生物技术在食品加工方面的应用课件.

选修1专题1生物技术在食品加工方面的应用考纲考情三年10考高考指数：★★★★★1.运用发酵加工食品的基本方法2.测定食品加工中可能产生的有害物质三年考题2014年(3考)：江苏T24，广东T4，海南T302013年(5考)：新课标全国卷ⅠT39，江苏T14、T17，广东T29，浙江自选T172012年(2考)：江苏T21，海南T30考情播报1.考查内容：主要考查果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作原理、发酵条件的控制及影响发酵的因素对发酵过程的影响。2.考查方式：通常以一种发酵食品为情景，单独考查考生对实验原理的理解、实验条件的控制及实验结果的分析，也可以结合发酵菌种的纯化考查微生物的培养与应用的有关知识。3.考查题型：多数省份以一道非选择题的形式出现，个别省份出现在选择题中，属中低档题。【知识梳理】一、果酒和果醋的制作1.发酵菌种：(1)图中A可表示_____发酵菌种的细胞模式图，该菌种主要来自_____________上的野生型_______。(2)图中B可表示_____发酵菌种的细胞模式图，该菌种可从_________的表面的菌膜获取。酒精附着在葡萄皮酵母菌醋酸变酸的酒2.发酵原理及反应式：发酵类型发酵原理反应式酒精发酵①有氧条件下，酵母菌通过_________大量繁殖C6H12O6+6O2_________②无氧条件下，酵母菌通过_________产生酒精C6H12O6____________醋酸发酵①氧气、糖源_____时，醋酸菌将葡萄汁中的___分解成醋酸C6H12O6+2O22CH3COOH+2CO2+2H2O②缺少_____、氧气充足时，醋酸菌将_____变为乙醛，再将乙醛变为醋酸C2H5OH+O2___________有氧呼吸6CO2+6H2O无氧呼吸2C2H5OH+2CO2充足糖糖源乙醇CH3COOH+H2O3.发酵条件：发酵类型温度气体酒精发酵一般酒精发酵控制在_________，繁殖最适为_____左右前期：_____；后期：_____醋酸发酵最适为_________需要___________18～25℃20℃需氧无氧30～35℃充足的氧气4.制作流程：挑选葡萄→_____→榨汁→酒精发酵→_____发酵↓↓_____果醋5.酒精的检测：在_____条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现_____色。冲洗醋酸果酒酸性灰绿二、腐乳的制作1.制作原理：毛霉蛋白酶氨基酸脂肪脂肪酶2.制作流程：(1)图中毛霉主要来自_________________。(2)做腐乳用的豆腐含水量为70%为宜。空气中的毛霉孢子3.影响条件：(1)温度：控制在_________。(2)材料的用量。①严格控制___的用量。②酒精的含量控制在____左右。(3)卤汤的其他成分及含量。(4)严格的密封环境。15～18℃盐12%三、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量1.泡菜的制作：(1)制作原理。在_____条件下，_______将葡萄糖分解成_____。反应式：C6H12O6_______。(2)制作流程。无氧乳酸菌乳酸2C3H6O3发酵成品(3)影响因素。①泡菜坛的选择：应选用火候好、_______、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。②控制腌制时间、_____和食盐的用量。③防止_____污染，严格密封。无裂纹温度杂菌2.测定亚硝酸盐含量：(1)检测方法：_____法。(2)检测原理。①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→_______色染料。②判断方法：观察样品颜色变化，并与___________比较，然后计算亚硝酸盐含量。(3)检测步骤：配制溶液→制备___________→制备样品处理液→_____。比色玫瑰红标准显色液标准显色液比色【速记卡片】1.果酒制作的3个方面：(1)菌种来源：酒精发酵的菌种来自附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)发酵原理：酵母菌在有氧条件下通过有氧呼吸进行大量繁殖，在无氧条件下通过无氧呼吸产生酒精。(3)酒精的检测：在酸性条件下，重铬酸钾可与酒精反应呈现灰绿色。2.果醋的制作原理：醋酸发酵是需氧发酵，需要不断通入无菌空气。3.腐乳制作的3个方面：(1)菌种来源：腐乳制作的主要菌种来自空气中的毛霉孢子。(2)制作原理：豆腐中的蛋白质可被蛋白酶分解成氨基酸和小分子的肽，脂肪可被脂肪酶分解成甘油和脂肪酸。(3)盐、酒和香辛料的作用：均有抑菌、调味的作用。4.泡菜制作的3个方面：(1)菌种来源：制作泡菜的菌种主要来自蔬菜上的乳酸菌。(2)发酵原理：泡菜制作过程的发酵主要是乳酸菌分解葡萄糖产生乳酸的过程。(3)亚硝酸盐含量的测定：方法为比色法，原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。考点一果酒和果醋的制作1.果酒、果醋的制作过程及注意事项：(1)实验用具消毒(2)挑选、冲洗葡萄①榨汁机要清洗干净，并晾干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)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①放在18～25℃条件下发酵②发酵过程要注意适时排气①10～12d取样检测酒精含量②酵母菌数量镜检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.发酵条件的控制：(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℃有利于酒精发酵，30～35℃有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。3.发酵装置图分析：(1)各部位的作用。①充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。