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第54讲　传统发酵技术与发酵工程的应用
(时间:30分钟　满分:38分)
基础强化练
选择题:1~7题,每题2分。
1.(传统发酵技术原理|2024·柳州模拟)下列关于传统发酵技术的叙述,错误的是(　　)
[A] 制作酸奶所利用的微生物是醋酸菌
[B] 腐乳制作过程中,毛霉将蛋白质分解产生小分子的肽和氨基酸
[C] 乙醇既是果酒发酵的产物,也是果醋发酵的底物,又可抑制杂菌繁殖
[D] 泡菜腌制过程中亚硝酸盐的含量变化总体上呈现先增加后减少
2.(传统发酵技术流程|2025·郑州联考)某同学选用新鲜成熟的杨梅利用传统发酵技术来制作果酒和果醋,下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 果酒发酵时,需要对水果进行严格灭菌以防止杂菌污染
[B] 果酒发酵时,每日需将瓶盖拧松一次,且温度控制在30~35 ℃
[C] 果醋发酵时,醋酸菌在无氧条件下能够将乙醇氧化成乙酸
[D] 果醋发酵时,葡萄糖分解为乙酸的过程发生在醋酸菌的细胞质基质中
3.(传统发酵技术原理|2024·菏泽二模)鲁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、醋和泡菜进行调味,下列说法正确的是(　　)
[A] 白酒、味精和醋的发酵生产所需要的微生物均为真核生物
[B] 酱油的发酵生产经过蛋白质分解为小分子肽和氨基酸
[C] 腐乳发酵过程中起主要作用的微生物是黑曲霉
[D] 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
4.(制作苹果醋|2024·南通三模)某兴趣小组按如图流程制作苹果醋。相关叙述正确的是(　　)
挑选苹果→冲洗、切片,碾碎→加糖→添加菌种甲→苹果酒→添加菌种乙→苹果醋
[A] 菌种甲、乙都具有线粒体,都能进行有氧呼吸
[B] 加糖的目的是直接为菌种甲、乙提供碳源和能源
[C] 菌种甲、乙发酵过程中,发酵液pH下降、温度上升
[D] 发酵结束后取苹果醋加酸性重铬酸钾检测发酵效果
5.(发酵工程|2025·成都期中)L亮氨酸作为必需氨基酸,广泛应用于医药、食品、饲料和化工等各个领域。研究人员获得一株高产L亮氨酸的工程菌株——谷氨酸棒状杆菌,并成功实现了大规模发酵生产。下列叙述错误的是(　　)
[A] 该谷氨酸棒状杆菌可通过诱变育种或基因工程育种获得
[B] 在发酵生产之前还需要对谷氨酸棒状杆菌进行扩大培养
[C] 谷氨酸棒状杆菌在发酵罐内的发酵是该工程的中心环节
[D] 发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法收集获得L亮氨酸
6.(传统发酵技术|2025·合肥模拟)豆豉是一种古老的传统发酵豆制品,制作流程图如下。下列相关叙述正确的是(　　)
选料→浸泡蒸煮前期发酵调味装坛(后期发酵)
注:后期发酵在室外日晒,每天搅拌两次。
[A] 传统方法制作豆豉,以混合菌种的液体发酵为主
[B] 前期发酵利用的是自然界的微生物,此时微生物会大量繁殖
[C] 调味过程中加盐可抑制杂菌生长,白酒和风味料只是调节口味
[D] 装坛后日晒可为微生物提供能量,搅拌可为微生物提供氧气
7.(新考法·果醋发酵条件探究|2024·成都模拟)如图表示在利用果酒制作果醋的过程中,初始酒精浓度对果醋中总酸含量的影响。下列叙述正确的是(　　)
[A] 果酒制果醋的过程中,发酵液中产生的CO2增加,导致总酸含量增加
[B] 果酒发酵的时间长短可间接影响果醋中总酸的含量且时间越长越好
[C] 初始酒精浓度为5%时,约120 min后酒精可能消耗完使总酸含量不再变化
[D] 初始酒精的浓度越高,则果醋发酵的时间越长,产生的总酸含量也越多
能力提升练
选择题:8~10题,每题4分。
8.(新情境·传统文化与发酵|2024·济南模拟)《齐民要术》记载了《食经》中麦芽糖的制作方法:取糯米一石,炊作黍,着盆中,蘗末一斗,搅和。一宿则得一斛五斗,放成饴。说的是将一石糯米煮成饭放在盆里,加上一斗麦芽碎末搅匀,把过一夜得到的溶液小火烧煮浓缩就得到饴糖。下列说法错误的是(　　)
[A] 用适宜浓度的赤霉素处理麦种可使其不发芽就能产生淀粉酶
[B] 黍中加蘗末的主要目的是完成糖化过程
[C] 将过夜得到的溶液蒸煮、冷却后接种酵母菌进行后发酵可制作啤酒
[D] 以制糖的废液为原料加入酵母菌进行发酵可获得单细胞蛋白
9.(新考法·柱状图分析|2024·河南二模)酱油作为一种深受人民大众欢迎的传统饮食调味品,其工艺流程为原料→制曲→发酵(添加高浓度食盐)→生酱油→配制→澄清→包装→成品,酱油发酵过程中常用的菌种主要是黑曲霉,制曲是酱油生产过程中的关键阶段之一,发酵过程的生理指标变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] 制曲过程需要为黑曲霉创造最佳条件,使其生长繁殖并分泌和积累相应的酶
[B] 发酵阶段的主要目的是使黑曲霉产生小分子的肽和氨基酸
[C] 据图分析可知,酱油发酵过程中,酸性物质增加,pH下降
[D] 发酵过程中,添加高浓度的食盐,可抑制杂菌,也可增加风味,提升品质
10.(发酵工程的应用|2024·甘孜模拟)味精是由谷氨酸棒状杆菌发酵得到的谷氨酸经过一系列处理而制成的食品调味品。如图为利用发酵工程生产味精的流程。下列叙述错误的是(　　)
[A] 小麦预处理后的淀粉分解糖装入发酵罐前需要灭菌
[B] 三次接种的目的均是为了对发酵菌种进行扩大培养
[C] 控制通气和在中性或弱碱性条件下能提高谷氨酸的产量
[D] 采用提取、分离和纯化的措施从发酵罐中获得产品
11.(12分)(泡菜制作|2024·郑州三模)几千年文明传承中,泡菜已深刻融入了我国饮食文化。某种泡菜的制作流程如图所示。回答下列问题。
(1)乳酸菌的遗传物质存在形式是　　　　　　　　　　。在泡菜制作过程中如果加入少量白糖,可缩短发酵周期,其原因可能是　
　。
(2)古代因缺乏冷藏技术,人们在制作泡菜的过程中往往会加入大量的食盐,其主要目的是
　。
(3)某同学同一批次制作的多坛泡菜中,有一坛发生了变质。检查发现该坛泡菜位置摆放不当,每天10:00~16:00会被阳光照射,请推测造成变质的原因可能为
　。
第54讲　传统发酵技术与发酵工程的应用
1.A　制作酸奶所利用的微生物是乳酸菌;毛霉会分泌蛋白酶,在腐乳制作过程中,毛霉可以将蛋白质分解产生小分子的肽和氨基酸;果酒发酵过程中,酵母菌在无氧条件下产生乙醇,所以乙醇是果酒发酵的产物,在葡萄糖缺乏,氧气充足的条件下,醋酸菌可以将乙醇氧化为乙酸,所以乙醇也是果醋发酵的底物,同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖;泡菜腌制过程中,发酵初期有一部分硝酸盐还原菌的活动,亚硝酸盐含量会增加,发酵中期由于乳酸的大量积累,硝酸盐还原菌受到抑制,同时形成的亚硝酸盐又被分解,因而亚硝酸盐含量下降,故泡菜腌制过程中亚硝酸盐的含量变化总体上呈现先增加后减少。
