高三生物一轮复习 第1讲 传统发酵技术的应用讲义 新人教版选修1整理.docx

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高三生物一轮复习第1讲传统发酵技术的应用讲义新人教版选修1整理

2018届高三生物一轮复习第1讲传统发酵技术的应用讲义新人教版选修1

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选修1生物技术实践

第1讲传统发酵技术的应用

考点一|果酒、果醋的制作及注意事项

1．发酵菌种

①②

（1）图中①可表示酒精发酵菌种的细胞模式图，该菌种主要来自附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。

（2）图中②可表示醋酸发酵菌种的细胞模式图,该菌种可从变酸的酒的表面的菌膜获取的醋酸菌。

2．果酒、果醋的制作原理及发酵条件比较

果酒制作

果醋制作

制作原理

反应

有氧条件下，大量繁殖：

C6H12O6＋6O2――→酶6CO2＋6H2O

无氧条件下,酒精发酵：

C6H12O6――→酶2C2H5OH＋2CO2

氧气、糖源充足时：

C6H12O6＋2O2――→酶2CH3COOH＋2CO2＋2H2O

缺少糖源、氧气充足时:

C2H5OH＋O2――→酶CH3COOH＋H2O

发酵条件

温度

一般酒精发酵18～25_℃,繁殖最适为20_℃左右

最适为30～35_℃

空气

前期：

需氧；后期:

不需氧

需要充足的氧气

时间

10～12d

7～8d

3。

完善制作流程

挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵

↓↓

果酒果醋

4．酒精的检测：

在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。

5．葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液。

6．现在工厂生产果酒，为提高果酒的品质,更好地抑制其他微生物的生长，采取的措施是直接在果汁中加入人工培养的酵母菌.

1．果酒、果醋的制作过程及注意事项

（1）实验用具消毒②发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒或用洗洁精洗涤

↓

（2）挑选、冲洗葡萄①先冲洗后除去枝梗②不能反复冲洗，防止洗去野生型酵母菌

↓

（3）用榨汁机榨取葡萄汁,装入发酵瓶中

↓

（4）①放在18～25℃条件下发酵②发酵过程要注意适时排气

↓

（5）①10～12d取样检测酒精含量②酵母菌数量镜检

↓

（6）①加入醋酸菌后温度控制在30～35℃②不间断通入氧气（无菌空气）

2．控制好发酵的条件

（1）葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3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CO2造成发酵液溢出。

（2）严格控制温度：

18~25℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵，30～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。

（3）充气：

酒精发酵为无氧发酵，需封闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵,需适时通过充气口充气。

视角考查果酒、果醋制作的原理、操作步骤等

（2017·东北三省四市教研）蓝莓富含花青素等营养成分，具有保护视力、软化血管、增强人体免疫力等功能.某同学尝试用蓝莓来制作蓝莓果酒和蓝莓果醋.

（1）制酒中利用的微生物是____________，取样后可用____________观察该微生物。

发酵时一般要先通气，通气的目的是____________________________。

制酒过程中可在酸性条件下用橙色的重铬酸钾检验酒精的存在，检验后颜色变成____________。

（2）酿制成功的蓝莓果酒如果暴露在空气中酒味会逐渐消失而出现醋酸味，尤其是气温高的夏天更易如此，分析其原因是_________________________。

醋酸菌将乙醇变为醋酸的环境条件是糖源____________（填“充足”或“缺少"）.

