，大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，B错误；糖化是让淀粉分解形成糖浆，C错误；“精酿”啤酒发酵完成后，不会过滤和消毒处理，“精酿”啤酒发酵时间长、产量低、价格高，保质期更短，D正确。]
3．(链接人教版选择性必修3 P25正文)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(　　)
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
√
D　[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，发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高铵离子浓度，从而提高柠檬酸产量，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。]
体验真题　感悟高考 · 有章可循
√
1．(2024·江西卷)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种(JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长)发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是(　　)
A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因
B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量
C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量
D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化
D　[基因表达的产物是蛋白质，而井冈霉素是JGs发酵生产的一种氨基寡糖类抗生素，A错误；JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量，B错误；在一定范围内提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量，但若浓度过大，反而会降低井冈霉素的产量，C错误；JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，形成的菌落难以区分，因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化，D正确。]
2．(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
√
C　[①沸盐水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，是为了排气减压、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加后减少，D错误。]
3．(2024·福建卷)虾酱是以虾为原料的传统发酵食品。在乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同作用下，原料中的蛋白质和脂肪发生水解，形成虾酱的特有风味。下列叙述错误的是(　　)
A．虾酱特有风味的形成受发酵时间的影响
B．传统虾酱的制作过程需要严格执行无菌操作
C．原料中的蛋白质会被水解成小分子的肽和氨基酸
D．虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味
√
B　[虾酱是由微生物发酵形成的，虾酱特有风味的形成受发酵条件、发酵温度、发酵时间的影响，A正确；传统虾酱的制作过程利用原料中带有的微生物进行发酵，不需要经过严格无菌操作，B错误；原料中的蛋白质会被蛋白酶水解成小分子的肽和氨基酸，C正确；虾酱发酵由乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同参与，虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味，D正确。]
4．(2025·河南适应性考试)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．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
√
1．(2024·江苏南通调研)传统发酵技术是一种古老而广泛应用的食品制作方法。下列有关传统发酵技术应用的叙述正确的是(　　)
A．传统发酵以天然菌种为主，菌种差异、杂菌不明等原因导致品质不一
B．泡菜装坛发酵的时间过长会导致泡菜中致癌物质亚硝酸盐含量过高
C．通过在果汁中加入白糖发酵可增加酒精含量，获得高度果酒白兰地(40%vol)
D．在O2和糖源匮乏时，醋酸菌可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸
课时数智作业(五十)　传统发酵技术的应用和发酵工程
题号
1
3
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2
4
6
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7
9
10
√
A　[传统发酵技术直接利用原料中天然存在的微生物进行发酵，由于菌种差异，杂菌不明等原因往往造成发酵食物品质不一，A正确；泡菜装坛发酵时，随发酵进行，亚硝酸盐含量先逐渐增加，后又逐渐降低，B错误；高度果酒白兰地指葡萄发酵后经蒸馏而得到的高度酒精，再经橡木桶贮存而成的酒，通过在果汁中加入白糖发酵并不能得到高度果酒白兰地(40%vol)，C错误；在O2充足，糖源匮乏时，醋酸菌可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，D错误。]
题号
1
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2．(2024·广东四校联考)据《周礼》记载酸菜又称为“菹”，汉代刘熙《释名·释饮食》解释道：“菹，阻也，生酿之，遂使阻于寒温之间，不得烂也。”这就是我国古代劳动人民发明的保藏蔬菜使其不坏的一种方法——腌藏法。下列叙述错误的是(　　)
A．“生酿之”指的是将新鲜的蔬菜和合适的材料，制作成酸菜
B．“遂使阻于寒温之间”保持适宜温度，有利于微生物的发酵
C．食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成某些细菌大量繁殖