2.D　果酒发酵时,水果不进行灭菌,否则会杀死果皮上附着的野生酵母菌;果酒发酵时,有CO2产生,每隔12 h需将瓶盖拧松一次,温度应控制在18~30 ℃;醋酸菌进行的是有氧呼吸,醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化成乙酸;醋酸菌为原核生物,因此,葡萄糖分解为乙酸的过程发生在醋酸菌的细胞质基质中。
3.B　白酒酿造使用的菌种是酵母菌,为真核生物;生产味精用的菌种是谷氨酸棒状杆菌,为原核生物;酿醋使用的菌种是醋酸菌,为原核生物;酿造酱油以大豆为主要原料,利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉),将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸,然后经淋洗、调制成酱油产品;腐乳发酵过程中起主要作用的微生物是毛霉;乳酸菌属于厌氧菌,产乳酸时没有气体产生,开盖放气会影响乳酸菌发酵,因此不能开盖放气。
4.C　菌种乙是醋酸菌,醋酸菌为好氧细菌,为原核生物,没有线粒体;在题图的制作流程中,加糖不能直接为菌种乙醋酸菌提供碳源和能源,糖先经过菌种甲生成苹果酒,菌种乙再以苹果酒中的乙醇为碳源和能源;菌种甲、乙发酵过程中,果酒发酵产生二氧化碳,溶于水产生碳酸,果醋发酵产生乙酸,均会使发酵液pH下降,两种菌代谢过程会释放热能,使温度上升;酸性重铬酸钾是检测酒精的。
5.D　谷氨酸棒状杆菌可通过诱变育种或基因工程育种获得;在发酵生产之前需要对谷氨酸棒状杆菌进行扩大培养,以获得足够数量的菌体用于发酵;发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵;过滤、沉淀等方法通常用于分离和干燥菌体,而L亮氨酸属于小分子代谢物,应根据其性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
6.B　传统方法制作豆豉,以混合菌种的固体发酵或半固体发酵为主;前期发酵利用的是自然界的微生物,此时微生物会大量繁殖;调味过程中添加白酒和风味料既可以调节口味也可以抑制杂菌生长;该发酵过程中的微生物不能利用光能。
7.C　果酒制果醋的过程中,醋酸菌利用酒精先生成乙醛,再生成乙酸,发酵液中不产生CO2,乙酸的量增加导致总酸含量增加;果酒发酵的时间长短影响酒精的浓度,酒精作为形成乙酸的原料,又影响果醋中总酸的含量,但不一定是时间越长越好;据图可知,初始酒精浓度为5%时,约120 min后酒精可能消耗完使总酸含量不再变化;初始酒精的浓度太高,会影响醋酸菌正常的代谢,产生的总酸含量不一定越多。
8.C　用适宜浓度的赤霉素处理麦种,赤霉素可以促进α淀粉酶的合成,进而促进淀粉水解产生麦芽糖;由题干信息可知,蘗末指的是麦芽碎末,麦芽碎末中有淀粉酶,从而使糯米中的淀粉糖化;将过夜得到的溶液蒸煮、冷却后接种酵母菌进行发酵(主要在主发酵完成)可制作啤酒;以制糖的废液为原料加入酵母菌进行发酵可以获得单细胞蛋白。
9.B　制曲过程需要为黑曲霉创造最佳条件,使其生长繁殖并分泌和积累相应的酶,以便为发酵过程提供大量菌种;酱油发酵的过程中,利用黑曲霉产生的蛋白酶和脂肪酶分解原料中的蛋白质和脂肪后形成氨基酸、小分子的肽、甘油和脂肪酸;由图分析可知,酱油发酵过程中,酸性物质增加,pH下降,可抑制杂菌生长;发酵过程中,添加高浓度的食盐,可通过提高渗透压抑制杂菌,也可增加风味,提升酱油的品质。
10.B　发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染,可能导致产量下降或发酵失败。因此,淀粉水解糖装入发酵罐前必须经过严格的灭菌;第三次接种的目的是将菌种用于生产;在氧气充足、中性或弱碱性的环境中,谷氨酸棒状杆菌可以发酵积累谷氨酸,因此培养时需要营养物质、氧气及中性或弱碱性条件;谷氨酸是代谢物,可根据其性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
11.【答案】 (每空3分)
(1)大型环状DNA分子和质粒　白糖的加入为乳酸菌的生命活动提供更多的能量来源(碳源),有利于乳酸菌的繁殖和发酵
(2)抑制微生物的生长,防腐保鲜
(3)阳光照射使得泡菜坛内温度上升,有利于杂菌大量繁殖,导致泡菜变质
【解析】 (1)乳酸菌是原核生物,遗传物质的存在形式为大型环状DNA分子和质粒。白糖可作为能源物质,为乳酸菌的生命活动提供更多的能量来源(碳源),有利于乳酸菌的繁殖和发酵,可缩短发酵周期。(2)大量的盐导致发酵液渗透压过大,微生物难以生存,制作泡菜的过程中往往会加入大量的食盐,其主要目的是抑制微生物的生长,防腐保鲜。(3)由于阳光照射使得泡菜坛内温度上升,有利于杂菌大量繁殖,导致泡菜变质。第54讲　传统发酵技术与发酵工程的应用
[课标要求]
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。
考点一　传统发酵技术及其应用
1.基本概念
(1)发酵:是指人们利用　　　　　　,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)传统发酵技术。
2.传统发酵食品的制作
(1)腐乳制作。
①原理:蛋白质　 。
脂肪　　　　　　　　　　。
②腐乳制作过程中起主要作用的微生物:毛霉是一种丝状　　 　　,其代谢类型是　　　　　　型。
(2)泡菜的制作。
①菌种来源:植物体表面天然的　　　 　　　。
②原理:在　　　　条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成　　　　。反应简式:
　 　。
③制作流程。
(3)果酒和果醋的制作。
①制作原理。
果酒制作:酵母菌进行酒精发酵。
果醋制作:醋酸菌将糖分解成乙酸或将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。
②反应式比较。
果酒 制作 有氧 条件 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
无氧 条件 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
果醋 制作 氧气、糖 源充足 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
氧气充 足、缺少 糖源 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　
③制作流程。
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P5正文)毛霉产生的蛋白酶可将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸。(　　)
