35 2022年高考生物一轮复习（新高考版2(鲁辽)适用） 第十单元 第35讲 传统发酵技术的应用和发酵工程及其应用

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[目标要求] 1.掌握泡菜、果酒和果醋的制作原理和过程。2.了解发酵工程的一般流程及应用。
考点一 发酵与传统发酵技术的概念及泡菜的制作
1．发酵与传统发酵技术
(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
①概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
②实例——腐乳的制作
a．经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸。
b．参与的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
③特点：传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式。
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。反应式：C6H12O6eq \(―→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量。
(3)制作流程
(1)泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵( √ )
(2)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件( × )
(3)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵( √ )
(4)泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜( × )
(5)制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少( × )
(1)日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜的原因是在腌制过程中，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐摄入过量或在特定条件下，会危害人体健康。
(2)制作的泡菜“咸而不酸”的原因：可能是食盐浓度过高、发酵温度过低导致泡菜未能正常发酵。
1．泡菜制作中的注意事项
2．泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸及亚硝酸盐含量的变化
考向一 发酵及传统发酵技术的概念
1．关于发酵的叙述，不正确的是( )
A．发酵就是无氧呼吸
B．发酵是将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程
C．酒精发酵是由活的酵母菌引起的
D．利用微生物能够生产出人们所需多种产物的原因是不同的微生物具有产生不同代谢物的能力
答案 A
解析 发酵包括有氧发酵和无氧发酵，A错误；发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程，B正确；酒精发酵是由活的酵母菌引起的，C正确；不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，因此利用微生物能够生产出人们所需的多种产物，D正确。
2．下列有关传统发酵技术的叙述，不正确的是( )
A．传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主
B．在制作腐乳的过程中，多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉
C．腐乳味道鲜美的原因在于大分子蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸
D．传统发酵技术都是直接利用的天然原料中的微生物
答案 D
解析 传统发酵技术是指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术，D错误。
考向二 泡菜的制作
3．利用卷心菜发酵制作泡菜的过程中，乳酸菌、酵母菌细胞数量和pH的变化如图所示。下列叙述不正确的是( )
A．酵母菌和乳酸菌均有由核膜包被的细胞核
B．发酵初期乳酸菌建立了明显的菌种优势
C．前6天pH下降主要由乳酸菌代谢引起
D．发酵中期酵母菌通过无氧呼吸为细胞增殖提供能量
答案 A
4．泡菜是指为了利于长时间存放而经过发酵的蔬菜。一般来说，只要是含纤维素丰富的蔬菜或水果，都可以被制成泡菜。蔬菜在经过腌渍及调味之后，有种特殊的风味，很多人会当作一种常见的配菜食用。在泡菜发酵期间，由于乳酸菌的发酵作用，发酵产物乳酸不断积累，因此可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量，将泡菜发酵过程分为三个阶段。
(1)发酵初期：蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物中，大肠杆菌和酵母菌等较为活跃。其中的酵母菌最初的细胞呼吸方式是______________。发酵初期会有气泡从坛沿水槽内间歇性地放出，从而使坛内逐渐形成厌氧状态，乳酸发酵开始。这些气泡产生的原因是_________。
(2)发酵中期：由于初期乳酸发酵使乳酸不断积累，pH下降，厌氧状态形成，乳酸菌开始活跃，并产生大量乳酸，乳酸的积累量可达到0.6%～0.8%，pH为3.5～3.8。这一时期为泡菜完全成熟阶段，泡菜有酸味而且清香。试分析此时坛内其他微生物的活动情况及原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)乳酸菌的培养条件除了适宜的温度、pH之外，还必须保证________条件。
答案 (1)有氧呼吸 酵母菌等进行细胞呼吸产生CO2 (2)由于pH不适宜，大肠杆菌、酵母菌和霉菌等的活动受到抑制；由于氧气耗尽，需氧型微生物的活动受抑制现象尤为严重 (3)无氧
考点二 果酒和果醋的制作
1．制作原理与发酵条件
2.发酵过程及注意事项
(1)实验用具消毒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精, 清洗干净，并用体积分数为70%, 的酒精消毒，晾干备用))
↓
