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第49讲　传统发酵技术的应用与发酵工程
第十单元 生物技术与工程
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。
考情 分析 1.传统发酵技术的应用 2025·山东卷,20;2025·重庆卷,6;2025·江苏卷,6;
2025·云南卷,15;2025·河南卷,6;2025·浙江1月选考,8;2024·河北卷,18;2024·湖北卷,1;2023·山东卷,12;2023·浙江6月选考,12
2.发酵工程及其应用 2025·甘肃卷,15;2025·陕晋青宁卷,3;2024·北京卷,17;2024·江西卷,11;2024·山东卷,14;2023·江苏卷,16;2023·山东卷,20
考点一
传统发酵技术的应用
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。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
微生物
代谢
固体
半固体
有氧或无氧
2.传统发酵食品的制作
(1)腐乳制作。
小分子的肽和氨基酸
甘油和脂肪酸
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。
真菌
异养需氧
(2)泡菜的制作。
①菌种来源:植物体表面天然的 。
乳酸菌
无氧
乳酸
③制作流程。
5%~
20%
八成
没过全部菜料
注满
水
温度
1.(选择性必修3 P6～7探究·实践拓展)制作泡菜时,盐水要煮沸后冷却使用的原因:
。
细读教材
一是除去水中的氧气,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
(3)果酒和果醋的制作。
①制作原理。
果酒制作: 进行酒精发酵。
果醋制作: 将糖分解成乙酸或将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。
酵母菌
醋酸菌
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。
体积分数为70%的酒精
清水
1/3
18~30
30~35
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
。
细读教材
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
(1)(2025·浙江1月选考,8)泡菜的风味由乳酸菌的种类决定。(　　)
【判断正误】
×
【提示】 泡菜的风味是由原料、发酵菌种类、发酵环境等因素共同决定的。
(2)(2024·河北卷,18)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。(　　)
(3)(2024·湖北卷,1)醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶。(　　)
(4)(2024·浙江6月选考,10)酒精发酵是吸能反应。(　　)
√
√
×
【提示】 酒精发酵是放能反应。
(5)(2022·江苏卷,16)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】 葡萄皮上虽然有醋酸菌,但酒精发酵是无氧环境,且酒精的浓度逐渐升高,原有的醋酸菌很难存活,制作葡萄酒后直接通入无菌空气,缺少醋酸菌种源,不能制作出葡萄醋。
(6)(2021·辽宁卷,8)果醋发酵时,乙醇既是乙酸发酵的底物,又可以抑制杂菌繁殖。(　　)
√
(7)(2021·江苏卷,14)果醋发酵时,用重铬酸钾测定乙酸含量变化时,溶液灰绿色逐日加深。(　　)
×
【提示】 酸性重铬酸钾能检验酒精,不能检验乙酸含量变化。
考向1　围绕传统发酵产物的制备原理及过程,考查理解能力
1.(2025·辽宁大连三模)传统的发酵技术在我国具有悠久的历史,在长期的生产生活实践中我们的祖先掌握了很多发酵技术,直接利用原材料中天然存在的微生物保存和制作食物,比如果酒、果醋、腐乳和泡菜等。下列相关叙述错误的是(　　)
A.果酒制作的过程中酿酒酵母的最适生长温度约为35 ℃
B.果醋制作时加入一些上次发酵保留的基底醋更有利于快速发酵
C.制作腐乳主要是通过毛霉的作用将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸
D.制作泡菜时盐水没过菜料可为乳酸菌创造无氧环境
A
核心考向·突破
把握方向·训练到位
【解析】 酿酒酵母的适宜温度为18～30 ℃,最适生长温度约为28 ℃;上次发酵保留的基底醋中含有醋酸菌,制作果醋时加入基底醋,相当于增加了醋酸菌的菌种数量,有利于快速发酵;制作腐乳时,毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸;乳酸菌是厌氧菌,制作泡菜时盐水没过菜料可排出空气,为乳酸菌创造无氧环境,利于其发酵。
2.(2025·江苏卷,6)某同学利用红叶李果实制作果醋,图示其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是(　　)
A.果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B.过程①中添加适量果胶酶,有利于提高出汁率
C.过程②中,为使菌种充分吸收营养物质,需每日多次开盖搅拌
D.过程③发酵时会产生大量气泡,需拧松瓶盖放气
B
【解析】 果酒发酵的菌种是酵母菌,是真核生物,果醋发酵的菌种是醋酸菌,是原核生物,两者的细胞结构不同;由题图可知,过程①为榨汁,果胶酶能分解细胞壁中的果胶,过程①中添加适量果胶酶,有利于提高出汁率;过程②为果酒发酵,酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵,若每日多次开盖搅拌会引入O2抑制无氧呼吸,并且会增加杂菌污染风险;过程③为果醋发酵,醋酸菌利用乙醇产生醋酸的过程中不产生气体,不会出现大量气泡,且醋酸菌为好氧细菌,发酵时需为有氧环境。
3.(2025·山东菏泽模拟)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①盐水煮沸冷却后再倒入坛中;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。
泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
归纳总结
注意:亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化氨形成的。
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。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
特定功能
2.发酵工程的基本环节
基因工程育种
扩大培养
培养基
产物浓度
温度
过滤、沉淀
产物的性质