(2)(选择性必修3 P6~7探究·实践)果酒发酵完成后转入果醋发酵时,应适当降低温度。(　　)
(3)(选择性必修3 P6~7探究·实践)泡菜发酵过程中,乳酸菌可以分解蛋白质和果胶。(　　)
(4)(选择性必修3 P7正文)若醋酸菌以酒精发酵的产物作为主要碳源,其发酵过程会产生大量气泡。(　　)
(5)(选择性必修3 P8拓展应用)泡菜发酵时,若发酵时间过短会导致亚硝酸盐含量过高。(　　)
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P6~7探究·实践拓展)制作泡菜时,盐水为什么要煮沸后冷却使用
(2)(选择性必修3 P6~7探究·实践拓展)果酒制作时,发酵瓶装入葡萄汁后留有约1/3空间的目的是什么
(3)(选择性必修3 P8正文)传统发酵食品品质不一,主要原因是
　。
能力1　分析传统发酵产物的制备原理及过程,培养理解能力
1.(2024·湖北卷,1)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
传统发酵技术中四种常用菌种的比较
项目 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学 分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
代谢 类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养需氧型 异养厌氧型
发酵适 宜温度 18~30 ℃ 30~35 ℃ - 室温
生产 应用 酿酒 酿醋 制作腐乳 制作酸 奶、泡菜
2.(2024·福建三明模拟)传统发酵技术是中国传统文化中的重要组成部分,有着悠久的历史。下列关于传统发酵的叙述,正确的是(　　)
[A] 用酵母菌发酵酿制米酒,选择溴麝香草酚蓝溶液检测产生的酒精
[B] 利用醋酸菌制作米醋过程中,应先通气培养,后密封发酵
[C] 检测酒精时通常适当延长时间以耗尽培养液中的葡萄糖
[D] 泡菜制作过程中,各种微生物数量均呈“S”形曲线增长
能力2　关注传统发酵技术的应用,落实科学思维及科学探究
3.(2024·广东佛山模拟)《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的酿醋工艺:“大率酒一斗,用水三斗,合瓮盛,置日中曝之。七日后当臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移动,挠搅之。数十日,醋成。”下列叙述错误的是(　　)
[A] 该方法依据的原理是醋酸菌在氧气充足、糖源缺乏时将乙醇转化为乙酸
[B] 加水的目的是对酒进行稀释,避免酒精浓度过高杀死醋酸菌
[C] “衣”位于变酸的酒表面,是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的
[D] “挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧
考点二　发酵工程及其应用
1.发酵工程
利用微生物的　　　　　,规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。
2.发酵工程基本环节
3.啤酒的工业化生产流程
4.发酵工程的应用
食品 工业 生产　　　　　　,如酱油、各种酒类
生产各种各样的　　　　,如柠檬酸、味精
生产　　　　　　,如果胶酶、脂肪酶
医药 工业 生产各种药物、疫苗
农牧业 生产　　　　　　　　,如根瘤菌肥、固氮菌肥
生产　　　　　　,如井冈霉素
生产微生物饲料,如用　　　　　　制成的微生物饲料
其他 方面 利用纤维废料发酵生产　　　　　　等能源物质;对极端微生物的研究
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P22从社会中来)虽然青霉素是抗生素,但在青霉素生产过程中仍然需要严格灭菌。(　　)
(2)(选择性必修3 P22~23图19)发酵条件变化仅影响菌体生长繁殖,不影响其代谢途径。(　　)
(3)(选择性必修3 P24~25思考·讨论)啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成。(　　)
(4)(选择性必修3 P27正文)微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。(　　)
(5)(选择性必修3 P27正文)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。(　　)
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P22~23图19拓展)发酵罐中搅拌叶轮进行搅拌的作用是什么
(2)(选择性必修3 P22~23图19拓展)相对于传统发酵技术,利用发酵工程生产葡萄酒,能使葡萄酒的产量和质量明显提高的工程手段有哪些
能力3　分析发酵工程及其应用,培养理解能力和获取信息能力
4.(2024·山东卷,14)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
5.(2024·广西百校联考)啤酒工业化生产的原料为大麦,其工业化生产流程主要环节为发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮→发酵→消毒→终止,其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。下列分析正确的是(　　)
[A] 果醋和啤酒都是在无氧条件下发酵产生的食品
[B] 后发酵阶段指将发酵产物置于高温、通风环境下储存一段时间
[C] 碾磨有利于淀粉进入酵母菌,提高发酵速率
[D] 蒸煮的目的是终止酶的进一步作用和杀灭杂菌
考向一　从科学探究的角度,考查传统发酵技术的应用
1.(2024·河北卷,18改编)中国传统白酒多以泥窖为发酵基础,素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟,以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述错误的是(　　)
[A] 传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的
[B] 窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系,使酿造过程不易污染杂菌
[C] 从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时,需在CO2或N2环境中进行
[D] 从谷物原料发酵形成的酒糟中,可分离出产淀粉酶的微生物