D．发酵过程中适量氧气和产酸的环境，有助于酸菜“不得烂也”
题号
1
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√
D　[“生酿之”指的是将新鲜的蔬菜和合适的材料，在不经过蒸煮等加工的条件下，将其制作成酸菜，A正确；“遂使阻于寒温之间”保持适宜温度，有利于微生物的发酵，从而完成酸菜的制作，B正确；酸菜制作过程中，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，C正确；发酵过程中主要的菌种是乳酸菌，乳酸菌为厌氧菌，故应保持无氧环境，D错误。]
题号
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3．(2024·广东东莞期末)小米醋是以小米为原料，经煮米、大曲酒酵、汾醋、抄缸等工序酿制而成，民间自古便有“春分酿酒拌醋”之说。下列相关叙述正确的是(　　)
A．“煮米”可促进淀粉等有机物的分解，并杜绝杂菌污染
B．趁热将小米与“大曲”混合均匀，有利于“酒酵”的进行
C．“抄缸”时多次搅拌醋液，可增加氧气含量，抑制醋酸菌的繁殖
D．春分时先“酿酒”再“拌醋”，因为温度会影响发酵过程及其产物
题号
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√
D　[“煮米”是利用高温杀死杂菌，不能促进淀粉等有机物分解，A错误；若趁热将小米与“大曲”混合均匀，高温会将菌种杀死，因此应将蒸煮的米冷却后再与“大曲”混合均匀，B错误；醋酸菌是好氧细菌，“抄缸”时多次搅拌醋液，可增加氧气含量，促进醋酸菌的繁殖，C错误；酒精发酵的适宜温度是28 ℃左右，醋酸发酵的温度是30～35 ℃，春分时先“酿酒”再“拌醋”，因为温度会影响发酵过程及其产物，D正确。]
题号
1
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4．(2024·广东茂名二模)粤菜是中国八大菜系之一，口味以清、鲜、嫩、滑、爽、香、脆著称。粤菜十分讲究配料和调料的搭配，烹饪中常使用酱油、腐乳、味精、白酒和醋进行调味，下列相关叙述错误的是(　　)
A．味精和醋的发酵生产所需要的微生物均为原核生物
B．酱油和腐乳都经过蛋白质分解为小分子肽和氨基酸
C．白酒的制作全过程都需要控制为无氧条件
D．延长食品的保存期可以添加适量的溶菌酶
题号
1
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C　[制味精要用到棒状杆菌，制醋要用到醋酸菌，二者均为原核生物，A正确；酱油和腐乳的发酵过程，都需要将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，B正确；白酒的制作过程中，需要先在有氧环境中，让酵母菌大量繁殖，然后在无氧环境中，让酵母菌通过无氧呼吸产生酒精，C错误；溶菌酶具有溶解细菌细胞壁的能力，延长食品的保存期主要是防止微生物污染、杀死微生物或抑制其在食品中的生长繁殖，D正确。]
题号
1
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5．(2024·广东惠州月考)我国是世界上啤酒生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，主要工艺流程如图所示，其中糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子物质。下列关于啤酒发酵的叙述，正确的是(　　)
题号
1
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A．用赤霉素处理大麦，可使大麦无须发芽就能产生α-淀粉酶
B．破碎有利于淀粉进入酵母菌，提升发酵速率
C．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚，同时使淀粉酶失活
D．主发酵阶段完成酵母菌繁殖，后发酵阶段进行代谢物的生成
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题号
1
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A　[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；淀粉不能进入酵母菌细胞内，破碎有利于增加淀粉与酶的接触面积，促进糖化过程，B错误；焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚，防止其继续萌发，同时保持淀粉酶活性，便于后续糖化操作，C错误；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，D错误。]
题号
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6．(2024·广东惠州模拟)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(　　)
题号
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A．从培养液中直接提取目标蛋白质
B．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
C．果糖生产废水为微生物的生长提供碳源和氮源
D．连续搅拌有利于加快酵母菌吸收利用废水废料中的有机物
√
题号
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D　[从培养液中不能直接提取目标蛋白质，因为酵母菌生产的蛋白质种类很多，需要经过鉴定才能获取目标蛋白，A错误；酵母菌在有氧条件下会大量繁殖，进而能生产大量的菌体细胞，因而可推测，该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质，B错误；果糖生产废水为微生物的生长提供碳源，果糖中不含氮元素，因而果糖不能为微生物的生长提供氮源，C错误；连续搅拌有利于增加废水废料中的含氧量，因而能促进酵母菌进行有氧呼吸过程，进而可加快酵母菌吸收利用废水废料中的有机物，D正确。]
题号
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7．(2024·广东湛江期末)如图所示为果酒和果醋生产过程中的物质变化情况(其中C6H12O6代表葡萄糖)，下列有关叙述错误的是(　　)
题号
