資源簡介

第37講　傳統發酵技術的應用與發酵工程
[課標內容]　1.舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的。2.闡明發酵工程利用現代工程技術及微生物的特定功能,工業化生產人類所需產品。3.舉例說明發酵工程在食品、醫藥、農牧業及其他方面上有重要的應用價值。
微考點大突破
考點一　傳統發酵技術的應用
　
1.發酵與傳統發酵技術
(1)發酵:指人們利用__________,在適宜的條件下,將原料通過__________轉化為人類所需要的產物的過程。
(2)傳統發酵技術。
2.制作腐乳
(1)原理:蛋白質__________。
(2)腐乳制作過程中參與的微生物:多種微生物參與了豆腐的發酵,如__________、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是__________。
3.制作泡菜
(1)菌種:制作傳統泡菜是利用植物體表面天然的乳酸菌來進行發酵的。常見的乳酸菌有________________________________________。其中乳酸桿菌常用于生產酸奶。
(2)制作原理。
①發酵實質:在__________情況下,__________將葡萄糖分解成乳酸。
②反應式:______________________。
(3)制作流程。
(4)注意事項。
要點 內容
材料 ①蔬菜應新鮮,若不新鮮,蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽;②用清水和食鹽配制質量分數為5%~20%的鹽水,并煮沸冷卻待用。鹽水煮沸有兩大作用,一是除去__________,二是__________
防止雜 菌污染 每次取樣用具要洗凈,取樣后要迅速封口
氧氣 需求 泡菜壇要選擇透氣性差的容器,壇蓋邊沿水槽注滿水,發酵過程中要經常補充水槽中的水,以創造無氧環境
溫度 室溫即可。溫度過高則易滋生細菌,過低則__________
4.制作果酒和果醋
(1)果酒、果醋制作的比較。
項目 果酒制作 果醋制作
種類 酵母菌 醋酸菌
結構 特點 有以核膜為界限的細胞核,有多種細胞器 無以核膜為界限的細胞核,只有核糖體一種細胞器
代謝 類型 異養__________型 異養__________型
發酵 原理 氧氣充足時,酵母菌進行有氧呼吸,大量繁殖;無氧條件下,酵母菌進行無氧呼吸,產生酒精 氧氣、糖源都充足時,醋酸菌將糖分解成乙酸;氧氣充足,缺少糖源時,__________直接將乙醇轉化為乙醛,再將乙醛轉化為乙酸
反應 簡式 C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量; ________________________________________ C6H12O6+2O22CH3COOH+2CO2+2H2O+能量; ________________________________________
溫度 18~30 ℃ 30~35 ℃
時間 10~12天 7~8天
氧氣 _________________ 一直需要充足氧氣
pH 酸性 酸性
結果 檢測 酒精與酸性的重鉻酸鉀溶液反應呈現灰綠色 反應液pH下降
制作 流程
聯系 醋酸發酵可以在酒精發酵的基礎上進行,酒精發酵為醋酸發酵提供原料
(2)果酒、果醋制作成功的關鍵分析。
①材料的選擇與處理。選擇新鮮的葡萄,榨汁前先沖洗,后去枝梗,以防雜菌污染。
②防止發酵液被污染。將發酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干凈,并用體積分數為70%的酒精消毒,晾干備用;裝入葡萄汁后要蓋好瓶蓋。
③將葡萄汁裝入發酵瓶時,要留約1/3的空間,目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸,快速繁殖,耗盡O2后再進行酒精發酵;防止發酵過程中產生的大量CO2造成發酵液溢出。
(1)傳統發酵以混合菌種的固體發酵及半固體發酵為主,通常是家庭式或作坊式的。(源自選擇性必修3 P5)()
(2)乳酸菌是在有氧條件下能將葡萄糖分解成乳酸的一類細菌的總稱。(源自選擇性必修3 P5)()
(3)酵母菌是厭氧微生物,在無氧條件下能進行酒精發酵。(源自選擇性必修3 P6)()
(4)膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康,但如果人體攝入過量,會發生中毒,甚至死亡。(選擇性必修3 P6“探究·實踐”)()
(5)工業上大規模生產時,通常會先通過微生物培養技術獲得單一菌種,再將它們接種到物料中進行發酵。(源自選擇性必修3 P8)()
(6)泡菜的制作前期需要通入氧氣,后期應嚴格保持無氧條件,發酵微生物乳酸菌發酵產生了乳酸和CO2。(選擇性必修3 P8“練習與應用”)()
黃酒是世界上最古老的酒類之一,與啤酒、葡萄酒并稱世界三大古酒。古遺六法中描述道:“黍米必齊,曲蘗必時,水泉必香,陶器必良,湛熾必潔,火劑必得”。“曲蘗”主要指酒曲,“湛熾”是指浸泡和蒸煮,回答下列問題:
(1)“陶器必良”和“火劑必得”的目的是什么
答:______________________。
(2)黃酒發酵過程中,不需要對黍米和陶器裝置進行嚴格滅菌,卻可以防止其他雜菌對發酵產生影響,為什么
答:__________________________________________________________________。
(3)“陳儲”是指將榨出的黃酒放入儲酒罐內存放待用,“陳儲”要特別注意密封,為什么
答:____________________________________________。
(4)黃酒的酒精度數一般為15度左右,酒精度數無法繼續提高可能的原因是什么
答:____________________________________________。
能力一　果酒和果醋制作的原理和過程分析(考查科學思維、科學探究)
1.(2021·山東卷,T12)葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法錯誤的是(　　)
A.無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然發酵制作葡萄酒時起主要作用的菌是野生酵母菌
C.葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進入發酵液形成的
D.制作過程中隨著發酵的進行發酵液中糖含量增加
2.(2024·湖北卷,T1)制醋、制飴、制酒是我國傳統發酵技術。醋酸菌屬于好氧型原核生物,常用于食用醋的發酵。下列敘述錯誤的是(　　)
A.食用醋的酸味主要來源于乙酸
B.醋酸菌不適宜在無氧條件下生存
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發生在線粒體內
(1)果酒發酵初期先通入適量空氣的目的是______________________,果酒發酵之后進行果醋發酵,需要改變的條件包括________________________________________。
(2)在醋酸發酵階段,醋酸菌在__________和糖源都充足時,在其細胞的__________中將糖分解成醋酸。
(3)發酵過程用到的兩種菌在結構上的本質區別:酵母菌有_______________________________。
能力二　泡菜的制作過程分析(考查科學思維)
3.(2023·山東卷,T12)以下是以泡菜壇為容器制作泡菜時的4個處理:①沸鹽水冷卻后再倒入壇中;②鹽水需要浸沒全部菜料;③蓋好壇蓋后,向壇蓋邊沿的水槽中注滿水;④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量。下列說法正確的是(　　)
A.①主要是為了防止菜料表面的醋酸桿菌被殺死
B.②的主要目的是用鹽水殺死菜料表面的雜菌
C.③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進入
D.④可檢測到完整發酵過程中亞硝酸鹽含量逐漸降低
在用質量分數為5%的食鹽水制作泡菜時,在不同時間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量,結果見曲線圖:
據圖可知,發酵過程中,亞硝酸鹽的含量先增加后下降至相對穩定,10天后食用比較合適,因為此時亞硝酸鹽含量低。
4.某團隊為探究制作泡菜所用鹽水的最佳質量分數,進行了探究實驗。為方便測定泡菜中的亞硝酸鹽濃度,先用配置好的已知濃度的亞硝酸鹽溶液做了吸光度測試,結果如圖甲。再分別以不同質量分數的鹽溶液制作泡菜,從第三天開始,每兩天測一次亞硝酸鹽含量,結果如圖乙,下列說法錯誤的是(　　)
甲
乙
A.使用5%質量分數的鹽水制作泡菜的第7天,取泡菜液測出的吸光度約為0.46A
B.如用7%質量分數的鹽水制作泡菜可能會導致“咸而不酸”
C.5天時,亞硝酸鹽的含量最高,此時乳酸菌成為優勢菌種
D.適量加入“陳泡菜水”可縮短泡菜釀造周期
考點二　發酵工程及其應用
　
1.發酵工程的概念
利用微生物的__________,__________生產人類所需產品的綜合性生物工程。
2.發酵工程的基本環節
提醒　傳統發酵技術得到的產品一般不進行分離、提純,而發酵工程得到的產品需根據發酵產品類型進行分離、提純。
3.啤酒的工業化生產流程及操作目的
4.發酵工程的特點
5.發酵工程的應用
(1)性狀優良的菌種可以從自然界中篩選出來,也可以通過雜交育種或基因工程育種獲得。(選擇性必修3 P22“圖1-9”)()
(2)發酵工程中一旦有雜菌污染,可能導致產量大大下降。因此培養基和發酵設備都必須經過嚴格的消毒。(選擇性必修3 P23“圖1-9”)()
(3)分離、提純產物是發酵工程的中心環節。(選擇性必修3 P23“圖1-9”)()
(4)啤酒的發酵過程分為主發酵和后發酵兩個階段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在后發酵階段完成。(選擇性必修3 P24“思考·討論”)()
(5)檸檬酸是一種廣泛應用的食品酸度調節劑,它可以通過黑曲霉的發酵制得;由谷氨酸棒狀桿菌發酵得到谷氨酸,谷氨酸經過一系列處理就能制成味精。(源自選擇性必修3 P25)()
為什么不能用含有抗生素的牛奶發酵制作酸奶
答:____________________________________________。
能力　發酵工程及其應用(考查科學思維)
1.(2022·湖北卷,T14)廢水、廢料經加工可變廢為寶。某工廠利用果糖生產廢水和沼氣池廢料生產蛋白質的技術路線如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A.該生產過程中,一定有氣體生成
B.微生物生長所需碳源主要來源于沼氣池廢料
