2024届人教版高考生物一轮复习传统发酵技术的应用与发酵工程作业（多项版）含答案

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第2课　传统发酵技术的应用与发酵工程
[基础练透]
1．(2022·沈阳市重点高中联合体一模)下列关于传统发酵技术的说法，错误的是(　　)
A．果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌属于兼性厌氧微生物，在有氧条件下大量繁殖
B．制作果醋需要醋酸菌，它是一种严格厌氧的微生物，可将葡萄中的糖分解为醋酸
C．多种微生物参与了腐乳的制作，如酵母菌、毛霉、曲霉等
D．制作泡菜利用的乳酸菌是一种厌氧微生物，可以通过无氧呼吸产生乳酸
解析：选B。果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌属于兼性厌氧微生物，在有氧条件下大量繁殖，A正确。醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能将糖分解成乙酸；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，B错误。多种微生物参与了腐乳的制作，如酵母菌、毛霉、曲霉等，其中起主要作用的是毛霉，C正确。制作泡菜利用的乳酸菌是一种厌氧微生物，可以通过无氧呼吸产生乳酸，D正确。
2．下列关于泡菜制作的叙述中，正确的是(　　)
A．主要菌种是真菌
B．制作过程不必严格执行无菌操作
C．所用装置不需要密封
D．所用菌种需要人工接种
解析：选B。制作泡菜的主要菌种是乳酸菌，不是真菌，A错误；乳酸菌耐酸性环境，其产生的乳酸可以抑制其他微生物的生长，泡菜制作过程不必严格执行无菌操作，B正确；乳酸菌是厌氧细菌，泡菜制作的过程需要密封，C错误；泡菜制作过程所用的菌种来源于蔬菜表面，D错误。
3．(2022·如皋市一模)红酸汤是苗族的传统食品，它颜色鲜红、气味清香、味道酸爽，其制作过程类似于泡菜的制作。下列是以番茄和辣椒为原料的红酸汤制作流程图，相关叙述中正确的是(　　)
→→→→
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为了促进微生物繁殖
D．红酸汤的制作中随着发酵时间延长，亚硝酸盐的含量一直增加
解析：选B。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；装坛时坛口留有一点空间而不装满的目的是防止番茄发酵后液体膨胀外溢，C错误；亚硝酸盐的含量随着发酵时间的延长先增加后减少，D错误。
4．(2022·辽宁一轮联考)啤酒是以麦芽汁为原料，经酿酒酵母发酵制得。传统啤酒酿造过程中，发酵在敞开式发酵池中进行，麦芽汁中接入酿酒酵母后通入大量无菌空气，之后会产生大量气体翻腾逸出，在麦芽汁表面形成25～30 cm厚的气泡层(泡盖)，然后停止通气，进入静止发酵阶段。下列说法正确的是(　　)
A．传统啤酒酿造过程中需要严格灭菌，以防杂菌污染
B．制作麦芽汁之前用含有脱落酸的溶液浸泡大麦种子，增加可发酵糖的含量
C．泡盖产生的原因是酿酒酵母有氧呼吸产生CO2，泡盖的形成可以促进酒精的产生
D．欲增加啤酒中的酒精浓度，可增加接种量、延长发酵时间
解析：选C。传统啤酒酿造过程中利用的菌种来自自然界中的酵母菌，不能严格灭菌，A错误；制作麦芽汁之前用含有赤霉素的溶液浸泡大麦种子，可促使种子发芽，增加可发酵糖的含量，脱落酸可以抑制种子发芽，B错误；泡盖产生的原因是酿酒酵母有氧呼吸产生CO2，泡盖的形成可以在麦芽汁表面起到隔绝空气的作用，从而促进酒精的产生，C正确；发酵过程中酒精具有一定的抑菌作用，当酒精达到一定浓度后，酵母菌的代谢受到抑制，酒精浓度不再上升，因此不能通过增加接种量、延长发酵时间等措施来提升酒精的浓度，D错误。
5．(2022·辽宁模考)唐诗云“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催”，可见果酒的制作在我国源远流长。下列关于家庭制作果酒、果醋的叙述，正确的是(　　)
A．果酒制作过程中为防止杂菌污染，不能拧松发酵瓶盖
B．若最终获得的果酒偏酸，可能原因是醋酸菌无氧发酵产生了醋酸
C．果酒制成后只需要将装置移至温度略高的环境中就能酿成果醋
D．果酒不易变质的原因是在酸性、缺氧及含酒精的酒液中，微生物的繁殖受到抑制
解析：选D。果酒制作过程中需定时拧松发酵瓶盖，以释放发酵产生的CO2，A错误；果酒偏酸，可能原因是醋酸菌有氧发酵产生了醋酸，B错误；参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌和嗜温菌，果酒制成后需要将装置移至温度略高的环境中，同时制造有氧环境，才能酿成果醋，C错误；随着酒精发酵的进行，发酵液呈酸性、缺氧及含酒精，各种微生物的繁殖受到抑制，D正确。
6．(2022·沈阳市一模)我国是名副其实的发酵大国，发酵工程在食品工业、医药工业及农牧业等许多领域得到了广泛的应用。下列相关叙述错误的是(　　)
A．利用黑曲霉将大豆原料中的蛋白质水解，经淋洗后可调制成酱油
B．利用酵母菌等菌种的发酵工程生产的单细胞蛋白，可作为食品添加剂
C．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵可生产乙型肝炎疫苗
D．利用发酵工程生产的微生物农药，作为化学防治的重要手段，可用于防治病虫害
解析：选D。以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉)，将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制可以制成酱油产品，A正确；用酵母菌等生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂，甚至制成“人造肉”供人们直接食用，B正确；可以将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌通过发酵工程制备乙型肝炎疫苗，C正确；微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，微生物农药作为生物防治的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用，D错误。
7．(多选)发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．通过有性杂交可形成工程细胞，也可采用基因工程的方法构建工程菌
B．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取的蛋白质，可作为食品添加剂、微生物饲料等
C．如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用提取、分离、纯化等措施来获得产品
D．啤酒生产的后发酵阶段需要在低温和密闭环境下进行
解析：选ABC。细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术，属于无性杂交，因此不能通过有性杂交获得工程细胞，A错误；单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工厂的废液等为原料，通过发酵工程生产的微生物菌体，B错误；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得到产品，C错误；啤酒生产的后发酵阶段，酵母菌主要进行无氧呼吸，需要在低温和密闭环境下进行，D正确。
8．如图是利用山楂制作果酒果醋的流程：
→→→→→→
回答下列问题：
(1)酒精发酵主要利用酵母菌的____________呼吸，酵母菌与醋酸菌在结构上的本质区别是____________________________________________________。
(2)如图表示白砂糖的添加量对酒精生成量的影响，白砂糖的添加量为______________左右最为合理。