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A．果酒发酵初期酵母菌细胞内主要进行①②代谢过程
B．④⑤过程差异的主要原因是糖源是否充足
C．酵母菌和醋酸菌主要区别在于是否有成形的细胞核
D．利用发酵罐内发酵是工业化生产果酒的中心环节，需严格控制温度、pH和溶解氧等条件
题号
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√
A　[果酒发酵初期酵母菌细胞内主要进行有氧呼吸，而①②代谢过程表示无氧呼吸，A错误。在糖源充足时，醋酸菌直接将葡萄糖分解为乙酸；糖原缺乏时，醋酸菌将乙醇(即酒精)转化为乙醛，然后将乙醛变为乙酸，即④⑤过程差异的主要原因是糖源是否充足，B正确。酵母菌(真核生物)和醋酸菌(原核生物)主要区别在于是否有成形的细胞核，C正确。发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，为了获得合格的果酒，需要严格控制温度、pH和溶解氧等条件，D正确。]
题号
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8．(2024·广东韶关期末)果醋具有降糖降脂、促进血液循环和延缓衰老等多种功能。下图为利用百香果酒酿制新型酵醋饮品过程中，初始酒精度对发酵结果的影响。下列相关叙述正确的是(　　)
题号
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A．果醋发酵的适宜初始酒精度在5%～6%之间
B．与果酒酿制过程相比，果醋酿制时需通气并降温
C．总酸含量下降的原因可能是酒精度过高抑制了醋酸菌的生长
D．饮用百香果醋可增加体内自由基的含量以延缓衰老
√
题号
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C　[由图可知，果醋发酵的适宜初始酒精度在6%～8%之间，此时总酸含量相对最高，A错误；与果酒酿制过程相比，果醋酿制时需通气并升温，B错误；总酸含量下降的原因可能是酒精度过高抑制了醋酸菌的生长，从而抑制发酵的进行，C正确；自由基具有强氧化性，促进衰老的进行，由题意可知，果醋具有降糖降脂、促进血液循环和延缓衰老等多种功能，因此饮用百香果醋可减少体内自由基的含量以延缓衰老，D错误。]
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9．(2024·湖南师大附中月考)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。部分生产工艺如下图，下列叙述正确的是(　　)
题号
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注：酵母增殖的适宜温度为28～32 ℃，适宜pH为4.0～5.0；酵母发酵的适宜温度为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 5.5的条件为宜
C．本生产过程最宜在不加通气和搅拌的啤酒发酵罐中进行
D．生产前可将培养基进行干热灭菌
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√
A　[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；培养基常用高压蒸汽灭菌，干热灭菌会导致培养基的营养物质被破坏，水分流失，D错误。]
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10．(13分)(2024·广东深圳光明中学期中)某品牌老陈醋有丰富的营养成分，在酿造过程中产生了川芎嗪、黄酮类化合物等对人体有益的物质，极具养生价值。一企业对老配方进行了更新，并设计了如下制作流程。请回答下列问题：
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(1)对主粮膨化处理的作用是__________________________。酿制粮食酒时，______________(填“需要”或“不需要”)对主粮进行严格的消毒处理，原因是_______________________________________
__________________________________________________________。
(2)多次实验发现，经常会在发酵液的液面观察到一层明显的菌膜，该膜是由__________繁殖而成。通过改变__________________________________的环境条件，可以促进该生物的生命活动。
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加大与红曲霉的接触面积
不需要
随着发酵过程的进行，酒精逐渐积累，大多数杂菌对酒精不耐受，杂菌的生命活动受到抑制(3分)
醋酸菌
温度至30～35 ℃，通入
无菌空气
(3)研究表明，在陈醋的酿造过程中，起主导作用的是醋酸菌，而乳酸菌也存在于醋醅中，其代谢产生的乳酸是影响陈醋风味的重要因素。成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期________________________(写出2种)等环境因素的变化，淘汰了部分乳酸菌种类。
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氧气、营养物质、pH等
[解析]　(1)由题意可知，膨化处理是指将粮食加入密闭容器中，加热加压后突然减压，粮食中的水分汽化膨胀，使其出现许多小孔，变得松脆，这有利于加大与红曲霉的接触面积，使发酵更充分。酿制粮食酒时，不需要对主粮进行严格的消毒处理，原因是随着发酵过程逐渐进行，酒精逐渐积累，大多数杂菌对酒精不耐受，杂菌的生命活动受到抑制。(2)多次实验发现，经常会在发酵液的液面观察到一层明显的菌膜，该膜是由醋酸菌繁殖而成。与酒精发酵中的酵母菌相比，醋酸菌是好氧细菌，最适生长温度是30～35 ℃，因此通
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过改变环境条件升高温度至30～35 ℃，通入无菌空气，可以促进该生物的生命活动。(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氧气、营养物质、pH等环境因素的变化，使得竞争加剧，淘汰了部分乳酸菌种类。
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(教师用书独具)
1．(2024·山东滨州二模)绍兴黄酒一般在农历七月制酒药，九月制麦曲，大雪前后正式开始酿酒，到次年立春结束，发酵期长达八十多天。其工艺流程如下表。下列说法错误的是(　　)