C.該生產工藝利用微生物厭氧發酵技術生產蛋白質
D.沼氣池廢料和果糖生產廢水在加入反應器之前需要滅菌處理
2.(2021·廣東卷,T21)中國科學家運用合成生物學方法構建了一株嗜鹽單胞菌H,以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液,含較多蔗糖)為原料,在實驗室發酵生產PHA等新型高附加值可降解材料,期望提高甘蔗的整體利用價值。工藝流程如圖。
回答下列問題:
(1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率,可在液體培養基中將蔗糖作為__________,并不斷提高其濃度,經多次傳代培養(指培養一段時間后,將部分培養物轉入新配的培養基中繼續培養)以獲得目標菌株。培養過程中定期取樣并用__________的方法進行菌落計數,評估菌株增殖狀況。此外,選育優良菌株的方法還有______________________(答出兩種方法即可)等。
(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性,研究人員設計了一種不需要滅菌的發酵系統,其培養基鹽濃度設為60 g/L,pH為10,菌株H可正常持續發酵60 d以上。該系統不需要滅菌的原因是__________________________________________________________________(答出兩點即可)。
(3)研究人員在工廠進行擴大培養,在適宜的營養物濃度、溫度、pH條件下發酵,結果發現發酵液中菌株H細胞增殖和PHA產量均未達到預期,并產生了少量乙醇等物質,說明發酵條件中__________可能是高密度培養的限制因素。
(4)菌株H還能通過分解餐廚垃圾(主要含蛋白質、淀粉、油脂等)來生產PHA,說明其能分泌______________________________________。
微真題重體悟
　
1.(2024·山東卷,T14)在發酵過程中,多個黑曲霉菌體常聚集成團形成菌球體,菌球體大小僅由菌體數量決定。黑曲霉利用糖類發酵產生檸檬酸時需要充足的氧。菌體內銨離子濃度升高時,可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制。下列說法錯誤的是(　　)
A.相同菌體密度下,菌球體越大檸檬酸產生速率越慢
B.發酵中期添加一定量的硫酸銨可提高檸檬酸產量
C.發酵過程中pH下降可抑制大部分細菌的生長
D.發酵結束后,將過濾所得的固體物質進行干燥即可獲得檸檬酸產品
2.(2021·遼寧卷,T8)利用菠蘿蜜制作果醋的大致流程為:先在滅菌的果肉勻漿中接種酵母菌,發酵6天后,再接入活化的醋酸桿菌,發酵5天。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A.乙醇既是醋酸發酵的底物,又可以抑制雜菌繁殖
B.酵母菌和醋酸桿菌均以有絲分裂的方式進行增殖
C.酵母菌和醋酸桿菌發酵過程中控制通氣的情況不同
D.接入醋酸桿菌后,應適當升高發酵溫度
3.(2024·河北卷,T18改編)中國傳統白酒多以泥窖為發酵基礎,素有“千年老窖萬年糟”“以窖養糟,以糟養泥”之說。多年反復利用的老窖池內壁窖泥中含有大量與釀酒相關的微生物。下列敘述錯誤的是(　　)
A.傳統白酒的釀造是在以釀酒酵母為主的多種微生物共同作用下完成的
B.窖池內各種微生物形成了相對穩定的體系,使釀造過程不易污染雜菌
C.從窖泥中分離的釀酒酵母擴大培養時,需在CO2或N2環境中進行
D.從谷物原料發酵形成的酒糟中,可分離出產淀粉酶的微生物
4.(2021·湖北卷,T3)中國的許多傳統美食制作過程蘊含了生物發酵技術。下列敘述正確的是(　　)
A.泡菜制作過程中,酵母菌將葡萄糖分解成乳酸
B.饅頭制作過程中,酵母菌進行呼吸作用產生CO2
C.米酒制作過程中,將容器密封可以促進酵母菌生長
D.酸奶制作過程中,后期低溫處理可產生大量乳酸菌
5.(2021·全國乙卷,T37)工業上所說的發酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質轉化為特定產品的過程。利用微生物發酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業通過發酵制作醬油的流程示意圖如圖。
回答下列問題:
(1)米曲霉發酵過程中,加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養物質,大豆中的__________可為米曲霉的生長提供氮源,小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供__________。
(2)米曲霉發酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖,大量分泌制作醬油過程所需的酶類,這些酶中的__________、__________能分別將發酵池中的蛋白質和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分,如將蛋白質分解為小分子的肽和__________。米曲霉發酵過程需要提供營養物質、通入空氣并攪拌,由此可以判斷米曲霉屬于__________(填“自養厭氧”“異養厭氧”或“異養好氧”)微生物。
(3)在發酵池發酵階段添加的乳酸菌屬于__________(填“真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產物是______________。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質量的重要因素,據圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質是__________(答出1點即可)。
第37講　傳統發酵技術的應用與發酵工程
微考點·大突破
考點一
教材解讀
1.(1)微生物　微生物的代謝　(2)固體　半固體　有氧或無氧
2.(1)小分子的肽和氨基酸　(2)酵母　毛霉
3.(1)乳酸鏈球菌和乳酸桿菌　(2)①無氧　乳酸菌　②C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量　(3)5%~20%　洗凈　半壇　八成　沒過全部　補充水　(4)水中氧氣　殺滅細菌　使發酵時間延長
4.(1)兼性厭氧　需氧　醋酸菌　C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量　C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量　前期需氧,后期不需氧
教材基礎辨析
　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
教材素材拓展
　提示　(1)控制發酵過程的氧氣和溫度等條件
(2)在缺氧、呈酸性的發酵液中,酵母菌可以生長繁殖,而絕大多數其他微生物都因無法適應這一環境而受到抑制(且發酵產生的酒精對其他雜菌也有毒害作用)
(3)若密封不好,醋酸菌容易將酒精轉化為乙酸,使黃酒變質(合理即可)
(4)酒精濃度升高導致酵母菌活性下降
能力提升
1.D　解析　無氧條件下酵母菌進行無氧呼吸,產生酒精和二氧化碳及少量能量,繁殖能力弱,能存活但不能大量繁殖,A項正確;自然發酵制作葡萄酒時,起主要作用的是葡萄表面存留的野生酵母菌,B項正確;葡萄皮中含有豐富的色素,發酵過程中,這些色素釋放出來使葡萄酒顯示相應的顏色,C項正確;釀酒過程中,酵母菌進行呼吸作用的底物是葡萄糖,發酵液中的糖由于不斷消耗而不斷減少,D項錯誤。
2.D　解析　當O2、糖源都充足時,醋酸菌能將葡萄糖分解成乙酸;當缺少糖源時,則醋酸菌在相關酶的作用下,直接將乙醇轉化為乙醛,再將乙醛變為乙酸,食用醋的酸味主要來源于乙酸,A、C兩項正確。醋酸菌屬于好氧型原核生物,不適宜在無氧條件下生存,B項正確。醋酸菌是原核生物,不含線粒體,D項錯誤。
回源教材　提示　(1)讓酵母菌進行有氧呼吸,大量繁殖　菌種改為醋酸菌,發酵溫度調整為30~35 ℃,通入空氣等　(2)氧氣　細胞質基質　(3)由核膜包被的細胞核
3.C　解析　①煮沸鹽水是為了殺滅鹽水中的微生物,去除水中的溶解氧,冷卻主要是為了防止殺死菜料表面的乳酸菌,A項錯誤;②的主要目的是創造無氧環境,B項錯誤;③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進入,給泡菜壇內創造無氧環境,C項正確;④檢測到的亞硝酸鹽含量變化是先增后減,D項錯誤。
4.C　解析　使用5%質量分數的鹽水制作泡菜的第7天,亞硝酸鹽的濃度為0.4 mg/L,此時取泡菜液測出的吸光度約為0.98×0.4+0.07≈0.46(A),A項正確;如用7%質量分數的鹽水制作泡菜可能會導致“咸而不酸”,因為鹽濃度過高,抑制了乳酸菌的發酵,B項正確;5天時,亞硝酸鹽的含量最高,此時乳酸菌和乳酸的量都比較少,乳酸菌還不是優勢菌種,C項錯誤;適量加入“陳泡菜水”可增加乳酸菌的數量,可縮短泡菜釀造周期,D項正確。
考點二
教材解讀
1.特定功能　規模化
2.營養協調　pH適宜　碳源　氮源　防止雜菌污染　環境條件穩定、溫和　基因工程育種
3.淀粉酶　淀粉分解,形成糖漿　酒精和CO2
4.溫和　豐富　低廉　專一　污染小　容易處理
5.食品添加劑　酶制劑
教材基礎辨析
　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
教材素材拓展
提示　抗生素能夠殺死乳酸菌或抑制乳酸菌的生長,因此不能用含有抗生素的牛奶發酵制作酸奶
能力提升
1.A　解析　連續攪拌反應器是為了使菌體進行有氧呼吸,快速生長繁殖,即該生產過程一定有氣體生成,A項正確;微生物生長所需碳源主要來源于果糖生產廢水中的含碳有機物,B項錯誤;由題圖中“連續攪拌反應器”可知,該生產工藝利用微生物有氧發酵技術生產蛋白質,C項錯誤;雜菌對利用釀酒酵母生產蛋白質的生產工藝過程無較大影響,故不需要對加入反應器的原料進行滅菌處理,D項錯誤。
2.答案　(1)唯一碳源　稀釋涂布平板　誘變育種、基因工程育種　(2)鹽濃度為60 g/L的條件下,其他雜菌因失水過多而死亡;pH為10的條件下,其他雜菌的酶變性失活,生長繁殖受抑制　(3)氧氣(O2或溶解氧)　(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等