(2)挑选冲洗葡萄eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(先冲洗1～2次，再去除枝梗和腐烂的, 籽粒，沥干,不能反复冲洗，防止洗去野生酵母菌))
↓
(3)榨汁eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶, 中要留有大约\f(1,3)的空间))
↓
(4)果酒发酵eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(将温度控制在18～30 ℃进行发酵,发酵过程要注意适时排气))
↓
(5)取样检测eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(10～12 d取样检测酒精含量：在酸性条件, 下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，, 酵母菌数量镜检))
↓
(6)果醋发酵eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(打开瓶盖，盖上一层纱布，在温度为30～35 ℃, 条件下发酵，时间为7～8 d))
教材中的隐性知识 源于选择性必修3 P8“练习与应用·拓展应用3”：
图中①为充气口，用来充入氧气(无菌空气)。②为排气口，在酒精发酵时排出的是酒精发酵产生的CO2，在醋酸发酵时排出的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的CO2；长而弯曲的胶管的作用是防止空气中微生物的进入。③为出料口，便于取样检测，及时监测发酵进行的情况。
(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸( × )
(2)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度( × )
(3)在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长( √ )
(4)在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气( √ )
(5)在制作葡萄酒的过程中，应先去除葡萄的枝梗，再进行反复冲洗，这样才可以洗得彻底
( × )
(1)葡萄酒呈现深红色的原因是在酒精发酵过程中，葡萄中的色素进入发酵液。
(2)果酒发酵时先通气后密封的目的是酵母菌是兼性厌氧菌，因此果酒发酵时先通气使酵母菌大量繁殖；后密封使酵母菌进行酒精发酵。
考向一 果酒和果醋制作的过程
5．(2020·山东等级考模拟)在实验室中可利用酵母菌发酵的方式制作葡萄酒，下列说法正确的是( )
A．葡萄糖在酵母菌细胞的线粒体内被分解
B．制作葡萄酒时酵母菌先在有氧条件下大量增殖
C．制作过程中酵母菌始终处于碱性环境
D．酵母菌的发酵产物不会抑制自身的代谢活动
答案 B
6．(2020·义乌一模)下面是果酒和果醋制作的实验流程和发酵装置。根据图示回答下列问题：
(1)完成图1中的实验流程：_________________________________________________。
(2)图2装置中的充气口在____________过程中要关闭，否则可能发生使发酵液变酸的反应____________________________(写出该反应式)，而排气口在该过程中应开放，排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，目的是______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应呈________色。
(4)果酒和果醋的制作分别利用了酵母菌和________两种微生物的发酵原理，后者在结构上的主要特点是________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)醋酸发酵
(2)酒精发酵 C2H5OH＋O2eq \(―→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O＋能量 避免空气中其他微生物进入发酵装置(防止空气中的微生物污染)
(3)灰绿
(4)醋酸菌 无以核膜为界限的细胞核
解析 在酒精发酵阶段，充气口应关闭，否则醋酸菌会将乙醇氧化为醋酸，从而使发酵液变酸。酵母菌为真菌，属于真核生物，醋酸菌为细菌，属于原核生物，两者在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。
考向二 发酵过程的注意事项
7．(2020·山东滨州高三期末)下列关于果酒、果醋发酵技术的说法，正确的是( )
A．利用葡萄制作果酒时，需要对葡萄和发酵瓶进行消毒处理
B．果酒发酵的适宜温度为30～35 ℃，果醋发酵的适宜温度为18～30 ℃
C．发酵过程中醋酸菌的增殖方式与酵母菌的相同
D．醋酸菌在有氧条件下可利用糖类或乙醇进行发酵
答案 D
解析 利用葡萄制作果酒时，菌种主要来自葡萄表面的酵母菌，所以不能对葡萄进行消毒处理，A错误；果酒发酵的适宜温度为18～30 ℃，果醋发酵的适宜温度为30～35 ℃，B错误；酵母菌为真核生物，增殖方式主要是出芽生殖，而醋酸菌为原核生物，增殖方式是二分裂，C错误；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌能将葡萄汁中的糖分解成醋酸，当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸，D正确。
8．(2020·北京北大附中高三考前测试)如图是利用新鲜葡萄汁探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．装置中注入的葡萄汁超过1/3，氧气太少不利于酵母菌的有氧呼吸
B．果酒发酵中期通入氮气，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸
C．果醋发酵时通入空气不足，醋酸菌将进行无氧呼吸产生乳酸
D．果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反
答案 B
解析 装置中注入葡萄汁后，要留出大约1/3的空间，保证酵母菌的有氧呼吸，A错误；果酒发酵中期通入氮气，酵母菌因缺氧将从有氧呼吸转变为无氧呼吸，B正确；醋酸菌是好氧细菌，果醋发酵时通入空气不足，会导致醋酸菌大量死亡，C错误；果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中会产生二氧化碳，二氧化碳溶于水使发酵液pH也逐渐降低，D错误。
