2027年高考一轮生物学总复习讲义-10.1 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用

选择性必修3　生物技术与工程 第十单元　生物技术与工程 第1讲　传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用 考情研读·备考定位 课标要求 核心素养 1．举例说明日常生活中某些食品是运用传统发酵技术生产的。 2．阐明利用微生物进行发酵来生产特定的产物。 3．关注食品安全，倡导健康的生活方式，举例说明发酵工程在医药、食品、农业及其他生产上有重要的应用价值。 1．发酵菌种的结构与功能的关系。(生命观念) 2．分析比较果酒、果醋和泡菜的制作原理。(科学思维) 3．关注食品安全，倡导健康的生活方式。(社会责任) 4．设计实验探究发酵的条件。(科学探究) 考点一　传统发酵技术的应用 知|识|巩|固 一、发酵与传统发酵技术 1．发酵 (1)概念：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)原理：不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。 2．传统发酵技术 二、传统发酵食品的制作 1．腐乳的制作 (1)原理：蛋白质小分子的肽和氨基酸。脂肪甘油和脂肪酸。 (2)腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌，其繁殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。 2．泡菜的制作 [提醒]营造“无氧环境”的3项措施：选择的泡菜坛密封性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水。 3．泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化 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) 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 4．果酒和果醋的制作 (1)原理和条件 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＋6O26CO2＋12H2O＋能量；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量 O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH(乙酸)＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量 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 (2)方法步骤 5．果酒和果醋发酵改进装置及其分析 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶。(　　) (2)酒精发酵是吸能反应。(　　) (3)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。(　　) (4)果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器。(　　) (5)果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。(　　) (6)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。(　　) 延|伸|探|究 黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于我国，且唯我国有之，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。古遗六法中描述道：“黍米必齐，曲蘖必时，水泉必香，陶器必良，湛炽必洁，火剂必得”。曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮，回答下列问题： (1)“陶器必良”和“火剂必得”的目的是什么？ (2)黄酒发酵过程中，不需要对黍米和陶器装置进行严格灭菌，却可以防止其他杂菌对发酵产生影响，为什么？ (3)黄酒的酒精度数一般为15度左右，酒精度数无法继续提高可能的原因是什么？ 重|难|精|讲 果酒和果醋发酵过程中关注“两个变化” (1)果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化 ①菌体数量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。发酵中期形成无氧环境，酵母菌数量缓慢增加，最后达到稳定。发酵后期由于酒精含量较高，可能会导致酵母菌大量死亡。 ②酒精含量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，酒精含量很低。发酵中期，酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精，酒精含量增加。发酵后期，由于酒精含量升高，大量酵母菌死亡，酒精含量几乎不再增加。 (2)果酒、果醋制作过程中pH的变化 ①果酒发酵时产生的部分CO2会溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。 ②果醋发酵时产生的乙酸溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。 精|准|命|题 考向一　结合果酒和果醋的制作过程考查科学探究 》例1　(2026·广东华南师大附中模拟)《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、糖源充足时将酒精转化为乙酸 B．加水的目的是对酒进行稀释，避免渗透压过高杀死醋酸菌 C．“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 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 》例2　江西有很多传统发酵技术制作出的美食，如南酸枣果醋、贵溪捺菜、李渡烧酒、吉安霉鱼等都是名动一方的特产。下列关于发酵技术的叙述，正确的是(　　) A．多数醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃，八月份南酸枣开始收获，正是酿南酸枣果醋的好时候 B．贵溪捺菜是将芥菜揉搓、晾晒后配以佐料密封存储约60天后制成的，其酸味主要源于乙酸 C．李渡烧酒以大米和高粱为原料，经发酵、蒸馏等步骤制成，其制作全过程应严格隔绝空气，保证无氧 D．已知霉鱼的制作工艺和腐乳相同，可推测其中起主要作用的是曲霉 考向二　结合泡菜的制作，考查实验设计及方案实施能力 》例3　(2026·辽宁七校协作体高三期初)早在《诗经·邶风·谷风》中就有“我有旨蓄，亦以御冬”的记载。“旨蓄”就是储藏的美味食品，也就是腌制的酸菜、泡菜。下列有关叙述错误的是(　　) A．制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的 B．制作泡菜过程中，食盐用量过低容易造成亚硝酸盐含量增加 C．常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌，它们都是好氧细菌 D．腌制泡菜时可通过向坛盖边沿的水槽注水保持发酵所需环境 》例4　(2026·山东临沂质检)有关泡菜中亚硝酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐的浓度有关(如图所示)，下列有关叙述错误的是(　　) A．食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成越快，亚硝酸盐含量峰值出现得越早 B．