解析　(1)根據題意分析,該實驗的目的是提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率,結合微生物的代謝需求,其液體培養基應該以蔗糖作為唯一碳源,并不斷提高其濃度,經多次傳代培養以獲得目標菌株。培養過程中定期取樣并用稀釋涂布平板的方法進行菌落計數,評估菌株增殖狀況。此外,選育優良菌株的方法還有誘變育種、基因工程育種等。(2)已知,菌株H具有嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性,因此當培養基鹽濃度為60 g/L,pH為10時,菌株H可正常持續發酵60 d以上,而鹽濃度為60 g/L的條件下,其他雜菌因失水過多而死亡;pH為10的條件下,其他雜菌的酶變性失活,生長繁殖受抑制,故該系統不需要滅菌。(3)分析題意,擴大培養時,營養物濃度、溫度、pH等條件均適宜,而發酵液中菌株H細胞增殖和PHA產量均未達到預期,并產生了少量乙醇等物質,說明發酵條件中氧氣不足,使菌種進行無氧呼吸產生乙醇,即氧氣(O2或溶解氧)是限制高密度培養的重要因素。(4)根據酶的專一性可知,菌株H之所以能通過分解主要含蛋白質、淀粉、油脂等的餐廚垃圾來生產PHA,說明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
微真題·重體悟
1.D　解析　黑曲霉利用糖類發酵產生檸檬酸時需要充足的氧,相同菌體密度下,菌球體越大越不利于菌體與氧氣接觸,檸檬酸產生速率越慢,A項正確;菌體內銨離子濃度升高時,可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制,發酵中期添加一定量的硫酸銨,提高銨離子濃度,菌體內可提高檸檬酸產量,B項正確;發酵過程中pH下降導致細菌生命活動所必需的酶失活,可抑制大部分細菌的生長,C項正確;發酵結束后,將過濾所得的固體物質進行分離、純化、濃縮、干燥等一系列操作后才能獲得檸檬酸產品,D項錯誤。
2.B　解析　當缺少糖源時,醋酸桿菌將乙醇轉化為乙醛,再將乙醛轉化為乙酸,同時乙醇還可以抑制雜菌繁殖,A項正確;酵母菌既可以進行無性繁殖又可以進行有性繁殖,醋酸桿菌以二分裂的方式進行增殖,B項錯誤;酵母菌發酵過程中先通氣使其大量繁殖,再密閉發酵產乙醇,醋酸桿菌為好氧細菌,需持續通入無菌氧氣,C項正確;釀酒酵母的最適生長溫度約為28 ℃,多數醋酸桿菌的最適生長溫度為30~35 ℃,D項正確。
3.C　解析　白酒的釀造主要菌種是釀酒酵母,由于窖泥中含有大量與釀酒相關的微生物,因此傳統白酒的釀造是在以釀酒酵母為主的多種微生物共同作用下完成的,A項正確;窖池內各種微生物形成了相對穩定的體系,且釀造過程產生的酒精也會抑制雜菌的生長與繁殖,使釀造過程不易污染雜菌,B項正確;對分離的釀酒酵母擴大培養時需要在有氧的條件下進行,C項錯誤;谷物原料如高粱等富含淀粉,因此從谷物原料發酵形成的酒糟中可分離出產淀粉酶的微生物,D項正確。
4.B　解析　在泡菜制作過程中,乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸,A項錯誤;在饅頭制作過程中,酵母菌進行細胞呼吸產生CO2,從而使饅頭變得松軟,B項正確;在米酒制作過程中,將容器密封的目的是讓酵母菌進行無氧呼吸產生酒精,將容器密封不利于酵母菌生長,C項錯誤;在酸奶制作過程中,后期低溫處理的目的是抑制微生物的生長,延長保質期,D項錯誤。
5.答案　(1)蛋白質　碳源　(2)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　異養好氧
(3)原核生物　酒精和CO2　食鹽
解析　(1)大豆中的蛋白質可為米曲霉的生長提供氮源。淀粉屬于多糖,組成元素有C、H、O,可為米曲霉的生長提供碳源。(2)蛋白質和脂肪的分解分別需要蛋白酶和脂肪酶。蛋白酶可以將蛋白質水解為小分子的肽和氨基酸。據題意可知,米曲霉發酵過程中需要提供營養物質,且需要通入空氣并攪拌,故米曲霉的代謝類型為異養好氧型。(3)乳酸菌為原核生物;酵母菌為兼性厭氧微生物,在無氧條件下可以通過無氧呼吸產生酒精和CO2。由題圖可知,在發酵池發酵階段添加的酵母菌和乳酸菌通過無氧呼吸產生的酒精、乳酸可以抑制雜菌的生長,加入的食鹽也可抑制雜菌生長。(共68張PPT)
第37講
第九單元　生物技術與工程
傳統發酵技術的應用與發酵工程
課
標
內
容
1.舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的。2.闡明發酵工程利用現代工程技術及微生物的特定功能，工業化生產人類所需產品。3.舉例說明發酵工程在食品、醫藥、農牧業及其他方面上有重要的應用價值。
微考點 大突破
內容
索引
微真題 重體悟
考點一　傳統發酵技術的應用
考點二　發酵工程及其應用
考點一　傳統發酵技術的應用
微考點/大突破
第一部分
1.發酵與傳統發酵技術
(1)發酵：指人們利用____________，在適宜的條件下，將原料通過__________________轉化為人類所需要的產物的過程。
微生物
微生物的代謝
(2)傳統發酵技術。
固體
半固體
有氧或無氧
小分子的肽和氨基酸
酵母
毛霉
乳酸鏈球菌和乳酸桿菌
(2)制作原理。
①發酵實質：在________情況下，________將葡萄糖分解成乳酸。
②反應式：_______________________________________________。
無氧
乳酸菌
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量
(3)制作流程。
5%~20%
洗凈
半壇
八成
沒過
全部
補充水
(4)注意事項。
要點 內容
材料 ①蔬菜應新鮮，若不新鮮，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽；②用清水和食鹽配制質量分數為5%~20%的鹽水，并煮沸冷卻待用。鹽水煮沸有兩大作用，一是除去__________，二是__________
水中氧氣
殺滅細菌
防止雜 菌污染 每次取樣用具要洗凈，取樣后要迅速封口
氧氣 需求 泡菜壇要選擇透氣性差的容器，壇蓋邊沿水槽注滿水，發酵過程中要經常補充水槽中的水，以創造無氧環境
溫度 室溫即可。溫度過高則易滋生細菌，過低則_______________
使發酵時間延長
4.制作果酒和果醋
(1)果酒、果醋制作的比較。
項目 果酒制作 果醋制作
發酵菌種 種類 酵母菌 醋酸菌
結構 特點 有以核膜為界限的細胞核，有多種細胞器 無以核膜為界限的細胞核，只有核糖體一種細胞器
代謝 類型 異養___________型 異養______型
兼性厭氧
需氧
發酵 原理 氧氣充足時，酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖；無氧條件下，酵母菌進行無氧呼吸，產生酒精 氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將糖分解成乙酸；氧氣充足，缺少糖源時，________直接將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛轉化為乙酸
醋酸菌
反應 簡式 C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+ 12H2O+能量； ________________________________________________ C6H12O6+2O2 2CH3COOH
+2CO2+2H2O+能量；
______________________________________________________
C6H12O6 2C2H5OH+
2CO2+能量
C2H5OH+O2 CH3COOH
+H2O+能量
發酵條件 溫度 18~30 ℃ 30~35 ℃
時間 10~12天 7~8天
氧氣 ______________________ 一直需要充足氧氣
pH 酸性 酸性
結果 檢測 酒精與酸性的重鉻酸鉀溶液反應呈現灰綠色 反應液pH下降
前期需氧，后期不需氧
制作 流程
聯系 醋酸發酵可以在酒精發酵的基礎上進行，酒精發酵為醋酸發酵提供原料
(2)果酒、果醋制作成功的關鍵分析。
①材料的選擇與處理。選擇新鮮的葡萄，榨汁前先沖洗，后去枝 梗，以防雜菌污染。
②防止發酵液被污染。將發酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干 凈，并用體積分數為70%的酒精消毒，晾干備用；裝入葡萄汁后要蓋好瓶蓋。
③將葡萄汁裝入發酵瓶時，要留約1/3的空間，目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后再進行酒精發酵；防止發酵過程中產生的大量CO2造成發酵液溢出。
教材基礎辨析
(1)傳統發酵以混合菌種的固體發酵及半固體發酵為主，通常是家庭式或作坊式的。(源自選擇性必修3 P5)( )
(2)乳酸菌是在有氧條件下能將葡萄糖分解成乳酸的一類細菌的總 稱。(源自選擇性必修3 P5)( )
(3)酵母菌是厭氧微生物，在無氧條件下能進行酒精發酵。(源自選擇性必修3 P6)( )
(4)膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，但如果人體攝入過 量，會發生中毒，甚至死亡。(選擇性必修3 P6“探究·實踐”)( )
√
×
×
√
(5)工業上大規模生產時，通常會先通過微生物培養技術獲得單一菌種，再將它們接種到物料中進行發酵。(源自選擇性必修3 P8)( )
(6)泡菜的制作前期需要通入氧氣，后期應嚴格保持無氧條件，發酵微生物乳酸菌發酵產生了乳酸和CO2。(選擇性必修3 P8“練習與應 用”)( )
√
×
教材素材拓展
黃酒是世界上最古老的酒類之一，與啤酒、葡萄酒并稱世界三大古酒。古遺六法中描述道：“黍米必齊，曲蘗必時，水泉必香，陶器必良，湛熾必潔，火劑必得”。“曲蘗”主要指酒曲，“湛熾”是指浸泡和蒸煮，回答下列問題：
(1)“陶器必良”和“火劑必得”的目的是什么
答：____________________________________________________。
控制發酵過程的氧氣和溫度等條件
(2)黃酒發酵過程中，不需要對黍米和陶器裝置進行嚴格滅菌，卻可以防止其他雜菌對發酵產生影響，為什么
答：_______________________________________________________
_____________________________________________________________________________________。
在缺氧、呈酸性的發酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數其他微生物都因無法適應這一環境而受到抑制(且發酵產生的酒精對其他雜菌也有毒害作用)
(3)“陳儲”是指將榨出的黃酒放入儲酒罐內存放待用，“陳儲”要特別注意密封，為什么
答：_______________________________________________________
________。
(4)黃酒的酒精度數一般為15度左右，酒精度數無法繼續提高可能的原因是什么