① 酿酒所需的糖化微生物
② 主要含酵母菌、淀粉、淀粉酶和蛋白酶等
③ 调节发酵物的温度，补充新鲜空气
④ 将生产过滤完成的酒加热至90 ℃左右，杀灭其中的微生物，便于贮藏、保管
A．黄酒是直接利用原材料中的微生物进行发酵酿制的
B．开耙有利于发酵物中的酵母菌大量繁殖
C．发酵过程会因发酵物的pH降低和酒精含量增多而逐渐停止
D．煎酒可以杀死黄酒中的绝大多数微生物且基本不破坏其中的营养成分
√
A　[黄酒制作过程中②过程加入了酵母菌，因此不是直接利用原材料中的微生物进行发酵酿制的，A错误；“开耙”即搅拌，是为了让酵母菌进行有氧呼吸，增加酵母菌的数量，可缩短发酵所需时间，B正确；酿酒时糖类未耗尽，酵母菌的发酵过程也会停止，原因可能是pH降低和酒精含量增多，对发酵起抑制作用，从而导致酵母菌发酵停止，C正确；通过煎酒杀死微生物，可防止杂菌污染，基本不破坏其中的营养成分，D正确。]
2．(2024·广东汕头期中)传统工艺酿酒过程中，会出现“酿酒不成反酿醋”的现象，即酿出的酒水变酸。下列相关说法错误的是(　　)
A．酒和醋都是利用传统发酵技术制作的食品，是我国传统饮食文化的重要组成部分
B．“酸酒”产生的过程中，主要参与活动的是乳酸菌
C．“酿酒不成反酿醋”的原因可能是发酵条件控制出现问题，如容器的密封性
D．酿酒前将酿酒容器高温消毒不一定能够防止酒变酸
√
B　[酒和醋都是利用传统发酵技术制作的食品，它们是我国传统饮食文化的重要组成部分，A正确；“酸酒”产生的过程中，主要参与活动的是醋酸菌，B错误；酿酒控制的发酵条件是无氧，酿醋控制的发酵条件是有氧，若酿酒过程容器的密封性出现问题，醋酸菌大量繁殖就可能出现“酿酒不成反酿醋”，C正确；酿酒前将酒缸高温消毒不一定能够防止酒变酸，若发酵过程中没有严格把控发酵条件，也可能导致酒变酸，D正确。]
谢 谢 ！第50讲　传统发酵技术的应用和发酵工程
　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。
考点1　传统发酵技术的应用
一、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，将原料通过微生物的__________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。
2．传统发酵技术
3．腐乳制作
二、泡菜的制作
1．菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。
2．原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
3．反应式：__________________________________________________________。
4．方法步骤
营造“无氧环境”的3项措施：选择的泡菜坛密封性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水。
(人教版选择性必修3 P8拓展应用T2)随泡菜的发酵时间的延长，亚硝酸盐的含量就会降低。是不是泡菜的发酵时间越长，越适合食用？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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____________________________________________________________________。
三、果酒、果醋的制作
1．制作原理与发酵条件
2．发酵装置及各部件的作用
3．方法步骤
4．果酒、果醋制作时防止杂菌污染的4项措施
(1)榨汁机要洗净并晾干，发酵瓶要清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒。
(2)清洗葡萄时要先冲洗后再去除枝梗，以避免去除枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。
(3)装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口。
(4)发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。
1．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。 (　　)
2．腐乳的制作仅是毛霉参与了豆腐的发酵。 (　　)
3．向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无菌环境。 (　　)
4．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。 (　　)
5．醋酸发酵过程中经常翻动发酵物，可控制发酵温度和改善通气状况。 (　　)
黄酒是中国特产，我国江浙地区酿造黄酒的历史悠久。造老酒的“诀窍”主要是守六法：“黍米必齐、曲蘖必时、水泉必香、陶器必良、湛炽必洁、火剂必得”；把五关：“煪糜、糖化、发酵、压榨、陈储”。泡菜古称葅，是指为了利于长时间存放而经过发酵的蔬菜。它是一种在低浓度食盐液中泡制的蔬菜乳酸发酵加工品。世界各地都有泡菜的影子，风味也因各地做法不同而有异。
(1)“陶器必良”和“火剂必得”的目的是控制发酵过程的　　　　和　　　　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，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)制作泡菜时，采取用热水短时间浸泡蔬菜的手段，该项措施能缩短发酵时间的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)制作泡菜时配制的盐水要先煮沸，再冷却使用原因是　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
泡菜的制作
1．(链接人教版选择性必修3 P6探究·实践)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(　　)
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
2．(链接人教版选择性必修3 P8拓展应用T2)传统泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化如图所示，其中亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，硝酸盐还原菌适宜的酸碱度为中性。若摄入过多亚硝酸盐，则对人体有害。下列说法错误的是(　　)