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
。
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,其工程手段有
。
细读教材
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
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
3.啤酒的工业化生产流程
淀粉酶失活
释放淀粉酶
糖浆
酒精和CO2
大多数微生物
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
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
考向2　分析发酵工程及其应用,培养理解能力和获取信息能力
4.(2025·陕晋青宁卷,3)我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸,流程如下图所示。下列叙述错误的是
(　　)
A.淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源
B.扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种
C.培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同
D.通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累
核心考向·突破
把握方向·训练到位
C
【解析】 淀粉水解形成的糖类可以作为黑曲霉生存所需的碳源,氧化分解可以为黑曲霉提供能源;通过液体培养基的扩大培养,可以为后续的发酵罐内发酵提供足量的黑曲霉菌种;空气一般用过滤除菌法,培养基、发酵罐常用高压蒸汽灭菌法,因此它们的灭菌方法不相同;已知利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸,说明通气、搅拌有利于溶解氧增加,有利于发酵产物柠檬酸的积累。
5.(2025·甘肃卷,15)我国葡萄酒酿造历史悠久、传统发酵技术延续至今。发酵工程通过选育菌种和控制发酵条件等措施可优化传统发酵工艺,改善葡萄酒品质。下列叙述错误的是(　　)
A.传统发酵时,葡萄果皮上的多种微生物参与了葡萄酒的发酵过程
B.工业化生产时,酵母菌需在无氧条件下进行扩大培养和酒精发酵
C.通过诱变育种或基因工程育种能够改良葡萄酒发酵菌种的性状
D.大规模发酵时,需要监测发酵温度、pH、罐压及溶解氧等参数
B
【解析】 在传统发酵制作葡萄酒时,葡萄果皮上附着有多种微生物,如酵母菌等,这些微生物参与了葡萄酒的发酵过程;工业化生产时,酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,能大量繁殖,进行扩大培养,在无氧条件下进行酒精发酵产生酒精;通过诱变育种(利用物理、化学等因素诱导基因突变)或基因工程育种(定向改造生物的基因)能够改良葡萄酒发酵菌种(如酵母菌)的性状,如增强酒精耐受性等;大规模发酵时,发酵温度、pH、罐压及溶解氧等参数会影响微生物的生长和代谢,进而影响发酵过程和产品质量,所以需要监测这些参数。
演练真题·感悟高考
1.(2025·河南卷,6)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品,均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是(　　)
A.醋酸的发酵是好氧发酵,而酒精的发酵是厌氧发酵
B.以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,伴有pH下降和气体产生
C.食醋和黄酒发酵过程中,微生物繁殖越快发酵产物产率越高
D.使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一
C
【解析】 醋酸发酵利用的微生物是醋酸菌,其新陈代谢类型是异养需氧型,故醋酸的发酵是好氧发酵,而参与酒精发酵的微生物是酵母菌,需要无氧呼吸产生酒精,故是厌氧发酵;以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,会有CO2产生,产物中的醋酸、二氧化碳等会使pH下降;黄酒发酵过程中,酵母菌在有氧条件下繁殖较快,而酒精要在无氧条件下产生,因此酵母菌繁殖越快则发酵产物酒精产率越低;使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一。
2.(2025·云南卷,15)黄酒是我国古老的发酵酒之一,传统酿制中,先用蒸煮过的小麦或麸皮为原料,对之前发酵留存的少量酒曲(曲种)进行扩大制曲;再将酒曲和蒸煮后的糯米、大米混合处理一段时间后,添加足量酒母(含酵母菌)完成发酵,压榨成品。下列说法错误的是(　　)
A.小麦、麸皮等原料为酒曲中微生物的生长繁殖提供了碳源和氮源等营养物质
B.为避免制曲过程被杂菌污染影响黄酒品质,扩大制曲前需对留存的酒曲灭菌
C.糯米、大米蒸煮后立即与酒曲混合会导致酶空间结构改变而降低其催化效率
D.将酒曲混合糯米、大米处理一段时间,是为了获得酒母发酵时的底物葡萄糖
B
【解析】 小麦、麸皮等原料含有蛋白质、糖类等多种营养成分,蛋白质可以为酒曲中的微生物提供氮源和碳源,糖类等可以为微生物提供碳源;扩大制曲前对留存的酒曲不能灭菌,因为酒曲本身含有发酵所需的菌种,若灭菌会杀死这些菌种,导致无法进行正常的发酵过程;糯米、大米蒸煮后温度较高,立即与酒曲混合,高温会使酶的空间结构改变,导致酶活性降低,从而降低其催化效率;酒曲中微生物产生的淀粉酶等酶可将糯米、大米中的淀粉分解为葡萄糖,从而为后续酒母(含酵母菌)发酵提供底物葡萄糖。
3.(2025·重庆卷,6)豆瓣酱是我国地方特色调味品,生产豆瓣酱时要将蚕豆瓣制作成豆瓣曲,再添加调料进一步发酵,下列说法错误的是(　　)
A.沸水浸泡能杀死蚕豆细胞,减少有机物消耗
B.面粉可为菌种的快速繁殖和生长提供营养
C.菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物
D.豆瓣酱的制备主要是利用厌氧微生物发酵
D
【解析】 沸水浸泡能使蚕豆细胞死亡,从而减少细胞呼吸等对有机物的消耗;面粉中含有淀粉等营养物质,可为菌种的快速繁殖和生长提供营养;微生物一般不能直接吸收、利用蛋白质和淀粉(生物大分子),在发酵过程中需要将蛋白质和淀粉等分解,所以菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物;从图中可以看出,在制作豆瓣曲过程中有翻拌操作,且整个过程并未密封,说明该过程主要利用的是好氧微生物发酵,而不是厌氧微生物发酵。
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,提高菌体内铵离子浓度,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。