归纳总结 传统发酵技术中三种常用菌种的比较
考点三 发酵工程及其应用
1．发酵工程的基本环节
教材中的隐性知识 源于选择性必修3 P23“思考·讨论”：选择发酵工程用的菌种时，需要考虑的因素有：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；产量高；发酵条件易控制；菌种不易变异退化等。
2．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生产抗生素、多种氨基酸；②生产激素和免疫抑制剂等。
(3)在农牧业上的应用：①生产微生物肥料；②生产微生物农药；③生产微生物饲料。
(4)其他方面的应用：如利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂等。
教材中的隐性知识 源于选择性必修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菌体。其不仅含有丰富的蛋白质，还含有糖类、脂质和维生素等物质。
(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)在连续培养过程中补充的同种培养液和空气须先灭菌( √ )
(4)乳酸菌可以代替酵母菌用于乙醇的生产( × )
(5)发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关( √ )
(6)单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的( × )
(源于选择性必修3 P22～23“图1－9”)某生产谷氨酸的发酵装置，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，由此可知环境条件不仅影响微生物的生长繁殖，而且也会影响微生物的代谢物的形成。
考向一 发酵工程的基本环节
9．(2020·天津实验中学高三第二次测试)某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是( )
A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案 B
解析 葡萄酒发酵的原理是酵母菌无氧呼吸可产生酒精，即葡萄糖在无氧条件下被酵母菌分解产生二氧化碳和酒精，并释放少量的能量，发酵的温度一般控制在18～30 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物之一，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误；酵母菌进行无氧呼吸产生二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。
10．下图为发酵工程生产产品的流程图。请据图回答下列问题：
(1)性状优良的菌种可从自然界中获取，随着技术发展，人们也可以通过______________、__________________(2种育种方式)获得。
(2)发酵过程是发酵工程的中心阶段。这时，除了要检测发酵进程外，还要及时添加培养基组分。同时，要严格控制________________________(至少写出3个)与转速等发酵条件。
(3)发酵得到的微生物产品，如果产品是微生物细胞本身，可在发酵结束后，采用________等方法将菌体分离与干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的________采取适当的提取、分离和纯化措施获得产品。
答案 (1)诱变育种 基因工程育种 (2)温度、pH、溶解氧、通气量 (3)过滤、沉淀 性质
考向二 发酵工程的应用
11．关于单细胞蛋白叙述正确的是( )
A．是从微生物细胞中提取的蛋白质
B．通过发酵生产的微生物菌体
C．是微生物细胞分泌的抗生素
D．单细胞蛋白不能作为食品
答案 B
解析 单细胞蛋白是通过发酵获得的微生物菌体。
12．谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠(味精)。如图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径，通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答下列问题：
(1)与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌在结构上的显著特点是____________________；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁和生物素等，从物理性质看，该培养基属于________培养基。
(2)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和________________，前者计数的结果值比后者计数的结果值偏________(填“大”或“小”)，原因是____________
________________________________________________________________________。
(3)由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是________________。
(4)谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要不断地通入无菌空气，并通过搅拌使空气形成细小的气泡，迅速溶解在培养液中，当培养基中碳氮比为4∶1时，菌体大量繁殖而产生的谷氨酸少；当碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制，但谷氨酸的合成量大增。在无氧条件下，谷氨酸棒状杆菌的代谢物是乳酸或琥珀酸。由此说明谷氨酸棒状杆菌的代谢类型是____________________，由上述探究可知，通过发酵得到大量谷氨酸的发酵思路是________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)无核膜包被的细胞核 液体 (2)稀释涂布平板法 大 前者死活菌体一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落 (3)负反馈调节 (4)异养兼性厌氧型 不断向发酵液中通入无菌空气，发酵液中碳氮比为4∶1时培养一段时间，使菌种大量繁殖后，将发酵液的碳氮比改为3∶1(或改变细胞膜的通透性，使谷氨酸迅速排放到细胞外)