取食泡菜时，夹取的时间不宜过长，防止空气进入 C．臭味的产生可能与取食过程中带入坛内的油脂类物质有关 D．所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌 考点二　发酵工程及其应用 知|识|巩|固 1．发酵工程的概念 (1)基本概念：发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。 (2)主要内容：发酵工程一般包括选育菌种，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。 2．发酵工程基本环节分析 3．啤酒的工业化生产流程及发酵过程 (1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的 (2)啤酒发酵的过程及内容 4．发酵工程的特点 教材隐含知识 (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。 5．发酵工程的应用 (1)在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品。 ②生产各种各样的食品添加剂。 ③生产酶制剂。 (2)在医药工业上的应用 ①获得具有某种药物生产能力的微生物。 ②直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 ③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。 (3)在农牧业上的应用：生产微生物肥料、农药和饲料。 (4)在其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。 ②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或基因工程育种获得。(　　) (2)发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。(　　) (3)分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。(　　) (4)谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺。(　　) (5)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白。(　　) 延|伸|探|究 我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题： (1)制作过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？ (2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？ (3)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 精|准|命|题 考向　围绕发酵工程及其应用，考查实验探究能力 》例1　(2026·桂林模拟)青岛有一种酸啤酒，该啤酒酿造方法简单易操作，酿造的酸啤酒香气丰富、酸度均衡，最终啤酒的整体风味与口感俱佳。具体流程如图，下列相关叙述正确的是(　　) A．麦芽汁能为酵母和乳酸菌的发酵提供碳源、氮源、水和无机盐 B．蒸煮可以使淀粉分解，形成糖浆，并对糖浆进行灭菌 C．发酵过程中要适时往外排气，发酵后期在低温、通气环境下进行 D．过滤消毒可杀死啤酒中的所有微生物，延长啤酒的保存期 》例2　(2025·陕晋宁青卷)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。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 真|题|再|现 1．(2025·河南卷)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·江苏卷)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·云南卷)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 4．(2025·浙江1月卷)传统发酵技术为我们提供了多种食品、饮料及调味品。下列叙述错误的是(　　) A．泡菜的风味由乳酸菌的种类决定 B．用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌 C．家庭酿制米酒的过程既有需氧呼吸又有厌氧呼吸 D．传统发酵通常是利用多种微生物进行的混合发酵 提能训练　练案[39] A组 一、选择题 1．(2026·湖北宜昌高三上开学考试)人类利用微生物发酵制作食品已经有几千年的历史，不同发酵食品的制作依赖于特定微生物的代谢活动。下列叙述正确的是(　　) A．腐乳制作过程中，酵母菌、毛霉和曲霉协同发酵，形成具有独特风味的腐乳 B．家庭制作酸奶时，加入少量抗生素可抑制杂菌生长，提高发酵成功率 C．果醋发酵中，醋酸菌通过无氧呼吸将乙醇转化为乙酸 D．制作果酒时，定时拧松瓶盖可为酵母菌提供氧气 2．(2026·江苏苏州高三上开学考试)某同学利用传统发酵技术制作杨梅果酒和果醋。下列叙述正确的是(　　) A．要对杨梅汁进行高压蒸汽灭菌后再接种酵母菌 B．在杨梅果酒和果醋制作过程中发酵液pH都会下降 C．果酒发酵过程须每隔12 h打开瓶盖，防止瓶中压力过大 D．破碎杨梅后，可用胰蛋白酶和果胶酶处理，提高出汁率 3．(2026·湖北荆州高三上开学考试)大豆异黄酮是腐乳毛坯发酵产生的次生代谢物，其合成由异黄酮合酶基因调控，具有降血压、缓解更年期综合征等功效，被称为“植物雌激素”。下列叙述正确的是(　　) A．大豆异黄酮不是植物基本的生命活动所必需的产物 B．腐乳制作过程中，有机物的种类和含量都在不断减少 C．基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制大豆异黄酮的合成 D．酵母、曲霉和毛霉等参与腐乳的发酵，其中酵母菌起主要作用 4．(2026·八省T8联考)某生物学兴趣小组在夏天尝试制作家庭苹果酒，将苹果榨汁后装入发酵瓶，在室温(约30 ℃)下密闭发酵一周，制得果酒。但后续因忘盖瓶盖，果酒暴露于空气中存放数日，酒味逐渐变淡并出现明显酸味。下列叙述正确的是(　　) A．为防止杂菌污染，榨汁前应对苹果进行干热灭菌处理 B．制作果酒所用的酵母菌属于真菌，是严格厌氧微生物 C．果醋发酵的最适温度与果酒发酵相同，均为30～35 ℃ D．醋酸菌可将果酒中的乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸 5．(2026·陕西高三上开学考试)《齐民要术》中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。雨则盆盖之，勿令水入；晴去还盆。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，衣沉，反更香美。日久弥佳。”下列叙述正确的是(　　) A．发酵前需要对发酵液和发酵器具进行灭菌处理 B．“用水三斗”的目的是稀释，从而避免酒精浓度过高杀死醋酸菌 C．制醋装置需要密封，以防止杂菌侵入造成污染 D．制醋过程中出现的“衣”是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的 6．(2026·甘肃白银高三上开学考试)猕猴桃因果实营养丰富，可药食两用。采用液体发酵法可酿制出酒香浓郁的猕猴桃酒和酸味醇正的猕猴桃醋，酿造工艺流程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．切碎榨汁时加入一定的果胶酶有利于提高出汁率 B．果醋发酵的温度要高于果酒发酵的温度 C．进行酒精发酵和醋酸发酵的微生物都不具有核膜结构 D．将装有猕猴桃酒的坛子做开盖处理，也可得到猕猴桃醋 7．