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(时间:15分钟)
1.(2025·湖北十堰调研)传统发酵技术在我国已有几千年的历史,可以用于腐乳、酸奶、酱油、醋、泡菜和豆豉等的制作。下列有关叙述错误的是(　　)
A.缺少糖源时,醋酸菌可直接利用乙醇转化为乙醛并最终生成乙酸
B.传统发酵技术可以直接利用原材料中天然存在的微生物
C.在一段时间内,果醋和果酒的制作过程中发酵液的pH均会逐渐降低
D.酸奶发酵所需的乳酸菌是厌氧型微生物,在空气和动植物体表面无法存活
【答案】 D
【解析】 缺少糖源时,醋酸菌可将乙醇转化为乙醛,然后再将乙醛转化为乙酸;传统发酵技术可以直接利用原材料中天然存在的微生物,如葡萄酒的制作,利用葡萄表皮上自带的酵母菌;果酒制作过程中,酵母菌无氧呼吸产生二氧化碳,二氧化碳溶于水导致pH降低,果醋发酵,醋酸菌将乙醇氧化为乙酸,pH降低;酸奶发酵所需的乳酸菌是厌氧型微生物,在空气和动植物体表面可以存活,只是有氧条件下代谢会受到抑制。
2.(2025·安徽合肥三模)腌制、风干、酱泡、冷冻等是中国历史悠久的食物保存方式,蕴涵了中国人的智慧,呈现着中国人的生活。下列有关叙述错误的是(　　)
A.用于制作苹果醋的微生物主要是醋酸菌,其代谢类型为异养需氧型
B.风干晾晒能降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,从而延长食品保存时间
C.低温或冷冻保存能降低酶的活性,抑制微生物的生命活动,防止食物腐败
D.为防止乳酸菌呼吸作用产生的CO2使发酵液溢出,泡菜坛只能装八成满
【答案】 D
【解析】 泡菜制作中乳酸菌进行无氧呼吸,产物为乳酸而非CO2。装八成满的主要原因是初期酵母菌等微生物可能产CO2,或防止液体膨胀溢出。
3.(2025·河南郑州模拟)菌种a～d参与谷类发酵生产白酒和醋的流程如图所示。不同菌种d产香的代谢途径不同,可获得不同香型白酒。下列叙述错误的是(　　)
A.菌种a能分泌淀粉酶、纤维素酶等以水解谷类
B.与菌种c相比,菌种b有以核膜为界限的细胞核
C.在O2不足时,菌种c还可利用葡萄糖等产生醋
D.不同菌种d产香所需的温度、酶的种类等可能有差异
【答案】 C
【解析】 谷类中富含淀粉和纤维素等,菌种a将谷类转化为葡萄糖等,故菌种a能分泌淀粉酶、纤维素酶等。菌种b为酵母菌,真核生物,菌种c为醋酸菌,原核生物,前者有以核膜为界限的细胞核。醋酸菌是好氧细菌,当O2、糖源都充足时能将葡萄糖分解成乙酸;当O2充足,缺少糖源时则可将乙醇转化为乙醛,再将乙醛转化为乙酸。不同菌种d产香的代谢途径不同,生成不同的香味物质,获得不同香型的白酒;不同代谢途径所需酶的种类不同,不同菌种适宜的生存温度可能有差别。
4.(2025·河北保定二模)古书有记载:“酒正:掌酒之政令……辨五齐之名……”“酒正”管理酿酒,“五齐”为发酵过程分成的五个阶段:“泛齐”(气泡初现)、“醴齐”(酒液形成)、“盎齐”(泡沫翻涌)、“缇齐”(酒色转红)、“沈齐”(酒糟沉淀)。下列有关酿酒的叙述,正确的是(　　)
A.“泛齐”阶段气泡初现,说明酵母菌处于无氧呼吸阶段
B.若“醴齐”阶段持续通入氧气,则难以完成酒精发酵过程
C.若“缇齐”阶段后进行醋酸发酵,则产生的气泡量明显增加
D.“沈齐”阶段酒糟沉淀,pH升高使酵母菌酒精发酵停止
【答案】 B
【解析】 “泛齐”阶段气泡初现,可能是酵母菌有氧呼吸的结果;酵母菌通过无氧呼吸产生酒精,若“醴齐”阶段持续通入氧气,则难以完成酒精发酵过程;醋酸菌利用酒精进行发酵时不产生气体,因此若“缇齐”阶段后进行醋酸发酵,则产生的气泡量明显减少;“沈齐”阶段酵母菌停止酒精发酵的原因是酒精浓度过高或糖分耗尽,且pH总体呈下降趋势,到后期趋于稳定。
5.(2025·山西晋中三模)制醋工艺通常包括“酒精发酵”和“乙酸发酵”两个阶段,现代工业制醋采用连续发酵工艺:先密封培养一段时间,随后通入无菌空气并搅拌。下列相关叙述正确的是(　　)
A.传统制醋“酒精发酵”阶段所用菌种来源于原材料表面附着的多种酵母菌
B.与现代工业制醋相比较,传统制醋工艺不需要考虑消毒、灭菌等繁琐的操作
C.密封阶段中,微生物无氧呼吸产生的酒精可作为底物促进醋酸菌快速繁殖
D.通入无菌空气进行“乙酸发酵”时,需要适当降低发酵罐中的温度
【答案】 A
【解析】 传统制醋工艺也需要尽量避免杂菌污染,也有消毒和灭菌的操作;醋酸菌是好氧菌,在有氧条件下才能将酒精转化为乙酸;“酒精发酵”温度为18～30 ℃,“乙酸发酵”温度为30～35 ℃,为了保证醋酸菌的活性,在进行“乙酸发酵”时,温度需要升高至30～35 ℃。
6.(2024·江西卷,11)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
【答案】 D
【解析】 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,不属于蛋白质;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;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;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。
7.(2025·云南玉溪质检)奶啤是以富含多种营养物质的鲜奶为原料,通过微生物发酵得到的一种集酸奶与啤酒风味为一体的乳饮料。如图表示制作奶啤的流程图,下列相关叙述正确的是(　　)
A.单一菌种繁殖所获得的微生物代谢产物称为纯培养物
B.若菌种①为乳酸杆菌,其培养基中必需添加维生素
C.菌种①和②的数量测定都用细菌计数板完成
D.第二次发酵前需搅拌以促进菌种②的代谢和繁殖
【答案】 D
【解析】 由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物,而非代谢产物;因为鲜奶富含多种营养物质,是天然物质,含有维生素,所以不必再往培养基中添加维生素;酵母菌体积较大,其数量测定应用血细胞计数板完成,细菌体积较小,其数量测定用细菌计数板完成;第二次发酵前需搅拌以促进酵母菌的代谢和繁殖,增加酵母菌数量。
8.(2025·广东湛江模拟)豆豉是我国的一种传统发酵豆制品,其风味主要由酯、醛、醇等挥发性物质决定。科研人员从自然发酵的豆豉(约有23种不同的菌株)中分离纯化出1种产香能力较强的菌株(WLW)。纯种WLW的发酵和自然发酵的豆豉挥发性成分对比如图所示。下列分析正确的是(　　)
A.WLW纯种发酵比自然发酵得到的豆豉醇香浓郁
B.纯种发酵比自然发酵所产生的挥发性物质的总量更高
C.分离纯化WLW只能采用平板划线法进行接种
D.可以利用菌落特征对WLW进行菌种鉴定
【答案】 D
【解析】 由图可知,WLW纯种发酵比自然发酵得到的豆豉醇类物质含量低、多种挥发性物质偏少,因此自然发酵比WLW纯种发酵得到的豆豉更加醇香浓郁;由图可知,纯种发酵比自然发酵所产生的挥发性物质的总量低;分离纯化菌种可以采用平板划线法或稀释涂布平板法;不同菌落的颜色、形态、大小有区别,可以利用菌落特征对WLW进行菌种鉴定。