答：_____________________________________________________。
若密封不好，醋酸菌容易將酒精轉化為乙酸，使黃酒變質(合理即可)
酒精濃度升高導致酵母菌活性下降
能力一　果酒和果醋制作的原理和過程分析(考查科學思維、科學探究)
1.(2021·山東卷，T12)葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法錯誤的是(　　)
A.無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然發酵制作葡萄酒時起主要作用的菌是野生酵母菌
C.葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進入發酵液形成的
D.制作過程中隨著發酵的進行發酵液中糖含量增加
無氧條件下酵母菌進行無氧呼吸，產生酒精和二氧化碳及少量能量，繁殖能力弱，能存活但不能大量繁殖，A項正確；自然發酵制作葡萄酒時，起主要作用的是葡萄表面存留的野生酵母菌，B項正確；葡萄皮中含有豐富的色素，發酵過程中，這些色素釋放出來使葡萄酒顯示相應的顏色，C項正確；釀酒過程中，酵母菌進行呼吸作用的底物是葡萄糖，發酵液中的糖由于不斷消耗而不斷減少，D項錯誤。
解析
2.(2024·湖北卷，T1)制醋、制飴、制酒是我國傳統發酵技術。醋酸菌屬于好氧型原核生物，常用于食用醋的發酵。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.食用醋的酸味主要來源于乙酸
B.醋酸菌不適宜在無氧條件下生存
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發生在線粒體內
當O2、糖源都充足時，醋酸菌能將葡萄糖分解成乙酸；當缺少糖源時，則醋酸菌在相關酶的作用下，直接將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛變為乙酸，食用醋的酸味主要來源于乙酸，A、C兩項正 確。醋酸菌屬于好氧型原核生物，不適宜在無氧條件下生存，B項正確。醋酸菌是原核生物，不含線粒體，D項錯誤。
解析
(1)果酒發酵初期先通入適量空氣的目的是_____________________
______________，果酒發酵之后進行果醋發酵，需要改變的條件包括____________________________________________________。
(2)在醋酸發酵階段，醋酸菌在________和糖源都充足時，在其細胞的______________中將糖分解成醋酸。
(3)發酵過程用到的兩種菌在結構上的本質區別：酵母菌有_______
________________。
讓酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖
菌種改為醋酸菌，發酵溫度調整為30~35 ℃，通入空氣等
氧氣
細胞質基質
由核膜
包被的細胞核
能力二　泡菜的制作過程分析(考查科學思維)
3.(2023·山東卷，T12)以下是以泡菜壇為容器制作泡菜時的4個處 理：①沸鹽水冷卻后再倒入壇中；②鹽水需要浸沒全部菜料；③蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水；④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量。下列說法正確的是(　　)
A.①主要是為了防止菜料表面的醋酸桿菌被殺死
B.②的主要目的是用鹽水殺死菜料表面的雜菌
C.③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進入
D.④可檢測到完整發酵過程中亞硝酸鹽含量逐漸降低
①煮沸鹽水是為了殺滅鹽水中的微生物，去除水中的溶解氧，冷卻主要是為了防止殺死菜料表面的乳酸菌，A項錯誤；②的主要目的是創造無氧環境，B項錯誤；③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進入，給泡菜壇內創造無氧環境，C項正確；④檢測到的亞硝酸鹽含量變化是先增后減，D項錯誤。
解析
在用質量分數為5%的食鹽水制作泡菜時，在不同時間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結果見曲線圖：

據圖可知，發酵過程中，亞硝酸鹽的含量先增加后下降至相對穩 定，10天后食用比較合適，因為此時亞硝酸鹽含量低。
4.某團隊為探究制作泡菜所用鹽水的最佳質量分數，進行了探究實驗。為方便測定泡菜中的亞硝酸鹽濃度，先用配置好的已知濃度的亞硝酸鹽溶液做了吸光度測試，結果如圖甲。再分別以不同質量分數的鹽溶液制作泡菜，從第三天開始，每兩天測一次亞硝酸鹽含量,結果如圖乙，下列說法錯誤的是( )
A.使用5%質量分數的鹽水制作泡菜的第7天，取泡菜液測出的吸光度約為0.46A
B.如用7%質量分數的鹽水制作泡菜可能會導致“咸而不酸”
C.5天時，亞硝酸鹽的含量最高，此時乳酸菌成為優勢菌種
D.適量加入“陳泡菜水”可縮短泡菜釀造周期
使用5%質量分數的鹽水制作泡菜的第7天，亞硝酸鹽的濃度為0.4 mg/L，此時取泡菜液測出的吸光度約為0.98×0.4+0.07≈0.46(A)，A項正確；如用7%質量分數的鹽水制作泡菜可能會導致“咸而不
酸”，因為鹽濃度過高，抑制了乳酸菌的發酵，B項正確；5天時，亞硝酸鹽的含量最高，此時乳酸菌和乳酸的量都比較少，乳酸菌還不是優勢菌種，C項錯誤；適量加入“陳泡菜水”可增加乳酸菌的數量，可縮短泡菜釀造周期，D項正確。
解析
考點二　發酵工程及其應用
微考點/大突破
第一部分
1.發酵工程的概念
利用微生物的__________，________生產人類所需產品的綜合性生物工程。
2.發酵工程的基本環節
特定功能
規模化
營養協調
pH適宜
碳源
氮源
防止雜菌污染
環境條件穩定、溫和
基因工程育種
提醒　傳統發酵技術得到的產品一般不進行分離、提純，而發酵工程得到的產品需根據發酵產品類型進行分離、提純。
3.啤酒的工業化生產流程及操作目的
淀粉酶
淀粉分解，形成糖漿
酒精和CO2
4.發酵工程的特點
溫和
豐富
低廉
專一
污染小
容易處理
5.發酵工程的應用
食品添加劑
酶制劑
教材基礎辨析
(1)性狀優良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過雜交育種或基因工程育種獲得。(選擇性必修3 P22“圖1-9”)( )
(2)發酵工程中一旦有雜菌污染，可能導致產量大大下降。因此培養基和發酵設備都必須經過嚴格的消毒。(選擇性必修3 P23“圖1-9”) ( )
(3)分離、提純產物是發酵工程的中心環節。(選擇性必修3 P23“圖1-9”)( )
×
×
×
(4)啤酒的發酵過程分為主發酵和后發酵兩個階段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在后發酵階段完成。(選擇性必修3 P24“思考·討論”)( )
(5)檸檬酸是一種廣泛應用的食品酸度調節劑，它可以通過黑曲霉的發酵制得；由谷氨酸棒狀桿菌發酵得到谷氨酸，谷氨酸經過一系列處理就能制成味精。(源自選擇性必修3 P25)( )
×
√
教材素材拓展
為什么不能用含有抗生素的牛奶發酵制作酸奶
答：_______________________________________________________
__________________________。
抗生素能夠殺死乳酸菌或抑制乳酸菌的生長，因此不能用含有抗生素的牛奶發酵制作酸奶
能力　發酵工程及其應用(考查科學思維)
1.(2022·湖北卷，T14)廢水、廢料經加工可變廢為寶。某工廠利用果糖生產廢水和沼氣池廢料生產蛋白質的技術路線如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A.該生產過程中，一定有氣體生成
B.微生物生長所需碳源主要來源于沼氣池廢料
C.該生產工藝利用微生物厭氧發酵技術生產蛋白質
D.沼氣池廢料和果糖生產廢水在加入反應器之前需要滅菌處理
連續攪拌反應器是為了使菌體進行有氧呼吸，快速生長繁殖，即該生產過程一定有氣體生成，A項正確；微生物生長所需碳源主要來源于果糖生產廢水中的含碳有機物，B項錯誤；由題圖中“連續攪拌反應器”可知，該生產工藝利用微生物有氧發酵技術生產蛋白質，C項錯誤；雜菌對利用釀酒酵母生產蛋白質的生產工藝過程無較大影響，故不需要對加入反應器的原料進行滅菌處理，D項錯誤。
解析
2.(2021·廣東卷，T21)中國科學家運用合成生物學方法構建了一株嗜鹽單胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實驗室發酵生產PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整體利用價值。工藝流程如圖。
回答下列問題：
(1)為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液體培養基中將蔗糖作為____________，并不斷提高其濃度，經多次傳代培養(指培養一段時間后，將部分培養物轉入新配的培養基中繼續培養)以獲得目標菌株。培養過程中定期取樣并用_______________的方法進行菌落計數，評估菌株增殖狀況。此外，選育優良菌株的方法還有__________________________________(答出兩種方法即可)等。
唯一碳源
稀釋涂布平板
誘變育種、基因工程育種
(2)基于菌株H嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，研究人員設計了一種不需要滅菌的發酵系統，其培養基鹽濃度設為60 g/L，pH為10，菌株H可正常持續發酵60 d以上。該系統不需要滅菌的原因是____________
_____________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。
鹽濃度為60 g/L的條件下，其他雜菌因失水過多而死亡；pH為10的條件下，其他雜菌的酶變性失活，生長繁殖受抑制
(3)研究人員在工廠進行擴大培養，在適宜的營養物濃度、溫度、pH條件下發酵，結果發現發酵液中菌株H細胞增殖和PHA產量均未達到預期，并產生了少量乙醇等物質，說明發酵條件中_______________
_______可能是高密度培養的限制因素。
(4)菌株H還能通過分解餐廚垃圾(主要含蛋白質、淀粉、油脂等)來生產PHA，說明其能分泌____________________________。
氧氣(O2或溶 解氧)
蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等