A．发酵初期，亚硝酸盐含量升高，主要是由于硝酸盐还原菌大量繁殖
B．发酵中期，乳酸菌进行有氧呼吸而大量繁殖产生大量的乳酸
C．发酵后期，乳酸菌数量下降与营养物质的消耗和乳酸的积累都相关
D．取食泡菜的时间宜在发酵的中期靠后期
　　泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
果酒、果醋的制作
3．(链接人教版选择性必修3 P7正文)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(　　)
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
4．(链接人教版选择性必修3 P6－7探究·实践)生物兴趣小组利用葡萄和糯米尝试酿制葡萄糯米香醋，设计的加工工艺如图所示。下列分析正确的是(　　)
A．菌种A是酵母菌，有氧条件下有利于其将葡萄和糯米中的糖转化为酒精
B．菌种B是醋酸菌，在缺少糖源时能将乙醇直接转化为乙酸
C．酒精发酵过程中对发酵液进行取样，加入溴麝香草酚蓝溶液会呈现灰绿色
D．加入菌种B后，提高环境温度并通入充足的氧气以利于发酵过程的进行
考点2　发酵工程及其应用
一、发酵工程的基本环节
1．(人教版选择性必修3 P22－23图1-9)利用发酵技术生产谷氨酸时，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，但在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，由此说明_______________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
二、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
2．“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
2．(人教版选择性必修3 P25思考·讨论)与传统的手工发酵相比，啤酒的工业化生产过程中，能使啤酒的产量和质量明显提高的工程手段有_______________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
三、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____________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，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
3．在农牧业上的应用：生产微生物__________、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__________、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____________，嗜低温菌有助于提高______________的产量。
3．(人教版选择性必修3 P27异想天开)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________。
1．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。 (　　)
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．啤酒的工业化生产中，糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵。 (　　)
4．目前已实现青霉素的工业化生产，选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中。 (　　)
5．谷氨酸发酵生产时，在酸性条件下积累较多的谷氨酸。 (　　)
抗生素是某些微生物在生长繁殖过程中产生的一类物质。其中青霉菌产生的青霉素以疗效高、毒副作用小等优点成为人类治疗疾病的首选，但头孢霉素不易被青霉素酶降解，与青霉素相比，不易产生耐药性。青霉素发酵是一个高耗氧过程，在发酵的开始阶段青霉素和头孢霉素有共同的前体，不久后出现分支，在分支点上，有一个重要的“调节阀门”——扩环酶，若前体扩环，则最终会合成头孢霉素，若不扩环，则最终会合成青霉素。一般情况下，扩环酶很少，因此头孢霉素的产量很低。
(1)菌种的选育是发酵工程的首要环节，为获得高产且只产头孢霉素的菌株，可利用基因工程对野生青霉菌进行改造，改造措施是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)为保证发酵的正常进行，通常需要通入无菌空气，若直接通入空气，可能会导致青霉素的产量下降，原因可能有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点)。
微生物工业发酵的基本过程
1．(链接人教版选择性必修3 P22－23图1-9)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌 H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产 PHA(嗜盐单胞菌 H 的代谢物)等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值，工艺流程如图。下列叙述正确的是(　　)
A．发酵工程的中心环节是嗜盐单胞菌 H 菌种的选育
B．发酵罐内发酵要严格控制温度、pH 和溶解氧等条件
C．使用平板划线法定期取样进行菌落计数评估菌株增殖状况
D．发酵结束之后，采取适当的过滤、沉淀等方法直接获得产品 PHA
发酵工程在生产上的应用
2．(链接人教版选择性必修3 P24－25思考·讨论)黄桃精酿啤酒的制作工艺与普通啤酒有所不同，生产工艺流程为麦芽→粉碎→糖化→过滤→煮沸→主发酵→后发酵(添加黄桃汁)→低温冷藏→成品→罐装。下列说法正确的是(　　)
A．利用大麦作原料时，淀粉是酵母菌的直接碳源
B．啤酒发酵过程中大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成
C．糖化是让麦芽糖分解形成糖浆，煮沸能够使酶失活及对糖浆灭菌
D．“精酿”啤酒发酵完成后，通常不需要进行过滤和消毒处理
3．(链接人教版选择性必修3 P25正文)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(　　)