9.(2025·黑龙江齐齐哈尔三模)研究人员探究了不同盐浓度对泡菜发酵过程中乳酸菌含量的影响。表格为两种盐浓度下泡菜的配方,图像为乳酸菌相对浓度随发酵时间变化曲线。下列说法错误的是(　　)
项目 配方1盐浓度6% 配方2盐浓度8%
水/mL 2 500 2 500
食盐/g 150 200
白菜/g 812 812
A.操作时将食盐溶于清水,配制好的盐水需煮沸冷却后再使用
B.为保证发酵顺利进行,两组实验需定期进行通气、排气且时长相等
C.与6%相比,8%的盐浓度不利于乳酸菌增殖可能与细胞渗透失水有关
D.本研究数据表明,配方1比配方2更适合用于泡菜的制作
【答案】 B
【解析】 在制作泡菜时,将食盐溶于清水,配制好的盐水需煮沸,目的是除去水中氧气并杀灭盐水中的杂菌等微生物,冷却后再使用是为了防止高温杀死乳酸菌等发酵菌种;乳酸菌是厌氧菌,发酵过程需要在无氧环境中进行,定期通气会引入氧气,抑制乳酸菌发酵过程;当盐浓度过高时,如8%的盐浓度,外界溶液浓度大于乳酸菌细胞内溶液浓度,乳酸菌细胞会发生渗透失水,进而影响其正常的生命活动,不利于乳酸菌增殖,因此与6%相比,8%的盐浓度不利于乳酸菌增殖可能与细胞的渗透失水有关;本研究数据表明,配方1比配方2中的乳酸菌相对浓度高,达到峰值时间早,持续时间长,更适合用于泡菜的制作。第十单元　生物技术与工程
第49讲　传统发酵技术的应用与发酵工程
(时间:15分钟)
1.(2025·湖北十堰调研)传统发酵技术在我国已有几千年的历史,可以用于腐乳、酸奶、酱油、醋、泡菜和豆豉等的制作。下列有关叙述错误的是(　　)
A.缺少糖源时,醋酸菌可直接利用乙醇转化为乙醛并最终生成乙酸
B.传统发酵技术可以直接利用原材料中天然存在的微生物
C.在一段时间内,果醋和果酒的制作过程中发酵液的pH均会逐渐降低
D.酸奶发酵所需的乳酸菌是厌氧型微生物,在空气和动植物体表面无法存活
2.(2025·安徽合肥三模)腌制、风干、酱泡、冷冻等是中国历史悠久的食物保存方式,蕴涵了中国人的智慧,呈现着中国人的生活。下列有关叙述错误的是(　　)
A.用于制作苹果醋的微生物主要是醋酸菌,其代谢类型为异养需氧型
B.风干晾晒能降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,从而延长食品保存时间
C.低温或冷冻保存能降低酶的活性,抑制微生物的生命活动,防止食物腐败
D.为防止乳酸菌呼吸作用产生的CO2使发酵液溢出,泡菜坛只能装八成满
3.(2025·河南郑州模拟)菌种a~d参与谷类发酵生产白酒和醋的流程如图所示。不同菌种d产香的代谢途径不同,可获得不同香型白酒。下列叙述错误的是(　　)
A.菌种a能分泌淀粉酶、纤维素酶等以水解谷类
B.与菌种c相比,菌种b有以核膜为界限的细胞核
C.在O2不足时,菌种c还可利用葡萄糖等产生醋
D.不同菌种d产香所需的温度、酶的种类等可能有差异
4.(2025·河北保定二模)古书有记载:“酒正:掌酒之政令……辨五齐之名……”“酒正”管理酿酒,“五齐”为发酵过程分成的五个阶段:“泛齐”(气泡初现)、“醴齐”(酒液形成)、“盎齐”(泡沫翻涌)、“缇齐”(酒色转红)、“沈齐”(酒糟沉淀)。下列有关酿酒的叙述,正确的是(　　)
A.“泛齐”阶段气泡初现,说明酵母菌处于无氧呼吸阶段
B.若“醴齐”阶段持续通入氧气,则难以完成酒精发酵过程
C.若“缇齐”阶段后进行醋酸发酵,则产生的气泡量明显增加
D.“沈齐”阶段酒糟沉淀,pH升高使酵母菌酒精发酵停止
5.(2025·山西晋中三模)制醋工艺通常包括“酒精发酵”和“乙酸发酵”两个阶段,现代工业制醋采用连续发酵工艺:先密封培养一段时间,随后通入无菌空气并搅拌。下列相关叙述正确的是(　　)
A.传统制醋“酒精发酵”阶段所用菌种来源于原材料表面附着的多种酵母菌
B.与现代工业制醋相比较,传统制醋工艺不需要考虑消毒、灭菌等繁琐的操作
C.密封阶段中,微生物无氧呼吸产生的酒精可作为底物促进醋酸菌快速繁殖
D.通入无菌空气进行“乙酸发酵”时,需要适当降低发酵罐中的温度
6.(2024·江西卷,11)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
7.(2025·云南玉溪质检)奶啤是以富含多种营养物质的鲜奶为原料,通过微生物发酵得到的一种集酸奶与啤酒风味为一体的乳饮料。如图表示制作奶啤的流程图,下列相关叙述正确的是(　　)
A.单一菌种繁殖所获得的微生物代谢产物称为纯培养物
B.若菌种①为乳酸杆菌,其培养基中必需添加维生素
C.菌种①和②的数量测定都用细菌计数板完成
D.第二次发酵前需搅拌以促进菌种②的代谢和繁殖
8.(2025·广东湛江模拟)豆豉是我国的一种传统发酵豆制品,其风味主要由酯、醛、醇等挥发性物质决定。科研人员从自然发酵的豆豉(约有23种不同的菌株)中分离纯化出1种产香能力较强的菌株(WLW)。纯种WLW的发酵和自然发酵的豆豉挥发性成分对比如图所示。下列分析正确的是(　　)
A.WLW纯种发酵比自然发酵得到的豆豉醇香浓郁
B.纯种发酵比自然发酵所产生的挥发性物质的总量更高
C.分离纯化WLW只能采用平板划线法进行接种
D.可以利用菌落特征对WLW进行菌种鉴定
9.(2025·黑龙江齐齐哈尔三模)研究人员探究了不同盐浓度对泡菜发酵过程中乳酸菌含量的影响。表格为两种盐浓度下泡菜的配方,图像为乳酸菌相对浓度随发酵时间变化曲线。下列说法错误的是(　　)
项目 配方1盐浓度6% 配方2盐浓度8%
水/mL 2 500 2 500
食盐/g 150 200
白菜/g 812 812
A.操作时将食盐溶于清水,配制好的盐水需煮沸冷却后再使用
B.为保证发酵顺利进行,两组实验需定期进行通气、排气且时长相等
C.与6%相比,8%的盐浓度不利于乳酸菌增殖可能与细胞渗透失水有关
D.本研究数据表明,配方1比配方2更适合用于泡菜的制作第49讲　传统发酵技术的应用与发酵工程
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。
考情 分析 1.传统发酵技术的应用 2025·山东卷,20;2025·重庆卷,6;2025·江苏卷,6;2025·云南卷,15;2025·河南卷,6;2025·浙江1月选考,8;2024·河北卷,18;2024·湖北卷,1;2023·山东卷,12;2023·浙江6月选考,12
2.发酵工程及其应用 2025·甘肃卷,15;2025·陕晋青宁卷,3;2024·北京卷,17;2024·江西卷,11;2024·山东卷,14;2023·江苏卷,16;2023·山东卷,20
考点一　传统发酵技术的应用
1.基本概念
(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。
(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:蛋白质小分子的肽和氨基酸。
脂肪甘油和脂肪酸。
②腐乳制作过程中起主要作用的微生物:毛霉是一种丝状真菌,其代谢类型是异养需氧型。
(2)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。反应简式:C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量。
③制作流程。
