备考2024届高考生物一轮复习讲义第十一章生物技术与工程课时1传统发酵技术与发酵工程考点1传统发酵技术的应用

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考点1 传统发酵技术的应用
1.发酵与传统发酵技术
（1）发酵：指人们利用[1] 微生物 ，在适宜的条件下，将原料通过[2] 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
（3）腐乳的制作
①经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成[6] 小分子的肽和氨基酸 ，味道鲜美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。
②参与豆腐发酵的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的微生物是[7]毛霉 。
2.传统发酵食品的制作
（1）制作泡菜
①泡菜的制作流程
②泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析
（2）制作果酒和果醋
①果酒、果醋制作的比较
②果酒、果醋制作成功的关键分析
a.材料的选择与处理。选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗，后去枝梗，以防杂菌污染。
b.防止发酵液被污染。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；装入葡萄汁后要封闭充气口。
c.将葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3的空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的大量CO2造成发酵液溢出。
基础自测
1.在无氧条件下，乳酸菌能将葡萄糖分解为乳酸。（ √ ）
2.制作泡菜与制作果酒一样，都需要氧气。（× ）
3.红葡萄酒中的红色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。（ √ ）
4.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的。（ √ ）
5.膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。（ √ ）
6.工业上大规模生产发酵食品时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。（ √ ）
7.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料[2022江苏，T16B]。（ √ ）
8.泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸[2021湖北，T3A]。（× ）
9.果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化，溶液灰绿色逐日加深[2021江苏，T14D]。（× ）
情境应用
1.某同学根据所学知识以新鲜白葡萄为原料制作葡萄酒。
（1）为防止杂菌污染，他将葡萄反复冲洗干净后榨汁进行发酵，结果他制作的葡萄酒酒精含量低于其他同学的，其原因可能是什么？
提示 反复冲洗葡萄导致果皮表面的野生酵母菌菌种流失，相同时间内产生的酒精少。
（2）在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？
提示 制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵过程中污染发酵液，影响发酵产物的纯度。
（3）若该同学所用的葡萄汁因灭菌不彻底而含有醋酸菌，在不改变发酵条件的情况下，他能否将“酒变醋”，为什么？
提示 不能。因为醋酸菌需要在有氧且温度为30～35 ℃条件下才能将乙醇转化为醋酸，而此时发酵瓶中的条件是无氧且温度为18～30 ℃。
2.如图为果酒和果醋的发酵装置，请分析装置中a、b、c分别代表什么？作用又是什么？
提示 图中a为充气口：醋酸发酵时，用来充入氧气（无菌空气）。b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。c为出料口：便于取样检测，及时监测发酵进行的情况。
深度思考
1.如何保证制作泡菜时的无氧环境，以利于乳酸菌的代谢和泡菜的制作？
提示 ①选择的泡菜坛密封性要好；②加入蔬菜后要注入煮沸后冷却的盐水，使盐水没过全部蔬菜；③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
2.为什么泡菜坛只能装八成满？
提示 在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出。另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
3.醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，请说明原因。
提示 醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果缺乏氧气则会引起醋酸菌的死亡。
研透高考 明确方向
命题点1 泡菜的制作过程分析
1.[2023山东]以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；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（C ）
A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死
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
解析 制作泡菜时利用的是乳酸菌，而不是醋酸杆菌，①主要是为了防止菜料表面的乳酸菌死亡，A错误；盐水浸没菜料的目的是隔绝空气，防止杂菌污染，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水可以阻止空气进入坛中，但是发酵过程中产生的气体可以排出，C正确；泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量先升高后降低，D错误。
2.某同学用质量分数为5％的食盐水制作泡菜时，在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果如图所示。下列叙述正确的是（D ）
A.据图分析泡菜食用的最佳时间是第3天，因为此时亚硝酸盐含量比较低
B.若改用质量分数为20％的食盐水，得到的实验结果与图中结果相同
C.实验过程中乳酸菌的数量增长规律与亚硝酸盐含量的变化完全一致
D.若泡菜咸而不酸，可能是食盐浓度过高，抑制了乳酸菌的繁殖
解析 泡菜食用的最佳时间是第13天，因为此时亚硝酸盐含量低，泡菜经过发酵产生了乳酸，第3天亚硝酸盐含量虽低，但乳酸产生的量不够，泡菜风味不佳，A错误；食盐的含量、腌制方法、腌制时间等都会影响亚硝酸盐含量的变化，B错误；实验过程中乳酸菌数量先增加后减少，与亚硝酸盐含量的变化不完全一致，C错误；泡菜咸而不酸，可能是食盐浓度过高，抑制了乳酸菌的繁殖，D正确。
命题点2 果酒和果醋制作的原理和过程分析
3.[2021辽宁]利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸杆菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是（B ）
A.乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖
B.酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C.酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D.接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度
