高三生物大一轮总复习第36讲传统发酵技术的应用.docx

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高三生物大一轮总复习第36讲传统发酵技术的应用

第十单元　生物技术实践

考点一　果酒和果醋的制作

1．发酵菌种

2.发酵原理及反应式

3.发酵条件的控制

4.发酵过程及注意事项

（3）榨汁→用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中

5．发酵装置图及分析

（1）各部位的名称及作用

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。

（2）该装置的使用方法

①使用该装置制作果酒时，应该封闭充气口。

②制作果醋时，应将充气口连接充气泵，适时输入无菌空气。

6．实验结果分析

（1）若酵母菌数量少，产生的酒精少：

原因是发酵前期，酵母菌有氧呼吸不足。

（2）若酵母菌数量充足，但是产生的酒精较少或不能产生酒精：

原因是发酵后期密封不严。

（3）若醋酸产生少：

很可能是供氧不足所致。

（4）葡萄酒呈现红色的原因是葡萄皮上的色素进入发酵液。

1．（2019·新课标全国卷Ⅱ）豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。

为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32h内定期取样观测发酵效果。

回答下列问题：

（1）该实验的自变量是________、________。

（2）如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是________。

（3）如果在实验后，发现32h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是________________________________。

（4）从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为________，脂肪转变为________。

【解析】　本题考查传统发酵技术的相关知识。

（1）根据题中“甲、乙两菌种”和“32h内定期取样观测发酵效果”关键信息，确定该实验的自变量是菌种类型和发酵时间。

（2）发酵容器底层缺氧，上层氧气相对充足，上层大豆的发酵效果比底层好，说明该发酵菌属于好氧菌。

（3）由于32h内发酵效果随发酵时间呈直线上升，所以若要确定最佳发酵时间，应该继续延长发酵时间，观测发酵效果，最好发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。

（4）发酵过程中会产生多种蛋白酶和脂肪酶，蛋白酶可使蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可使脂肪分解为甘油和脂肪酸。

【答案】　

（1）菌种　发酵时间　

（2）好氧菌

（3）延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间

（4）氨基酸和肽　脂肪酸和甘油

2．（2019·新课标全国卷Ⅱ）苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。

回答下列问题：

（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）第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，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”）第二阶段的。

（4）醋酸杆菌属于________核生物，其细胞结构中________（填“含有”或“不含有”）线粒体。

【解析】　

（1）图中过程①和②表示酵母菌无氧呼吸的第一、二阶段，发生场所是细胞质基质；乙醇可在酸性条件下与重铬酸钾试剂发生颜色反应；过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段，发生在线粒体中；与无氧呼吸相比，有氧呼吸过程释放的能量多，所以在有氧条件下酵母菌的繁殖速度较快。

（2）醋酸杆菌是好氧菌，所以乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。

（3）酵母菌和醋酸杆菌的最适生长温度分别是20℃和30～35℃。

（4）醋酸杆菌属于细菌，是原核生物，原核细胞中不含有线粒体。

【答案】　

（1）细胞质基质　酸性重铬酸钾　线粒体　快

（2）有氧　（3）低于

（4）原　不含有

【解题归纳】

氧气供应状况对酒精发酵结果影响的分析方法

（1）酒精发酵所需的氧气供应条件。

①发酵前期：

需要通入空气或在发酵瓶中留有一定的空间，可以给酵母菌提供氧气以利于酵母菌通过有氧呼吸大量增殖。

②发酵后期：

要通过密封严格控制无氧环境，以利于酵母菌通过无氧呼吸产生酒精。

（2）酒精发酵异常的情况。

①酒精发酵的前期如果供氧不足，酵母菌数量少，产生的酒精少。

②酒精发酵后期如果密封不严，则酵母菌数量充足，但是不能产生酒精。

考点二　腐乳的制作

1．发酵菌种

（1）主要菌种

①名称：

毛霉。

②菌体特点：

白色丝状真菌。

③代谢类型：

异养需氧型。

（2）其他菌种：

青霉、酵母、曲霉等。

2．发酵原理

3．腐乳制作流程及注意事项

4．防止杂菌污染的措施

（1）用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗涮干净后要用沸水消毒。

（2）装瓶时，操作要迅速小心。

（3）加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。

（4）封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。

（选修1P8“旁栏小资料”）影响腐乳种类的因素有哪些？

举例说出加入的辅料与腐乳种类的关系。

提示：

豆腐的含水量不同、发酵条件的不同、加入的辅料不同。

红方加入了红曲，糟方加入了酒精，青方不加辅料。

3．回答下列关于腐乳制作的问题：

（1）腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。

多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是________，其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为________和________；其产生的________能将豆腐中的脂肪水解为________和________。