1.(选择性必修3 P6～7探究·实践拓展)制作泡菜时,盐水要煮沸后冷却使用的原因:一是除去水中的氧气,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。
(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 C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量
无氧 条件 C6H12O62C2H5OH+ 2CO2+能量
果醋 制作 氧气、糖 源充足 C6H12O6+2O22CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
氧气充 足、缺少 糖源 C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量
③制作流程。
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。
【判断正误】
(1)(2025·浙江1月选考,8)泡菜的风味由乳酸菌的种类决定。(　　)
【答案】 ×
【提示】 泡菜的风味是由原料、发酵菌种类、发酵环境等因素共同决定的。
(2)(2024·河北卷,18)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。(　　)
【答案】 √
(3)(2024·湖北卷,1)醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶。(　　)
【答案】 √
(4)(2024·浙江6月选考,10)酒精发酵是吸能反应。(　　)
【答案】 ×
【提示】 酒精发酵是放能反应。
(5)(2022·江苏卷,16)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。(　　)
【答案】 ×
【提示】 葡萄皮上虽然有醋酸菌,但酒精发酵是无氧环境,且酒精的浓度逐渐升高,原有的醋酸菌很难存活,制作葡萄酒后直接通入无菌空气,缺少醋酸菌种源,不能制作出葡萄醋。
(6)(2021·辽宁卷,8)果醋发酵时,乙醇既是乙酸发酵的底物,又可以抑制杂菌繁殖。(　　)
【答案】 √
(7)(2021·江苏卷,14)果醋发酵时,用重铬酸钾测定乙酸含量变化时,溶液灰绿色逐日加深。(　　)
【答案】 ×
【提示】 酸性重铬酸钾能检验酒精,不能检验乙酸含量变化。
考向1　围绕传统发酵产物的制备原理及过程,考查理解能力
1.(2025·辽宁大连三模)传统的发酵技术在我国具有悠久的历史,在长期的生产生活实践中我们的祖先掌握了很多发酵技术,直接利用原材料中天然存在的微生物保存和制作食物,比如果酒、果醋、腐乳和泡菜等。下列相关叙述错误的是(　　)
A.果酒制作的过程中酿酒酵母的最适生长温度约为35 ℃
B.果醋制作时加入一些上次发酵保留的基底醋更有利于快速发酵
C.制作腐乳主要是通过毛霉的作用将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸
D.制作泡菜时盐水没过菜料可为乳酸菌创造无氧环境
【答案】 A
【解析】 酿酒酵母的适宜温度为18～30 ℃,最适生长温度约为28 ℃;上次发酵保留的基底醋中含有醋酸菌,制作果醋时加入基底醋,相当于增加了醋酸菌的菌种数量,有利于快速发酵;制作腐乳时,毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸;乳酸菌是厌氧菌,制作泡菜时盐水没过菜料可排出空气,为乳酸菌创造无氧环境,利于其发酵。
2.(2025·江苏卷,6)某同学利用红叶李果实制作果醋,图示其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是(　　)
A.果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B.过程①中添加适量果胶酶,有利于提高出汁率
C.过程②中,为使菌种充分吸收营养物质,需每日多次开盖搅拌
D.过程③发酵时会产生大量气泡,需拧松瓶盖放气
【答案】 B
【解析】 果酒发酵的菌种是酵母菌,是真核生物,果醋发酵的菌种是醋酸菌,是原核生物,两者的细胞结构不同;由题图可知,过程①为榨汁,果胶酶能分解细胞壁中的果胶,过程①中添加适量果胶酶,有利于提高出汁率;过程②为果酒发酵,酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵,若每日多次开盖搅拌会引入O2抑制无氧呼吸,并且会增加杂菌污染风险;过程③为果醋发酵,醋酸菌利用乙醇产生醋酸的过程中不产生气体,不会出现大量气泡,且醋酸菌为好氧细菌,发酵时需为有氧环境。
3.(2025·山东菏泽模拟)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①盐水煮沸冷却后再倒入坛中;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。
泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
注意:亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化氨形成的。
考点二　发酵工程及其应用
1.发酵工程
利用微生物的特定功能,规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。
2.发酵工程的基本环节
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,其工程手段有菌种的选育、对原材料的处理、发酵条件的控制、产品的消毒等。
3.啤酒的工业化生产流程
4.发酵工程的应用
食品 工业 生产传统的发酵产品,如酱油、各种酒类
生产各种各样的食品添加剂,如柠檬酸、味精
生产酶制剂,如果胶酶、脂肪酶
医药 工业 生产各种药物、疫苗
农 牧 业 生产微生物肥料,如根瘤菌肥、固氮菌肥
生产微生物农药,如井冈霉素
生产微生物饲料,如用单细胞蛋白制成的微生物饲料
其他 方面 利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质;对极端微生物的研究
考向2　分析发酵工程及其应用,培养理解能力和获取信息能力
4.(2025·陕晋青宁卷,3)我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸,流程如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源
B.扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种
C.培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同
D.通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累
【答案】 C