2.(2023·山东卷,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
考向二　从科学思维的角度,考查发酵工程的应用
3.(2022·湖北卷,13)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
第54讲　传统发酵技术与发酵工程的应用
考点一　传统发酵技术及其应用
必备知识·梳理
1.(1)微生物　代谢　(2)固体　半固体　有氧或无氧
2.(1)①小分子的肽和氨基酸　甘油和脂肪酸　②真菌　异养需氧　(2)①乳酸菌　②无氧　乳酸　C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量　③5%~20%　八成　没过全部菜料　注满水　温度　(3)②C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量　C6H12O62C2H5OH+
2CO2+能量　C6H12O6+2O22CH3COOH+2CO2+2H2O+能量　C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量　③体积分数为70%的酒精　清水　1/3　18~30　30~35
深挖教材
1.(1)√
(2)×　果酒发酵的温度需控制在18~30 ℃,进行果醋发酵的醋酸菌的最适生长温度为30~35 ℃。
(3)×　植物细胞壁完整是泡菜口感脆嫩的前提,发酵过程中乳酸菌不分解果胶,因而能保持蔬菜脆嫩而不软化。
(4)×　当醋酸菌利用酒精发酵的产物(乙醇)进行醋酸发酵时无CO2产生,不会产生大量气泡。
(5)√
2.(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。冷却是防止高温杀死植物体表面天然的乳酸菌。
(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造成发酵液溢出。
(3)菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等
关键能力·提升
能力1
1.D　食用醋的酸味主要来自醋酸,即乙酸;醋酸菌是好氧型细菌,不适宜在无氧的条件下生存;在制醋时,缺少糖源的情况下,醋酸菌将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸,因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶;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。
2.C　用酵母菌发酵酿制米酒,选择酸性重铬酸钾溶液检测产生的酒精,而溴麝香草酚蓝溶液用于检测CO2;醋酸菌是需氧菌,在有氧条件下才能发酵产生乙酸,因此不应密封发酵;葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应出现与酒精相似的颜色反应,检测酒精时通常适当延长时间以耗尽培养液中的葡萄糖;泡菜制作过程中,微生物数量不一定都呈“S”形曲线增长,如部分需氧微生物数量会因氧气减少而下降。
能力2
3.C　该方法的原理是醋酸菌在氧气充足、缺少糖源时可将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸;加水的目的是对酒进行稀释,避免酒精浓度过高杀死醋酸菌;醋酸菌对氧气的含量特别敏感,“衣”位于变酸的酒表面,是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的;醋酸菌是一种好氧菌,“挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧,有利于乙酸发酵。
考点二　发酵工程及其应用
必备知识·梳理
1.特定功能
2.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　过滤、沉淀　产物的性质
3.释放淀粉酶　淀粉酶失活　糖浆　酒精和CO2　大多数微生物
4.传统的发酵产品　食品添加剂　酶制剂　微生物肥料　微生物农药　单细胞蛋白　酒精、乙烯
深挖教材
1.(1)√
(2)×　发酵条件不仅影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成,因此影响代谢途径。
(3)×　酒精的产生主要在主发酵阶段完成。
(4)√
(5)×　单细胞蛋白是发酵获得的微生物菌体。
2.(1)叶轮的搅拌不仅使空气与发酵液混合,而且使微生物细胞与发酵液中营养物质充分接触。
(2)菌种的选育、对原材料的处理、发酵条件的控制、产品的消毒等。
关键能力·提升
能力3　
4.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;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,提高铵离子浓度,菌体内可提高柠檬酸产量;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;柠檬酸属于代谢物,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。
5.D　果醋的发酵是在有氧条件下发酵产生的食品;后发酵阶段指将发酵产物置于低温、密闭环境下储存一段时间;淀粉不能进入酵母菌,但碾磨有利于淀粉与淀粉酶接触;淀粉酶具有作用条件温和的特点,高温会使其失去活性,故蒸煮可以终止淀粉酶的进一步作用,终止糖化过程,且高温也可对糖浆灭菌。
研练真题·感悟高考
考向一
1.C　白酒的酿造主要依靠酿酒酵母,由于窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物,故传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的;窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系,且酿造过程产生的酒精也会抑制杂菌的生长与繁殖,使酿造过程不易污染杂菌;酵母菌是兼性厌氧菌,与无氧呼吸相比,细胞有氧呼吸产生的能量更多,更能满足酵母菌大量繁殖时的需求,因此,对分离的酿酒酵母扩大培养时需要在有氧的条件下进行;谷物原料如高粱、玉米、大米等富含淀粉,淀粉水解为葡萄糖后可用于酒精发酵,因此从谷物原料发酵形成的酒糟中可分离出产淀粉酶的微生物。
2.C　盐水煮沸是为了灭菌,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;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;③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水,是为了密封发酵,坛内的气体从坛沿水槽内的水中间歇性溢出,而外面的气体不能进入坛内;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。