解析 据题意可知，利用菠萝蜜制作果醋时，应首先利用酵母菌进行果酒发酵产生乙醇，再利用醋酸杆菌将乙醇转化为醋酸，一定浓度的乙醇可抑制杂菌繁殖，A正确；醋酸杆菌属于原核生物，以二分裂的方式进行增殖，B错误；利用酵母菌进行发酵时，应先通入空气使其进行大量繁殖，再密封使其进行无氧呼吸产生酒精，而醋酸杆菌是好氧细菌，用其进行醋酸发酵时应一直通入空气，C正确；酒精发酵时一般将温度控制在18～30 ℃，而醋酸杆菌的最适生长温度为30～35 ℃，D正确。
4.[2023浙江6月]小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是（D ）
A.糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖
B.发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测
C.若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封可能不严
D.蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵
解析 糖化主要是利用霉菌产生的淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖，A正确；可用酸性重铬酸钾溶液检测酒精，若存在酒精则溶液呈现灰绿色，B正确；若酿造过程中酒变酸，则可能是发酵坛密封不严，导致醋酸菌在有氧条件下将乙醇氧化为乙酸，C正确；蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，不能马上密封，需要先提供氧气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，再密封进行酒精发酵，D错误。
命题点3 果酒和果醋发酵过程中的条件控制
5.苹果醋是以苹果为原料经甲、乙两个阶段发酵而成的，下列说法错误的是（C ）
A.甲阶段的发酵温度低于乙阶段的发酵温度
B.过程①②在酵母菌细胞的细胞质基质中进行，③在线粒体中进行
C.根据醋酸菌的呼吸作用类型，乙过程需要在无氧条件下完成
D.甲、乙两阶段完成后溶液pH均降低
解析 甲为果酒发酵，乙为果醋发酵，甲阶段的发酵温度（18～30 ℃）低于乙阶段的发酵温度（30～35 ℃），A正确；过程①②是无氧呼吸，在酵母菌细胞的细胞质基质中进行，③是有氧呼吸第二、三阶段，在线粒体中进行，B正确；醋酸菌为需氧菌，故根据醋酸菌的呼吸作用类型，乙过程需要在有氧条件下完成，C错误；醋酸菌将葡萄糖或者乙醇分解成醋酸，使pH降低，酵母菌将葡萄糖氧化分解为CO2，CO2溶于发酵液会形成碳酸，使pH降低，D正确。
命题变式
[设问拓展型]（1）果酒发酵初期先通入适量空气的目的是 让酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖 ，果酒发酵之后进行果醋发酵，需要改变的条件包括 菌种改为醋酸菌，发酵温度调整为30～35 ℃，通入空气等 。
（2）在醋酸发酵阶段，醋酸菌在 氧气 和糖源都充足时，在其细胞的 细胞质基质 中将糖分解成醋酸。图示发酵过程用到的两种菌在结构上的本质区别是：酵母菌有 由核膜包被的细胞核 。
6.[2023江苏，多选]某醋厂和啤酒厂的工艺流程如图所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。下列相关叙述正确的有（ABD ）
A.糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的是利于糖化和灭菌
B.发酵原理是利用真菌的无氧呼吸与细菌的有氧呼吸
C.醋酸发酵过程中经常翻动发酵物，可控制发酵温度和改善通气状况
D.啤酒酿造流程中适当增加溶解氧可缩短发酵时间
解析 糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”均有利于灭菌和糖化，A正确。酵母菌（真菌）主要进行无氧呼吸完成酿酒过程，醋酸发酵主要利用醋酸菌（细菌）的有氧呼吸，B正确。醋酸发酵利用了醋酸菌的有氧呼吸，在发酵过程中经常翻动发酵物，可增加氧气含量，但不能控制发酵温度，C错误。啤酒酿造利用的原理是酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产生酒精，啤酒酿造流程中，前期适当增加溶解氧可增加酵母菌的数量，有利于缩短酒精发酵的时间，D正确。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
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
传统发酵技术的应用
2023：北京T13B、山东T12、浙江6月T12、全国乙T37（3）；
2022：湖北T11、江苏T16；
2021：山东T12、辽宁T8、海南T17、湖北T3、江苏T14、重庆T25；
2020：江苏T18、山东T12、浙江1月T29（一）；
2019：江苏T9、海南T30（2）
1.生命观念——结构与功能观：发酵菌种的结构与功能的关系。
2.科学思维——归纳与概括：比较制作果酒、果醋、泡菜的菌种在结构和生理特性上的异同并进行归纳。
3.科学探究——设计实验探究理想的发酵条件。
4.社会责任——关注食品安全，关注有害微生物的控制，宣传健康的生活方式
发酵工程及其应用
2023：江苏T16、山东T20、辽宁T13；
2022：浙江1月T29（一）、湖北T14、山东T14和T20、辽宁T18；
2021：全国乙T37
命题分析预测
1.传统发酵技术是高考的常考点，考查内容主要有果酒、果醋、泡菜的制作，以及发酵工程的应用等相关知识，常联系生产、生活背景考查考生的理解能力和动手操作能力。
2.预计2025年高考仍可能会结合具体的生产、生活和科研背景考查这些知识点
项目
时期
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
发酵初期
少（有氧气，乳酸
菌活动受到抑制）
少
增加（硝酸盐
还原菌作用）
发酵中期
[12] 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（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌的活动）
[13] 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
项目
果酒制作
果醋制作
发
酵
菌
种
种类
酵母菌
醋酸菌
结构特点
有以核膜为界限的细胞核，有多种细胞器
无以核膜为界限的细胞核，只有核糖体一种细胞器
代谢类型
异养[14] 兼性厌氧 型
异养[15] 需氧 型
发酵原理
氧气充足时，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖；无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精
氧气、糖源都充足时，醋酸菌将糖分解成乙酸（醋酸）；氧气充足，缺少糖源时，[16] 醋酸菌 直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸（醋酸）
反应简式
C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量；
C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量
C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋
2H2O＋能量；
C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
发酵条件
温度
18～30 ℃
30～35 ℃
时间
10～12天
7～8天
氧气
[17] 前期需氧，后期无氧
一直需要充足氧气
pH
酸性
酸性
结果检测
酒精与酸性的重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色
反应液pH下降
制作流程
联系
醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，酒精发酵为醋酸发酵提供原料