解析 (1)与酵母菌相比，谷氨酸棒状杆菌属于原核生物，原核生物在结构上的显著特点是无核膜包被的细胞核；谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁和生物素等，从物理性质看，该培养基属于液体培养基。(2)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和稀释涂布平板法，由于前者死活菌体一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落，所以前者计数的结果值比后者计数的结果值偏大。(3)由题图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸，则会抑制谷氨酸脱氢酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是负反馈调节。(4)由于谷氨酸棒状杆菌可以在有氧和无氧条件下生存，且需要培养基中的营养物质提供碳源，所以其代谢类型是异养兼性厌氧型；要想通过发酵得到大量谷氨酸，根据题意信息可知，可不断向发酵液中通入无菌空气，发酵液中碳氮比为4∶1时培养一段时间，使菌种大量繁殖后，将发酵液的碳氮比改为3∶1。
1．核心概念
(1)(选择性必修3 P5)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)(选择性必修3 P27)单细胞蛋白：是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废料为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体。
2．教材结论性语句
(1)(选择性必修3 P6)酵母菌是一类兼性厌氧微生物，在无氧条件下进行酒精发酵。
(2)(选择性必修3 P7)醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能将糖分解成醋酸；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
1．(2020·江苏，18)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是( )
A．选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁
B．将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁
C．酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D．酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵
答案 B
解析 制作果酒时，应选择新鲜的葡萄略加冲洗后再去除枝梗榨汁，避免去除枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会，A项正确；制作果酒过程中会产生二氧化碳气体，因此，玻璃瓶用酒精消毒后装入葡萄汁时不能装满，应该留有1/3的空间，B项错误；酒精发酵过程中会产生二氧化碳气体，要适时拧松瓶盖放气，C项正确；酒精发酵后再进行醋酸发酵，醋酸发酵需要有氧环境，所以要去除瓶盖，盖一层纱布是为了防止空气中灰尘等的污染，D项正确。
2．(2020·山东，12)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是( )
A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B．“鱼眼汤” 现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C．“净淘米” 是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
答案 C
解析 酒曲中含有大量的微生物，“浸曲发”的过程中，水分充足，酒曲中的微生物在适宜的条件下代谢会加快，A项正确；形成“鱼眼汤”的原因是酒曲中的微生物进行呼吸作用产生了大量的CO2，向外释放时形成了气泡，B项正确；“净淘米”主要是将米清洗干净，“蒸熟”可以消除杂菌对酿酒过程的影响，C项错误；“舒令极冷”是将蒸熟的米温度降低，这样在米与酒曲混合时可以防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡，D项正确。
3．(2020·天津，9)甜瓣子是豆瓣酱的重要成分，风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响，也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响。其生产工艺如下图所示。
eq \x(蚕豆瓣)eq \(――→,\s\up7( 制曲 ))eq \x(豆瓣曲)eq \(――→,\s\up7(加盐水))eq \x(酱醅)eq \(――→,\s\up7( 发酵 ))eq \x(甜瓣子)
某研究团队对加盐水后的发酵阶段的传统工艺(盐度15%，温度37 ℃，发酵30天)进行了改良，改良后甜瓣子风味得以提升。新工艺参数如下表所示。
两种工艺的结果比较见下图。
下列关于本研究的实验方法与原理的描述，错误的是( )
A．发酵开始阶段的微生物主要来源于制曲过程的积累
B．蚕豆瓣可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源
C．温度与盐度都影响微生物的生长繁殖
D．定期取样，使用平板划线法统计活细菌总数
答案 D
解析 发酵开始阶段，微生物尚未大量繁殖，微生物主要来源于制曲过程的积累，A项正确；蚕豆瓣里含有糖类、蛋白质等，可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源，B项正确；传统工艺温度为37 ℃，盐度为15%，新工艺温度为12 ℃→37 ℃，盐度为6%→15%，两种工艺下活霉菌总数和活细菌总数几乎都不相同，说明温度与盐度都影响微生物的生长繁殖，C项正确；利用平板划线法接种后，培养得到的菌落多数非单菌落，因此无法用平板划线法统计活细菌总数，一般使用稀释涂布平板法统计活细菌总数，D项错误。
4．(2020·浙江1月选考，29节选)回答与泡菜制作有关的问题：
(1)用萝卜等根菜类蔬菜制作泡菜，用热水短时处理，可抑制某些微生物产生______________，从而使成品泡菜口感较脆。同时，该处理也会使泡菜发酵时间缩短，其原因是__________。