(1)根據題意分析，該實驗的目的是提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，結合微生物的代謝需求，其液體培養基應該以蔗糖作為唯一碳源，并不斷提高其濃度，經多次傳代培養以獲得目標菌株。培養過程中定期取樣并用稀釋涂布平板的方法進行菌落計數，評估菌株增殖狀況。此外，選育優良菌株的方法還有誘變育種、基因工程育種等。(2)已知，菌株H具有嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，因此當培養基鹽濃度為60 g/L，pH為10時，菌株H可正常持續發酵60 d以上，而鹽濃度為60 g/L的條件下，其他雜菌因失
解析
水過多而死亡；pH為10的條件下，其他雜菌的酶變性失活，生長繁殖受抑制，故該系統不需要滅菌。(3)分析題意，擴大培養時，營養物濃度、溫度、pH等條件均適宜，而發酵液中菌株H細胞增殖和PHA產量均未達到預期，并產生了少量乙醇等物質，說明發酵條件中氧氣不足，使菌種進行無氧呼吸產生乙醇，即氧氣(O2或溶解氧)是限制高密度培養的重要因素。(4)根據酶的專一性可知，菌株H之所以能通過分解主要含蛋白質、淀粉、油脂等的餐廚垃圾來生產PHA，說明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
解析
微真題/重體悟
第二部分
1.(2024·山東卷，T14)在發酵過程中，多個黑曲霉菌體常聚集成團形成菌球體，菌球體大小僅由菌體數量決定。黑曲霉利用糖類發酵產生檸檬酸時需要充足的氧。菌體內銨離子濃度升高時，可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制。下列說法錯誤的是(　　)
A.相同菌體密度下，菌球體越大檸檬酸產生速率越慢
B.發酵中期添加一定量的硫酸銨可提高檸檬酸產量
C.發酵過程中pH下降可抑制大部分細菌的生長
D.發酵結束后，將過濾所得的固體物質進行干燥即可獲得檸檬酸產品
黑曲霉利用糖類發酵產生檸檬酸時需要充足的氧，相同菌體密度 下，菌球體越大越不利于菌體與氧氣接觸，檸檬酸產生速率越慢，A項正確；菌體內銨離子濃度升高時，可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制，發酵中期添加一定量的硫酸銨，提高銨離子濃度，菌體內可提高檸檬酸產量，B項正確；發酵過程中pH下降導致細菌生命活動所必需的酶失活，可抑制大部分細菌的生長，C項正確；發酵結束后，將過濾所得的固體物質進行分離、純化、濃縮、干燥等一系列操作后才能獲得檸檬酸產品，D項錯誤。
解析
2.(2021·遼寧卷，T8)利用菠蘿蜜制作果醋的大致流程為：先在滅菌的果肉勻漿中接種酵母菌，發酵6天后，再接入活化的醋酸桿菌，發酵5天。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A.乙醇既是醋酸發酵的底物，又可以抑制雜菌繁殖
B.酵母菌和醋酸桿菌均以有絲分裂的方式進行增殖
C.酵母菌和醋酸桿菌發酵過程中控制通氣的情況不同
D.接入醋酸桿菌后，應適當升高發酵溫度
當缺少糖源時，醋酸桿菌將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛轉化為乙酸，同時乙醇還可以抑制雜菌繁殖，A項正確；酵母菌既可以進行無性繁殖又可以進行有性繁殖，醋酸桿菌以二分裂的方式進行增殖，B項錯誤；酵母菌發酵過程中先通氣使其大量繁殖，再密閉發酵產乙醇，醋酸桿菌為好氧細菌，需持續通入無菌氧氣，C項正確；釀酒酵母的最適生長溫度約為28 ℃，多數醋酸桿菌的最適生長溫度為30~35 ℃，D項正確。
解析
3.(2024·河北卷，T18改編)中國傳統白酒多以泥窖為發酵基礎，素有
“千年老窖萬年糟”“以窖養糟，以糟養泥”之說。多年反復利用的老窖池內壁窖泥中含有大量與釀酒相關的微生物。下列敘述錯誤的是( )
A.傳統白酒的釀造是在以釀酒酵母為主的多種微生物共同作用下完成的
B.窖池內各種微生物形成了相對穩定的體系，使釀造過程不易污染雜菌
C.從窖泥中分離的釀酒酵母擴大培養時，需在CO2或N2環境中進行
D.從谷物原料發酵形成的酒糟中，可分離出產淀粉酶的微生物
白酒的釀造主要菌種是釀酒酵母，由于窖泥中含有大量與釀酒相關的微生物，因此傳統白酒的釀造是在以釀酒酵母為主的多種微生物共同作用下完成的，A項正確；窖池內各種微生物形成了相對穩定的體系，且釀造過程產生的酒精也會抑制雜菌的生長與繁殖，使釀造過程不易污染雜菌，B項正確；對分離的釀酒酵母擴大培養時需要在有氧的條件下進行，C項錯誤；谷物原料如高粱等富含淀粉，因此從谷物原料發酵形成的酒糟中可分離出產淀粉酶的微生物，D項正確。
解析
4.(2021·湖北卷，T3)中國的許多傳統美食制作過程蘊含了生物發酵技術。下列敘述正確的是(　　)
A.泡菜制作過程中，酵母菌將葡萄糖分解成乳酸
B.饅頭制作過程中，酵母菌進行呼吸作用產生CO2
C.米酒制作過程中，將容器密封可以促進酵母菌生長
D.酸奶制作過程中，后期低溫處理可產生大量乳酸菌
在泡菜制作過程中，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸，A項錯誤；在饅頭制作過程中，酵母菌進行細胞呼吸產生CO2，從而使饅頭變得松軟，B項正確；在米酒制作過程中，將容器密封的目的是讓酵母菌進行無氧呼吸產生酒精，將容器密封不利于酵母菌生長，C項錯誤；在酸奶制作過程中，后期低溫處理的目的是抑制微生物的生長，延長保質期，D項錯誤。
解析
5.(2021·全國乙卷，T37)工業上所說的發酵是指微生物在有氧或無氧條件下通過分解與合成代謝將某些原料物質轉化為特定產品的過 程。利用微生物發酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業通過發酵制作醬油的流程示意圖如圖。
回答下列問題：
(1)米曲霉發酵過程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長提供營養物質，大豆中的________可為米曲霉的生長提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供________。
(2)米曲霉發酵過程的主要目的是使米曲霉充分生長繁殖，大量分泌制作醬油過程所需的酶類，這些酶中的________、________能分別將發酵池中的蛋白質和脂肪分解成易于吸收、風味獨特的成分，如將蛋白質分解為小分子的肽和________。米曲霉發酵過程需要提供營養物質、通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于___________
(填 “自養厭氧”“異養厭氧”或“異養好氧”)微生物。
蛋白質
碳源
蛋白酶
脂肪酶
氨基酸
異養好氧
(3)在發酵池發酵階段添加的乳酸菌屬于_____________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖的產物是____________。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質量的重要因素，據圖分析該階段中可以抑制雜菌生長的物質是___________
(答出1點即可)。
原核生物
酒精和CO2
食鹽
(1)大豆中的蛋白質可為米曲霉的生長提供氮源。淀粉屬于多糖，組成元素有C、H、O，可為米曲霉的生長提供碳源。(2)蛋白質和脂肪的分解分別需要蛋白酶和脂肪酶。蛋白酶可以將蛋白質水解為小分子的肽和氨基酸。據題意可知，米曲霉發酵過程中需要提供營養物質，且需要通入空氣并攪拌，故米曲霉的代謝類型為異養好氧型。(3)乳酸菌為原核生物；酵母菌為兼性厭氧微生物，在無氧條件下可以通過無氧呼吸產生酒精和CO2。由題圖可知，在發酵池發酵階段添加的酵母菌和乳酸菌通過無氧呼吸產生的酒精、乳酸可以抑制雜菌的生長，加入的食鹽也可抑制雜菌生長。
解析課時微練(三十七)　傳統發酵技術的應用與發酵工程
　
一、選擇題:本題共10小題,在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的
1.(2021·浙江1月選考,T10)用白蘿卜制作泡菜的過程中,采用適當方法可縮短腌制時間。下列方法中錯誤的是(　　)
A.將白蘿卜切成小塊
B.向容器中通入無菌空氣
C.添加已經腌制過的泡菜汁
D.用沸水短時處理白蘿卜塊
2.(2020·山東卷,T12)我國的釀酒技術歷史悠久,古人在實際生產中積累了很多經驗。《齊民要術》記載:將蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲發,如魚眼湯,凈淘米八斗,炊作飯,舒令極冷”。意思是將酒曲浸到活化,冒出魚眼大小的氣泡,把八斗米淘凈,蒸熟,攤開冷透。下列說法錯誤的是(　　)
A.“浸曲發”過程中酒曲中的微生物代謝加快
B.“魚眼湯”現象是微生物呼吸作用產生的CO2釋放形成的
C.“凈淘米”是為消除雜菌對釀酒過程的影響而采取的主要措施
D.“舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡
3.蘋果醋是以蘋果為原料經甲、乙兩個階段發酵而成的,下列說法錯誤的是(　　)
A.甲階段的發酵溫度低于乙階段的發酵溫度
B.過程①②在酵母菌細胞的細胞質基質中進行,③在線粒體中進行
C.根據醋酸菌的呼吸作用類型,乙過程需要在無氧條件下完成
D.甲、乙兩階段完成后溶液pH均降低
4.(2025·日照統考)酸豆角酸脆、營養豐富,制作的主要流程是:豆角去筋后洗凈、晾干→加鹽揉搓至翠綠色→放入泡菜壇→注入涼開水→添加適量香辛料和白酒→密閉、腌制2周左右。下列敘述錯誤的是(　　)
A.酸豆角的酸味主要與乳酸菌無氧呼吸產生的乳酸有關
B.加鹽揉搓至翠綠色利用了葉綠素能溶解于高濃度NaCl溶液的特性
C.發酵前期泡菜壇中會冒出氣泡,這是由酵母菌等微生物細胞呼吸所致
D.加入適量的食鹽、香辛料、白酒等不僅能增加食品風味,也能防止雜菌污染
5.(2025·邯鄲模擬)《齊民要術》記載了一種稱為“動酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的釀醋工藝:“大率酒一斗,用水三斗,合甕盛,置日中曝之。七日后當臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移動,撓攪之。數十日,醋成。”下列敘述錯誤的是(　　)
A.該方法依據的原理是醋酸菌在氧氣充足、糖源缺乏時將酒精轉化為乙酸
B.加水的目的是對酒進行稀釋,避免酒精濃度過高殺死醋酸菌
C.“衣”位于變酸的酒表面,是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的
D.“撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸,還可以增加溶液中的溶解氧