（2）发酵完成后需加盐腌制，加盐还可以抑制其他________生长。

（3）腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。

卤汤除具有一定的防腐作用外，还能使腐乳具有独特的________。

【解析】　

（1）发酵过程中起作用的微生物有多种，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，毛霉产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将豆腐中的脂肪水解为甘油和脂肪酸。

（2）发酵过程中加盐腌制，不仅可以调制风味，而且能够抑制其他微生物的生长繁殖。

（3）腐乳制作后期加入卤汤，卤汤不仅具有防腐杀菌作用，还可以使腐乳具有独特的风味（或香味）。

【答案】　

（1）毛霉　肽　氨基酸　脂肪酶　甘油　脂肪酸　

（2）微生物　（3）风味（其他合理答案也可）

4．（2019·山东潍坊调研）近年来，纪录片《舌尖上的中国》引发全民关注美食的热潮，《舌尖上的中国》多次讲述了利用不同微生物的发酵作用制作的美味食品。

请回答：

（1）腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种到豆腐上，这样可以____________________。

腐乳制作的过程中，加盐的作用是__________________和____________________。

从微生物培养的角度来看，豆腐应该属于__________________________。

（2）在果醋制作时，醋酸菌在____________供应和糖源充足时，将糖分解成醋酸；在糖源不充足时，也可以利用________生成醋酸。

（3）制作泡菜的原理是____________________。

【解析】　

（1）为避免其他杂菌的污染，保证产品的质量，腐乳生产要求严格的无菌操作。

腐乳制作的过程中加盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，同时盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。

微生物在豆腐中生长，豆腐属于微生物的培养基。

（2）在果醋制作时，醋酸菌在氧气供应和糖源充足时，将糖分解成醋酸；在糖源不充足时，也可以利用酒精生成醋酸。

（3）制作泡菜时要用到乳酸菌，乳酸菌是一种厌氧菌，在无氧的条件下，乳酸菌发酵产生乳酸，使得菜呈现一种特殊的风味，还不改变菜的品质。

【答案】　

（1）避免其他杂菌的污染，保证产品的质量　析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬　抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质　培养基