（3）酿制蓝莓果酒时，并不需要对蓝莓进行严格的消毒处理,这是因为在____________的发酵液中，绝大多数微生物无法适应这一环境而受抑制。

（4）为鉴定蓝莓果醋是否酿制成功，除可以通过观察菌膜、尝、嗅之外，还可以通过检测和比较____________作进一步的鉴定。

【解析】

（1）制酒中利用的是酵母菌，取样后可用（光学）显微镜观察该微生物.发酵时一般要先通气后密封，通气可使酵母菌在有氧条件下大量繁殖。

制酒过程中可在酸性条件下用橙色的重铬酸钾检验酒精的存在，检验后颜色变成灰绿色。

（2）由于醋酸菌是好氧细菌,最适生长温度为30～35℃，因此酿制成功的蓝莓果酒若暴露在空气中酒味会逐渐消失而出现醋酸味。

当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。

（3）酿制蓝莓果酒时，并不需要对蓝莓进行严格的消毒处理,这是因为在缺氧、呈酸性的发酵液中，绝大多数微生物无法适应这一环境而受抑制。

（4）由于醋酸发酵过程中产生的醋酸使pH逐渐降低，因此在鉴定蓝莓果醋是否酿制成功的过程中，除可以通过观察菌膜、尝、嗅之外,还可以通过检测和比较（醋酸）发酵前后的pH作进一步的鉴定。

【答案】

（1）酵母菌（光学）显微镜酵母菌可在有氧条件下大量繁殖灰绿色

（2）醋酸菌是好氧细菌，最适生长温度为30～35℃，（夏天温度较高，导致醋酸杆菌大量生长产生醋酸）缺少（3）缺氧、呈酸性（4）（醋酸）发酵前后的pH

有关果酒、果醋制作的3个易错点

1．发酵产物并非都是微生物细胞呼吸的产物.酒精是酵母菌无氧呼吸的产物；醋酸不是醋酸菌细胞呼吸的产物，而是醋酸菌特有的代谢过程产生的代谢产物，醋酸菌细胞呼吸的产物是CO2和H2O。

2．酒精发酵为无氧发酵，并非开始就是严格的无氧环境。

发酵前期适量通氧，有利于酵母繁殖.酵母菌的有氧呼吸消耗发酵液中的氧气,形成无氧环境后开始进行酒精发酵.

3．酵母菌酒精发酵产生CO2，因此发酵过程需要不断释放CO2.

考点二|腐乳的制作原理及操作

1．制作原理

2．腐乳制作的流程及注意事项

让豆腐上长出毛霉→接种或利用空气中的毛霉孢子目的是让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶

↓

→

（1）析出豆腐中的水分

（2）抑制微生物生长

↓

→酒：

抑制微生物生长，调节腐乳风味香辛料：

调味，防腐杀菌

↓

→用酒精灯对瓶口灭菌后密封微生物产生的酶继续发酵的过程

影响腐乳品质的“五大”因素

（1）含水量：

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，近瓶口处盐要铺厚一些，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：

卤汤中酒的含量应控制在12%左右。

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，加快蛋白质的水解,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。

视角考查腐乳的制作过程

（2017·沈阳市高三质检）红方是腐乳的一种.请回答与其制作有关的问题：

（1）补充制作红方的实验流程:

①____________→②加盐腌制→③____________→④密封腌制。

（2）在实验流程①中,首先将豆腐块平放在笼屉内，笼屉中的温度应控制在____________℃，并保持在一定的____________。

5天后豆腐块表面布满毛霉菌丝，这些毛霉来自空气中的____________。

（3）在实验流程②操作中，向长满毛霉的豆腐块加盐，其作用是析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬。

同时，盐还能____________，避免豆腐块腐败变质.

（4）在实验流程③用到的辅料中,卤汤是由____________及各种____________配制而成的。

此外，红方因加入了____________而呈深红色.

【解析】

（1）制作腐乳的实验流程是:

让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制.

（2）让豆腐上长出毛霉后，先将豆腐块平放在笼屉内,将笼屉中的温度控制在15～18℃,并保持在一定的湿度。

约48h后,毛霉开始生长，3d之后菌丝生长旺盛，5d后豆腐块表面布满菌丝。

豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子。

（3）加盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬,在后期的制作过程中不会过早酥烂。

同时，盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。

（4）卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的，红方因加入红曲而呈深红色。

【答案】

（1）豆腐上长出毛霉加卤汤装瓶

（2）15～18湿度毛霉孢子（3）抑制微生物的生长（4）酒香辛料红曲

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，抑制好氧菌的生长。

考点三|泡菜的腌制及亚硝酸盐含量的检测

1．泡菜的制作

（1）制作原理：

在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。

（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.