(2)泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，会使___________菌被逐渐抑制。发酵中期，乳酸菌大量繁殖，会使________菌受到抑制。发酵后期，乳酸生产过多，会使乳酸菌受到抑制。
(3)从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行________，再用________的方法在某种含牛乳的专用的培养基中进行初步筛选。该培养基必须含有________________，以便于观察是否产酸。
(4)自然界中醋酸菌常与乳酸菌共同生长。若要筛选出醋酸菌，则其专用的培养基中应添加________。
答案 (1)果胶酶 细胞破裂，细胞内营养物质外流，使乳酸菌快速地获得营养物质 (2)喜好氧的 不耐酸的 (3)稀释 稀释涂布平板 酸碱指示剂 (4)乙醇
5．(2016·全国Ⅱ，39)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的，回答下列问题：
eq \x(H2O＋CO2)
③↑
eq \x(葡萄糖)eq \(――→,\s\up7(①))eq \x(丙酮酸)eq \(――→,\s\up7(②))eq \x(乙醇＋CO2)
(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的________________中进行，其产物乙醇与____________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的____________中进行，与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度____________。
(2)第二阶段是在醋酸菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸菌的呼吸作用类型，该过程需要在________条件下才能完成。
(3)在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度________(填“低于”或“高于”)第二阶段。
(4)醋酸菌属于____________核生物，其细胞结构中__________(填“含有”或“不含有”)线粒体。
答案 (1)细胞质基质 重铬酸钾 线粒体 快 (2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有
解析 (1)图示中的过程①和②分别表示无氧呼吸的第一、第二阶段，其场所均为细胞质基质；橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成灰绿色。过程③表示有氧呼吸的第二、第三阶段，其场所分别为线粒体基质和线粒体内膜，即在酵母菌细胞的线粒体中进行。与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度快。(2)醋酸菌是一种好氧细菌，在氧气充足的条件下才能进行旺盛的生命活动，因此将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，需要在有氧条件下才能完成。(3)第一阶段即果酒的制作，所控制的温度范围是18～30 ℃，第二阶段即果醋的制作所控制的温度范围是30～35 ℃，所以第一阶段的温度低于第二阶段。(4)醋酸菌属于原核生物，其细胞结构中不含线粒体等复杂的细胞器。
6．(2018·海南，30)葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的，酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。
回答下列问题：
(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是____________________________________________________(答出两点即可)。
(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约eq \f(1,3)的空间，这种做法的目的是_____________________(答出两点即可)。
(3)某同学若用乙装置进行发酵，并设置两个不同处理组(乙A和乙B)，乙A装置中保留一定量的氧气，乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势，如曲线图所示。
图中曲线①、②、③依次表示__________、____________、____________含量的变化趋势。
(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于________生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于________(填“自养”或“异养”)生物。
答案 (1)不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染 (2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出 (3)乙A中氧气 乙B中酒精 乙A中酒精 (4)兼性厌氧 异养
解析 (1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染。(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约eq \f(1,3)的空间，这种做法的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出。(3)分析题意可知，图中曲线①、②、③依次表示乙A中氧气、乙B中酒精、乙A中酒精含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于兼性厌氧生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于异养生物。
课时精练
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。
1．利用不同微生物发酵制作食品的历史悠久，遍布民间，以下关于微生物发酵的说法正确的是( )
A．利用乳酸菌制作泡菜需经常拧松放气
B．酵母菌在酒精发酵过程中只产生乙醇和二氧化碳，因而葡萄酒的口味与所用原料无关
C．酒精可作为醋酸菌的碳源和能源