（2）氧气　酒精

（3）乳酸菌在无氧的条件下，将葡萄糖分解成乳酸

考点三　制作泡菜并检测亚硝酸盐含量

1．泡菜的制作

（1）发酵菌种：

乳酸菌。

①菌种来源：

附着在蔬菜上的乳酸菌。

②菌种类别：

乳酸链球菌和乳酸杆菌。

（2）制作原理

①发酵实质：

在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。

②反应式：

C6H12O6

2C3H6O3（乳酸）。

（3）制作流程及注意事项

（4）影响泡菜发酵条件的因素

①气体：

无氧环境条件。

可通过选择合适的泡菜坛、装坛时压实蔬菜、泡菜液浸没菜体、泡制期间不开盖等措施营造环境。

②食盐：

食盐的作用是使蔬菜组织中水分析出，使成品质地柔韧、咀嚼感强。

盐浓度过高，乳酸发酵受抑制，泡菜会咸而不酸；盐浓度过低，杂菌繁殖，易引起变质。

③温度：

温度偏高，有害菌活动能力强，易导致蔬菜腐败变质；温度偏低，发酵时间延长。

2．测定亚硝酸盐的含量

（1）亚硝酸盐及其危害

①亚硝酸盐的特点：

白色粉末，易溶于水，在食品加工中用作食品添加剂。

②亚硝酸盐的危害：

含量低时一般不会危害人体健康，含量高时会引起中毒，甚至死亡。

在特定条件下，会转变成致癌物——亚硝胺。

③泡菜腌制过程的亚硝酸盐含量的变化：

先增加，后减少。

（2）亚硝酸盐含量的测定

①检测方法：

比色法。

②检测原理

有关反应：

亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸→反应物；

反应物＋N－1－萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料。

判断方法：

观察样品颜色变化，并与标准显色液比较，然后估算亚硝酸盐含量。

③检测步骤

配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色

3．结果分析

（1）图中乳酸菌含量的变化规律为②（填序号）。

（2）图中乳酸含量的变化规律为①（填序号）。

（3）图中亚硝酸盐含量的变化规律为③（填序号）。

（4）由图可知，泡菜的最佳取食时间为发酵中期。

5．回答下列有关泡菜制作的问题：

（1）制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是__________________。

为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是____________________________。

（2）泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行__________的过程。

该过程发生在乳酸菌细胞的________中。

（3）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有______、________和________等。

（4）从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是______________

_________________________________________________________，

原因是_______________________________________________。

【解析】　本题以泡菜的制作为命题线索，综合考查制作泡菜的操作过程中所需注意的问题。

（1）高温可杀灭杂菌，因此制作泡菜时所用盐水需煮沸。

陈泡菜液中含有较多的乳酸菌，在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，可使乳酸菌的数量在较短的时间内迅速增多。

（2）泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程实际上就是乳酸菌进行无氧呼吸的过程，而乳酸菌为原核生物，无细胞核，因而该过程发生在乳酸菌的细胞质中。

（3）泡菜制作过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐用量，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。

（4）乳酸菌无氧发酵产生大量的乳酸，导致泡菜液中pH降低，其他杂菌数量减少，乳酸菌数量增多。

【答案】　

（1）杀灭杂菌　增加乳酸菌数量

（2）无氧呼吸　细胞质

（3）温度　腌制时间　食盐用量

（4）乳酸菌数量增多，杂菌数量减少　乳酸菌比杂菌更为耐酸

6．（2019·海南高考）已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。

为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量，某同学设计了一个实验，实验材料、试剂及用具包括：

刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。

回答相关问题：

（1）请完善下列实验步骤。

①标准管的制备：

用________________________________和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。

②样品管的制备：

用刻度移液管分别吸取一定量的________________，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管。

③将每个________分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅________的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管亚硝酸盐的含量。

（2）下图表示的是泡菜中____________________趋势。

（3）泡菜制作过程中产酸的细菌主要是________（填“醋酸杆菌”或“乳酸菌”）。

【解析】　本题主要考查泡菜制作原理及亚硝酸盐含量测定的相关知识。

（1）在亚硝酸盐的含量测定中，用不同浓度的亚硝酸钠标准溶液和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管；用刻度移液管分别吸取一定量的不同泡制天数的泡菜滤液，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管；将每个样品管分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅相近的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管亚硝酸盐的含量。

（2）据图可知，该图表示亚硝酸盐的含量随发酵时间的变化曲线。

（3）制泡菜时使用的微生物是乳酸菌。

【答案】　

（1）①不同浓度的亚硝酸钠标准溶液

②不同泡制天数的泡菜滤液

③样品管　相同（相近）

（2）亚硝酸盐含量的变化

（3）乳酸菌

[构建知识网络]

[必背答题语句]

1．果酒制作需要的微生物是酵母菌，它是一种兼性厌氧型微生物，通过有氧呼吸可以大量增殖，通过无氧呼吸可以产生酒精。

2．红葡萄酒中的红色是由于红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的。

3．果醋制作需要的微生物是醋酸菌，它是一种好氧菌，所以果醋制作需要一直通入氧气。

4．果酒和果醋制作需要的温度分别是18～25℃和30～35℃。

5．腐乳的制作需要多种微生物参与，但主要是毛霉的作用。

通过脂肪酶、蛋白酶等酶的作用，将一些大分子物质水解成小分子物质。

6．腐乳的风味主要取决于卤汤和酒的作用。

7．在腐乳制作过程中加入香辛料的作用是既能调节风味，还具有防腐杀菌作用。

8．在腐乳制作过程中，盐的用量要适宜，酒的含量一般控制在12%左右。

练真题[感悟高考　展示规律]