【解析】 淀粉水解形成的糖类可以作为黑曲霉生存所需的碳源,氧化分解可以为黑曲霉提供能源;通过液体培养基的扩大培养,可以为后续的发酵罐内发酵提供足量的黑曲霉菌种;空气一般用过滤除菌法,培养基、发酵罐常用高压蒸汽灭菌法,因此它们的灭菌方法不相同;已知利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸,说明通气、搅拌有利于溶解氧增加,有利于发酵产物柠檬酸的积累。
5.(2025·甘肃卷,15)我国葡萄酒酿造历史悠久、传统发酵技术延续至今。发酵工程通过选育菌种和控制发酵条件等措施可优化传统发酵工艺,改善葡萄酒品质。下列叙述错误的是(　　)
A.传统发酵时,葡萄果皮上的多种微生物参与了葡萄酒的发酵过程
B.工业化生产时,酵母菌需在无氧条件下进行扩大培养和酒精发酵
C.通过诱变育种或基因工程育种能够改良葡萄酒发酵菌种的性状
D.大规模发酵时,需要监测发酵温度、pH、罐压及溶解氧等参数
【答案】 B
【解析】 在传统发酵制作葡萄酒时,葡萄果皮上附着有多种微生物,如酵母菌等,这些微生物参与了葡萄酒的发酵过程;工业化生产时,酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,能大量繁殖,进行扩大培养,在无氧条件下进行酒精发酵产生酒精;通过诱变育种(利用物理、化学等因素诱导基因突变)或基因工程育种(定向改造生物的基因)能够改良葡萄酒发酵菌种(如酵母菌)的性状,如增强酒精耐受性等;大规模发酵时,发酵温度、pH、罐压及溶解氧等参数会影响微生物的生长和代谢,进而影响发酵过程和产品质量,所以需要监测这些参数。
1.(2025·河南卷,6)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品,均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是(　　)
A.醋酸的发酵是好氧发酵,而酒精的发酵是厌氧发酵
B.以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,伴有pH下降和气体产生
C.食醋和黄酒发酵过程中,微生物繁殖越快发酵产物产率越高
D.使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一
【答案】 C
【解析】 醋酸发酵利用的微生物是醋酸菌,其新陈代谢类型是异养需氧型,故醋酸的发酵是好氧发酵,而参与酒精发酵的微生物是酵母菌,需要无氧呼吸产生酒精,故是厌氧发酵;以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,会有CO2产生,产物中的醋酸、二氧化碳等会使pH下降;黄酒发酵过程中,酵母菌在有氧条件下繁殖较快,而酒精要在无氧条件下产生,因此酵母菌繁殖越快则发酵产物酒精产率越低;使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一。
2.(2025·云南卷,15)黄酒是我国古老的发酵酒之一,传统酿制中,先用蒸煮过的小麦或麸皮为原料,对之前发酵留存的少量酒曲(曲种)进行扩大制曲;再将酒曲和蒸煮后的糯米、大米混合处理一段时间后,添加足量酒母(含酵母菌)完成发酵,压榨成品。下列说法错误的是(　　)
A.小麦、麸皮等原料为酒曲中微生物的生长繁殖提供了碳源和氮源等营养物质
B.为避免制曲过程被杂菌污染影响黄酒品质,扩大制曲前需对留存的酒曲灭菌
C.糯米、大米蒸煮后立即与酒曲混合会导致酶空间结构改变而降低其催化效率
D.将酒曲混合糯米、大米处理一段时间,是为了获得酒母发酵时的底物葡萄糖
【答案】 B
【解析】 小麦、麸皮等原料含有蛋白质、糖类等多种营养成分,蛋白质可以为酒曲中的微生物提供氮源和碳源,糖类等可以为微生物提供碳源;扩大制曲前对留存的酒曲不能灭菌,因为酒曲本身含有发酵所需的菌种,若灭菌会杀死这些菌种,导致无法进行正常的发酵过程;糯米、大米蒸煮后温度较高,立即与酒曲混合,高温会使酶的空间结构改变,导致酶活性降低,从而降低其催化效率;酒曲中微生物产生的淀粉酶等酶可将糯米、大米中的淀粉分解为葡萄糖,从而为后续酒母(含酵母菌)发酵提供底物葡萄糖。
3.(2025·重庆卷,6)豆瓣酱是我国地方特色调味品,生产豆瓣酱时要将蚕豆瓣制作成豆瓣曲,再添加调料进一步发酵,下列说法错误的是(　　)
A.沸水浸泡能杀死蚕豆细胞,减少有机物消耗
B.面粉可为菌种的快速繁殖和生长提供营养
C.菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物
D.豆瓣酱的制备主要是利用厌氧微生物发酵
【答案】 D
【解析】 沸水浸泡能使蚕豆细胞死亡,从而减少细胞呼吸等对有机物的消耗;面粉中含有淀粉等营养物质,可为菌种的快速繁殖和生长提供营养;微生物一般不能直接吸收、利用蛋白质和淀粉(生物大分子),在发酵过程中需要将蛋白质和淀粉等分解,所以菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物;从图中可以看出,在制作豆瓣曲过程中有翻拌操作,且整个过程并未密封,说明该过程主要利用的是好氧微生物发酵,而不是厌氧微生物发酵。
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
【答案】 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,提高菌体内铵离子浓度,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。
(时间:15分钟)
1.(2025·湖北十堰调研)传统发酵技术在我国已有几千年的历史,可以用于腐乳、酸奶、酱油、醋、泡菜和豆豉等的制作。下列有关叙述错误的是(　　)
A.缺少糖源时,醋酸菌可直接利用乙醇转化为乙醛并最终生成乙酸
B.传统发酵技术可以直接利用原材料中天然存在的微生物
C.在一段时间内,果醋和果酒的制作过程中发酵液的pH均会逐渐降低
D.酸奶发酵所需的乳酸菌是厌氧型微生物,在空气和动植物体表面无法存活
【答案】 D
【解析】 缺少糖源时,醋酸菌可将乙醇转化为乙醛,然后再将乙醛转化为乙酸;传统发酵技术可以直接利用原材料中天然存在的微生物,如葡萄酒的制作,利用葡萄表皮上自带的酵母菌;果酒制作过程中,酵母菌无氧呼吸产生二氧化碳,二氧化碳溶于水导致pH降低,果醋发酵,醋酸菌将乙醇氧化为乙酸,pH降低;酸奶发酵所需的乳酸菌是厌氧型微生物,在空气和动植物体表面可以存活,只是有氧条件下代谢会受到抑制。
2.(2025·安徽合肥三模)腌制、风干、酱泡、冷冻等是中国历史悠久的食物保存方式,蕴涵了中国人的智慧,呈现着中国人的生活。下列有关叙述错误的是(　　)
A.用于制作苹果醋的微生物主要是醋酸菌,其代谢类型为异养需氧型
B.风干晾晒能降低食品的含水量,使微生物不易生长和繁殖,从而延长食品保存时间
C.低温或冷冻保存能降低酶的活性,抑制微生物的生命活动,防止食物腐败
D.为防止乳酸菌呼吸作用产生的CO2使发酵液溢出,泡菜坛只能装八成满
【答案】 D
【解析】 泡菜制作中乳酸菌进行无氧呼吸,产物为乳酸而非CO2。装八成满的主要原因是初期酵母菌等微生物可能产CO2,或防止液体膨胀溢出。
3.(2025·河南郑州模拟)菌种a～d参与谷类发酵生产白酒和醋的流程如图所示。不同菌种d产香的代谢途径不同,可获得不同香型白酒。下列叙述错误的是(　　)
