2021版高考生物一轮复习 选修1 第2讲 发酵技术实践学案 苏教版

1第2讲发酵技术实践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．发酵和发酵技术(1)发酵的概念：人们把利用微生物的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程。(2)发酵技术①概念：利用微生物的发酵作用，大规模生产发酵产品的技术。②应用：广泛应用于生产单细胞蛋白(如酵母菌)、含醇饮料(如果酒、白酒、啤酒)、发酵乳制品(如酸奶、奶酪)、调味品和发酵食品(如味精、醋、腐乳、泡菜)、甜味剂(如木糖醇、糖精)、食品添加剂(如柠檬酸、赖氨酸等)。2．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＋6O2――→酶6CO2＋6H2O；无氧氧气、糖源充足时：C6H12O6＋2O2――→酶2CH3COOH＋2CO2＋2H2O；缺少糖源、氧2条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O6――→酶2C2H5OH＋2CO2气充足时：C2H5OH＋O2――→酶CH3COOH＋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10～12d7～8d3.实验流程(1)实验用具消毒①榨汁机要清洗干净，并晾干②发酵瓶要用温水冲洗，再用体积分数为70%的酒精消毒↓(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①放在18～25℃的温度下发酵②发酵过程要注意适时排气↓(5)取样检测①10～12d取样检测酒精含量：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色②酵母菌数量镜检↓(6)果醋发酵①加入醋酸菌后温度控制在30～35℃②适时通入氧气（无菌空气）4．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。制作果酒和果醋的装置图分析(1)各个部分的作用3装置图结构目的充气口醋酸发酵时连接充气泵，输入无菌空气；制酒时关闭充气口排气口用来排出CO2长而弯曲的胶管防止空气中微生物的污染出料口便于取样，及时监测发酵进行的情况(2)装置分析①因酵母菌的繁殖需要空气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。因酵母菌产生酒精是在无氧条件下进行的，故应控制充入氧的量，应在充气口设置开关。②由于在酒精发酵过程中产生CO2，因此又需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。③因要对发酵的情况进行及时监测，故应设置出料口便于取料。(3)该装置的使用方法：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。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4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。考查对果酒、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________________________________。5[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。6[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)考查发酵条件的控制等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腐乳的制作1．发酵菌种(1)主要菌种7①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．腐乳制作流程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8(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。市售的腐乳有时口感不好，腐乳较硬，试分析其原因。(至少答出四点)[提示]豆腐块的含水量少，会使腐乳较硬；发酵时间短，蛋白质未完全水解；菌种不纯、菌种变异、菌种老化都会影响腐乳的口感；各种调味品的配比不当等也会影响腐乳的口感。考查腐乳的制作原理及过程分析等1．(2019·湖南省岳阳一中高三月考)γ－氨基丁酸(GABA)是具有降血压、抗焦虑等功能的水溶性氨基酸。科研人员通过实验研究了白方腐乳在前发酵、盐腌和后发酵过程中GABA的含量变化，为寻找生产富含G