考向二
3.A　据题图可知,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;果糖生产废水中也含有丰富的糖类等有机物,故微生物生长所需的碳源主要来源于果糖生产废水和沼气池废料中的含碳有机物;该技术中有连续搅拌反应器的操作,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是利用微生物的有氧发酵技术生产蛋白质;沼气生产利用的是厌氧微生物,在图示有氧环境中厌氧微生物会被抑制,因此沼气池废料不需要灭菌处理。(共65张PPT)
第54讲
传统发酵技术与
发酵工程的应用
[课标要求]
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。
传统发酵技术及其应用
考点一　
1.基本概念
(1)发酵:是指人们利用 ,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)传统发酵技术。
固体
半固体
有氧或无氧
微生物
代谢
2.传统发酵食品的制作
(1)腐乳制作。
①原理:蛋白质 。
脂肪 。
②腐乳制作过程中起主要作用的微生物:毛霉是一种丝状 ,其代谢类型是 型。
(2)泡菜的制作。
①菌种来源:植物体表面天然的 。
②原理:在 条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成 。反应简式:
。
小分子的肽和氨基酸
甘油和脂肪酸
真菌
异养需氧
乳酸菌
无氧
乳酸
C6H12O6
2C3H6O3(乳酸)+能量
③制作流程。
5%～
20%
八成
没过全部菜料
注满
水
温度
(3)果酒和果醋的制作。
①制作原理。
果酒制作:酵母菌进行酒精发酵。
果醋制作:醋酸菌将糖分解成乙酸或将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。
②反应式比较。
果酒 制作 有氧条件
无氧条件
果醋 制作 氧气、糖 源充足
氧气充足、缺少糖源
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
③制作流程。
体积分数为70%的酒精
1/3
18～30
30～35
清水
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P5正文)毛霉产生的蛋白酶可将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸。(　　)
(2)(选择性必修3 P6～7探究·实践)果酒发酵完成后转入果醋发酵时,应适当降低温度。(　　)
×
√
【提示】 果酒发酵的温度需控制在18～30℃,进行果醋发酵的醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。
(3)(选择性必修3 P6～7探究·实践)泡菜发酵过程中,乳酸菌可以分解蛋白质和果胶。(　　)
×
【提示】 植物细胞壁完整是泡菜口感脆嫩的前提,发酵过程中乳酸菌不分解果胶,因而能保持蔬菜脆嫩而不软化。
(4)(选择性必修3 P7正文)若醋酸菌以酒精发酵的产物作为主要碳源,其发酵过程会产生大量气泡。(　　)
×
【提示】 当醋酸菌利用酒精发酵的产物(乙醇)进行醋酸发酵时无CO2产生,不会产生大量气泡。
(5)(选择性必修3 P8拓展应用)泡菜发酵时,若发酵时间过短会导致亚硝酸盐含量过高。(　　)
√
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P6～7探究·实践拓展)制作泡菜时,盐水为什么要煮沸后冷却使用
【提示】 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。冷却是防止高温杀死植物体表面天然的乳酸菌。
(2)(选择性必修3 P6～7探究·实践拓展)果酒制作时,发酵瓶装入葡萄汁后留有约1/3空间的目的是什么
【提示】 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造成发酵液溢出。
(3)(选择性必修3 P8正文)传统发酵食品品质不一,主要原因是
。
菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等
能力1　分析传统发酵产物的制备原理及过程,培养理解能力
1.(2024·湖北卷,1)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
【解析】 食用醋的酸味主要来自醋酸,即乙酸;醋酸菌是好氧型细菌,不适宜在无氧的条件下生存;在制醋时,缺少糖源的情况下,醋酸菌将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸,因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶;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。
归纳总结
传统发酵技术中四种常用菌种的比较
项目 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养需氧型 异养厌氧型
发酵适 宜温度 18～30 ℃ 30～35 ℃ - 室温
生产 应用 酿酒 酿醋 制作 腐乳 制作酸
奶、泡菜
2.(2024·福建三明模拟)传统发酵技术是中国传统文化中的重要组成部分,有着悠久的历史。下列关于传统发酵的叙述,正确的是(　　)
[A] 用酵母菌发酵酿制米酒,选择溴麝香草酚蓝溶液检测产生的酒精
[B] 利用醋酸菌制作米醋过程中,应先通气培养,后密封发酵
[C] 检测酒精时通常适当延长时间以耗尽培养液中的葡萄糖
[D] 泡菜制作过程中,各种微生物数量均呈“S”形曲线增长
C
【解析】 用酵母菌发酵酿制米酒,选择酸性重铬酸钾溶液检测产生的酒精,而溴麝香草酚蓝溶液用于检测CO2;醋酸菌是需氧菌,在有氧条件下才能发酵产生乙酸,因此不应密封发酵;葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应出现与酒精相似的颜色反应,检测酒精时通常适当延长时间以耗尽培养液中的葡萄糖;泡菜制作过程中,微生物数量不一定都呈“S”形曲线增长,如部分需氧微生物数量会因氧气减少而下降。
C
能力2　关注传统发酵技术的应用,落实科学思维及科学探究
3.(2024·广东佛山模拟)《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的酿醋工艺:“大率酒一斗,用水三斗,合瓮盛,置日中曝之。七日后当臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移动,挠搅之。数十日,醋成。”下列叙述错误的是(　　)