D．用苹果汁制作果酒时，发酵初期不通氧，后期需适时通氧
答案 C
解析 在没有糖源的情况下，醋酸菌可以把酒精转化为醋酸，即酒精可作为醋酸菌的碳源和能源，C正确。
2．(2020·山东师范大学附中高三月考)某研究性学习小组以葡萄为材料进行制作果酒和果醋实验。下列相关叙述错误的是( )
A．先隔绝空气进行酒精发酵，然后供氧进行醋酸发酵
B．醋酸发酵比酒精发酵所需的最适温度要高
C．接种量的多少对发酵速率和发酵产品的品质没有多大影响
D．与自然发酵相比，人工接种的发酵实验获得的产品品质更好
答案 C
解析 酵母菌通过无氧呼吸产生酒精，而醋酸菌产生醋酸需要氧气，因此应该先隔绝空气进行酒精发酵，然后供氧进行醋酸发酵，A正确；醋酸发酵的适宜温度为30～35 ℃，酒精发酵的适宜温度为18～30 ℃，因此醋酸发酵比酒精发酵所需的最适温度要高，B正确；接种量的多少对发酵速率和发酵产品的品质有一定的影响，例如，适当加大接种量，让菌体快速形成优势菌群，可以抑制杂菌生长，C错误；与自然发酵相比，人工接种先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到原料中进行发酵，该过程避免了杂菌的污染，所以发酵获得的产品品质更好，D正确。
3．发酵一般泛指利用微生物制造工业原料或产品的过程。下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述，错误的是( )
A．果酒和果醋的发酵菌种不同，但消耗葡萄糖的部位相同
B．制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶进行消毒
C．在变酸的果酒表面所观察到的一般是乳酸菌的菌落
D．果酒和果醋的制作可用同一装置，但需控制不同发酵条件
答案 C
解析 制作果酒用到的微生物是酵母菌，制作果醋用到的微生物是醋酸菌，但在果酒和果醋制作过程中，两菌种都在细胞质基质中消耗葡萄糖，A正确；制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶进行消毒，B正确；在变酸的果酒表面所观察到的一般是醋酸菌的菌落，C错误；果酒和果醋的制作可用同一装置，制作果酒过程中，将温度控制在18～30 ℃，发酵时间控制在10～12 d，注意后期关闭充气口；制作果醋过程中，将温度控制在30～35 ℃，发酵时间控制在7～8 d，并注意适时通过充气口充气，D正确。
4．家庭中制作泡菜的方法：新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于温度适宜的地方。下列与此过程相关的叙述，错误的是( )
A．用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒
B．加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种
C．制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少
D．若制作的泡菜咸而不酸最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌的发酵过程
答案 C
解析 制作泡菜时，所用的泡菜坛要用白酒擦拭消毒，防止杂菌污染，A正确；加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种，B正确；制作泡菜过程中，乳酸菌进行无氧呼吸消耗有机物，有机物的干重减少，种类增多，C错误；如果泡菜盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水，抑制乳酸菌生长，制作的泡菜会“咸而不酸”，D正确。
5．(2020·山东济南高三下开学考试)红酸汤是凯里地区苗族人民的传统食品，它颜色鲜红、气味清香、味道酸爽。以番茄和辣椒为原料的红酸汤制作流程如下。下列相关叙述中正确的是( )
eq \x(选择原料)→eq \x(洗净擦干)→eq \x(装坛)→eq \x(密封发酵)→eq \x(成品)
A．红酸汤制作过程中用到的微生物主要是醋酸菌
B．装坛时加入成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量
C．装坛时不装满的原因是促进微生物繁殖
D．红酸汤的制作中发酵时间越长，口味越纯正
答案 B
解析 红酸汤制作过程中用到的微生物主要是乳酸菌，A错误；装坛时加入成品红酸汤是为了增加发酵菌种的数量，B正确；装坛时不装满的目的是防止发酵后液体外溢，C错误；如果发酵时间过长，会影响口感，D错误。
6．(2020·辽宁阜新实验中学高二月考)在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行。下图甲是醋酸发酵装置，乙是培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的是( )
A．发酵初期不通气，溶液中没有气泡产生
B．中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵
C．后期接种醋酸菌，适当通气并保持原有温度
D．图乙中能正确表示pH变化的曲线是③
答案 B
解析 发酵初期不通气，酵母菌先利用发酵装置中的氧气进行有氧呼吸产生CO2和水，然后再进行酒精发酵产生酒精和CO2，因此溶液中有气泡产生，A错误；酒精是酵母菌无氧呼吸产生的，若中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵，B正确；果酒制作需要无氧条件，且发酵温度一般为18～30 ℃，而果醋制作需要氧气，且发酵温度一般为30～35 ℃，所以后期接种醋酸菌，应适当通气并提高发酵温度，C错误；果酒制作过程中，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和CO2，pH会稍有下降，接种醋酸菌后产生醋酸，pH会下降得更快，因而图乙中能正确表示pH变化的曲线是②，D错误。
7．如图甲是酒精和醋酸发酵的装置图，图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述中，不正确的是( )
A．甲装置可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作
B．用甲装置制作果酒时，要加入适量的酵母菌，且一直关紧阀b
C．醋酸发酵所需的最适温度高于酒精发酵
D．乙图中过程③和④都需要氧气的参与，但反应场所不同
答案 B
解析 甲装置中，阀b控制排气，阀a控制进气，制作果酒时应关闭阀a以创造无氧环境，应适时打开阀b排出产生的CO2，B错误。