②排气口：排出酒精发酵时产生的CO2；是与排气管相连的长而弯曲的胶管，可有效阻止空气中微生物的进入，避免来自空气的污染。③出料口：用来取样。(2)该装置的使用方法。①使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；②制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。【提分技法】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。【考题回访】1.(2013·广东高考改编)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图：(1)向发酵瓶中加入5g酵母菌开始实验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于；实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，目的是。(2)检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜，但酒精含量(+)比预期低，他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如，请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现；用“+”表示酒精量，最高含量为“+++++”)。(3)请对预测的结果进行分析，并得出结论。【解题指南】解答本题时需关注以下两点：(1)酵母菌在有氧和无氧环境下都能生存，属于兼性厌氧菌。(2)酵母菌进行有氧呼吸时能大量繁殖，进行无氧呼吸时能将糖类分解为酒精和二氧化碳。【解析】(1)酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧环境下进行有氧呼吸，为自身的生长和繁殖提供足够的能量，因此为了缩短发酵时间需要在发酵初期通气，促进酵母菌的有氧呼吸，以获得大量的酵母菌。而在无氧的环境下，酵母菌进行酒精发酵，在产生酒精的同时也会释放大量的CO2，为了避免容器内压力升高，影响酵母菌的进一步发酵，同时也可能导致装置爆炸，故需要定期排气。(2)据题分析，可以排除温度、pH、营养物质等因素影响，故可能是发酵时间影响酒精的产量。由于试题要求用表格形式呈现探究相关因素对酵母菌产生酒精的影响，因此设计表格时要设所选择的因素为自变量，酒精产量为因变量，同时还要根据所选因素所产生的可能结果用试题规定符号“+”反映出因变量的相对含量，注意最高含量为“+++++”。(3)根据所选择的自变量，结合因变量的变化情况和所学知识进行分析推理，得出结论。答案：(1)酵母菌生长和繁殖释放CO2(2)发酵时间实验组号①②③④⑤⑥⑦发酵时间(天)3456789预测结果+++++++++++++++++++++++++注：酵母菌加量为5g，其他条件与题图相同。(3)预测结果中，发酵7天酒精的产量已达到最高，大于7天酒精产量不再增加，可能原因是高浓度酒精抑制酵母菌活性，因而在此装置和酵母菌加量为5g时，最好的发酵时间是7天。2.(2014·江苏高考改编)某同学设计了如图所示的发酵装置，请据图回答问题：(1)若该装置用于果酒发酵，则该装置弯管中加入适量水的目的是。(2)若该装置用于果酒发酵，在弯管中的水中滴加适量的酚酞试剂和NaOH试剂，则随着果酒发酵的进行，弯管内的水发生的变化是，试分析原因。(3)若用该装置进行果醋发酵，则必须对该装置进行的改造是。(4)去除弯管中的水后，该装置也能用于果酒发酵，弯管的作用是。【解题指南】(1)图示信息：弯管没有插入葡萄汁的液面下，且未通入无菌空气，所以不能进行醋酸发酵。(2)关键知识：果酒和果醋发酵的原理、条件。【解析】本题考查果酒、果醋的制作。(1)该装置中注水的弯曲部分既可以阻止空气进入，又能释放气体，因此能用于果酒发酵。(2)在果酒发酵过程中产生的CO2可与加在弯管中的水中的NaOH发生中和反应，使pH发生变化，从而改变水中的颜色。(3)醋酸菌是好氧菌，因弯管没有插入装置底部，且未通入无菌空气，因此要增加通气管后才能用于醋酸发酵。(4)去除弯管中的水后，该装置的弯管部分也能防止空气中的微生物进入，与巴斯德的鹅颈瓶作用类似。答案：(1)既能阻止空气进入，又能释放果酒发酵产生的CO2(2)红色逐渐变浅，甚至消失酚酞与碱变红色，果酒发酵产生的CO2与NaOH反应，使pH降低，红色变浅(3)增加通气管(意思对即可)(4)防止杂菌进入【加固训练】1.下图表示葡萄酒的酿制过程，请据图分析：(1)该过程表明酵母菌异化作用的特点是。(2)葡萄酒的酿制原理是：先通气使酵母菌进行，以增加酵母菌的数量，然后使酵母菌进行获得葡萄酒。(3)在甲中进行搅拌的目的是，乙中排出的气体是发酵过程产生的。(4)如果丙装置产生酒精后去掉盖子，一段时间后会变酸，写出此时发生的化学反应式：。与该过程有关的微生物是，该菌种与酵母菌在结构上的主要区别是。(5)在制作馒头时，可采用小苏打或者通过酵母菌发酵的方法使馒头松软。请问这两种方法中，馒头中的营养和所含有的能量情况相比较最可能的是()A.后者所含营养丰富、能量少B.后者所含营养单一、能量少C.前者所含营养丰富、能量多D.两者所含营养和能量相同【解析】(1)发酵初期每天搅拌是为酵母菌繁殖提供充足的氧气，使其进行有氧呼吸大量繁殖，酵母菌又可进行无氧呼吸产生酒精，可见酵母菌的异化作用是兼性厌氧型。(2)酒精发酵时，酵母菌先在有氧条件下通过有氧呼吸大量增殖，然后在无氧条件下通过无氧呼吸(发酵)产生酒精。(3)图甲为发酵初期，主要目的是让酵母菌大量增殖，因此搅拌的目的是使酵母菌与发酵液充分接触，并增加溶氧。图乙为酒精发酵阶段，其产生的气体是酵母菌通过无氧呼吸产生的CO2。(4)在有氧条件下，酒变酸是醋酸菌大量增殖的结果，因此反应式为C2H5OH+O2CH3COOH+H2O。酵母菌是真核生物，醋酸菌是原核生物，二者在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。(5)小苏打发面是利用了NaHCO3分解产生CO2使馒头变松软，对馒头其他成分无影响；而酵母菌发面是通过酵母菌细胞呼吸产生CO2使