(2026·四川成都高三上开学考试)约9 000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。我国的黄酒是世界三大古酒之一。下列关于传统发酵的说法，错误的是(　　) A．制作泡菜时注意食材的消毒更有利于健康 B．在腐乳发酵时有机物的种类增加而能量减少 C．制作泡菜时加入适量的糖会使发酵效果更好 D．酵母菌既参与果酒的发酵也参与腐乳的发酵 二、非选择题 8．(2026·甘肃定西高三上阶段练习)杨梅果实风味独特，酸甜适中，具有很高的营养价值和保健价值。根据如下制作杨梅酒和杨梅醋的流程，回答下列问题： 制取发酵液：向杨梅汁中加入白砂糖，将糖的质量分数调至8%，灭菌冷却→酒精发酵：接种酵母菌，恒温发酵→果醋发酵：加入酒精，接种醋酸菌→取样检测：对发酵产物进行检测。 (1)果酒制作过程中，酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是__________，温度适宜时果酒发酵时间较短，原因是_________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)杨梅醋的发酵过程中，除去必需的营养物质外，还需要往发酵液中持续地通入______________，发生的化学反应式是____________________。 (3)下图表示果酒发酵过程中，发酵液的糖度(葡萄糖的质量分数)和酒精度(酒精的体积分数)随时间变化的关系。发酵前24 h，糖度变化很小，酒精度上升很慢，其原因是____________________________________________________________。 96 h后酒精度和糖度的变化都趋于平缓，其原因是_______________________ ____________________________________________________________________。 (4)泡菜也是传统发酵食品，深受大家喜爱。泡菜制作利用的主要微生物是________，泡菜制作的原理是____________________________。泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、__________和__________。 B组 一、选择题 1．(2024·湖北卷)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 2．(2025·哈尔滨市三中一模)在酒的酿造过程中，除酿酒酵母外还有非酿酒酵母的参与，其中非酿酒酵母发酵能力弱，乙醇耐受力差，难以充当酒精发酵的主要菌株，但其代谢产物及分泌的酶类能促进酿酒酵母降解葡萄糖等发酵底物，产生醛、酯、酸等芳香化合物，对最终酒产品的风味产生积极影响。关于传统发酵制作果酒的过程中，下列说法正确的是(　　) A．制作果酒时，发酵温度应控制在30～35 ℃之间 B．发酵瓶中只含有酿酒酵母和非酿酒酵母两种微生物 C．制作葡萄酒时，酿酒酵母和非酿酒酵母都主要来源于葡萄的果皮 D．发酵一段时间后，非酿酒酵母的数量逐渐下降，酿酒酵母的数量不断上升 3．(2024·山东等级考)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 4．(2023·湖南卷)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是(　　) A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长 B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖 C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利 D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类 5．下列有关发酵的叙述，错误的是(　　) A．基因工程和细胞工程的发展为发酵工程进入定向育种的新阶段奠定了基础 B．“精酿”啤酒发酵完成后，不进行过滤和消毒处理，保质期比较短 C．啤酒发酵过程中，酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，糖的分解和代谢物的生成在后发酵阶段完成 D．黑曲霉可作为酿制酱油、生产柠檬酸的菌种 6．(2024·江西卷)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种(JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长)发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是(　　) A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因 B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量 C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量 D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化 7．(2024·贵州卷)酵母菌W是一种产果胶酶工程菌。为探究酵母菌W的果胶酶产量与甲醇浓度(Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ)的关系。将酵母菌W以相同的初始接种量接种到发酵罐，在适宜条件下培养，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．发酵罐中接种量越高，酵母菌W的K值越大 B．甲醇浓度为Ⅲ时，酵母菌W的果胶酶合成量最高 C．72 h前，三组实验中，甲醇浓度为Ⅱ时，产果胶酶速率最高 D．96 h后，是酵母菌W用于工业生产中收集果胶酶的最佳时期 二、非选择题 8．(2023·全国乙卷)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验，其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。 回答下列问题。 (1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是__________________________________________。 (2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是________________(答出1点即可)。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有_________________________________(答出2点即可)。 (3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是________________________。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是________________________________。发酵液中的乙醇可用______________________溶液检测。 (4)本实验收集的淋洗液中的________可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是____________ _________________。 选择性必修3　生物技术与工程 第十单元　生物技术与工程 第1讲　传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用 考情研读·备考定位 课标要求 核心素养 1．举例说明日常生活中某些食品是运用传统发酵技术生产的。 2．阐明利用微生物进行发酵来生产特定的产物。 3．