(3)醋酸发酵前，需要加入纯净水对山楂果酒进行稀释，原因是_________________________________________________________________。
(4)将发酵好的山楂果醋在80 ℃左右的温度下热处理8～10 min，目的是________________，以及防止杂菌污染。
解析：(1)酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，可把葡萄糖分解为酒精和二氧化碳；酵母菌为真核细胞，醋酸菌为原核细胞，二者最根本的区别是酵母菌有以核膜为界限的细胞核。(2)据图可知，酒精含量达到最高值时的白砂糖添加量为15%左右，此时的白砂糖浓度既有利于酒精的产生，也可以避免物质的浪费。(3)酒精发酵后得到的果酒酒精浓度过高，对醋酸菌的生长不利，会抑制醋酸菌的发酵，因此醋酸发酵前需要加入纯净水对山楂果酒进行稀释。(4)将发酵好的山楂果醋在80 ℃左右的温度下热处理8～10 min，可以杀死醋酸菌，防止醋酸菌继续发酵，破坏果醋的营养物质，同时也可以防止杂菌污染。
答案：(1)无氧　酵母菌具有以核膜为界限的细胞核　(2)15%　(3)酒精浓度过高会抑制醋酸菌的发酵　(4)防止醋酸菌继续发酵(或杀死醋酸菌或防止果醋的营养物质被破坏)
[能力提升]
9．(2022·邯郸市一模)黄酒是中国特产，为世界三大古酒之一。关于黄酒的酿造方法，古遗六法中描述道：秫稻必齐，曲蘖必时，湛炽必洁，水泉必香，陶器必良，火齐必得(注：曲蘖主要指酒曲，湛炽是指浸泡和蒸煮)。下列叙述错误的是(　　)
A．黄酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”在无氧条件下的代谢产物
B．曲蘖必时，可能是酵母菌的生长繁殖受适宜的温度等的影响
C．湛炽必洁，起到消毒的作用，一定程度上可避免杂菌对发酵的影响
D．黄酒酿造过程中发酵液出现的气体都是在酵母菌细胞质基质中产生的
解析：选D。在无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，所以黄酒中的酒精是酵母菌利用“秫稻”在无氧条件下的代谢产物，A正确；曲蘖主要指酒曲，其中含有酵母菌，28 ℃左右最适合酵母菌生长，所以曲蘖必时，可能是酵母菌的生长繁殖受适宜的温度等的影响，B正确；湛炽是指浸泡和蒸煮，经过高温，起到消毒的作用，一定程度上可避免杂菌对发酵的影响，C正确；参与黄酒酿造的酵母菌是兼性厌氧型真核生物，有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质，而无氧呼吸产生二氧化碳的场所是细胞质基质，D错误。
10．(2022·淄博市一模)酱油起源于我国，至今已有数千年历史。参与酱油酿造过程的微生物主要有米曲霉、酵母菌和乳酸菌等，在众多微生物及其酶系的作用下，分解大豆、小麦中的蛋白质、脂肪等有机物，最终形成具有特殊色泽和良好风味的酱油。如图是酱油发酵过程中主要微生物的数量变化。下列说法错误的是(　　)

