高考生物一轮复习选修1生物技术实践第1讲传统发酵技术的应用教学案新人教版2.docx

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高考生物一轮复习选修1生物技术实践第1讲传统发酵技术的应用教学案新人教版2

第1讲　传统发酵技术的应用

1.运用发酵加工食品的基本方法

2.利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用

3.测定食品加工中可能产生的有害物质

1.发酵菌种的结构与功能的关系。

（生命观念）

2.比较制作果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作原理、流程、发酵条件等的异同。

（科学思维）

3.设计实验探究理想的发酵条件。

（科学探究）

4.关注食品安全，倡导健康的生活方式。

（社会责任）

果酒和果醋的制作

1．制作原理与发酵条件

果酒制作

果醋制作

菌种

酵母菌

醋酸菌

菌种来源

附着在葡萄皮上的野生型酵母菌

变酸酒表面的菌膜

发酵过程

有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：

C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：

C6H12O62C2H5OH＋2CO2

氧气、糖源充足时：

C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O；缺少糖源、氧气充足时：

C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O

温度

一般酒精发酵为18～25℃，最适繁殖为20℃左右

最适为30～35℃

气体

前期：

需氧，后期：

不需氧

需要充足的氧气

时间

10～12d

7～8d

2.实验流程

（1）实验用具消毒

↓

（2）挑选、冲洗葡萄

↓

（3）榨汁→用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中

↓

（4）果酒发酵

↓

（5）取样检测

↓

（6）果醋发酵

3．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。

1．果酒、果醋及泡菜的菌种、呼吸类型、原理与发酵温度如何？

请加以比较。

食品

菌种

呼吸类型

原理

温度

果酒

酵母菌

兼性厌氧

无氧呼吸产生酒精

18～25_℃

果醋

醋酸菌

需氧

糖（酒精→醋酸）

30～35_℃

泡菜

乳酸菌

无氧

无氧呼吸产生乳酸

—

2．甲、乙、丙三个制作果酒的发酵瓶中，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　　　　　乙　　　　丙

注：

各发酵瓶的左侧管为充气管，右侧管为排气管

（1）指出图中发酵瓶甲、丙的错误分别是什么？

分别会导致发酵中出现的主要异常现象是什么？

（2）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塞被冲开，该操作错误是什么？

提示：

（1）甲同学未夹住发酵瓶的充气管，酵母菌呼吸产生的乙醇被氧化成醋酸，所以发酵液从充气管流出，发酵液变酸；丙同学错在瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，这样发酵液会从排气管流出。

（2）未及时排气。

果酒、果醋制作原理、流程等

1．如图是利用山楂制作果酒、果醋的流程：

回答下列问题：

（1）酒精发酵主要利用的是酵母菌的________呼吸，其细胞内将葡萄糖分解为酒精的酶存在于________。

酵母菌与醋酸菌在结构上的主要区别是____________________________。

（2）酒精发酵前加入的白砂糖主要是为酵母菌提供________。

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8～10min，目的是________________，以及防止杂菌污染。

（5）为研究发酵罐中酿酒酵母菌的生长情况，常要取样统计分析，并测定pH值。

若某研究人员将样品的次序弄乱了，那么判断取样顺序的主要依据是________（填“酵母菌的数量”或“发酵液的pH”），理由是_______________________________________。

[解析]　

（1）酒精发酵主要利用的是酵母菌的无氧呼吸，其将葡萄糖分解为酒精的酶存在于细胞质基质。

酵母菌属于真核生物，醋酸菌属于原核生物，两者在结构上的主要区别是酵母菌有以核膜为界限的细胞核。

（2）酒精发酵前加入的白砂糖主要是为酵母菌提供碳源，有利于提高酒精的生成量。

据曲线图可知，当白砂糖的含量为15%时，酵母菌通过酒精发酵产生的酒精的量最多，故白砂糖的添加量为15%左右最为合理。

（3）由于醋酸发酵前，酵母菌通过酒精发酵产生大量的酒精，酒精浓度过高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）醋酸发酵完成，即生成山楂果醋后，山楂果醋内存在活的醋酸菌，为了防止醋酸菌继续发酵，将发酵好的山楂果醋在80℃左右的温度下热处理8～10min，这样做还可以防止杂菌污染。

（5）为研究发酵罐中酿酒酵母菌的生长情况，常要取样统计分析并测定pH值。

若某研究人员将样品的次序弄乱了，那么判断取样顺序的主要依据是发酵液的pH，原因是酵母菌发酵过程中产生CO2，可形成碳酸，此外还会产生一些其他酸性代谢产物，可造成发酵液pH降低，故可以依据不同样本的pH确定取样的先后顺序。

[答案]　

（1）无氧　细胞质基质　有无以核膜为界限的细胞核（或酵母菌具有核膜）　

（2）碳源　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）　（5）发酵液的pH　酵母菌发酵过程中产生CO2，可形成碳酸，此外还会产生一些其他酸性代谢产物，可造成发酵液pH降低，故可以依据不同样本的pH确定取样的先后顺序

2．（2019·四川省自贡市高三模拟）椪柑是自贡地区主产水果之一，某生物兴趣小组尝试用椪柑作原料制作果酒、果醋，探索农产品转化的可行性。

请分析并回答下列问题：

（1）在实验选用的两种微生物中，醋酸菌与酵母菌在细胞结构上最大的区别是__________________________，整个发酵过程需要有氧气参与的微生物是________。

（2）果酒发酵过程是否产生了酒精，可通过______________溶液来检测，若发酵液出现________色，说明发酵基本成功。

（3）纯化酵母菌菌种常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法，而统计发酵液中活菌的数目时不能用平板划线法，原因是