2．检测亚硝酸盐含量

（1）原理

①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。

②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）用显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行对比，并估算泡菜中亚硝酸盐的含量。

1．泡菜制作过程中的注意事项

选择泡菜坛→泡菜坛密封性要好，以提供无氧的发酵环境

↓

选择蔬菜并加工→①蔬菜要新鲜，否则亚硝酸盐含量会偏多②不能反复冲洗，防止发酵菌种流失

↓

制作泡菜盐水→浓度适宜，并经灭菌后备用

↓

加入调味料、装坛→①形成发酵环境②调味料具有调味和抑菌的作用

↓

→①前期：

有氧发酵，形成无氧环境②后期：

主要是厌氧发酵

↓

检测亚硝酸盐含量→确定最佳取食时机

2．发酵条件的控制

（1）控制适量的食盐

清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。

煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌.

（2）防止杂菌污染：

每次取样用具要洗净，要迅速封口。

（3）氧气需求

①泡菜坛要选择密封性好的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。

②泡菜坛内要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水.

（4）温度:

发酵过程温度控制在室温即可，最好在26~36℃。

温度过高,则易滋生杂菌；温度过低，则发酵时间延长.

3．泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化情况分析

发酵时期

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

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，抑制其活动）

继续增多，pH继续下降

下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）

4.乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量随时间变化的曲线

视角1结合泡菜的制作考查亚硝酸盐含量的测定

1．（2017·广州市执信中学质检）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。

根据实验研究，得到相关数据如图。

（1）与酵母菌相比，乳酸菌最主要的结构特点是____________。

（2）制作泡菜的原理是________________________；制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是________________________。

（3）据图分析，第8天后的泡菜更适于食用，理由是____________。

可用____________法检测泡菜中亚硝酸盐的含量，因为亚硝酸盐能与某些化学物质发生反应后形成____________色染料。

（4）若要测定泡菜中乳酸菌的数量，可在显微镜下用____________直接计数；泡菜制作过程中pH值呈下降趋势，原因是____________。

【解析】

（1）乳酸菌属于原核生物，酵母菌属于真核生物，原核细胞与真核细胞相比，最主要的结构特点是原核细胞没有以核膜为界限的细胞核（或无成型的细胞核）。

（2）制作泡菜的原理是乳酸菌无氧呼吸产生乳酸;制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是创造无氧环境。

（3）制作泡菜过程中亚硝酸盐含量先升高后降低，过多的亚硝酸盐对人体有害,因此取食泡菜应该选取亚硝酸盐含量低时取食。

据图分析，第8天后的泡菜中亚硝酸盐含量较低，更适于食用.可用比色法检测泡菜中亚硝酸盐的含量，因为亚硝酸盐能与某些化学物质发生反应后形成玫瑰红色染料。

（4）若要测定泡菜中乳酸菌的数量，可在显微镜下用血细胞计数板（血球计数板）直接计数；泡菜制作过程中pH值呈下降趋势,原因是乳酸积累。

【答案】

（1）没有以核膜为界限的细胞核（或无成型的细胞核）

（2）乳酸菌无氧呼吸产生乳酸创造无氧环境（3）亚硝酸盐含量较低比色玫瑰红（4）血细胞计数板（血球计数板）乳酸积累

视角2综合考查传统发酵技术及应用

2．（2017·大连高三二模）某校同学在实验室开展生物技术实践活动。

请回答下列有关问题：

（1）A组同学制作泡菜。

在泡菜腌制的过程中，要注意控制腌制的时间、________和食盐的用量;最后要向坛盖边沿的水槽中注满水，这一操作的目的是

______________________________________________________________

______________________________________________________________。

（2）B组同学制作腐乳。

在制作腐乳过程中，在腐乳表面往往会有一层致密的皮，这层皮实际上是微生物的________,对人体无害；加盐的作用是________________________，避免豆腐块变质。

（3）C组同学制作蓝莓果酒与果醋。

某同学对自己的发酵装置定时通过充气口充气，该同学是在制蓝莓果________.另一位同学在蓝莓果汁中直接加入某品牌活性酵母，之后先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气,通入无菌空气的目的是______________________________________。