关注食品安全，倡导健康的生活方式，举例说明发酵工程在医药、食品、农业及其他生产上有重要的应用价值。 1．发酵菌种的结构与功能的关系。(生命观念) 2．分析比较果酒、果醋和泡菜的制作原理。(科学思维) 3．关注食品安全，倡导健康的生活方式。(社会责任) 4．设计实验探究发酵的条件。(科学探究) 考点一　传统发酵技术的应用 知|识|巩|固 一、发酵与传统发酵技术 1．发酵 (1)概念：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)原理：不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。 2．传统发酵技术 二、传统发酵食品的制作 1．腐乳的制作 (1)原理：蛋白质小分子的肽和氨基酸。脂肪甘油和脂肪酸。 (2)腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌，其繁殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。 2．泡菜的制作 [提醒]营造“无氧环境”的3项措施：选择的泡菜坛密封性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水。 3．泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化 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) 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 4．果酒和果醋的制作 (1)原理和条件 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＋6O26CO2＋12H2O＋能量；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量 O2、糖源充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH(乙酸)＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少糖源时：C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量 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 (2)方法步骤 5．果酒和果醋发酵改进装置及其分析 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶。(　　) (2)酒精发酵是吸能反应。(　　) (3)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。(　　) (4)果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器。(　　) (5)果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。(　　) (6)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√ 延|伸|探|究 黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于我国，且唯我国有之，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。古遗六法中描述道：“黍米必齐，曲蘖必时，水泉必香，陶器必良，湛炽必洁，火剂必得”。曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮，回答下列问题： (1)“陶器必良”和“火剂必得”的目的是什么？ (2)黄酒发酵过程中，不需要对黍米和陶器装置进行严格灭菌，却可以防止其他杂菌对发酵产生影响，为什么？ (3)黄酒的酒精度数一般为15度左右，酒精度数无法继续提高可能的原因是什么？ 提示：(1)控制发酵过程的氧气和温度等条件。 (2)在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制(且发酵产生的酒精对其他杂菌也有毒害作用)。 (3)酒精浓度升高导致酵母菌活性下降。 重|难|精|讲 果酒和果醋发酵过程中关注“两个变化” (1)果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化 ①菌体数量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。发酵中期形成无氧环境，酵母菌数量缓慢增加，最后达到稳定。发酵后期由于酒精含量较高，可能会导致酵母菌大量死亡。 ②酒精含量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，酒精含量很低。发酵中期，酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精，酒精含量增加。发酵后期，由于酒精含量升高，大量酵母菌死亡，酒精含量几乎不再增加。 (2)果酒、果醋制作过程中pH的变化 ①果酒发酵时产生的部分CO2会溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。 ②果醋发酵时产生的乙酸溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。 精|准|命|题 考向一　结合果酒和果醋的制作过程考查科学探究 》例1　(2026·广东华南师大附中模拟)《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、糖源充足时将酒精转化为乙酸 B．加水的目的是对酒进行稀释，避免渗透压过高杀死醋酸菌 C．“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 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 答案：A 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变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，而不是在氧气和糖源充足时将酒精转化为醋酸，A错误；加水的目的是对酒进行稀释，避免酒精浓度过高导致醋酸菌失水过多，从而影响其生长和代谢，B正确；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，C正确；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，从而促进醋酸菌的生长和代谢，D正确。 》例2　江西有很多传统发酵技术制作出的美食，如南酸枣果醋、贵溪捺菜、李渡烧酒、吉安霉鱼等都是名动一方的特产。下列关于发酵技术的叙述，正确的是(　　) A．多数醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃，八月份南酸枣开始收获，正是酿南酸枣果醋的好时候 B．贵溪捺菜是将芥菜揉搓、晾晒后配以佐料密封存储约60天后制成的，其酸味主要源于乙酸 C．李渡烧酒以大米和高粱为原料，经发酵、蒸馏等步骤制成，其制作全过程应严格隔绝空气，保证无氧 D．已知霉鱼的制作工艺和腐乳相同，可推测其中起主要作用的是曲霉 答案：A 解析：贵溪捺菜制作时需密封存储，其酸味主要源于乳酸，B错误；制作李渡烧酒需要酵母菌，前期需提供氧气，使酵母菌大量繁殖，后期隔绝空气使其无氧呼吸产生酒精，C错误；霉鱼的制作工艺和腐乳相同，可推测其中起主要作用的是毛霉，D错误。 考向二　结合泡菜的制作，考查实验设计及方案实施能力 》例3　(2026·辽宁七校协作体高三期初)早在《诗经·邶风·谷风》中就有“我有旨蓄，亦以御冬”的记载。“旨蓄”就是储藏的美味食品，也就是腌制的酸菜、泡菜。