版高考生物 选修1 第1讲 传统发酵技术的应用.docx

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版高考生物选修1第1讲传统发酵技术的应用

选修

　生物技术实践

第1讲　传统发酵技术的应用

考纲要求

全国卷五年考题

1.运用发酵加工食品的基本方法

2017·卷ⅡT37,2013·卷ⅠT39

2.利用微生物进行发酵来生产特定的产物

2016·卷ⅡT39

考点一|果酒和果醋的制作

（对应学生用书第231页）

[识记—基础梳理]

1．菌种的比较

比较项目

菌种

生物类群

代谢类型

菌种来源

果酒制作

酵母菌

真核生物

异养兼性厌氧型

附着在葡萄皮上的酵母菌

果醋制作

醋酸菌

原核生物

异养需氧型

变酸的酒表面的菌膜

2．原理及发酵条件

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

6CO2＋6H2O

无氧条件下，酒精发酵：

C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2

氧气、糖源充足时：

C6H12O6＋2O2

2CH3COOH＋2CO2＋2H2O

缺少糖源、氧气充足时：

C2H5OH＋O2

CH3COOH＋H2O

发酵条件

温度

一般酒精发酵为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．发酵过程事项

（1）

（2）

　（3）

用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中

　（4）

　（5）

　（6）

[理解—深化探究]

1．发酵瓶装入葡萄汁后留有1/3的空间的目的是什么？

【提示】　先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。

2．你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？

【提示】　需要从发酵制作的过程进行全面的考虑，因为操作的每一步都可能混入杂菌。

例如：

榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。

3．右图为果酒果醋制作实验装置图。

请据图回答问题。

（1）图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？

为什么？

（2）醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都需要打开，请说明原因。

（3）果酒搁置时间过久为什么会有酸味？

【提示】　

（1）不恰当，因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且不能将排气口淹没。

（2）醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。

（3）醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸。

[运用—考向对练]

考向1　考查果酒制作原理、实验流程等

1．下图为枸杞果酒的生产工艺流程简图，据图回答问题。

选料→？

→粉碎→灭菌→接种→发酵→？

→果酒

（1）流程中“？

”处的内容应为________、________。

（2）制作果酒时，温度应该控制在________。

果酒酿造过程中如果果汁灭菌不合格，含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？

________。

说明理由。

________________________________。

（3）果酒制作离不开酵母菌，与醋酸菌相比，酵母菌在结构上的主要特点是____________________________。

（4）枸杞果酒制作过程中，接种完成后要先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气，目的是__________________________。

（5）果酒制作是否成功，需发酵后用______________来鉴定，在________条件下，该物质与酒精反应呈现________色。

[解析]　

（1）果酒生产的工艺流程为选料→冲洗→粉碎→灭菌→接种→发酵→过滤→果酒。

（2）醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。

果酒发酵的环境是无氧环境，且温度不适合醋酸菌生存，故在酒精发酵旺盛时，醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。

（3）醋酸菌是原核生物，无细胞核，酵母菌是真核生物，有细胞核及多种细胞器。

（4）枸杞果酒制作过程中，接种完成后要先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气，目的是在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，增加数量，有利于后期发酵。

（5）在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。

[答案]　

（1）冲洗　过滤　

（2）18～25℃　不能　因醋酸菌是需氧型细菌，而果酒发酵的环境是无氧环境（或因醋酸菌需要在有氧且温度是30～35℃的条件下，才能将糖转化为醋酸，而此时发酵罐中的条件是无氧且温度是18～25℃）　（3）有核膜包被的细胞核　（4）在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，增加数量　（5）重铬酸钾溶液　酸性　灰绿

　下图为葡萄酒的发酵装置示意图，回答下列问题：

（1）发酵初期，集气管中收集不到气体，原因是__________________________。

（2）集气管中的气体主要是________，可用________检测。

（3）发酵过程中，酵母菌种群数量增长呈“________”型增长。

（4）若发酵液表面出现菌膜，最可能的原因是__________________，该菌膜中的微生物最可能是________________。

[解析]　