A．米曲霉产生的蛋白酶能将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸
B．在发酵初期乳酸菌含量较高，能抑制部分有害微生物的生长
C．在酱油发酵过程中，乳酸菌和酵母菌的关系表现为相互促进
D．某些代谢产物的抑制作用是后期酵母菌数量下降的原因之一
解析：选C。制作酱油时，米曲霉等微生物产生的蛋白酶能将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸，A正确；由题图可知，在发酵初期乳酸菌含量较高，乳酸菌产生的乳酸可以抑制其他微生物的生长，B正确；分析题图可知，发酵过程中，乳酸菌含量减少时，酵母菌的数量增加，由此可知乳酸菌和酵母菌的关系不是相互促进，C错误；随着发酵的进行，由于营养物质的消耗和代谢产物的积累，某些代谢产物会抑制酵母菌的生长繁殖，D正确。
11．(多选)啤酒发酵依赖于发酵工程，产品质检可应用“电子舌”，“电子舌”可根据不同滋味信号传感器呈现的响应值对啤酒风味进行评价，结果如图。下列相关叙述，不正确的是(　　)

A．啤酒主要经酵母菌和乳酸菌发酵制成
B．发酵原料应含有糖类作为发酵菌种的碳源
C．发酵液L1和L2口味相似，而L3涩味较弱
D．菌种选育可依赖于突变筛选或转基因技术等
解析：选AC。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌无氧呼吸将糖类分解为酒精而制成的，A错误；酒精发酵的原材料是糖类，B正确；由题图可知，发酵液L1和L2口味相似，而L3涩味较强，C错误；菌种选育可依赖于突变筛选(诱变育种)或转基因技术(基因工程)等，D正确。
12．(2022·北京西城区二模)乳酸在食品、化工等行业用途广泛。与乳酸菌相比，重组大肠杆菌生产乳酸效率更高。
(1)大肠杆菌以培养基中的葡萄糖为________，通过图1所示细胞呼吸的第一阶段将其分解为[A]__________(填A的名称)，进而发酵产生乳酸，同时还有乙酸、琥珀酸等副产物。

图1
(2)研究人员从野生型大肠杆菌中筛选到菌株甲，利用重组片段和特定技术敲除甲拟核上的F酶基因，进一步获得菌株乙，过程如图2所示(图中只显示与基因敲除有关的片段)。

图2
重组片段上庆大霉素抗性基因(Gmr)的作用是_____________________。实际发酵使用的菌株乙要将引入的Gmr去除，试分析原因_____________________。
(3)用相同方法获得敲除F酶、T酶双基因的菌株丙。将等量乙、丙分别接种于7 L的发酵罐中，当菌体浓度在600 nm的吸光度达到30时，调整发酵条件，使体系从好氧生长阶段进入厌氧发酵阶段。
①两阶段发酵过程需调整发酵罐的__________(填字母)。
A．通气量　　　 B．搅拌叶轮的转速
C．pH D．温度
②当发酵罐葡萄糖耗尽时结束发酵，乙、丙菌株两阶段发酵过程各产物的变化如图3所示。实践生产中进入厌氧发酵阶段后，随时监测并及时添加营养物质保证连续发酵。综合图3结果和生产实践，你认为哪种菌株更适合做生产菌种并阐述理由______________________________________________________。


图3
解析：(1)葡萄糖常为呼吸的底物，能为大肠杆菌提供营养和能量，可作为培养基的碳源(提供碳元素的物质)；细胞呼吸的第一阶段为葡萄糖产生丙酮酸和[H]的过程，无氧呼吸的第二阶段可以是丙酮酸和[H]生成乳酸，故A是丙酮酸。(2)重组片段上庆大霉素抗性基因(Gmr)，可以使得含有重组质粒的大肠杆菌在含有庆大霉素的培养基上生长，而筛选得到含有重组质粒的大肠杆菌，即敲除F基因的突变株；Gmr是抗生素抗性基因，只是用于筛选，且菌珠乙中Gmr基因表达需要消耗物质和能量，造成浪费，若发酵产品中含有抗生素会引发安全性问题，因此实际发酵使用的菌株乙要将引入的Gmr去除。(3)菌株乙的发酵产物有乙酸和乳酸，丙的发酵产物只有乳酸，要使发酵体系从好氧生长阶段进入厌氧发酵阶段，需调整发酵罐的通气量(降低通气量)、搅拌叶轮的转速(降低转速)、pH(不同的酶有不同的适宜pH)、温度(不同的酶有不同的适宜温度)，故选A、B、C、D；结合图3，随着发酵时间的延长，菌株丙的厌氧发酵阶段生产乳酸的速率快，琥珀酸和乙酸的产量低，更适合用作生产菌种。
答案：(1)碳源　丙酮酸　(2)作为标记基因，用于筛选出敲除F基因的突变菌株　菌株的Gmr基因表达需要消耗物质和能量，造成浪费(发酵产品中含有抗生素会引发安全性问题)　(3) ①A、B、C、D　②菌株丙；厌氧发酵阶段生产乳酸的速率快，琥珀酸和乙酸的产量低