下列有关叙述错误的是(　　) A．制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的 B．制作泡菜过程中，食盐用量过低容易造成亚硝酸盐含量增加 C．常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌，它们都是好氧细菌 D．腌制泡菜时可通过向坛盖边沿的水槽注水保持发酵所需环境 答案：C 解析：制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的，A正确；泡菜腌制时间过长、食盐用量过低等都容易造成细菌大量滋生，亚硝酸盐含量增加，B正确；乳酸菌是厌氧细菌，C错误；乳酸菌需要在无氧环境下将葡萄糖分解为乳酸，故腌制泡菜时可通过向坛盖边沿的水槽注水保持发酵所需环境，D正确。 》例4　(2026·山东临沂质检)有关泡菜中亚硝酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐的浓度有关(如图所示)，下列有关叙述错误的是(　　) A．食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成越快，亚硝酸盐含量峰值出现得越早 B．取食泡菜时，夹取的时间不宜过长，防止空气进入 C．臭味的产生可能与取食过程中带入坛内的油脂类物质有关 D．所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌 答案：A 解析：从题图中可以看出，亚硝酸盐含量上升最快的曲线是食盐浓度为5%时，其峰值出现最早，当食盐浓度上升到7%时，亚硝酸盐含量上升相对较慢，A错误。 考点二　发酵工程及其应用 知|识|巩|固 1．发酵工程的概念 (1)基本概念：发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。 (2)主要内容：发酵工程一般包括选育菌种，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。 2．发酵工程基本环节分析 3．啤酒的工业化生产流程及发酵过程 (1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的 (2)啤酒发酵的过程及内容 4．发酵工程的特点 教材隐含知识 (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。 5．发酵工程的应用 (1)在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品。 ②生产各种各样的食品添加剂。 ③生产酶制剂。 (2)在医药工业上的应用 ①获得具有某种药物生产能力的微生物。 ②直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 ③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。 (3)在农牧业上的应用：生产微生物肥料、农药和饲料。 (4)在其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。 ②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。 思|维|辨|析 易错整合，判断正误。 (1)性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或基因工程育种获得。(　　) (2)发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。(　　) (3)分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。(　　) (4)谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺。(　　) (5)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 延|伸|探|究 我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题： (1)制作过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？ (2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？ (3)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 提示：(1)酵母菌不能直接利用淀粉做碳源。 (2)用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶。 (3)接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格控制的发酵条件等，都使啤酒的产量和质量明显提高。 精|准|命|题 考向　围绕发酵工程及其应用，考查实验探究能力 》例1　(2026·桂林模拟)青岛有一种酸啤酒，该啤酒酿造方法简单易操作，酿造的酸啤酒香气丰富、酸度均衡，最终啤酒的整体风味与口感俱佳。具体流程如图，下列相关叙述正确的是(　　) A．麦芽汁能为酵母和乳酸菌的发酵提供碳源、氮源、水和无机盐 B．蒸煮可以使淀粉分解，形成糖浆，并对糖浆进行灭菌 C．发酵过程中要适时往外排气，发酵后期在低温、通气环境下进行 D．过滤消毒可杀死啤酒中的所有微生物，延长啤酒的保存期 答案：A 解析：麦芽汁中含有丰富的糖类还含有一些蛋白质、无机盐，可以为酵母和乳酸菌的发酵提供碳源、氮源、水和无机盐，A正确；蒸煮的目的是产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌，不是使淀粉分解，形成糖浆，B错误；发酵过程中由于酵母菌无氧呼吸会产生CO2，所以要适时往外排气，主发酵结束后发酵液还要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，C错误；过滤消毒只能杀死啤酒中的大部分的微生物，D错误。 》例2　(2025·陕晋宁青卷)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。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，A正确；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，B正确；空气一般用过滤除菌的方式，培养基一般用高压蒸汽灭菌的方式，发酵罐可以用高温灭菌的方式等，因此它们的灭菌方法不相同，C错误；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，D正确。 真|题|再|现 1．(2025·河南卷)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，而酒精的发酵，参与的微生物是酵母菌，需要无氧呼吸产生酒精，故是厌氧发酵，A正确；以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，产物中的醋酸、二氧化碳等会使pH下降，B正确；黄酒发酵过程中，酵母菌繁殖在有氧条件下，产酒精要在无氧条件下，繁殖越快则发酵产物酒精产率越低，C错误；传统发酵食品所用的是自然菌种，没有进行严格的灭菌，以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，往往会造成传统发酵食品的品质不一，D正确。 2．(2025·江苏卷)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，A错误；过程①为榨汁，果胶酶能分解细胞壁中的果胶，添加适量果胶酶，有利于提高出汁率，B正确；过程②为果酒发酵，酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵，若多次开盖会引入氧气抑制无氧呼吸并增加杂菌污染风险，C错误；醋酸菌为好氧微生物，发酵过程中要保证通气，不能盖盖，因此不存在拧松瓶盖的操作，D错误。 