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
1．(2024·江西卷)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种(JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长)发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是(　　)
A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因
B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量
C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量
D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化
2．(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
3．(2024·福建卷)虾酱是以虾为原料的传统发酵食品。在乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同作用下，原料中的蛋白质和脂肪发生水解，形成虾酱的特有风味。下列叙述错误的是(　　)
A．虾酱特有风味的形成受发酵时间的影响
B．传统虾酱的制作过程需要严格执行无菌操作
C．原料中的蛋白质会被水解成小分子的肽和氨基酸
D．虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味
4．(2025·河南适应性考试)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．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
[夯实必备知识]自主诊断
考点1
一、1．(1)微生物　代谢　(2)不同代谢物　2．固体　半固体　有氧或无氧　3．小分子的肽和氨基酸　真菌　孢子生殖　异养需氧
二、3．C6H12O6酶2C3H6O3(乳酸)＋能量
4．5%～20%　晾干　半坛　八　冷却好　全部菜料　向水槽中补充水　发酵时间
三、1．新鲜水果的果皮表面附着　C6H12O6酶2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量　充足　缺乏　2．增殖　防止空气中微生物的污染　3．(1)70%　酒精　(4)18～30　(5)酸性　灰绿
考点2
一、培养基和发酵设备　基因工程育种　过滤、沉淀
二、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CO2　2．长　短　低　高
三、2．(1)某种药物　(2)菌种　3．肥料　4．(1)酒精　(2)洗涤剂　热敏性产品
第50讲　传统发酵技术的应用和发酵工程
考点1
教材隐性知识
提示：不是，发酵时间越长会产生其他有害物质，同时乳酸含量过多，口味不佳
澄清概念
1．√
2．×提示：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等。
3．×提示：向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水形成内部无氧环境，不能创造无菌环境。
4．×提示：醋酸菌为需氧菌，且发酵温度高于果酒的发酵温度，因此制作好葡萄酒后，需通入无菌空气，且适当提高发酵装置的温度。
5．×提示：醋酸发酵过程中利用了醋酸菌的有氧呼吸，在发酵过程中经常翻动发酵物，有利于散热，但不能控制发酵温度。
达成学科素养
提示：(1)氧气　温度
(2)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)破坏细胞膜的选择透过性，使细胞中的营养物质外流供发酵菌种快速繁殖所用
(4)煮沸是为了杀死发酵不需要的杂菌，排出溶解的氧气；冷却是防止温度过高杀死发酵所需的乳酸菌
评价迁移应用
1．D　[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，若采用市售未开封的鲜奶，可直接使用，不需要灭菌，B、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。]
2．B　[发酵初期，亚硝酸盐含量升高，主要是由于硝酸盐还原菌大量繁殖，A正确；发酵中期，无氧的环境有利于乳酸菌进行大量繁殖产生大量的乳酸，B错误；发酵后期，乳酸菌数量下降与营养物质的消耗和乳酸的积累都相关，C正确；取食泡菜的时间宜在发酵的中期靠后期，此时的亚硝酸盐含量较低，D正确。]
3．D　[食用醋的酸味主要来源于乙酸，A正确；醋酸菌是好氧细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；在制醋时，缺失原料的情况下，醋酸菌将乙醇变为乙醛，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，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，D错误。]
4．D　[菌种A是酵母菌，无氧条件下有利于其将葡萄和糯米中的糖转化为酒精，A错误；菌种B是醋酸菌，在缺少糖源时能将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，B错误；酒精检测需要加入酸性重铬酸钾溶液才会呈现灰绿色，溴麝香草酚蓝溶液是鉴定二氧化碳的试剂，C错误；菌种B是醋酸菌，属于好氧细菌，最适生长温度为30～35 ℃，提高环境温度并通入充足的氧气以利于发酵过程的进行，D正确。]
考点2
教材隐性知识
1．提示：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
2．提示：菌种的选育、对原材料的处理、发酵工程的控制、产品的消毒等
3．提示：菌体
澄清概念
1．√　2．√　3．√　4．√
5．×提示：谷氨酸发酵生产时，在酸性条件下则易形成谷氨酰胺和N 乙酰谷氨酰胺。
达成学科素养
提示：(1)增加扩环酶基因、将与青霉素合成有关的基因“关闭”
(2)混入的杂菌会与青霉菌竞争营养物质，进而抑制青霉菌的生长繁殖，导致其产生的青霉素减少；某些杂菌分泌的青霉素酶将青霉素分解
评价迁移应用