6.(2024·江西卷,T11)井岡霉素是我國科學家發現的一種氨基寡糖類抗生素,它由吸水鏈霉菌井岡變種(JGs,一種放線菌,菌體呈絲狀生長)發酵而來,在水稻病害防治等領域中得到廣泛應用。下列關于JGs發酵生產井岡霉素的敘述,正確的是(　　)
A.JGs可發酵生產井岡霉素,因為它含有能夠編碼井岡霉素的基因
B.JGs接入發酵罐前需要擴大培養,該過程不影響井岡霉素的產量
C.提高JGs發酵培養基中營養物質的濃度,一定會提高井岡霉素的產量
D.稀釋涂布平板法不宜用于監控JGs發酵過程中活細胞數量的變化
7.(2025·合肥模擬)馬奶酒是具有民族傳統特色的高級活性保健飲料,其發酵機理是利用乳酸菌和酵母菌進行乳酸發酵及酒精發酵。馬奶酒酵母菌株不同于一般微生物優先利用葡萄糖,而是在生長起始期就能優先利用半乳糖,然后同時利用這兩種糖進行生長。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A.一般發酵食品中的酵母菌細胞中不能合成半乳糖酶
B.純化馬奶中“特殊”酵母菌常用的方法之一是平板劃線法
C.馬奶酒酵母菌株能優先利用半乳糖的原因是其發生了基因突變
D.乳酸菌和酵母菌都可進行乳酸發酵和酒精發酵
8.(2023·江蘇卷,T16改編)某醋廠和啤酒廠的工藝流程如圖所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌;醋醅含有醋酸菌;糖化即淀粉水解過程。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A.糯米“蒸熟”與大米“蒸煮”的目的是利于糖化和滅菌
B.發酵原理是利用真菌的無氧呼吸與細菌的有氧呼吸
C.醋酸發酵過程中經常翻動發酵物,可控制發酵溫度和改善通氣狀況
D.啤酒釀造流程中適當增加溶解氧可縮短發酵時間
9.(2023·河北卷,T18改編)乳酸鏈球菌素(Nisin)是乳酸鏈球菌分泌的一種抗菌肽。研究者對Nisin發酵生產過程相關指標進行了檢測,結果如圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A.適度提高乳酸鏈球菌接種量可縮短Nisin發酵生產周期
B.發酵的中后期適量補加蔗糖溶液可促進菌體生長
C.向發酵罐內適時適量添加堿溶液可提高Nisin產量
D.發酵結束后主要通過收獲并破碎菌體以分離獲得Nisin產品
10.(2025·昭通模擬)青霉菌產生的青霉素是人類發現的第一種抗生素。青霉素發酵過程中,總有頭孢霉素產生。研究發現利用發酵技術生產青霉素時,青霉素和頭孢霉素有一個共同的前體物質,該前體物質在不同酶的作用下分別合成兩種物質。下列有關說法正確的是(　　)
A.發酵結束時可采用過濾、沉淀等方法從發酵液中提取青霉素
B.利用基因工程方法將控制合成頭孢霉素的基因敲除,能得到單一青霉素產物
C.青霉素發酵生產過程中不需要對培養基和發酵設備嚴格滅菌
D.接種和分離、提純產物是青霉素發酵過程的中心環節
二、非選擇題
11.(2021·重慶卷,T25)人類很早就能制作果酒,并用果酒進一步發酵生產果醋。
(1)人們利用水果及附著在果皮上的_______菌,在18~30 ℃、無氧條件下釀造果酒;利用醋酸菌在______________條件下,將酒精轉化成乙酸釀得果醋。釀造果醋時,得到了乙酸產率較高的醋酸菌群,為進一步純化獲得優良醋酸菌菌種,采用的接種方法是__________________________________。
(2)先釀制果酒再生產果醋的優勢有_______(多選,填序號)。
①先釀制果酒,發酵液能抑制雜菌的生長,有利于提高果醋的產率
②釀制果酒時形成的醋酸菌膜,有利于提高果醋的產率
③果酒有利于溶出水果中的風味物質并保留在果醋中
(3)果酒中的酒精含量對果醋的乙酸產率會產生一定的影響。某技術組配制發酵液研究了初始酒精濃度對乙酸含量的影響,結果如圖。
該技術組使用的發酵液中,除酒精外還包括的基本營養物質有______________(填寫兩種)。據圖可知,醋酸發酵的最適初始酒精濃度是_____;酒精濃度為10%時乙酸含量最低,此時,若要盡快提高乙酸含量,可采取的措施有____________________________________________________________________(答兩個方面即可)。
12.(科學探究)天津獨流老醋歷史悠久、獨具風味,其生產工藝流程如圖。
淀粉類原料葡萄糖 成熟酒醅成熟醋醅
(1)在糖化階段添加酶制劑需要控制反應溫度,這是因為酶_____________________。
(2)在酒精發酵階段,需添加酵母菌。在操作過程中,發酵罐先通氣,后密閉。通氣能提高_______的數量,有利于密閉時獲得更多的酒精產物。
(3)在醋酸發酵階段,獨流老醋采用獨特的分層固體發酵法,發酵30天。工藝如下。
①發酵過程中,定期取樣測定醋酸桿菌密度變化,趨勢如圖。據圖分析,與顛倒前相比,B層醋酸桿菌在顛倒后密度變化的特點是____________________________,由此推測,影響醋酸桿菌密度變化的主要環境因素是_________________________________。
②乳酸含量高是獨流老醋風味獨特的重要成因。發酵過程中,發酵缸中___________________________________層的醋醅有利于乳酸菌繁殖,積累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少,主要原因是發酵后期營養物質消耗等環境因素的改變,加劇了不同種類乳酸菌的____________,淘汰了部分乳酸菌種類。
課時微練(三十七)　傳統發酵技術的應用與發酵工程
1.B　解析　用白蘿卜制作泡菜的過程中,將白蘿卜切成小塊、用沸水短時處理白蘿卜塊、添加已經腌制過的泡菜汁,都有利于縮短腌制時間,A、C、D三項均正確;該過程中需要將壇口用水封好,以便形成無氧環境,因此不能向容器中通入無菌空氣,B項錯誤。
2.C　解析　由題意可知,“浸曲發”是將酒曲浸泡活化,在活化的過程中微生物代謝加快,A項正確;形成“魚眼湯”的原因是酒曲中的微生物進行呼吸作用產生了大量的CO2,向外釋放時形成了氣泡,B項正確;“凈淘米”主要是將米清洗干凈,“蒸熟”才是釀酒時為消除雜菌而采取的主要措施,C項錯誤;“舒令極冷”是將蒸熟的米溫度降低,這樣在米與酒曲混合時可以防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡,D項正確。
知識拓展　(1)酒曲中微生物(如曲霉)分泌的淀粉酶可將谷物中的淀粉分解,產生單糖等,使米酒具有甜味,單糖進一步在酵母菌的作用下產生酒精。
(2)酵母菌為兼性厭氧微生物,與無氧呼吸相比,細胞有氧呼吸產生的能量更多,更能滿足酵母菌大量繁殖時的需求,因此對分離的釀酒酵母擴大培養時需在有氧的條件下進行。
3.C　解析　甲為果酒發酵,乙為果醋發酵,甲階段的發酵溫度(18~30 ℃)低于乙階段的發酵溫度(30~35 ℃),A項正確;過程①②是無氧呼吸,在酵母菌細胞的細胞質基質中進行,③是有氧呼吸的第二、三階段,在線粒體中進行,B項正確;醋酸菌為好氧細菌,故根據醋酸菌的呼吸作用類型,乙過程需要在有氧條件下完成,C項錯誤;醋酸菌將葡萄糖或者乙醇分解成醋酸,使pH降低,酵母菌將葡萄糖氧化分解為CO2,CO2溶于發酵液會形成碳酸,使pH降低,D項正確。
4.B　解析　制作酸豆角的原理是乳酸菌在無氧條件下進行無氧呼吸產生乳酸,A項正確;加鹽揉搓至翠綠色利用了植物細胞滲透失水的原理,使豆角細胞的水分減少,另外,葉綠素易溶于有機溶劑,不溶于NaCl溶液中,B項錯誤;發酵前期泡菜壇中會冒出氣泡,這是酵母菌等微生物細胞呼吸釋放氣體所致,C項正確;加入適量的食鹽、香辛料、白酒等一方面能抑制微生物生長,防止雜菌污染,一方面能增加食品風味,D項正確。
5.C　解析　該方法的原理是醋酸菌在氧氣充足、缺少糖源時可將乙醇變為乙醛,再將乙醛變為乙酸,A項正確;加水的目的是對“酒”進行稀釋,避免酒精濃度過高殺死醋酸菌,B項正確;“衣”位于變酸的酒表面,是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的,C項錯誤;醋酸菌是一種好氧細菌,“撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸,還可以增加溶液中的溶解氧,D項正確。
6.D　解析　基因表達的產物是蛋白質,而井岡霉素是JGs發酵生產的一種氨基寡糖類抗生素,A項錯誤;JGs接入發酵罐前需要擴大培養,該過程會影響JGs的數量,進而影響井岡霉素的產量,B項錯誤;在一定范圍內提高JGs發酵培養基中營養物質的濃度,會提高井岡霉素的產量,但若濃度過大,反而會降低井岡霉素的產量,C項錯誤;JGs是一種放線菌,菌體呈絲狀生長,形成的菌落難以區分,因此稀釋涂布平板法不宜用于監控JGs發酵過程中活細胞數量的變化,D項正確。
7.D　解析　一般發酵食品中的酵母菌細胞中不能合成半乳糖酶,因此不能利用半乳糖,A項正確;平板劃線法和稀釋涂布平板法是純化微生物的兩種常用方法,B項正確;馬奶酒酵母菌株能優先利用半乳糖的原因是其發生了基因突變,C項正確;乳酸菌是厭氧細菌,只能進行乳酸發酵,酵母菌是兼性厭氧微生物,只能進行酒精發酵,D項錯誤。
8.B　解析　糯米“蒸熟”與大米“蒸煮”的目的均有利于滅菌和糖化過程,A項正確;題圖中制酒用到了酒曲,酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌,霉菌屬于真菌,其為需氧型,該過程霉菌產生的淀粉酶有利于將糯米中的淀粉分解,其中的乳酸菌(細菌)進行的是無氧呼吸,酵母菌(真菌)主要進行無氧呼吸完成釀酒的過程,醋酸發酵過程中主要利用了醋酸菌(細菌)的有氧呼吸,B項錯誤;醋酸發酵過程中利用了醋酸菌的有氧呼吸,在發酵過程中經常翻動發酵物,有利于散熱,可控制發酵溫度和改善通氣狀況,C項正確;啤酒釀造利用的原理是酵母菌的無氧呼吸產生酒精,釀造流程中,若在前期適當增加溶解氧,有利于酵母菌有氧呼吸產生更多的能量,以滿足酵母菌自身增殖的需要,因而可縮短發酵時間,D項正確。
9.D　解析　適量提高乳酸鏈球菌的接種量,可以使菌體數量增加較快,進而使Nisin濃度更快提高,因此可以縮短發酵生產周期,在較短時間收獲產品,A項正確;蔗糖是乳酸鏈球菌的營養物質,隨著發酵的進行,發酵液中蔗糖含量逐漸降低,因此中后期補加一定量的蔗糖溶液利于菌體生長,B項正確;乳酸菌生長過程中產生的乳酸會使發酵罐內pH下降,因此在發酵過程中向發酵罐內適時適量添加堿液,可以創造適于Nisin生產的pH條件,C項正確;Nisin為乳酸鏈球菌的分泌產物,主要存在于發酵液中,可根據產物的性質采取適當的提取、分離和純化措施從發酵液中獲得產品,D項錯誤。
10.B　解析　若發酵產品是微生物細胞本身,可在發酵結束之后,采用過濾、沉淀等方法得到產品,而青霉素是青霉菌的代謝產物,可根據產物的性質采取適當的分離方法獲得,A項錯誤;若利用基因工程的方法將控制合成頭孢霉素的基因敲除,就不會產生頭孢霉素,則青霉素發酵時能得到單一青霉素產物,B項正確;為防止雜菌污染,在青霉素生產過程中培養基和發酵設備都必須經過嚴格的滅菌,C項錯誤;發酵工程的中心環節是發酵罐內發酵,D項錯誤。