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。
8．(2020·苏州月考)某同学设计了如图所示的果酒和果醋发酵装置，下列有关叙述正确的是( )
A．进行果醋和果酒发酵的最适温度相同
B．该装置既可阻止空气进入，也便于发酵产生的气体排出
C．去除弯管中的水，该装置即可满足果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌的呼吸
D．发酵过程中，发酵液的pH逐渐降低，密度逐渐下降
答案 BD
解析 果酒发酵的最适温度是18～30 ℃，果醋发酵的最适温度是30～35 ℃，A错误；果酒发酵需要无氧环境，该装置鹅颈中的水可以隔绝空气，创造无氧环境；果酒发酵中产生的气体是二氧化碳，该装置便于二氧化碳的排出，B正确；醋酸菌是嗜氧菌，即使去除弯管中的水，该装置也不能满足果醋发酵时底层发酵液中大量醋酸菌呼吸所需的氧气，C错误；果醋制作过程中，醋酸菌有氧呼吸产生二氧化碳和水，二氧化碳溶于水形成碳酸，同时将酒精转化为醋酸，随着二氧化碳和醋酸浓度的增加，溶液的pH逐渐降低；果酒制作过程中，酵母菌无氧呼吸产生二氧化碳与酒精，二氧化碳溶于水形成碳酸，随着二氧化碳浓度的增加，溶液的pH逐渐降低，因此果酒、果醋制作过程中溶液的pH都是逐渐降低，密度逐渐下降，D正确。
9．下列有关发酵技术在食品加工中应用的叙述，错误的是( )
A．为了避免杂菌污染，乳酸菌发酵成酸奶时在牛奶中添加一定量的抗生素
B．为了提高果酒品质，挑选新鲜葡萄去除枝梗后用蒸馏水反复冲洗再榨汁
C．为了防止果酒变酸，果酒发酵应避免排气时空气进入及发酵引起的升温
D．在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢
答案 AB
三、非选择题
10．(2020·河南名校联盟高三联考)中国杏树的栽培已有两千年以上的历史，但对杏果的利用一直停留在鲜食果肉或杏仁上。研究人员不断创新开发，成功酿制出杏果酒，其色泽淡黄、果香浓郁、营养丰富；检测发现果酒中总黄酮达20%，是目前天然可食植物制品黄酮含量最高的饮品，具有抗癌、防衰老的作用。请回答下列问题：
(1)在酿制杏果酒的初始时期一般要先通气，其目的是_______________________________。制酒过程中可用______________________________检测酒精的存在。随着酒精度数的提高，果肉中的________也进入发酵液，使杏果酒呈现淡黄色。
(2)酿制杏果酒时，不需要对杏果进行严格的消毒处理，这是因为在____________________
________________________________________________________________________。
(3)制作成功的杏果酒若暴露在空气中酒味会逐渐消失而出现醋酸味，尤其是气温高的夏天更易如此，分析其原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
醋酸菌将乙醇变为醋酸的环境条件是________(填“充足”或“缺少”)糖源。
答案 (1)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 酸性重铬酸钾溶液 色素 (2)果皮表面存在着不同种类的野生酵母菌，在缺氧呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而其他微生物都因无法适应该环境而受抑制 (3)空气中含有醋酸菌，醋酸菌是好氧细菌，适宜生长温度为30～35 ℃ 缺少
解析 (1)参与果酒制作的微生物是酵母菌，其属于兼性厌氧微生物。果酒制作过程中应该先通气后密封，先通气的目的是让酵母菌在有氧条件下大量繁殖。酒精可用酸性重铬酸钾溶液检测，检测后溶液的颜色由橙色变成灰绿色。随着酒精度数的提高，果肉中的色素也进入发酵液，使杏果酒呈现淡黄色。(2)果皮表面存在着不同种类的野生酵母菌，在缺氧呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而其他微生物都因无法适应该环境而受抑制，故酿制杏果酒时，不需要对杏果进行严格的消毒处理。(3)由于空气中含有醋酸菌，醋酸菌是好氧细菌，且适宜生长温度为30～35 ℃，因此气温高的夏天，若将制作成功的杏果酒暴露在空气中，会发生醋酸发酵，导致杏果酒出现醋酸味。当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌可将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
11．(2020·重庆南开中学高三第四次质量检测)酸菜是中国人餐桌上的一道美味，腌制好的菜醇香酸脆，令人食欲大增。我国从南到北，酸菜的腌法不同，风味多变。下图是太行山区老百姓腌制酸菜的流程图，请回答下列问题：
(1)发酵主要利用乳酸菌，腌制过程中没有刻意加入乳酸菌，乳酸菌主要来自____________。
(2)腌制一般选用大缸，白菜装缸时，在缸内先铺白菜，并逐层撒一定量盐，要不断地将每层白菜压实，不留空隙，装至缸口处，放一多孔的盖子，盖子上放一干净重物(如石头)，再次将蔬菜压实，最后加盖。一两天后，缸内就会出现大量水分，同时白菜下陷，水分完全淹没白菜丝。大约十几天后就有明显酸味，可以食用。
①缸内出现大量水分的原因：________________________________________________
________________________________________________________________________。
②封缸时并未严格密封，结合装缸的操作分析缸内形成缺氧环境的原因：__________
________________________________________________________________________。
③腌制加盐的作用是______________________________________________________。
答案 (1)蔬菜表面 (2)①由于腌制时加入盐，形成高渗环境，白菜细胞渗透失水 ②装坛时蔬菜压实，减少了空气间隙，析出的水淹没蔬菜也可以隔绝空气 ③析水、调味、防腐
解析 (1)腌制酸菜过程中没有刻意加入乳酸菌，乳酸菌主要来自蔬菜表面。(2)①由于腌制时加入盐，形成高渗环境，白菜细胞渗透失水，故缸内会出现大量水分。②装坛时蔬菜压实，减少了空气间隙，析出的水淹没蔬菜也可以隔绝空气，故封缸时并未严格密封，缸内也能形成缺氧环境。③腌制过程中加盐可以析出蔬菜中的水分，调节味道，还可以抑制其他微生物的生长，防止腐败变质。