[A] 该方法依据的原理是醋酸菌在氧气充足、糖源缺乏时将乙醇转化为乙酸
[B] 加水的目的是对酒进行稀释,避免酒精浓度过高杀死醋酸菌
[C] “衣”位于变酸的酒表面,是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的
[D] “挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧
【解析】 该方法的原理是醋酸菌在氧气充足、缺少糖源时可将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸;加水的目的是对酒进行稀释,避免酒精浓度过高杀死醋酸菌;醋酸菌对氧气的含量特别敏感,“衣”位于变酸的酒表面,是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的;醋酸菌是一种好氧菌,“挠搅”有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧,有利于乙酸发酵。
考点二　
发酵工程及其应用
1.发酵工程
利用微生物的 ,规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。
特定功能
2.发酵工程基本环节
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
过滤、沉淀
产物的性质
3.啤酒的工业化生产流程
释放淀粉酶
糖浆
酒精和CO2
大多数微生物
淀粉酶失活
4.发酵工程的应用
传统的发酵产品
食品 工业 生产 ,如酱油、各种酒类
生产各种各样的 ,如柠檬酸、味精
生产 ,如果胶酶、脂肪酶
医药工业 生产各种药物、疫苗
农牧业 生产 ,如根瘤菌肥、固氮菌肥
生产 ,如井冈霉素
生产微生物饲料,如用 制成的微生物饲料
其他方面 利用纤维废料发酵生产 等能源物质;对极端微生物的研究
食品添加剂
酶制剂
微生物肥料
微生物农药
单细胞蛋白
酒精、乙烯
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修3 P22从社会中来)虽然青霉素是抗生素,但在青霉素生产过程中仍然需要严格灭菌。(　　)
(2)(选择性必修3 P22～23图1-9)发酵条件变化仅影响菌体生长繁殖,不影响其代谢途径。(　　)
√
×
【提示】 发酵条件不仅影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成,因此影响代谢途径。
(3)(选择性必修3 P24～25思考·讨论)啤酒的工业化生产过程中,酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成。(　　)
×
【提示】 酒精的产生主要在主发酵阶段完成。
(4)(选择性必修3 P27正文)微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。(　　)
(5)(选择性必修3 P27正文)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。
(　　)
√
【提示】单细胞蛋白是发酵获得的微生物菌体。
×
2.规范表达
(1)(选择性必修3 P22～23图1-9拓展)发酵罐中搅拌叶轮进行搅拌的作用是什么
【提示】 叶轮的搅拌不仅使空气与发酵液混合,而且使微生物细胞与发酵液中营养物质充分接触。
(2)(选择性必修3 P22～23图1-9拓展)相对于传统发酵技术,利用发酵工程生产葡萄酒,能使葡萄酒的产量和质量明显提高的工程手段有哪些
【提示】 菌种的选育、对原材料的处理、发酵条件的控制、产品的消毒等。
能力3　分析发酵工程及其应用,培养理解能力和获取信息能力
4.(2024·山东卷,14)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
【解析】 黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧,相同菌体密度下,菌球体越大越不利于菌体与氧气接触,柠檬酸产生速率越慢;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,提高铵离子浓度,菌体内可提高柠檬酸产量;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;柠檬酸属于代谢物,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。
5.(2024·广西百校联考)啤酒工业化生产的原料为大麦,其工业化生产流程主要环节为发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮→发酵→消毒→终止,其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。下列分析正确的是(　　)
[A] 果醋和啤酒都是在无氧条件下发酵产生的食品
[B] 后发酵阶段指将发酵产物置于高温、通风环境下储存一段时间
[C] 碾磨有利于淀粉进入酵母菌,提高发酵速率
[D] 蒸煮的目的是终止酶的进一步作用和杀灭杂菌
D
【解析】 果醋的发酵是在有氧条件下发酵产生的食品;后发酵阶段指将发酵产物置于低温、密闭环境下储存一段时间;淀粉不能进入酵母菌,但碾磨有利于淀粉与淀粉酶接触;淀粉酶具有作用条件温和的特点,高温会使其失去活性,故蒸煮可以终止淀粉酶的进一步作用,终止糖化过程,且高温也可对糖浆灭菌。
考向一　从科学探究的角度,考查传统发酵技术的应用
1.(2024·河北卷,18改编)中国传统白酒多以泥窖为发酵基础,素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟,以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述错误的是(　　)
[A] 传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的
[B] 窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系,使酿造过程不易污染杂菌
[C] 从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时,需在CO2或N2环境中进行
[D] 从谷物原料发酵形成的酒糟中,可分离出产淀粉酶的微生物
研练真题·感悟高考
C