1．B　[发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，A错误。在发酵过程中，需随时监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成分，严格控制温度、pH和溶解氧等条件，B正确。培养过程中定期取样使用稀释涂布平板法进行菌落计数评估菌株增殖状况，C错误。发酵结束之后，对于菌体可采取适当的过滤、沉淀措施来分离；而对于菌体的代谢物，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，D错误。]
2．D　[利用大麦作原料时，葡萄糖是酵母菌的直接碳源，A错误；啤酒发酵过程分为主发酵和后发酵，大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，B错误；糖化是让淀粉分解形成糖浆，C错误；“精酿”啤酒发酵完成后，不会过滤和消毒处理，“精酿”啤酒发酵时间长、产量低、价格高，保质期更短，D正确。]
3．D　[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，发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高铵离子浓度，从而提高柠檬酸产量，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。]
体验真题
1．D　[基因表达的产物是蛋白质，而井冈霉素是JGs发酵生产的一种氨基寡糖类抗生素，A错误；JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量，B错误；在一定范围内提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量，但若浓度过大，反而会降低井冈霉素的产量，C错误；JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，形成的菌落难以区分，因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化，D正确。]
2．C　[①沸盐水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，是为了排气减压、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加后减少，D错误。]
3．B　[虾酱是由微生物发酵形成的，虾酱特有风味的形成受发酵条件、发酵温度、发酵时间的影响，A正确；传统虾酱的制作过程利用原料中带有的微生物进行发酵，不需要经过严格无菌操作，B错误；原料中的蛋白质会被蛋白酶水解成小分子的肽和氨基酸，C正确；虾酱发酵由乳酸菌、芽孢杆菌等多种微生物共同参与，虾酱发酵过程微生物种类和数量的分析有助于改良风味，D正确。]
4．A
14 / 14课时数智作业(五十)　传统发酵技术的应用和发酵工程
1．(2024·江苏南通调研)传统发酵技术是一种古老而广泛应用的食品制作方法。下列有关传统发酵技术应用的叙述正确的是(　　)
A．传统发酵以天然菌种为主，菌种差异、杂菌不明等原因导致品质不一
B．泡菜装坛发酵的时间过长会导致泡菜中致癌物质亚硝酸盐含量过高
C．通过在果汁中加入白糖发酵可增加酒精含量，获得高度果酒白兰地(40%vol)
D．在O2和糖源匮乏时，醋酸菌可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸
2．(2024·广东四校联考)据《周礼》记载酸菜又称为“菹”，汉代刘熙《释名·释饮食》解释道：“菹，阻也，生酿之，遂使阻于寒温之间，不得烂也。”这就是我国古代劳动人民发明的保藏蔬菜使其不坏的一种方法——腌藏法。下列叙述错误的是(　　)
A．“生酿之”指的是将新鲜的蔬菜和合适的材料，制作成酸菜
B．“遂使阻于寒温之间”保持适宜温度，有利于微生物的发酵
C．食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成某些细菌大量繁殖
D．发酵过程中适量氧气和产酸的环境，有助于酸菜“不得烂也”
3．(2024·广东东莞期末)小米醋是以小米为原料，经煮米、大曲酒酵、汾醋、抄缸等工序酿制而成，民间自古便有“春分酿酒拌醋”之说。下列相关叙述正确的是(　　)
A．“煮米”可促进淀粉等有机物的分解，并杜绝杂菌污染
B．趁热将小米与“大曲”混合均匀，有利于“酒酵”的进行
C．“抄缸”时多次搅拌醋液，可增加氧气含量，抑制醋酸菌的繁殖
D．春分时先“酿酒”再“拌醋”，因为温度会影响发酵过程及其产物
4．(2024·广东茂名二模)粤菜是中国八大菜系之一，口味以清、鲜、嫩、滑、爽、香、脆著称。粤菜十分讲究配料和调料的搭配，烹饪中常使用酱油、腐乳、味精、白酒和醋进行调味，下列相关叙述错误的是(　　)
A．味精和醋的发酵生产所需要的微生物均为原核生物
B．酱油和腐乳都经过蛋白质分解为小分子肽和氨基酸
C．白酒的制作全过程都需要控制为无氧条件
D．延长食品的保存期可以添加适量的溶菌酶
5．(2024·广东惠州月考)我国是世界上啤酒生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，主要工艺流程如图所示，其中糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子物质。下列关于啤酒发酵的叙述，正确的是(　　)
A．用赤霉素处理大麦，可使大麦无须发芽就能产生α-淀粉酶
B．破碎有利于淀粉进入酵母菌，提升发酵速率
C．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚，同时使淀粉酶失活
D．主发酵阶段完成酵母菌繁殖，后发酵阶段进行代谢物的生成
6．(2024·广东惠州模拟)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．从培养液中直接提取目标蛋白质
B．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质
C．果糖生产废水为微生物的生长提供碳源和氮源
D．连续搅拌有利于加快酵母菌吸收利用废水废料中的有机物
7．(2024·广东湛江期末)如图所示为果酒和果醋生产过程中的物质变化情况(其中C6H12O6代表葡萄糖)，下列有关叙述错误的是(　　)
A．果酒发酵初期酵母菌细胞内主要进行①②代谢过程
B．④⑤过程差异的主要原因是糖源是否充足
C．酵母菌和醋酸菌主要区别在于是否有成形的细胞核
D．利用发酵罐内发酵是工业化生产果酒的中心环节，需严格控制温度、pH和溶解氧等条件
8．(2024·广东韶关期末)果醋具有降糖降脂、促进血液循环和延缓衰老等多种功能。下图为利用百香果酒酿制新型酵醋饮品过程中，初始酒精度对发酵结果的影响。下列相关叙述正确的是(　　)
A．果醋发酵的适宜初始酒精度在5%～6%之间