A.菌种a能分泌淀粉酶、纤维素酶等以水解谷类
B.与菌种c相比,菌种b有以核膜为界限的细胞核
C.在O2不足时,菌种c还可利用葡萄糖等产生醋
D.不同菌种d产香所需的温度、酶的种类等可能有差异
【答案】 C
【解析】 谷类中富含淀粉和纤维素等,菌种a将谷类转化为葡萄糖等,故菌种a能分泌淀粉酶、纤维素酶等。菌种b为酵母菌,真核生物,菌种c为醋酸菌,原核生物,前者有以核膜为界限的细胞核。醋酸菌是好氧细菌,当O2、糖源都充足时能将葡萄糖分解成乙酸;当O2充足,缺少糖源时则可将乙醇转化为乙醛,再将乙醛转化为乙酸。不同菌种d产香的代谢途径不同,生成不同的香味物质,获得不同香型的白酒;不同代谢途径所需酶的种类不同,不同菌种适宜的生存温度可能有差别。
4.(2025·河北保定二模)古书有记载:“酒正:掌酒之政令……辨五齐之名……”“酒正”管理酿酒,“五齐”为发酵过程分成的五个阶段:“泛齐”(气泡初现)、“醴齐”(酒液形成)、“盎齐”(泡沫翻涌)、“缇齐”(酒色转红)、“沈齐”(酒糟沉淀)。下列有关酿酒的叙述,正确的是(　　)
A.“泛齐”阶段气泡初现,说明酵母菌处于无氧呼吸阶段
B.若“醴齐”阶段持续通入氧气,则难以完成酒精发酵过程
C.若“缇齐”阶段后进行醋酸发酵,则产生的气泡量明显增加
D.“沈齐”阶段酒糟沉淀,pH升高使酵母菌酒精发酵停止
【答案】 B
【解析】 “泛齐”阶段气泡初现,可能是酵母菌有氧呼吸的结果;酵母菌通过无氧呼吸产生酒精,若“醴齐”阶段持续通入氧气,则难以完成酒精发酵过程;醋酸菌利用酒精进行发酵时不产生气体,因此若“缇齐”阶段后进行醋酸发酵,则产生的气泡量明显减少;“沈齐”阶段酵母菌停止酒精发酵的原因是酒精浓度过高或糖分耗尽,且pH总体呈下降趋势,到后期趋于稳定。
5.(2025·山西晋中三模)制醋工艺通常包括“酒精发酵”和“乙酸发酵”两个阶段,现代工业制醋采用连续发酵工艺:先密封培养一段时间,随后通入无菌空气并搅拌。下列相关叙述正确的是(　　)
A.传统制醋“酒精发酵”阶段所用菌种来源于原材料表面附着的多种酵母菌
B.与现代工业制醋相比较,传统制醋工艺不需要考虑消毒、灭菌等繁琐的操作
C.密封阶段中,微生物无氧呼吸产生的酒精可作为底物促进醋酸菌快速繁殖
D.通入无菌空气进行“乙酸发酵”时,需要适当降低发酵罐中的温度
【答案】 A
【解析】 传统制醋工艺也需要尽量避免杂菌污染,也有消毒和灭菌的操作;醋酸菌是好氧菌,在有氧条件下才能将酒精转化为乙酸;“酒精发酵”温度为18～30 ℃,“乙酸发酵”温度为30～35 ℃,为了保证醋酸菌的活性,在进行“乙酸发酵”时,温度需要升高至30～35 ℃。
6.(2024·江西卷,11)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
【答案】 D
【解析】 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,不属于蛋白质;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;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;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。
7.(2025·云南玉溪质检)奶啤是以富含多种营养物质的鲜奶为原料,通过微生物发酵得到的一种集酸奶与啤酒风味为一体的乳饮料。如图表示制作奶啤的流程图,下列相关叙述正确的是(　　)
A.单一菌种繁殖所获得的微生物代谢产物称为纯培养物
B.若菌种①为乳酸杆菌,其培养基中必需添加维生素
C.菌种①和②的数量测定都用细菌计数板完成
D.第二次发酵前需搅拌以促进菌种②的代谢和繁殖
【答案】 D
【解析】 由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物,而非代谢产物;因为鲜奶富含多种营养物质,是天然物质,含有维生素,所以不必再往培养基中添加维生素;酵母菌体积较大,其数量测定应用血细胞计数板完成,细菌体积较小,其数量测定用细菌计数板完成;第二次发酵前需搅拌以促进酵母菌的代谢和繁殖,增加酵母菌数量。
8.(2025·广东湛江模拟)豆豉是我国的一种传统发酵豆制品,其风味主要由酯、醛、醇等挥发性物质决定。科研人员从自然发酵的豆豉(约有23种不同的菌株)中分离纯化出1种产香能力较强的菌株(WLW)。纯种WLW的发酵和自然发酵的豆豉挥发性成分对比如图所示。下列分析正确的是(　　)
A.WLW纯种发酵比自然发酵得到的豆豉醇香浓郁
B.纯种发酵比自然发酵所产生的挥发性物质的总量更高
C.分离纯化WLW只能采用平板划线法进行接种
D.可以利用菌落特征对WLW进行菌种鉴定
【答案】 D
【解析】 由图可知,WLW纯种发酵比自然发酵得到的豆豉醇类物质含量低、多种挥发性物质偏少,因此自然发酵比WLW纯种发酵得到的豆豉更加醇香浓郁;由图可知,纯种发酵比自然发酵所产生的挥发性物质的总量低;分离纯化菌种可以采用平板划线法或稀释涂布平板法;不同菌落的颜色、形态、大小有区别,可以利用菌落特征对WLW进行菌种鉴定。
9.(2025·黑龙江齐齐哈尔三模)研究人员探究了不同盐浓度对泡菜发酵过程中乳酸菌含量的影响。表格为两种盐浓度下泡菜的配方,图像为乳酸菌相对浓度随发酵时间变化曲线。下列说法错误的是(　　)
项目 配方1盐浓度6% 配方2盐浓度8%
水/mL 2 500 2 500
食盐/g 150 200
白菜/g 812 812
A.操作时将食盐溶于清水,配制好的盐水需煮沸冷却后再使用
B.为保证发酵顺利进行,两组实验需定期进行通气、排气且时长相等
C.与6%相比,8%的盐浓度不利于乳酸菌增殖可能与细胞渗透失水有关
D.本研究数据表明,配方1比配方2更适合用于泡菜的制作
【答案】 B
【解析】 在制作泡菜时,将食盐溶于清水,配制好的盐水需煮沸,目的是除去水中氧气并杀灭盐水中的杂菌等微生物,冷却后再使用是为了防止高温杀死乳酸菌等发酵菌种;乳酸菌是厌氧菌,发酵过程需要在无氧环境中进行,定期通气会引入氧气,抑制乳酸菌发酵过程;当盐浓度过高时,如8%的盐浓度,外界溶液浓度大于乳酸菌细胞内溶液浓度,乳酸菌细胞会发生渗透失水,进而影响其正常的生命活动,不利于乳酸菌增殖,因此与6%相比,8%的盐浓度不利于乳酸菌增殖可能与细胞的渗透失水有关;本研究数据表明,配方1比配方2中的乳酸菌相对浓度高,达到峰值时间早,持续时间长,更适合用于泡菜的制作。第49讲　传统发酵技术的应用与发酵工程
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。
考情 分析 1.传统发酵技术的应用 2025·山东卷,20;2025·重庆卷,6;2025·江苏卷,6;2025·云南卷,15;2025·河南卷,6;2025·浙江1月选考,8;2024·河北卷,18;2024·湖北卷,1;2023·山东卷,12;2023·浙江6月选考,12
2.发酵工程及其应用 2025·甘肃卷,15;2025·陕晋青宁卷,3;2024·北京卷,17;2024·江西卷,11;2024·山东卷,14;2023·江苏卷,16;2023·山东卷,20