3．(2025·云南卷)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，蛋白质可以为微生物提供氮源，糖类等可以为微生物提供碳源，所以能为酒曲中微生物的生长繁殖提供碳源和氮源等营养物质，A正确；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，B错误；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，C正确；酒曲中含有淀粉酶等酶类，将酒曲混合糯米、大米处理一段时间，淀粉酶可将糯米、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，D正确。 4．(2025·浙江1月卷)传统发酵技术为我们提供了多种食品、饮料及调味品。下列叙述错误的是(　　) A．泡菜的风味由乳酸菌的种类决定 B．用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌 C．家庭酿制米酒的过程既有需氧呼吸又有厌氧呼吸 D．传统发酵通常是利用多种微生物进行的混合发酵 答案：A 解析：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，A错误；用果酒发酵制作果醋的主要菌种是醋酸菌，醋酸菌是好氧型微生物，B正确；家庭酿制米酒主要用的是酵母菌，在酿制米酒的过程中，首先让酵母菌在有氧的环境进行增殖，然后在无氧的环境中进行发酵，C正确；传统发酵食品所用的是自然菌种，没有进行严格的灭菌，以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，D正确。 提能训练　练案[39] A组 一、选择题 1．(2026·湖北宜昌高三上开学考试)人类利用微生物发酵制作食品已经有几千年的历史，不同发酵食品的制作依赖于特定微生物的代谢活动。下列叙述正确的是(　　) A．腐乳制作过程中，酵母菌、毛霉和曲霉协同发酵，形成具有独特风味的腐乳 B．家庭制作酸奶时，加入少量抗生素可抑制杂菌生长，提高发酵成功率 C．果醋发酵中，醋酸菌通过无氧呼吸将乙醇转化为乙酸 D．制作果酒时，定时拧松瓶盖可为酵母菌提供氧气 答案：A 解析：腐乳的制作，主要依赖毛霉进行，同时也有酵母菌、曲霉的参与，三种微生物协同发酵，进而形成具有独特风味的腐乳，A正确；酸奶发酵依赖乳酸菌，抗生素会杀死乳酸菌，导致发酵失败，B错误；果醋发酵中，醋酸菌通过有氧呼吸将乙醇转化为乙酸，C错误；制作果酒时，定时拧松瓶盖是为了释放酒精发酵所产生的二氧化碳，D错误。 2．(2026·江苏苏州高三上开学考试)某同学利用传统发酵技术制作杨梅果酒和果醋。下列叙述正确的是(　　) A．要对杨梅汁进行高压蒸汽灭菌后再接种酵母菌 B．在杨梅果酒和果醋制作过程中发酵液pH都会下降 C．果酒发酵过程须每隔12 h打开瓶盖，防止瓶中压力过大 D．破碎杨梅后，可用胰蛋白酶和果胶酶处理，提高出汁率 答案：B 解析：传统发酵依赖天然酵母菌，高压蒸汽灭菌会杀灭杨梅汁中所有微生物(包括酵母菌)，A错误；果酒阶段酵母菌无氧呼吸产生CO2和酒精，CO2溶于水形成碳酸，pH下降；果醋阶段醋酸菌将乙醇转化为醋酸，pH进一步下降，B正确；果酒发酵过程须每隔12 h拧松瓶盖，不是打开，打开瓶盖容易造成杂菌污染，C错误；植物细胞壁主要成分为果胶和纤维素，需用果胶酶和纤维素酶提高出汁率，胰蛋白酶用于分解动物细胞间的蛋白质，D错误。 3．(2026·湖北荆州高三上开学考试)大豆异黄酮是腐乳毛坯发酵产生的次生代谢物，其合成由异黄酮合酶基因调控，具有降血压、缓解更年期综合征等功效，被称为“植物雌激素”。下列叙述正确的是(　　) A．大豆异黄酮不是植物基本的生命活动所必需的产物 B．腐乳制作过程中，有机物的种类和含量都在不断减少 C．基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制大豆异黄酮的合成 D．酵母、曲霉和毛霉等参与腐乳的发酵，其中酵母菌起主要作用 答案：A 解析：次生代谢产物是植物生长到一定阶段产生的非基本生命活动必需的产物，如某些色素、抗生素等，而初生代谢产物(如糖类、氨基酸等)是维持细胞生命活动必需的。大豆异黄酮属于次生代谢物，A正确；腐乳制作过程中，毛霉等微生物分泌的蛋白酶和脂肪酶将大分子有机物(如蛋白质、脂肪)分解为小分子有机物(如多肽、氨基酸、甘油、脂肪酸等)，导致有机物种类增加，但总干重因呼吸消耗而减少，B错误；基因通过控制酶的合成来间接控制代谢过程(如大豆异黄酮的合成)，而非直接控制蛋白质结构。异黄酮合酶基因通过表达相应的酶催化反应，属于间接控制，C错误；腐乳发酵的主要菌种是毛霉，其分泌的酶分解豆腐中的蛋白质和脂肪，而酵母菌和曲霉仅起辅助作用，D错误。 4．(2026·八省T8联考)某生物学兴趣小组在夏天尝试制作家庭苹果酒，将苹果榨汁后装入发酵瓶，在室温(约30 ℃)下密闭发酵一周，制得果酒。但后续因忘盖瓶盖，果酒暴露于空气中存放数日，酒味逐渐变淡并出现明显酸味。下列叙述正确的是(　　) A．为防止杂菌污染，榨汁前应对苹果进行干热灭菌处理 B．制作果酒所用的酵母菌属于真菌，是严格厌氧微生物 C．果醋发酵的最适温度与果酒发酵相同，均为30～35 ℃ D．醋酸菌可将果酒中的乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸 答案：D 解析：家庭制作果酒，榨汁前不需要对苹果进行灭菌处理，利用的就是苹果表面的天然微生物，A错误；制作果酒所用的酵母菌属于真菌，是兼性厌氧微生物，B错误；果酒的发酵所利用的酵母菌的最适生长温度约为28 ℃，常将温度控制在18～30 ℃进行发酵；果醋最适发酵温度为30～35 ℃，两个过程的最适发酵温度不同，C错误；当缺少糖源但O2充足时，醋酸菌可将果酒中的乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，D正确。 5．(2026·陕西高三上开学考试)《齐民要术》中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。雨则盆盖之，勿令水入；晴去还盆。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，衣沉，反更香美。日久弥佳。”下列叙述正确的是(　　) A．发酵前需要对发酵液和发酵器具进行灭菌处理 B．“用水三斗”的目的是稀释，从而避免酒精浓度过高杀死醋酸菌 C．制醋装置需要密封，以防止杂菌侵入造成污染 D．制醋过程中出现的“衣”是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的 答案：B 解析：传统发酵技术通常利用自然存在的微生物进行发酵，不需要对发酵液和发酵器具进行严格的灭菌处理，只需要清洗器具即可，A错误；醋酸菌对酒精的耐受性有限，“用水三斗”稀释酒精，能避免高浓度酒精抑制醋酸菌活性，B正确；醋酸菌为好氧菌，制醋需在有氧条件下进行，密封会阻碍其代谢，C错误；制醋过程中出现的“衣”是醋酸菌大量繁殖形成的菌膜，而不是酵母菌，D错误。 6．(2026·甘肃白银高三上开学考试)猕猴桃因果实营养丰富，可药食两用。采用液体发酵法可酿制出酒香浓郁的猕猴桃酒和酸味醇正的猕猴桃醋，酿造工艺流程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．切碎榨汁时加入一定的果胶酶有利于提高出汁率 B．果醋发酵的温度要高于果酒发酵的温度 C．进行酒精发酵和醋酸发酵的微生物都不具有核膜结构 D．将装有猕猴桃酒的坛子做开盖处理，也可得到猕猴桃醋 答案：C 解析：猕猴桃细胞壁的成分是纤维素和果胶，所以切碎榨汁时加入一定的果胶酶，有利于破碎细胞，提高出汁率，A正确；果醋发酵的温度(30～35 ℃)要高于果酒发酵的温度(18～30 ℃)，B正确；进行酒精发酵的微生物主要是酵母菌，其有核膜结构，C错误；将装有猕猴桃酒的坛子做开盖处理，相当于通入氧气，会抑制酵母菌的酒精发酵，促进醋酸菌参与的醋酸发酵，所以可得到猕猴桃醋，D正确。 