B．与果酒酿制过程相比，果醋酿制时需通气并降温
C．总酸含量下降的原因可能是酒精度过高抑制了醋酸菌的生长
D．饮用百香果醋可增加体内自由基的含量以延缓衰老
9．(2024·湖南师大附中月考)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。部分生产工艺如下图，下列叙述正确的是(　　)
注：酵母增殖的适宜温度为28～32 ℃，适宜pH为4.0～5.0；酵母发酵的适宜温度为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 5.5的条件为宜
C．本生产过程最宜在不加通气和搅拌的啤酒发酵罐中进行
D．生产前可将培养基进行干热灭菌
10．(13分)(2024·广东深圳光明中学期中)某品牌老陈醋有丰富的营养成分，在酿造过程中产生了川芎嗪、黄酮类化合物等对人体有益的物质，极具养生价值。一企业对老配方进行了更新，并设计了如下制作流程。请回答下列问题：
(1)对主粮膨化处理的作用是__________________________。酿制粮食酒时，______________(填“需要”或“不需要”)对主粮进行严格的消毒处理，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)多次实验发现，经常会在发酵液的液面观察到一层明显的菌膜，该膜是由__________繁殖而成。通过改变__________________________________的环境条件，可以促进该生物的生命活动。
(3)研究表明，在陈醋的酿造过程中，起主导作用的是醋酸菌，而乳酸菌也存在于醋醅中，其代谢产生的乳酸是影响陈醋风味的重要因素。成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期________________________(写出2种)等环境因素的变化，淘汰了部分乳酸菌种类。
课时数智作业(五十)
1．A　[传统发酵技术直接利用原料中天然存在的微生物进行发酵，由于菌种差异，杂菌不明等原因往往造成发酵食物品质不一，A正确；泡菜装坛发酵时，随发酵进行，亚硝酸盐含量先逐渐增加，后又逐渐降低，B错误；高度果酒白兰地指葡萄发酵后经蒸馏而得到的高度酒精，再经橡木桶贮存而成的酒，通过在果汁中加入白糖发酵并不能得到高度果酒白兰地(40%vol)，C错误；在O2充足，糖源匮乏时，醋酸菌可直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，D错误。]
2．D　[“生酿之”指的是将新鲜的蔬菜和合适的材料，在不经过蒸煮等加工的条件下，将其制作成酸菜，A正确；“遂使阻于寒温之间”保持适宜温度，有利于微生物的发酵，从而完成酸菜的制作，B正确；酸菜制作过程中，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，C正确；发酵过程中主要的菌种是乳酸菌，乳酸菌为厌氧菌，故应保持无氧环境，D错误。]
3．D　[“煮米”是利用高温杀死杂菌，不能促进淀粉等有机物分解，A错误；若趁热将小米与“大曲”混合均匀，高温会将菌种杀死，因此应将蒸煮的米冷却后再与“大曲”混合均匀，B错误；醋酸菌是好氧细菌，“抄缸”时多次搅拌醋液，可增加氧气含量，促进醋酸菌的繁殖，C错误；酒精发酵的适宜温度是28 ℃左右，醋酸发酵的温度是30～35 ℃，春分时先“酿酒”再“拌醋”，因为温度会影响发酵过程及其产物，D正确。]
4．C　[制味精要用到棒状杆菌，制醋要用到醋酸菌，二者均为原核生物，A正确；酱油和腐乳的发酵过程，都需要将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，B正确；白酒的制作过程中，需要先在有氧环境中，让酵母菌大量繁殖，然后在无氧环境中，让酵母菌通过无氧呼吸产生酒精，C错误；溶菌酶具有溶解细菌细胞壁的能力，延长食品的保存期主要是防止微生物污染、杀死微生物或抑制其在食品中的生长繁殖，D正确。]
5．A　[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；淀粉不能进入酵母菌细胞内，破碎有利于增加淀粉与酶的接触面积，促进糖化过程，B错误；焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚，防止其继续萌发，同时保持淀粉酶活性，便于后续糖化操作，C错误；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，D错误。]
6．D　[从培养液中不能直接提取目标蛋白质，因为酵母菌生产的蛋白质种类很多，需要经过鉴定才能获取目标蛋白，A错误；酵母菌在有氧条件下会大量繁殖，进而能生产大量的菌体细胞，因而可推测，该生产工艺利用微生物有氧发酵技术生产蛋白质，B错误；果糖生产废水为微生物的生长提供碳源，果糖中不含氮元素，因而果糖不能为微生物的生长提供氮源，C错误；连续搅拌有利于增加废水废料中的含氧量，因而能促进酵母菌进行有氧呼吸过程，进而可加快酵母菌吸收利用废水废料中的有机物，D正确。]
7．A　[果酒发酵初期酵母菌细胞内主要进行有氧呼吸，而①②代谢过程表示无氧呼吸，A错误。在糖源充足时，醋酸菌直接将葡萄糖分解为乙酸；糖原缺乏时，醋酸菌将乙醇(即酒精)转化为乙醛，然后将乙醛变为乙酸，即④⑤过程差异的主要原因是糖源是否充足，B正确。酵母菌(真核生物)和醋酸菌(原核生物)主要区别在于是否有成形的细胞核，C正确。发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，为了获得合格的果酒，需要严格控制温度、pH和溶解氧等条件，D正确。]
8．C　[由图可知，果醋发酵的适宜初始酒精度在6%～8%之间，此时总酸含量相对最高，A错误；与果酒酿制过程相比，果醋酿制时需通气并升温，B错误；总酸含量下降的原因可能是酒精度过高抑制了醋酸菌的生长，从而抑制发酵的进行，C正确；自由基具有强氧化性，促进衰老的进行，由题意可知，果醋具有降糖降脂、促进血液循环和延缓衰老等多种功能，因此饮用百香果醋可减少体内自由基的含量以延缓衰老，D错误。]
9．A　[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；培养基常用高压蒸汽灭菌，干热灭菌会导致培养基的营养物质被破坏，水分流失，D错误。]
10．(除标注外，每空2分，共13分)(1)加大与红曲霉的接触面积　不需要　随着发酵过程的进行，酒精逐渐积累，大多数杂菌对酒精不耐受，杂菌的生命活动受到抑制(3分)　(2)醋酸菌　温度至30～35 ℃，通入无菌空气　(3)氧气、营养物质、pH等
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