12．下面是古代家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30 ℃时，加少许水和一定量的酒酿(做实验时用酵母菌菌种)，与米饭混匀后置于一瓷坛内，并在米饭中间挖一个洞，加盖后置于适当的地方保温(28 ℃)，一段时间后即成。现请你从以下几个方面对其发酵过程做一个简单的分析。
(1)先将米煮熟的目的是__________________________，在米饭中间挖一个洞的目的是增加________的含量，保证酵母菌在一开始时进行________，从而有利于酵母菌数量的增加。
(2)在家庭酿酒过程中有酒精产生，可用________来检验，在酸性条件下，其与酒精反应呈现________色。
(3)写出酵母菌无氧呼吸的反应式：____________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在具体操作过程中，要根据米的多少加适量的酒酿，如把握不住，宁多而不能少，如果加少了将产生什么后果？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)杀灭其他杂菌 氧气 有氧呼吸 (2)重铬酸钾 灰绿 (3)C6H12O6eq \(――→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量 (4)不能得到酒精。菌种太少，难以造成无氧环境，其他微生物会大量繁殖，造成米饭腐败
13．太源井晒醋是自贡市的名优土特产品，该产品面市已有150多年的历史。中草药制曲和天然发酵是太源井晒醋与其他食醋的区别。下表表示太源井晒醋不同陈酿方法下的一些理化指标。据表回答下列问题：
(1)醋的制作需要以______________作为菌种，请写出一个表示制醋原理的反应式________
________________________________________________________________________。
从生态系统的成分看，该微生物属于生态系统中的______________。
(2)传统酿醋工艺中，主要是依靠自然界中的菌种，其生产性能不稳定且出醋率低，因而要对菌种进行纯化培养。纯化菌种可用__________法或稀释涂布平板法将样本接种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。接种前需随机选取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，其目的是______________________________________________________。
(3)恒温陈酿时，需将温度控制在____________范围内；由表中数据可知_______________法可提高晒醋质量。
(4)用一定的方法进行脱色处理后，食醋中的还原糖可用______________试剂检测，在水浴加热的条件下，该试剂与还原糖发生反应产生的现象是_____________________________。
答案 (1)醋酸菌 C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O 分解者
(2)平板划线 检测培养基平板是否已彻底灭菌
(3)30～35 ℃ 自然陈酿 (4)斐林 出现砖红色沉淀项目
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
发酵初期
少(有O2、乳酸菌活动受抑制)
少
增加(硝酸盐还原菌的作用)
发酵
中期
最多(乳酸抑制其他菌活动)
积累、增多、pH下降
下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)
发酵
后期
减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)
继续增多，pH继续下降，直至稳定
下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
含量
变化
曲线
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
项目
制作果酒
制作果醋
发酵菌种
酵母菌
醋酸菌
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养需氧型
发酵过程
有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：
C6H12O6＋6H2O＋6O2eq \(―→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量；
无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：
C6H12O6eq \(―→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量
O2、糖源充足时：
C6H12O6＋2O2eq \(―→,\s\up7(酶))2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；
O2充足、缺少糖源时：
C2H5OH＋O2eq \(―→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O＋能量
发酵温度
18～30 ℃
30～35 ℃
发酵时间
10～12天
7～8天
对氧的
需求
前期需氧，后期不需氧
一直需氧
产物检测
闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色)
酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝
项目
酵母菌
醋酸菌
乳酸菌
生物学
分类
真核生物
原核生物
原核生物
代谢
类型
异养兼性
厌氧型
异养需氧型
异养厌氧型
发酵
条件
前期需氧，后期不需氧
一直需氧
无氧
发酵适
宜温度
18～30 ℃
30～35 ℃
室温
生产
应用
酿酒、发面
酿醋
制作酸
奶、泡菜
时期
时段(天)
盐度(%)
温度(℃)
前期
0～12
6
12
中期
12～16
6
37
后期
16～30
15
37
项目
自然陈酿
恒温陈酿
总酸(以乙酸计)，
(g/100 mL)≥
6.50
4.20
可溶性无盐固形物，
(g/100 mL)≥
20.00
5.00
不挥发酸(以乳酸计)，
(g/100 mL)≥
3.50
2.00
还原糖(以葡萄糖计)，
(g/100 mL)≥
3.00
2.00