（1）发酵初期，酵母菌只进行有氧呼吸，吸收氧气的体积与产生二氧化碳的体积相等。

（2）集气管中的气体主要来自酵母菌无氧呼吸产生的CO2，可使澄清的石灰水变浑浊。

（3）由于发酵瓶中的发酵液体积一定，因此酵母菌的种群数量会呈“S”型增长。

（4）发酵液表面出现菌膜，说明好氧细菌繁殖，最可能的原因是发酵瓶漏气，使醋酸菌等大量繁殖，因此菌膜中的微生物最可能是醋酸菌。

[答案]　

（1）酵母菌只进行有氧呼吸　

（2）CO2　澄清的石灰水　（3）S　（4）发酵瓶漏气　醋酸菌

考向2　发酵条件的控制

2．如图是果酒果醋的制作流程（如图所示）。

请据图回答以下问题：

→

→

→

→

→

→

（1）在葡萄酒制作过程中出现葡萄酒变酸现象，其原因可能是发酵液中混有________菌发酵产生乳酸；也可能是________，导致________菌生长繁殖，产生醋酸。

（2）某同学尝试用罐头瓶制作果酒，在培养过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次，此后再拧紧，这样做的主要目的：

一是__________________，二是避免氧气进入和杂菌污染。

（3）在酸性条件下，可用________来检测果酒发酵是否成功。

若要进一步检测所得果酒中活体酵母菌的密度时，一般采用________________法，但此种方法最终计算得出的菌体数往往比实际数目低。

（4）在果酒制作中，加入的新鲜葡萄汁没有经过灭菌处理，但是在制出的果酒中基本检测不出酵母菌以外的杂菌，从生态学角度分析：

一是酵母菌与杂菌之间存在________关系；二是由于果酒中的________不利于杂菌的生长。

[解析]　

（1）在葡萄酒制作过程中出现葡萄酒变酸现象，其原因可能是发酵液中混有乳酸菌发酵产生乳酸；也可能是发酵装置密闭不严，导致醋酸菌生长繁殖，产生醋酸。

（2）制作果酒的过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次，此后再拧紧，这样做的主要目的：

一是放掉发酵产生的CO2，二是避免氧气进入和杂菌污染。

（3）在酸性条件下，检测酵母菌进行酒精发酵是否产生酒精可用重铬酸钾溶液。

若要进一步检测所得果酒中活体酵母菌的密度时，一般采用稀释涂布平板法，因为两个或多个酵母菌形成一个菌落，因此此种方法最终计算得出的菌体数往往比实际数目低。

（4）加入的新鲜葡萄汁没有进行过灭菌处理，但是在制出的果酒中基本检测不出酵母菌以外的杂菌，从生态学角度分析：

一是大量的酵母菌在与杂菌之间的竞争中取得优势，二是果酒中的酒精更不利于杂菌生长，从而淘汰掉杂菌。

[答案]　

（1）乳酸　发酵装置密闭不严（答案合理即可，如排气、防止装置爆裂、降压等）　醋酸　

（2）放掉发酵产生的CO2　（3）重铬酸钾　稀释涂布平板　（4）竞争　酒精

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。

4．排气管应用曲颈管而不能用直管。

5．缺氧、酸性的发酵液中酵母菌能正常生长，而其他杂菌生长受抑制。

　（2018·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，尤其是在气温高的夏天。

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

考点二|腐乳的制作原理及操作

（对应学生用书第233页）

[识记—基础梳理]

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：

根霉、酵母菌、曲霉等。

2．制作原理

3．腐乳制作的流程及注意事项

→

→

→

→

[教材边角知识]　选修1　P8“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、发酵条件的不同以及加入的辅料不同。

红方加入了红曲，糟方加入了酒糟，青方不加辅料。

[运用—考向对练]

考向　考查腐乳的制作过程

1．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

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。

　腐乳是我国民间传统发酵食品，味道鲜美，营养丰富，风味独特，易于消化。

请回答有关问题：

（1）在腐乳的制作中，起主要作用的生物是________，它与乳酸菌在结构上的主要区别是______________________________________________________。