11.答案　(1)酵母　30~35 ℃、有氧　平板劃線法(或稀釋涂布平板法)　(2)①②③　(3)氮源、無機鹽　6%(或5%~7%也可)　通入無菌空氣,適當提高溫度等(合理即可)
解析　(1)釀酒時人們利用果皮上天然的酵母菌進行發酵,醋酸菌發酵果醋的條件為30~35 ℃、有氧。純化菌種采用平板劃線法或稀釋涂布平板法。(2)釀制果酒需要缺氧、呈酸性的環境,使大部分微生物無法生長,可以提高產品的純度和產率;果酒釀制過程中表面形成的醋酸菌膜,是醋酸菌大量繁殖形成的,醋酸菌增多,有利于提高果醋的產率;果酒有利于溶出水果中的風味物質并保留在果醋中。(3)發酵液相當于醋酸菌的培養基,要為醋酸菌的生長提供碳源、氮源、水和無機鹽等營養物質,酒精可以作為碳源,還需要有氮源、水和無機鹽等。分析題圖可知,當初始酒精濃度為6%時醋酸含量最高,故最適初始酒精濃度為6%。酒精濃度為10%時,可以根據醋酸菌的好氧性通入無菌空氣或根據其喜高溫的特點,適當提高溫度等來加大產率。
12.答案　(1)在最適溫度條件下催化能力最強　(2)酵母菌　(3)①先快速增長后趨于穩定　氧氣、營養物質、pH　②顛倒前的B層和顛倒后的A(或不翻動或下)　③種間競爭(或競爭)
解析　(1)因酶在最適溫度下的催化能力最強,故發酵過程中需控制好反應溫度。(2)酵母菌是兼性厭氧微生物,在有氧條件下分解有機物釋放的能量多,繁殖快。(3)①分析題圖可知,與翻動前相比,B層在翻動后醋酸桿菌密度先快速增加而后趨于穩定,對比翻動前后B層醋酸桿菌所處環境條件知,影響醋酸桿菌密度變化的主要環境因素有氧氣濃度、pH及營養物質含量等。②乳酸菌是厭氧型微生物,處于發酵缸下層的醋醅有利于乳酸菌發酵產生乳酸。③隨著發酵時間的推移,環境中營養物質減少,代謝廢物增多,微生物生存條件惡劣,不同種乳酸菌間的競爭加劇,部分菌種因不適應環境而被淘汰。(共35張PPT)
傳統發酵技術的應用與發酵工程
課時微練(三十七)
一、選擇題：本題共10小題，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的
1.(2021·浙江1月選考，T10)用白蘿卜制作泡菜的過程中，采用適當方法可縮短腌制時間。下列方法中錯誤的是( )
A.將白蘿卜切成小塊
B.向容器中通入無菌空氣
C.添加已經腌制過的泡菜汁
D.用沸水短時處理白蘿卜塊
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用白蘿卜制作泡菜的過程中，將白蘿卜切成小塊、用沸水短時處理白蘿卜塊、添加已經腌制過的泡菜汁,都有利于縮短腌制時間，A、C、D三項均正確；該過程中需要將壇口用水封好，以便形成無氧環境，因此不能向容器中通入無菌空氣，B項錯誤。
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2.(2020·山東卷，T12)我國的釀酒技術歷史悠久，古人在實際生產中積累了很多經驗。《齊民要術》記載:將蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲發,如魚眼湯，凈淘米八斗，炊作飯，舒令極冷”。意思是將酒曲浸到活化，冒出魚眼大小的氣泡，把八斗米淘凈，蒸熟，攤開冷透。下列說法錯誤的是( )
A.“浸曲發”過程中酒曲中的微生物代謝加快
B.“魚眼湯”現象是微生物呼吸作用產生的CO2釋放形成的
C.“凈淘米”是為消除雜菌對釀酒過程的影響而采取的主要措施
D.“舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡
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由題意可知，“浸曲發”是將酒曲浸泡活化，在活化的過程中微生物代謝加快，A項正確；形成“魚眼湯”的原因是酒曲中的微生物進行呼吸作用產生了大量的CO2，向外釋放時形成了氣泡，B項正確；
“凈淘米”主要是將米清洗干凈，“蒸熟”才是釀酒時為消除雜菌而采取的主要措施，C項錯誤；“舒令極冷”是將蒸熟的米溫度降低，這樣在米與酒曲混合時可以防止蒸熟的米溫度過高導致酒曲中的微生物死亡，D項正確。
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知識拓展　(1)酒曲中微生物(如曲霉)分泌的淀粉酶可將谷物中的淀粉分解，產生單糖等，使米酒具有甜味，單糖進一步在酵母菌的作用下產生酒精。
(2)酵母菌為兼性厭氧微生物，與無氧呼吸相比，細胞有氧呼吸產生的能量更多，更能滿足酵母菌大量繁殖時的需求，因此對分離的釀酒酵母擴大培養時需在有氧的條件下進行。
3.蘋果醋是以蘋果為原料經甲、乙兩個階段發酵而成的，下列說法錯誤的是( )
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A.甲階段的發酵溫度低于乙
階段的發酵溫度
B.過程①②在酵母菌細胞的細胞質基質中進行，③在線粒體中進行
C.根據醋酸菌的呼吸作用類型，乙過程需要在無氧條件下完成
D.甲、乙兩階段完成后溶液pH均降低
甲為果酒發酵，乙為果醋發酵，甲階段的發酵溫度(18~30 ℃)低于乙階段的發酵溫度(30~35 ℃)，A項正確；過程①②是無氧呼吸，在酵母菌細胞的細胞質基質中進行，③是有氧呼吸的第二、三階段，在線粒體中進行，B項正確；醋酸菌為好氧細菌，故根據醋酸菌的呼吸作用類型,乙過程需要在有氧條件下完成，C項錯誤；醋酸菌將葡萄糖或者乙醇分解成醋酸，使pH降低，酵母菌將葡萄糖氧化分解為CO2，CO2溶于發酵液會形成碳酸，使pH降低，D項正確。
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4.(2025·日照統考)酸豆角酸脆、營養豐富，制作的主要流程是：豆角去筋后洗凈、晾干→加鹽揉搓至翠綠色→放入泡菜壇→注入涼開水→添加適量香辛料和白酒→密閉、腌制2周左右。下列敘述錯誤的是( )
A.酸豆角的酸味主要與乳酸菌無氧呼吸產生的乳酸有關
B.加鹽揉搓至翠綠色利用了葉綠素能溶解于高濃度NaCl溶液的特性
C.發酵前期泡菜壇中會冒出氣泡，這是由酵母菌等微生物細胞呼吸所致
D.加入適量的食鹽、香辛料、白酒等不僅能增加食品風味，也能防止雜菌污染
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制作酸豆角的原理是乳酸菌在無氧條件下進行無氧呼吸產生乳酸，A項正確；加鹽揉搓至翠綠色利用了植物細胞滲透失水的原理，使豆角細胞的水分減少,另外,葉綠素易溶于有機溶劑，不溶于NaCl溶液中，B項錯誤；發酵前期泡菜壇中會冒出氣泡，這是酵母菌等微生物細胞呼吸釋放氣體所致，C項正確；加入適量的食鹽、香辛料、白酒等一方面能抑制微生物生長，防止雜菌污染，一方面能增加食品風味，D項正確。
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5.(2025·邯鄲模擬)《齊民要術》記載了一種稱為“動酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的釀醋工藝：“大率酒一斗，用水三斗，合甕盛，置日中曝之。七日后當臭，衣(指菌膜)生，勿得怪也，但停置，勿移動，撓攪之。數十日，醋成。”下列敘述錯誤的是( )
A.該方法依據的原理是醋酸菌在氧氣充足、糖源缺乏時將酒精轉化為乙酸
B.加水的目的是對酒進行稀釋，避免酒精濃度過高殺死醋酸菌
C.“衣”位于變酸的酒表面，是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的
D.“撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸，還可以增加溶液中的溶解氧
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該方法的原理是醋酸菌在氧氣充足、缺少糖源時可將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為乙酸，A項正確；加水的目的是對“酒”進行稀釋，避免酒精濃度過高殺死醋酸菌，B項正確；“衣”位于變酸的酒表面，是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的，C項錯誤；醋酸菌是一種好氧細菌，“撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸，還可以增加溶液中的溶解氧，D項正確。
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6.(2024·江西卷，T11)井岡霉素是我國科學家發現的一種氨基寡糖類抗生素，它由吸水鏈霉菌井岡變種(JGs，一種放線菌，菌體呈絲狀生長)發酵而來，在水稻病害防治等領域中得到廣泛應用。下列關于JGs發酵生產井岡霉素的敘述，正確的是( )
A.JGs可發酵生產井岡霉素，因為它含有能夠編碼井岡霉素的基因
B.JGs接入發酵罐前需要擴大培養，該過程不影響井岡霉素的產量
C.提高JGs發酵培養基中營養物質的濃度，一定會提高井岡霉素的產量
D.稀釋涂布平板法不宜用于監控JGs發酵過程中活細胞數量的變化
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基因表達的產物是蛋白質，而井岡霉素是JGs發酵生產的一種氨基寡糖類抗生素，A項錯誤；JGs接入發酵罐前需要擴大培養，該過程會影響JGs的數量，進而影響井岡霉素的產量，B項錯誤；在一定范圍內提高JGs發酵培養基中營養物質的濃度，會提高井岡霉素的產量,但若濃度過大，反而會降低井岡霉素的產量，C項錯誤；JGs是一種放線菌，菌體呈絲狀生長，形成的菌落難以區分，因此稀釋涂布平板法不宜用于監控JGs發酵過程中活細胞數量的變化，D項正確。
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7.(2025·合肥模擬)馬奶酒是具有民族傳統特色的高級活性保健飲料,其發酵機理是利用乳酸菌和酵母菌進行乳酸發酵及酒精發酵。馬奶酒酵母菌株不同于一般微生物優先利用葡萄糖，而是在生長起始期就能優先利用半乳糖，然后同時利用這兩種糖進行生長。下列有關敘述錯誤的是( )
A.一般發酵食品中的酵母菌細胞中不能合成半乳糖酶
B.純化馬奶中“特殊”酵母菌常用的方法之一是平板劃線法
C.馬奶酒酵母菌株能優先利用半乳糖的原因是其發生了基因突變
D.乳酸菌和酵母菌都可進行乳酸發酵和酒精發酵