考点一　传统发酵技术的应用
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。
1.(选择性必修3 P6~7探究·实践拓展)制作泡菜时,盐水要煮沸后冷却使用的原因:
　。
(3)果酒和果醋的制作。
①制作原理。
果酒制作:　　　　　　进行酒精发酵。
果醋制作:　　　　　　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。
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 　。
【判断正误】
(1)(2025·浙江1月选考,8)泡菜的风味由乳酸菌的种类决定。(　　)
(2)(2024·河北卷,18)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。(　　)
(3)(2024·湖北卷,1)醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶。(　　)
(4)(2024·浙江6月选考,10)酒精发酵是吸能反应。(　　)
(5)(2022·江苏卷,16)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。(　　)
(6)(2021·辽宁卷,8)果醋发酵时,乙醇既是乙酸发酵的底物,又可以抑制杂菌繁殖。(　　)
(7)(2021·江苏卷,14)果醋发酵时,用重铬酸钾测定乙酸含量变化时,溶液灰绿色逐日加深。(　　)
考向1　围绕传统发酵产物的制备原理及过程,考查理解能力
1.(2025·辽宁大连三模)传统的发酵技术在我国具有悠久的历史,在长期的生产生活实践中我们的祖先掌握了很多发酵技术,直接利用原材料中天然存在的微生物保存和制作食物,比如果酒、果醋、腐乳和泡菜等。下列相关叙述错误的是(　　)
A.果酒制作的过程中酿酒酵母的最适生长温度约为35 ℃
B.果醋制作时加入一些上次发酵保留的基底醋更有利于快速发酵
C.制作腐乳主要是通过毛霉的作用将蛋白质水解成小分子肽和氨基酸
D.制作泡菜时盐水没过菜料可为乳酸菌创造无氧环境
2.(2025·江苏卷,6)某同学利用红叶李果实制作果醋,图示其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是(　　)
A.果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B.过程①中添加适量果胶酶,有利于提高出汁率
C.过程②中,为使菌种充分吸收营养物质,需每日多次开盖搅拌
D.过程③发酵时会产生大量气泡,需拧松瓶盖放气
3.(2025·山东菏泽模拟)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①盐水煮沸冷却后再倒入坛中;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
泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸
和亚硝酸盐含量的变化
注意:亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化氨形成的。
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.发酵工程的基本环节
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
　。
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,其工程手段有 　。
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
考向2　分析发酵工程及其应用,培养理解能力和获取信息能力
4.(2025·陕晋青宁卷,3)我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸,流程如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源
B.扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种
C.培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同
D.通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累
5.(2025·甘肃卷,15)我国葡萄酒酿造历史悠久、传统发酵技术延续至今。发酵工程通过选育菌种和控制发酵条件等措施可优化传统发酵工艺,改善葡萄酒品质。下列叙述错误的是(　　)
A.传统发酵时,葡萄果皮上的多种微生物参与了葡萄酒的发酵过程
B.工业化生产时,酵母菌需在无氧条件下进行扩大培养和酒精发酵
C.通过诱变育种或基因工程育种能够改良葡萄酒发酵菌种的性状
D.大规模发酵时,需要监测发酵温度、pH、罐压及溶解氧等参数
1.(2025·河南卷,6)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品,均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是(　　)
A.醋酸的发酵是好氧发酵,而酒精的发酵是厌氧发酵
B.以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,伴有pH下降和气体产生
C.食醋和黄酒发酵过程中,微生物繁殖越快发酵产物产率越高
D.使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一
2.(2025·云南卷,15)黄酒是我国古老的发酵酒之一,传统酿制中,先用蒸煮过的小麦或麸皮为原料,对之前发酵留存的少量酒曲(曲种)进行扩大制曲;再将酒曲和蒸煮后的糯米、大米混合处理一段时间后,添加足量酒母(含酵母菌)完成发酵,压榨成品。下列说法错误的是(　　)
A.小麦、麸皮等原料为酒曲中微生物的生长繁殖提供了碳源和氮源等营养物质
B.为避免制曲过程被杂菌污染影响黄酒品质,扩大制曲前需对留存的酒曲灭菌
C.糯米、大米蒸煮后立即与酒曲混合会导致酶空间结构改变而降低其催化效率
D.将酒曲混合糯米、大米处理一段时间,是为了获得酒母发酵时的底物葡萄糖
3.(2025·重庆卷,6)豆瓣酱是我国地方特色调味品,生产豆瓣酱时要将蚕豆瓣制作成豆瓣曲,再添加调料进一步发酵,下列说法错误的是(　　)
A.沸水浸泡能杀死蚕豆细胞,减少有机物消耗
B.面粉可为菌种的快速繁殖和生长提供营养
C.菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物
D.豆瓣酱的制备主要是利用厌氧微生物发酵
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

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