（2）腐乳含有丰富的氨基酸、甘油、脂肪酸等小分子物质，与此有关的物质变化有______________________；______________________。

参与这些物质变化的酶有______________。

（3）在腐乳的制作中，卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的。

卤汤中酒的含量应控制在12%左右的原因是__________________________________________

________________________________________________________________。

（4）腐乳以口感好、营养丰富等特点成为人们喜爱的食品之一。

下列有关腐乳制备的操作正确的是（　　）

A．逐层增加盐的用量可以析出豆腐中的水分，也可以防止杂菌污染

B．制作腐乳时，容器要进行灭菌，装豆腐时操作要缓慢以防止豆腐碎裂

C．毛霉菌丝大量繁殖时可形成有害的“硬皮”，不能食用

D．不同颜色的腐乳制备过程有很大不同

[解析]　

（1）多种微生物参与豆腐制作，如青霉、酵母菌、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。

毛霉为真核生物，乳酸菌为原核生物，原核生物细胞无核膜包被的细胞核，真核生物有。

（2）毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐的蛋白质分解为小分子肽和氨基酸，脂肪酶将脂肪分解为甘油和脂肪酸，在多种微生物的协同作用下，豆腐变成腐乳。

（3）卤汤中酒的含量应控制在12%左右。

酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。

（4）豆腐坯用食盐腌制可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期制作过程中不会过早酥烂，同时，盐能抑制微生物生长，避免豆腐块腐败变质；装豆腐时操作要快速，以防止微生物污染；毛霉菌丝大量繁殖时形成的“硬皮”可以食用；不同颜色的腐乳都是通过发酵制作成的，制备过程基本相同，只是加入的辅料有所区别。

[答案]　

（1）毛霉　毛霉有核膜包被的细胞核　

（2）蛋白质→多肽→氨基酸　脂肪→甘油、脂肪酸　蛋白酶、脂肪酶　（3）酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败　（4）A

考点三|泡菜的腌制及亚硝酸盐含量的检测

（对应学生用书第233页）

[识记—基础梳理]

1．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：

C6H12O6

2C3H6O3（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）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．检测亚硝酸盐含量

（1）原理

①亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸→反应产物；

反应产物＋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。

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）

[运用—考向对练]

考向1　结合泡菜的制作考查亚硝酸盐含量的测定

1．（2018·潍坊市高三一模）家庭泡菜的制作过程：

新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于温度适宜的地方。

请回答下列问题：

【导学号：

67110089】

（1）加入蔬菜前要对泡菜坛做____________________处理。

（2）在家制作泡菜时，常发现泡菜坛内长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？

__________________。

为避免杂菌污染，向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是______________________________________________。

（3）有时制作的泡菜会“酸而不咸”，最可能的原因是__________________

________________________________________________________________。

（4）对亚硝酸盐含量测定的原理是：

亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与________________偶联成________色化合物。

测定亚硝酸盐含量的操作流程是：

配置溶液→制备________→制备样品处理液→比色。

其中。

使滤液变得无色澄清透明的是________。

[解析]　

（1）加入蔬菜前要对泡菜坛做彻底清洗并用白酒擦拭处理。

（2）在家制作泡菜时，常发现泡菜坛内长一层白膜，这层白膜是产膜酵母繁殖形成的。

为避免杂菌污染，向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是青霉素能够抑制乳酸菌的生长。

（3）有时制作的泡菜会“酸而不咸”，最可能的原因是加入的食盐过少。

（4）对亚硝酸盐含量测定的原理是：

亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N1萘基乙二胺盐酸盐偶联成玫瑰红色化合物。

测定亚硝酸盐含量的操作流程是：

配置溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色，其中，使滤液变得无色澄清透明的是氢氧化铝乳液。

[答案]　

（1）彻底清洗并用白酒擦拭　

（2）产膜酵母繁殖形成的　青霉素能够抑制乳酸菌的生长　（3）加入的食盐过少　（4）N1萘基乙二胺盐酸盐　玫瑰红　标准显色液　氢氧化铝乳液

　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

考向2　综合考查传统发酵技术的应用

2．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_