【解析】 白酒的酿造主要依靠酿酒酵母,由于窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物,故传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的;窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系,且酿造过程产生的酒精也会抑制杂菌的生长与繁殖,使酿造过程不易污染杂菌;酵母菌是兼性厌氧菌,与无氧呼吸相比,细胞有氧呼吸产生的能量更多,更能满足酵母菌大量繁殖时的需求,因此,对分离的酿酒酵母扩大培养时需要在有氧的条件下进行;谷物原料如高粱、玉米、大米等富含淀粉,淀粉水解为葡萄糖后可用于酒精发酵,因此从谷物原料发酵形成的酒糟中可分离出产淀粉酶的微生物。
2.(2023·山东卷,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
C
【解析】 盐水煮沸是为了灭菌,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;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;③盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水,是为了密封发酵,坛内的气体从坛沿水槽内的水中间歇性溢出,而外面的气体不能进入坛内;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。
考向二　从科学思维的角度,考查发酵工程的应用
3.(2022·湖北卷,13)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
A
【解析】 据题图可知,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;果糖生产废水中也含有丰富的糖类等有机物,故微生物生长所需的碳源主要来源于果糖生产废水和沼气池废料中的含碳有机物;该技术中有连续搅拌反应器的操作,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是利用微生物的有氧发酵技术生产蛋白质;沼气生产利用的是厌氧微生物,在图示有氧环境中厌氧微生物会被抑制,因此沼气池废料不需要灭菌处理。
(时间:30分钟　满分:38分)
基础强化练
选择题:1～7题,每题2分。
1.(传统发酵技术原理|2024·柳州模拟)下列关于传统发酵技术的叙述,错误的是(　　)
[A] 制作酸奶所利用的微生物是醋酸菌
[B] 腐乳制作过程中,毛霉将蛋白质分解产生小分子的肽和氨基酸
[C] 乙醇既是果酒发酵的产物,也是果醋发酵的底物,又可抑制杂菌繁殖
[D] 泡菜腌制过程中亚硝酸盐的含量变化总体上呈现先增加后减少
A
【解析】 制作酸奶所利用的微生物是乳酸菌;毛霉会分泌蛋白酶,在腐乳制作过程中,毛霉可以将蛋白质分解产生小分子的肽和氨基酸;果酒发酵过程中,酵母菌在无氧条件下产生乙醇,所以乙醇是果酒发酵的产物,在葡萄糖缺乏,氧气充足的条件下,醋酸菌可以将乙醇氧化为乙酸,所以乙醇也是果醋发酵的底物,同时乙醇还可以抑制杂菌繁殖;泡菜腌制过程中,发酵初期有一部分硝酸盐还原菌的活动,亚硝酸盐含量会增加,发酵中期由于乳酸的大量积累,硝酸盐还原菌受到抑制,同时形成的亚硝酸盐又被分解,因而亚硝酸盐含量下降,故泡菜腌制过程中亚硝酸盐的含量变化总体上呈现先增加后减少。
2.(传统发酵技术流程|2025·郑州联考)某同学选用新鲜成熟的杨梅利用传统发酵技术来制作果酒和果醋,下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 果酒发酵时,需要对水果进行严格灭菌以防止杂菌污染
[B] 果酒发酵时,每日需将瓶盖拧松一次,且温度控制在30～35 ℃
[C] 果醋发酵时,醋酸菌在无氧条件下能够将乙醇氧化成乙酸
[D] 果醋发酵时,葡萄糖分解为乙酸的过程发生在醋酸菌的细胞质基质中
D
【解析】 果酒发酵时,水果不进行灭菌,否则会杀死果皮上附着的野生酵母菌;果酒发酵时,有CO2产生,每隔12 h需将瓶盖拧松一次,温度应控制在18～30 ℃;醋酸菌进行的是有氧呼吸,醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化成乙酸;醋酸菌为原核生物,因此,葡萄糖分解为乙酸的过程发生在醋酸菌的细胞质基
质中。
3.(传统发酵技术原理|2024·菏泽二模)鲁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、醋和泡菜进行调味,下列说法正确的是(　　)
[A] 白酒、味精和醋的发酵生产所需要的微生物均为真核生物
[B] 酱油的发酵生产经过蛋白质分解为小分子肽和氨基酸
[C] 腐乳发酵过程中起主要作用的微生物是黑曲霉
[D] 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
【解析】 白酒酿造使用的菌种是酵母菌,为真核生物;生产味精用的菌种是谷氨酸棒状杆菌,为原核生物;酿醋使用的菌种是醋酸菌,为原核生物;酿造酱油以大豆为主要原料,利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉),将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸,然后经淋洗、调制成酱油产品;腐乳发酵过程中起主要作用的微生物是毛霉;乳酸菌属于厌氧菌,产乳酸时没有气体产生,开盖放气会影响乳酸菌发酵,因此不能开盖放气。
4.(制作苹果醋|2024·南通三模)某兴趣小组按如图流程制作苹果醋。相关叙述正确的是(　　)
挑选苹果→冲洗、切片,碾碎→加糖→添加菌种甲→苹果酒→添加菌种乙→苹果醋
[A] 菌种甲、乙都具有线粒体,都能进行有氧呼吸
[B] 加糖的目的是直接为菌种甲、乙提供碳源和能源
[C] 菌种甲、乙发酵过程中,发酵液pH下降、温度上升
[D] 发酵结束后取苹果醋加酸性重铬酸钾检测发酵效果
C
【解析】 菌种乙是醋酸菌,醋酸菌为好氧细菌,为原核生物,没有线粒体;在题图的制作流程中,加糖不能直接为菌种乙醋酸菌提供碳源和能源,糖先经过菌种甲生成苹果酒,菌种乙再以苹果酒中的乙醇为碳源和能源;菌种甲、乙发酵过程中,果酒发酵产生二氧化碳,溶于水产生碳酸,果醋发酵产生乙酸,均会使发酵液pH下降,两种菌代谢过程会释放热能,使温度上升;酸性重铬酸钾是检测酒精的。
5.(发酵工程|2025·成都期中)L-亮氨酸作为必需氨基酸,广泛应用于医药、食品、饲料和化工等各个领域。研究人员获得一株高产L-亮氨酸的工程菌
株——谷氨酸棒状杆菌,并成功实现了大规模发酵生产。下列叙述错误的是
(　　)
[A] 该谷氨酸棒状杆菌可通过诱变育种或基因工程育种获得
[B] 在发酵生产之前还需要对谷氨酸棒状杆菌进行扩大培养
[C] 谷氨酸棒状杆菌在发酵罐内的发酵是该工程的中心环节