（4）在蓝莓果酒制作过程中，在变酸的酒的表面观察到的菌膜是由________大量繁殖而形成的,其可在缺少糖源时将乙醇变为________，然后变为醋酸。

【解析】

（1）在泡菜腌制的过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量，温度过高，食盐用量过低、腌制时间过短，易导致细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。

泡菜制作使用的微生物是乳酸菌，为厌氧菌，腌制时向坛盖边沿的水槽中注满水的目的在于保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。

（2）腐乳制作过程中所用的微生物主要是毛霉，表面有一层致密的皮，是前期发酵形成的，属于毛霉的白色菌丝，即匍匐菌丝.加盐的目的有:

调味、析出水分使其变硬，同时还可抑制微生物的生长。

（3）某同学对自己的发酵装置定时通过充气口充气，说明微生物发酵时需氧气,而醋酸菌为好氧菌，说明此同学在制蓝莓果醋.在制作蓝莓果酒时，先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气的目的在于让酵母菌可迅速繁殖，增加其数量，以保持后期持续的酒精发酵。

（4）葡萄酒变酸形成葡萄醋，主要原因是醋酸菌污染,因此在蓝莓果酒制作过程中,在变酸的酒的表面观察到的菌膜是由醋酸菌大量繁殖而形成的。

当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇直接变为乙醛，最终转变为醋酸。

【答案】

（1）温度保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境

（2）匍匐菌丝析出豆腐中的水分使其变硬、抑制微生物生长（需答两个要点才可以）（3）醋在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，数量增加（4）醋酸菌乙醛

与传统发酵有关的几类微生物的比较

酵母菌

醋酸菌

毛霉

乳酸菌

生物学分类

真核生物

原核生物

真核生物

原核生物

生活方式

异养兼性厌氧

异养需氧

异养需氧

异养厌氧

适宜温度

20℃左右

30～35℃

15～18℃

室温

主要生殖方式

适宜条件下出芽生殖

二分裂生殖

孢子生殖

二分裂生殖

主要用途

酿酒、发面

酿醋

制作腐乳

制作酸奶、泡菜

真题验收｜感悟高考淬炼考能

1．（2016·全国甲卷）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是酵母菌无氧呼吸产生乙醇的过程，无氧呼吸的场所是细胞质基质。

乙醇可用酸性重铬酸钾试剂检测,颜色由橙色变为灰绿色。

过程③为有氧呼吸的第二和第三阶段，场所为线粒体.在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸，产生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。

（2）醋酸杆菌是好氧型细菌,因此，在醋酸杆菌作用下，将乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。

（3）在生产过程中，第一阶段酵母菌产生乙醇的适宜温度为18～25℃，第二阶段醋酸杆菌产生醋酸的适宜温度为30～35℃，第一阶段的温度低于第二阶段的。

（4）醋酸杆菌属于原核生物，原核细胞中的细胞器只有核糖体一种，不含线粒体。

【答案】

（1）细胞质基质重铬酸钾线粒体快

（2）有氧（3）低于（4）原不含有

2．（2013·全国卷Ⅰ）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,加入陈泡菜液的作用是______________________________________________________________。

（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】结合泡菜制作过程的相关知识回答问题。

（1）制作泡菜时需要先形成无菌环境,所用盐水需煮沸,以杀灭盐水中的杂菌.想要缩短制作时间，应该缩短菌株的生长时间,陈泡菜液中含有一定量的乳酸菌，这样菌体数量扩增速度会加快.

（2）乳酸菌为厌氧菌，进行无氧呼吸产生乳酸，该过程只能在细胞质中进行。

（3）温度过高、腌制时间过短、食盐用量不足等，容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。

（4）从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内,氧气浓度逐渐降低,泡菜液逐渐变酸，不适宜杂菌生长，而适宜乳酸菌生长，因此乳酸菌数量增加，其他杂菌数量减少。

【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

3．（2012·海南高考）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________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）腐乳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多肽和氨基酸，产生的脂肪酶能够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，而且能够抑制杂菌等其他微生物。

（3）腐乳制作后期加入卤汤，卤汤不仅可以防腐，还可以使腐乳具有独特的风味（或香味）.

【答案】

（1）毛霉多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）