1．（2019·天津卷）天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。

（1）在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为酶________。

（2）在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。

在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。

通气能提高________的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。

（3）在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵30天。

工艺如下。

①发酵过程中，定期取样测定醋酸杆菌密度变化，趋势如右图。

据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是______________，由此推测，影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是____________。

②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。

发酵过程中，发酵缸中________层的醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。

③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变，加剧了不同种类乳酸菌的________，淘汰了部分乳酸菌种类。

解析：

（1）因酶在最适温度下的催化能力最强，故发酵过程中需控制好反应温度。

（2）酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下分解有机物释放能量多，繁殖快。

（3）曲线图显示，与翻动前相比，B层在翻动后醋酸杆菌密度先快速增加而后趋于稳定，对比翻动前后B层醋酸杆菌所处环境条件知，影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素有氧气浓度、pH及营养物质含量等。

乳酸菌是厌氧型微生物，处于发酵缸下层的醋醅有利于乳酸菌发酵产生乳酸。

随着发酵时间的推移，环境中营养物质减少，代谢废物增多，微生物生存条件恶劣，不同种乳酸菌间的竞争加剧，部分菌种因不适应环境而被淘汰。

答案：

（1）在最适温度条件下催化能力最强

（2）酵母菌

（3）①先快速增长后趋于稳定　氧气、营养物质、pH

②颠倒前的B层和颠倒后的A（或不翻动，或下）

③种间竞争（或竞争）

2．（2019·广东理综）泡菜是我国的传统食品之一，但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害。

某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”，查阅资料得到下图。

（1）制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是________。

乳酸菌发酵第一阶段的产物有________。

（2）据图，与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，因为后者________________；pH呈下降趋势，原因是______________________

________________。

（3）该小组得到一株“优选”乳酸菌（亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍），拟参照资料的实验方案和食盐浓度（4%～10%），探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定其最适条件。

请你设计一个实验结果记录表，并推测实验结论。

解析：

（1）由于乳酸菌是厌氧细菌，制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是隔绝空气，创造无氧环境。

乳酸菌发酵第一阶段的产物是丙酮酸、[H]和ATP。

（2）析图可知，8天后的泡菜中亚硝酸盐含量低，更适于食用。

制作泡菜过程中，由于乳酸的积累，pH呈下降趋势。

（3）该实验的目的是比较“优选”乳酸菌和普通乳酸菌在制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定最适条件，故表格的设计要体现不同时间不同食盐浓度下两种乳酸菌的亚硝酸盐含量的差异。

实验结论应是优选乳酸菌制作的泡菜中亚硝酸盐含量更低，并确定最适于两种乳酸菌的食盐浓度和发酵时间。

答案：

（1）创造无氧环境　丙酮酸、[H]、ATP

（2）亚硝酸盐含量已接近最低水平　乳酸积累

（3）结果记录表

注：

其他合理答案也可。

推测实验结论：

①用“优选”乳酸菌制作泡菜，亚硝酸盐含量更低

②最适条件是亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间

3．（2019·海南卷）葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题：

（1）利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是________________。

（2）该微生物通过无氧呼吸可分解________________，产生的终产物是________________和________________。

（3）甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。

发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。

据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是________________，导致发酵中出现的主要异常现象是________________。

丙同学的错误是________________，导致发酵中出现的主要异常现象是________________。

上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是________________、________________、________________。

（4）在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作错误是______________。

解析：

葡萄酒制作利用酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2。

甲同学的错误是未夹住发酵瓶的充气管，导致发酵液从充气管流出，并且空气会进入发酵瓶，抑制了酵母菌发酵；醋酸菌利用乙醇有氧发酵生成果醋。

乙同学操作正确，得到果酒。

丙同学的错误是瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，使生成的CO2不能排出，产品也是果酒。

答案：

（1）酵母菌

（2）葡萄糖　酒精　CO2

（3）未夹住发酵瓶的充气管　发酵液从充气管流出，发酵液变酸　瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口　排气时发酵液从排气管流出　葡萄醋（或果醋）　葡萄酒（或果酒）

葡萄酒（或果酒）

（4）未及时排气