_______________________________________________________

________________________________________（答出2点即可）。

[解析]　

（1）醋酸菌属于原核生物，酵母菌属于真核生物，原核生物和真核生物在细胞结构上最大的区别是醋酸菌没有核膜包围的细胞核；果酒发酵过程应该是先通气后密封，参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌，因此醋酸发酵的整个过程都需要有氧气参与。

（2）酒精可用酸性重铬酸钾溶液来检测，颜色由橙色变成灰绿色。

（3）统计发酵液中活菌的数目时不能用平板划线法，原因是平板划线法不能确定取样的多少、最初画线处生长出来的菌落聚集在一起无法计数、灼烧接种环时死亡的菌体数无法估算等。

[答案]　

（1）醋酸菌没有核膜包围的细胞核　醋酸菌　

（2）酸性重铬酸钾　灰绿　（3）平板划线法不能确定取样的多少、最初画线处生长出来的菌落聚集在一起无法计数、灼烧接种环时死亡的菌体数无法估算（答出2点即可）

发酵条件的控制

3．杨梅是特色水果之一，某工厂对其进行了杨梅酒和杨梅醋的研制。

请根据所学知识回答下列问题：

（1）在制备杨梅酒过程中，一般需要将发酵温度控制在________。

发酵罐顶上弯管中常需要加水，其主要目的是_________________。

发酵一定时间后，观察到________________，说明发酵基本完毕。

（2）在制备杨梅醋的过程中，发酵罐内需要先填充经________处理的木材刨花，然后加入含________菌的培养液，加木材刨花的目的是_____________________；再让发酵完毕的杨梅酒流入发酵罐进行杨梅醋发酵，杨梅醋的pH可通过________来调节。

（3）若发酵好的杨梅酒全部制成杨梅醋，则发酵制醋过程中CO2的产生量（　　）

A．是酿酒过程的两倍　　B．与酿酒过程的相等

C．是酿酒过程的一半D．几乎为零

[解析]　

（1）酒精发酵时一般将温度控制在18～25℃。

发酵罐顶上弯管中常需要加水的目的是防止空气进入（或创造无氧环境）。

发酵时会产生二氧化碳和酒精，当发酵罐内液面不再有气泡冒出时，说明发酵基本完毕。

（2）为防止杂菌感染，在制备杨梅醋中用到的刨花事先要进行灭菌处理。

加木材刨花的目的是使该菌附着在刨花上，充分接触反应物。

杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的流速进行调节。

（3）由果醋制作的原理可知，酒精被利用后，产物不产生二氧化碳。

[答案]　

（1）18～25℃　防止空气进入（或创造无氧环境）　发酵罐内液面不再有气泡冒出　

（2）灭菌　醋酸　使该菌附着在刨花上（或使该菌充分接触反应物）　控制杨梅酒的流速　（3）D

腐乳和泡菜的制作

1．腐乳的制作

（1）发酵菌种

①主要菌种

a．名称：

毛霉。

b．菌体特点：

白色丝状真菌。

c．代谢类型：

异养需氧型。

②其他菌种：

根霉、酵母菌、曲霉等。

（2）制作原理

（3）腐乳制作流程

2．泡菜的制作

（1）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：

C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋能量。

（2）制作流程

（3）关键操作

①泡菜坛的选择：

火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。

②腌制的条件：

控制腌制的时间、温度和食盐的用量。

防止杂菌感染，严格密封。

（4）检测亚硝酸盐含量

①原理

a．亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸→反应产物；

反应产物＋N1萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料。

b．亚硝酸盐溶液的浓度越高，颜色越深；浓度越低，颜色越浅。

②流程

→→→

③判断方法：

观察样品颜色变化，并与已知浓度的标准显色液比较，然后估算亚硝酸盐含量。

④结果分析

如图表示泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量变化曲线，据图分析回答：

a．图中乳酸菌含量的变化规律如曲线Ⅱ（填序号）所示。

b．图中乳酸含量的变化规律如曲线Ⅰ（填序号）所示。

c．图中亚硝酸盐含量的变化规律如曲线Ⅲ（填序号）所示。

d．由图可知，泡菜的最佳取食时间为发酵后期。

1．影响腐乳品质的“五大”因素

（1）豆腐含水量的控制：

豆腐含水量以70%为宜。

①若含水量过高，豆腐块不易成形。

②若含水量过低，则不利于毛霉的生长。

（2）盐的用量：

制作时，应逐层加盐，近瓶口处盐铺厚一些，以防止杂菌从瓶口进入。

①盐的浓度过高，会影响口味。

②盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，腐乳易腐败变质。

（3）酒的用量：

卤汤中酒的含量控制在12%左右为宜。

酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。

①酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，会使腐乳成熟时间延长。

②酒精含量过低，蛋白酶的活性高，蛋白质的水解加快，但杂菌繁殖快，豆腐易腐败变质。

（4）发酵的温度：

前期发酵温度应保持在15～18℃，利于毛霉生长。

（5）香辛料：

具有防腐、杀菌的作用，也会影响腐乳的风味和质量。

2．腐乳制作中抑制杂菌的措施

（1）前期发酵条件的控制：

提供利于毛霉生长的温度、水分，形成毛霉的生长优势，抑制杂菌的生长。

（2）后期发酵条件的控制

①加盐腌制：

利用食盐抑制杂菌生长。

②加卤汤装瓶：

利用卤汤中的酒和香辛料抑制杂菌的生长。

③密封腌制：

控制无氧环境，抑制好氧菌的生