7．(2026·四川成都高三上开学考试)约9 000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。我国的黄酒是世界三大古酒之一。下列关于传统发酵的说法，错误的是(　　) A．制作泡菜时注意食材的消毒更有利于健康 B．在腐乳发酵时有机物的种类增加而能量减少 C．制作泡菜时加入适量的糖会使发酵效果更好 D．酵母菌既参与果酒的发酵也参与腐乳的发酵 答案：A 解析：制作泡菜时，乳酸菌是主要发酵菌种，需在无氧条件下繁殖。若对食材进行严格消毒，可能杀死乳酸菌，反而影响发酵，甚至导致杂菌滋生。因此，只需清洗而非消毒，A错误；腐乳发酵过程中，毛霉等微生物分泌的酶将大分子有机物分解为小分子(如多肽、氨基酸)，增加了有机物种类；同时微生物呼吸作用消耗有机物中的能量，总能量减少，B正确；泡菜制作时，糖类可作为乳酸菌的碳源，促进其生长代谢，提高发酵效率，C正确；酵母菌在果酒发酵中起主要作用，而腐乳发酵有多种微生物参与，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，D正确。 二、非选择题 8．(2026·甘肃定西高三上阶段练习)杨梅果实风味独特，酸甜适中，具有很高的营养价值和保健价值。根据如下制作杨梅酒和杨梅醋的流程，回答下列问题： 制取发酵液：向杨梅汁中加入白砂糖，将糖的质量分数调至8%，灭菌冷却→酒精发酵：接种酵母菌，恒温发酵→果醋发酵：加入酒精，接种醋酸菌→取样检测：对发酵产物进行检测。 (1)果酒制作过程中，酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是__________，温度适宜时果酒发酵时间较短，原因是_________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)杨梅醋的发酵过程中，除去必需的营养物质外，还需要往发酵液中持续地通入______________，发生的化学反应式是____________________。 (3)下图表示果酒发酵过程中，发酵液的糖度(葡萄糖的质量分数)和酒精度(酒精的体积分数)随时间变化的关系。发酵前24 h，糖度变化很小，酒精度上升很慢，其原因是____________________________________________________________。 96 h后酒精度和糖度的变化都趋于平缓，其原因是_______________________ ____________________________________________________________________。 (4)泡菜也是传统发酵食品，深受大家喜爱。泡菜制作利用的主要微生物是________，泡菜制作的原理是____________________________。泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、__________和__________。 答案：(1)细胞质基质　此温度下，酵母菌内与果酒发酵相关的酶活性高，发酵速度快　 (2)无菌氧气(无菌空气)　C2H5OH＋O2酶,CH3COOH＋H2O(乙酸)＋能量　 (3)发酵前24 h，酵母菌主要进行有氧呼吸，大量增殖，消耗葡萄糖较少，因此糖度变化很小，酒精度上升很慢　营养物质消耗殆尽，高浓度的酒精和代谢废物会抑制酵母菌的代谢而影响发酵 (4)乳酸菌　乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸　腌制时间　食盐用量 解析：(1)酵母菌是真核生物，酒精发酵过程中酵母菌进行的是无氧呼吸，其无氧呼吸产生酒精的场所是细胞质基质；利用酵母菌进行发酵时，应将温度控制在18～30 ℃，在此温度条件下，酵母菌内与果酒发酵相关的酶活性高，发酵速度快，因而发酵时间短。 (2)醋酸菌是一种好氧细菌，故杨梅醋的发酵过程中，除去必需的营养物质外，还需要向发酵液中持续通入无菌氧气(无菌空气)，且相应温度控制在30～35 ℃范围内，此时的化学反应式为：C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量。(3)图中显示，随着发酵的进行，发酵液的糖度逐渐降低，酒精度逐渐升高然后保持相对稳定。发酵前24 h，酵母菌主要进行有氧呼吸，大量增殖，消耗葡萄糖较少，因此糖度变化很小，酒精度上升很慢；随着发酵的进行，酵母菌进行无氧呼吸消耗葡萄糖产生酒精，96 h后，营养物质消耗殆尽，高浓度的酒精和代谢废物会抑制酵母菌的代谢而影响发酵，导致酒精度和糖度的变化都趋于平缓。 (4)泡菜制作利用的主要微生物是乳酸菌。泡菜制作的原理是在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。因为乳酸菌是厌氧菌，在无氧环境中能够进行无氧呼吸产生乳酸。泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、食盐用量和腌制时间等。温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，都会导致亚硝酸盐含量增加。 B组 一、选择题 1．(2024·湖北卷)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 答案：D 解析：食用醋的酸味主要来源于乙酸，A正确；醋酸菌是好氧型细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；在制醋时，缺少葡萄糖的情况下，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，C正确；醋酸菌是细菌，属于原核生物，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，D错误。 2．(2025·哈尔滨市三中一模)在酒的酿造过程中，除酿酒酵母外还有非酿酒酵母的参与，其中非酿酒酵母发酵能力弱，乙醇耐受力差，难以充当酒精发酵的主要菌株，但其代谢产物及分泌的酶类能促进酿酒酵母降解葡萄糖等发酵底物，产生醛、酯、酸等芳香化合物，对最终酒产品的风味产生积极影响。关于传统发酵制作果酒的过程中，下列说法正确的是(　　) A．制作果酒时，发酵温度应控制在30～35 ℃之间 B．发酵瓶中只含有酿酒酵母和非酿酒酵母两种微生物 C．制作葡萄酒时，酿酒酵母和非酿酒酵母都主要来源于葡萄的果皮 D．发酵一段时间后，非酿酒酵母的数量逐渐下降，酿酒酵母的数量不断上升 答案：C 解析：果酒发酵时温度宜控制在18～30 ℃，A错误；果酒发酵的微生物是附着在葡萄皮上的野生酵母菌，故发酵瓶中除了含有酿酒酵母和非酿酒酵母两种微生物，还有其他的微生物，B错误；制作葡萄酒时，酿酒酵母和非酿酒酵母都主要来源于葡萄的果皮，C正确；发酵一段时间后，由于非酿酒酵母乙醇耐受力差，故其数量逐渐下降，酿酒酵母的数量先上升，最后因为营养物质不足和有害产物的积累，数量也会下降，D错误。 3．(2024·山东等级考)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：在氧气充足的条件下，黑曲霉可以利用糖类发酵产生柠檬酸，在相同菌体密度下，菌球体越大，越不容易获得氧气，柠檬酸产生速率越慢，A正确；由题干信息“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”可知，发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量，B正确；大部分细菌适合在中性或弱碱性环境中生存，发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长，C正确；如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，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；柠檬酸属于代谢物，D错误。 