[D] 发酵结束后可采用过滤、沉淀等方法收集获得L-亮氨酸
D
【解析】 谷氨酸棒状杆菌可通过诱变育种或基因工程育种获得;在发酵生产之前需要对谷氨酸棒状杆菌进行扩大培养,以获得足够数量的菌体用于发酵;发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵;过滤、沉淀等方法通常用于分离和干燥菌体,而L-亮氨酸属于小分子代谢物,应根据其性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
6.(传统发酵技术|2025·合肥模拟)豆豉是一种古老的传统发酵豆制品,制作流程图如下。下列相关叙述正确的是(　　)
B
注:后期发酵在室外日晒,每天搅拌两次。
[A] 传统方法制作豆豉,以混合菌种的液体发酵为主
[B] 前期发酵利用的是自然界的微生物,此时微生物会大量繁殖
[C] 调味过程中加盐可抑制杂菌生长,白酒和风味料只是调节口味
[D] 装坛后日晒可为微生物提供能量,搅拌可为微生物提供氧气
【解析】 传统方法制作豆豉,以混合菌种的固体发酵或半固体发酵为主;前期发酵利用的是自然界的微生物,此时微生物会大量繁殖;调味过程中添加白酒和风味料既可以调节口味也可以抑制杂菌生长;该发酵过程中的微生物不能利用光能。
7.(新考法·果醋发酵条件探究|2024·成都模拟)如图表示在利用果酒制作果醋的过程中,初始酒精浓度对果醋中总酸含量的影响。下列叙述正确的是(　　)
[A] 果酒制果醋的过程中,发酵液中产生的CO2增加,导致总酸含量增加
[B] 果酒发酵的时间长短可间接影响果醋中总酸的含量且时间越长越好
[C] 初始酒精浓度为5%时,约120 min后酒精可能消耗完使总酸含量不再变化
[D] 初始酒精的浓度越高,则果醋发酵的时间越长,产生的总酸含量也越多
C
【解析】 果酒制果醋的过程中,醋酸菌利用酒精先生成乙醛,再生成乙酸,发酵液中不产生CO2,乙酸的量增加导致总酸含量增加;果酒发酵的时间长短影响酒精的浓度,酒精作为形成乙酸的原料,又影响果醋中总酸的含量,但不一定是时间越长越好;据图可知,初始酒精浓度为5%时,约120 min后酒精可能消耗完使总酸含量不再变化;初始酒精的浓度太高,会影响醋酸菌正常的代谢,产生的总酸含量不一定越多。
能力提升练
选择题:8～10题,每题4分。
8.(新情境·传统文化与发酵|2024·济南模拟)《齐民要术》记载了《食经》中麦芽糖的制作方法:取糯米一石,炊作黍,着盆中,蘗末一斗,搅和。一宿则得一斛五斗,放成饴。说的是将一石糯米煮成饭放在盆里,加上一斗麦芽碎末搅匀,把过一夜得到的溶液小火烧煮浓缩就得到饴糖。下列说法错误的是(　　)
[A] 用适宜浓度的赤霉素处理麦种可使其不发芽就能产生淀粉酶
[B] 黍中加蘗末的主要目的是完成糖化过程
[C] 将过夜得到的溶液蒸煮、冷却后接种酵母菌进行后发酵可制作啤酒
[D] 以制糖的废液为原料加入酵母菌进行发酵可获得单细胞蛋白
C
【解析】 用适宜浓度的赤霉素处理麦种,赤霉素可以促进α-淀粉酶的合成,进而促进淀粉水解产生麦芽糖;由题干信息可知,蘗末指的是麦芽碎末,麦芽碎末中有淀粉酶,从而使糯米中的淀粉糖化;将过夜得到的溶液蒸煮、冷却后接种酵母菌进行发酵(主要在主发酵完成)可制作啤酒;以制糖的废液为原料加入酵母菌进行发酵可以获得单细胞蛋白。
9.(新考法·柱状图分析|2024·河南二模)酱油作为一种深受人民大众欢迎的传统饮食调味品,其工艺流程为原料→制曲→发酵(添加高浓度食盐)→生酱油→配制→澄清→包装→成品,酱油发酵过程中常用的菌种主要是黑曲霉,制曲是酱油生产过程中的关键阶段之一,发酵过程的生理指标变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
[A] 制曲过程需要为黑曲霉创造最佳条件,使其生长繁殖并分泌
和积累相应的酶
[B] 发酵阶段的主要目的是使黑曲霉产生小分子的肽和氨基酸
[C] 据图分析可知,酱油发酵过程中,酸性物质增加,pH下降
[D] 发酵过程中,添加高浓度的食盐,可抑制杂菌,也可增加风味,提升品质
B
【解析】 制曲过程需要为黑曲霉创造最佳条件,使其生长繁殖并分泌和积累相应的酶,以便为发酵过程提供大量菌种;酱油发酵的过程中,利用黑曲霉产生的蛋白酶和脂肪酶分解原料中的蛋白质和脂肪后形成氨基酸、小分子的肽、甘油和脂肪酸;由图分析可知,酱油发酵过程中,酸性物质增加,pH下降,可抑制杂菌生长;发酵过程中,添加高浓度的食盐,可通过提高渗透压抑制杂菌,也可增加风味,提升酱油的品质。
10.(发酵工程的应用|2024·甘孜模拟)味精是由谷氨酸棒状杆菌发酵得到的谷氨酸经过一系列处理而制成的食品调味品。如图为利用发酵工程生产味精的流程。下列叙述错误的是(　　)
[A] 小麦预处理后的淀粉分解糖装入发酵罐前需要灭菌
[B] 三次接种的目的均是为了对发酵菌种进行扩大培养
[C] 控制通气和在中性或弱碱性条件下能提高谷氨酸的产量
[D] 采用提取、分离和纯化的措施从发酵罐中获得产品
B
【解析】 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染,可能导致产量下降或发酵失败。因此,淀粉水解糖装入发酵罐前必须经过严格的灭菌;第三次接种的目的是将菌种用于生产;在氧气充足、中性或弱碱性的环境中,谷氨酸棒状杆菌可以发酵积累谷氨酸,因此培养时需要营养物质、氧气及中性或弱碱性条件;谷氨酸是代谢物,可根据其性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
11.(12分)(泡菜制作|2024·郑州三模)几千年文明传承中,泡菜已深刻融入了我国饮食文化。某种泡菜的制作流程如图所示。回答下列问题。
(1)乳酸菌的遗传物质存在形式是　　　　　 　　　　　。在泡菜制作过程中如果加入少量白糖,可缩短发酵周期,其原因可能是
　。
大型环状DNA分子和质粒
白糖的加入为乳酸菌的生命活动提供更多的能量来源(碳源),有利于乳酸菌的繁殖和发酵
【解析】 (1)乳酸菌是原核生物,遗传物质的存在形式为大型环状DNA分子和质粒。白糖可作为能源物质,为乳酸菌的生命活动提供更多的能量来源
(碳源),有利于乳酸菌的繁殖和发酵,可缩短发酵周期。
(2)古代因缺乏冷藏技术,人们在制作泡菜的过程中往往会加入大量的食盐,其主要目的是 　。
抑制微生物的生长,防腐保鲜
【解析】 (2)大量的盐导致发酵液渗透压过大,微生物难以生存,制作泡菜的过程中往往会加入大量的食盐,其主要目的是抑制微生物的生长,防腐保鲜。
(3)某同学同一批次制作的多坛泡菜中,有一坛发生了变质。检查发现该坛泡菜位置摆放不当,每天10:00～16:00会被阳光照射,请推测造成变质的原因可能为 　 。
阳光照射使得泡菜坛内温度上升,有利于杂菌大量繁殖,导致泡菜变质
【解析】 (3)由于阳光照射使得泡菜坛内温度上升,有利于杂菌大量繁殖,导致泡菜变质。

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