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一般發酵食品中的酵母菌細胞中不能合成半乳糖酶，因此不能利用半乳糖，A項正確；平板劃線法和稀釋涂布平板法是純化微生物的兩種常用方法，B項正確；馬奶酒酵母菌株能優先利用半乳糖的原因是其發生了基因突變，C項正確；乳酸菌是厭氧細菌，只能進行乳酸發酵，酵母菌是兼性厭氧微生物，只能進行酒精發酵，D項錯誤。
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8.(2023·江蘇卷，T16改編)某醋廠和啤酒廠的工藝流程如圖所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解過程。下列相關敘述錯誤的是( )
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A.糯米“蒸熟”與大米“蒸煮”的目的是利于糖化和滅菌
B.發酵原理是利用真菌的無氧呼吸與細菌的有氧呼吸
C.醋酸發酵過程中經常翻動發酵物，可控制發酵溫度和改善通氣狀況
D.啤酒釀造流程中適當增加溶解氧可縮短發酵時間
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糯米“蒸熟”與大米“蒸煮”的目的均有利于滅菌和糖化過程，A項正確；題圖中制酒用到了酒曲，酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌，霉菌屬于真菌，其為需氧型，該過程霉菌產生的淀粉酶有利于將
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糯米中的淀粉分解，其中的乳酸菌(細菌)進行的是無氧呼吸，酵母菌(真菌)主要進行無氧呼吸完成釀酒的過程，醋酸發酵過程中主要利用了醋酸菌(細菌)的有氧呼吸，B項錯誤；醋酸發酵過程中利用了醋酸菌的有氧呼吸，在發酵過程中經常翻動發酵物，有利于散熱，可控制發酵溫度和改善通氣狀況，C項正確；啤酒釀造利用的原理是酵母菌的無氧呼吸產生酒精，釀造流程中，若在前期適當增加溶解氧，有利于酵母菌有氧呼吸產生更多的能量，以滿足酵母菌自身增殖的需要，因而可縮短發酵時間，D項正確。
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9.(2023·河北卷，T18改編)乳酸鏈球菌素(Nisin)是乳酸鏈球菌分泌的一種抗菌肽。研究者對Nisin發酵生產過程相關指標進行了檢測，結果如圖。下列敘述錯誤的是( )
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A.適度提高乳酸鏈球菌接種量可縮短Nisin發酵生產周期
B.發酵的中后期適量補加蔗糖溶液可促進菌體生長
C.向發酵罐內適時適量添加堿溶液可提高Nisin產量
D.發酵結束后主要通過收獲并破碎菌體以分離獲得Nisin產品
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適量提高乳酸鏈球菌的接種量，可以使菌體數量增加較快，進而使Nisin濃度更快提高，因此可以縮短發酵生產周期，在較短時間收獲產品，A項正確；蔗糖是乳酸鏈球菌的營養物質，隨著發酵
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的進行，發酵液中蔗糖含量逐漸降低，因此中后期補加一定量的蔗糖溶液利于菌體生長，B項正確；乳酸菌生長過程中產生的乳酸會使發酵罐內pH下降，因此在發酵過程中向發酵罐內適時適量添加堿液，可以創造適于Nisin生產的pH條件，C項正確；Nisin為乳酸鏈球菌的分泌產物，主要存在于發酵液中，可根據產物的性質采取適當的提取、分離和純化措施從發酵液中獲得產品，D項錯誤。
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10.(2025·昭通模擬)青霉菌產生的青霉素是人類發現的第一種抗生素。青霉素發酵過程中，總有頭孢霉素產生。研究發現利用發酵技術生產青霉素時，青霉素和頭孢霉素有一個共同的前體物質，該前體物質在不同酶的作用下分別合成兩種物質。下列有關說法正確的是( )
A.發酵結束時可采用過濾、沉淀等方法從發酵液中提取青霉素
B.利用基因工程方法將控制合成頭孢霉素的基因敲除，能得到單一青霉素產物
C.青霉素發酵生產過程中不需要對培養基和發酵設備嚴格滅菌
D.接種和分離、提純產物是青霉素發酵過程的中心環節
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若發酵產品是微生物細胞本身，可在發酵結束之后，采用過濾、沉淀等方法得到產品，而青霉素是青霉菌的代謝產物，可根據產物的性質采取適當的分離方法獲得，A項錯誤；若利用基因工程的方法將控制合成頭孢霉素的基因敲除，就不會產生頭孢霉素，則青霉素發酵時能得到單一青霉素產物，B項正確；為防止雜菌污染，在青霉素生產過程中培養基和發酵設備都必須經過嚴格的滅菌,C項錯誤;發酵工程的中心環節是發酵罐內發酵，D項錯誤。
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二、非選擇題
11.(2021·重慶卷，T25)人類很早就能制作果酒，并用果酒進一步發酵生產果醋。
(1)人們利用水果及附著在果皮上的_________菌，在18~30 ℃、無氧條件下釀造果酒；利用醋酸菌在________________條件下，將酒精轉化成乙酸釀得果醋。釀造果醋時，得到了乙酸產率較高的醋酸菌群，為進一步純化獲得優良醋酸菌菌種，采用的接種方法是_______________________________。
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酵母
30~35 ℃、有氧
平板劃線法(或稀釋涂布平板法)
(2)先釀制果酒再生產果醋的優勢有___________(多選，填序號)。
①先釀制果酒，發酵液能抑制雜菌的生長，有利于提高果醋的產率
②釀制果酒時形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的產率
③果酒有利于溶出水果中的風味物質并保留在果醋中
(3)果酒中的酒精含量對果醋的乙酸產率
會產生一定的影響。某技術組配制發酵
液研究了初始酒精濃度對乙酸含量的影
響，結果如圖。
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①②③
該技術組使用的發酵液中，除酒精外還包括的基本營養物質有_________________(填寫兩種)。據圖可知，醋酸發酵的最適初始酒精濃度是____________________；酒精濃度為10%時乙酸含量最低，此時，若要盡快提高乙酸含量，可采取的措施有_________________
__________________________(答兩個方面即可)。
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氮源、無機鹽
6%(或5%~7%也可)
通入無菌空氣，適當提高溫度等(合理即可)
(1)釀酒時人們利用果皮上天然的酵母菌進行發酵，醋酸菌發酵果醋的條件為30~35 ℃、有氧。純化菌種采用平板劃線法或稀釋涂布平板法。(2)釀制果酒需要缺氧、呈酸性的環境，使大部分微生物無法生長，可以提高產品的純度和產率；果酒釀制過程中表面形成的醋酸菌膜，是醋酸菌大量繁殖形成的，醋酸菌增多，有利于提高果醋的產率；果酒有利于溶出水果中的風味物質并保留在果醋中。(3)發酵液相當于醋酸菌的培養基，要為醋酸菌的生長提
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供碳源、氮源、水和無機鹽等營養物質，酒精可以作為碳源，還需要有氮源、水和無機鹽等。分析題圖可知，當初始酒精濃度為6%時醋酸含量最高，故最適初始酒精濃度為6%。酒精濃度為10%時，可以根據醋酸菌的好氧性通入無菌空氣或根據其喜高溫的特點，適當提高溫度等來加大產率。
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12.(科學探究)天津獨流老醋歷史悠久、獨具風味，其生產工藝流程如圖。
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(1)在糖化階段添加酶制劑需要控制反應溫度，這是因為酶_______________________________。
在最適溫度條件下催化能力最強
(2)在酒精發酵階段，需添加酵母菌。在操作過程中，發酵罐先通氣,后密閉。通氣能提高_____________的數量，有利于密閉時獲得更多的酒精產物。
(3)在醋酸發酵階段，獨流老醋采用獨特的分層固體發酵法，發酵30天。工藝如下。
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酵母菌
①發酵過程中，定期取樣測定醋酸桿菌密度變化，趨勢如圖。據圖分析，與顛倒前相比，B層醋酸桿菌在顛倒后密度變化的特點是________________________，由此推測，影響醋酸桿菌密度變化的主要環境因素是________________________。
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先快速增長后趨于穩定
氧氣、營養物質、pH
②乳酸含量高是獨流老醋風味獨特的重要成因。發酵過程中，發酵缸中________________________________________層的醋醅有利于乳酸菌繁殖，積累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少，主要原因是發酵后期營養物質消耗等環境因素的改變，加劇了不同種類乳酸菌的_____________
_______，淘汰了部分乳酸菌種類。
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顛倒前的B層和顛倒后的A(或不翻動或下)
種間競爭(或競爭)
(1)因酶在最適溫度下的催化能力最強，故發酵過程中需控制好反應溫度。(2)酵母菌是兼性厭氧微生物，在有氧條件下分解有機物釋放的能量多，繁殖快。(3)①分析題圖可知，與翻動前相比，B層在翻動后醋酸桿菌密度先快速增加而后趨于穩定，對比翻動前后B層醋酸桿菌所處環境條件知，影響醋酸桿菌密度變化的主要環境因素有氧氣濃度、pH及營養物質含量等。②乳酸菌是厭氧型
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微生物，處于發酵缸下層的醋醅有利于乳酸菌發酵產生乳酸。③隨著發酵時間的推移，環境中營養物質減少，代謝廢物增多，微生物生存條件惡劣，不同種乳酸菌間的競爭加劇，部分菌種因不適應環境而被淘汰。
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