4．(2023·湖南卷)食品保存有干制、腌制、低温保存和高温处理等多种方法。下列叙述错误的是(　　) A．干制降低食品的含水量，使微生物不易生长和繁殖，食品保存时间延长 B．腌制通过添加食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖 C．低温保存可抑制微生物的生命活动，温度越低对食品保存越有利 D．高温处理可杀死食品中绝大部分微生物，并可破坏食品中的酶类 答案：C 解析：低温保存虽然能抑制微生物活动，但温度过低可能引发食品损伤，因此“温度越低越有利”的表述不成立，C错误。 5．下列有关发酵的叙述，错误的是(　　) A．基因工程和细胞工程的发展为发酵工程进入定向育种的新阶段奠定了基础 B．“精酿”啤酒发酵完成后，不进行过滤和消毒处理，保质期比较短 C．啤酒发酵过程中，酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，糖的分解和代谢物的生成在后发酵阶段完成 D．黑曲霉可作为酿制酱油、生产柠檬酸的菌种 答案：C 解析：基因工程、细胞工程具有目的性，可为发酵工程的定向育种奠定基础，A正确；“精酿”啤酒发酵时间长、产量低、价格高，一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理，不耐保存，所以保质期更短，B正确；啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，但酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，主发酵结束后在低温、密闭环境下储存一段时间属于后发酵，C错误；黑曲霉广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中，是重要的发酵工业菌种，黑曲霉可以用于酱油、柠檬酸的工业生产，D正确。 6．(2024·江西卷)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种(JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长)发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是(　　) A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因 B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量 C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量 D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化 答案：D 解析：据题可知，井冈霉素是氨基寡糖类物质，并非蛋白质，因而其不是基因表达的直接产物，JGs体内没有编码井冈霉素的基因，基因通过控制相关酶的合成来控制代谢过程，进而控制JGs发酵生产井冈霉素，A错误；JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量，B错误；在一定范围内提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量，但若浓度过高，反而会降低井冈霉素的产量，C错误；JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，形成的菌落难以区分，因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化，D正确。 7．(2024·贵州卷)酵母菌W是一种产果胶酶工程菌。为探究酵母菌W的果胶酶产量与甲醇浓度(Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ)的关系。将酵母菌W以相同的初始接种量接种到发酵罐，在适宜条件下培养，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．发酵罐中接种量越高，酵母菌W的K值越大 B．甲醇浓度为Ⅲ时，酵母菌W的果胶酶合成量最高 C．72 h前，三组实验中，甲醇浓度为Ⅱ时，产果胶酶速率最高 D．96 h后，是酵母菌W用于工业生产中收集果胶酶的最佳时期 答案：C 解析：K值是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量，K值的大小受环境因素的影响，发酵罐内的环境因素一定，故接种量不影响酵母菌的K值，只影响到达K值所需的时间，A错误；由题图可知，甲醇浓度为Ⅱ时，酵母菌W的果胶酶合成量最高，B错误；72 h前，三组实验中曲线Ⅱ的斜率最大，产果胶酶速率最高，C正确；由题图可知，不同浓度甲醇所用的收集时间不同，但不会在96 h后，D错误。 二、非选择题 8．(2023·全国乙卷)某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验，其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆(清水淋洗时菌T不会流失)，在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵(酒精发酵)。实验流程如图所示。 回答下列问题。 (1)在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是__________________________________________。 (2)采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是________________(答出1点即可)。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有_________________________________(答出2点即可)。 (3)将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是________________________。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是________________________________。发酵液中的乙醇可用______________________溶液检测。 (4)本实验收集的淋洗液中的________可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是____________ _________________。 答案：(1)菌T能够产生纤维素酶，纤维素酶可将纤维素分解　(2)为酵母菌蛋白质合成提供原料　把灭菌锅内原有的冷空气排除；灭菌时要在一定的温度和压力下维持一定的时间　(3)为酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇创造无氧条件　乙醇发酵有CO2产生，拧松瓶盖可以放出CO2，避免因瓶内气压过大引起危险　酸性重铬酸钾　(4)葡萄糖　节约粮食，实现了废物利用 解析：(1)菌T能够将纤维素变成酵母菌发酵所需的葡萄糖，利用的是其能够产生分解纤维素的酶，能够高效催化纤维素分解。 (2)N元素是构成体内一些物质的必需元素，如氨基酸、核苷酸等。高压蒸汽灭菌的注意事项包括：①待灭菌的物品放置不宜过紧；②必须将冷空气彻底排除再开始加压；③装入待灭菌的物品不要过多；④锥形瓶与试管口不要与桶壁接触……，合理即可。 (3)拧紧瓶盖的主要目的是营造无氧条件。酵母菌无氧呼吸产生乙醇的同时还会产生CO2，拧松瓶盖可以释放CO2，防止容器压力过大引起危险。酸性条件下重铬酸钾溶液可以用来检测酒精。 (4)纤维素分解产生的葡萄糖可以用来作为发酵原料，从社会责任感角度和实际生产角度出发分析即可，如节约粮食，生产成本低，实现了废物利用，保护环境等。 学科网（北京）股份有限公司 $