生物第11单元 生物技术实践 第33讲 传统发酵技术的应用.ppt

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1、第33讲PART 33传统发酵技术的应用考点互动探究教师备用习题考试说明1.利用微生物发酵来生产特定的产物(实验与探究能力)。2.运用发酵加工食品的基本方法(实验与探究能力)。3.测定食品加工中可能产生的有害物质(实验与探究能力)。考点互动探究知识梳理1.原理及发酵条件考点一果酒和果醋的制作酵母菌醋酸菌有氧6CO2+12H2O2C2H5OH+2CO2充足CH3COOH+H2O考点互动探究发酵条件最适发酵温度空气前期:需氧后期:不需氧需要充足的氧气时间1012d78d18253035考点互动探究冲洗醋酸红葡萄皮的色素进入发酵液人工培养1.发酵装置分析(1)各部位的作用充气口:在醋酸发酵时连接充气

2、泵进行充气。排气口:排出酒精发酵时产生的CO2。出料口:用来取样。与瓶身相连的长而弯曲的胶管:防止空气中微生物的污染。考点互动探究核心讲解图11-33-1(2)该装置的使用方法使用该装置制果酒时,应该关闭充气口;制果醋时,应将充气口连接充气泵进行充气。(3)葡萄汁装入发酵瓶时,要留出约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。考点互动探究2.果酒和果醋制作成功的关键考点互动探究项目说明材料的选择与处理选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,并除去枝梗,以防葡萄汁流失及污染防止发酵液被污染榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净,且发酵

3、瓶要进行消毒清洗葡萄时要先清洗后除枝梗发酵瓶排气管用曲颈管不用直管控制发酵条件严格控制温度:1825有利于酒精发酵,3035有利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵充气: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1.如图11-33-2是两位同学制果酒和果醋时使用的装置。同学甲用A装置(带盖的瓶子)制葡萄酒,在瓶中加入适量葡萄汁,每隔12h左右将瓶盖拧松一次(注意,不是打开瓶盖),之后再将瓶盖拧紧。当发酵产生酒精后,再将瓶盖打开,盖上一层纱布,进行果醋的发酵。同学乙用B装置,温度控制与甲相同,不同的是制果酒阶段排气口用夹子夹住,每隔12h左右松一松夹子放出多余的气体,制果醋阶

4、段适时向充气口充气,经过20天左右,两位同学先后完成了自己的发酵制作。据此回答有关问题:考点互动探究题组训练图11-33-2(1)同学甲在制酒阶段,每隔12h左右将瓶盖拧松一次,原因是,但又不打开,原因是。(2)B装置中排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连,原因是。(3)制果酒和制果醋温度控制不同的原因是。考点互动探究答案(1)排出多余二氧化碳防止氧气和有害杂菌进入(2)既可以放气,又可以防止杂菌污染(3)1825是酵母菌发酵的适宜温度,3035是醋酸菌生长和发酵的适宜温度考点互动探究解析(1)甲同学的实验装置比较简单,通过将瓶盖拧松排出瓶内气体,但是放气时应注意不能导致氧气和杂菌的进入。

5、(2)B装置排气管长而弯曲,既能放出产生的CO2,又能保证杂菌不能进入。(3)酵母菌和醋酸菌生长的最适温度不同,发酵时控制温度主要满足微生物生长的需要。2.2017武昌元月调研现代人吃什么都讲究天然,所以目前市场上果酒、果醋等越来越受到人们的青睐。请回答:(1)在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的酵母菌来源于。(2)苹果醋是最受欢迎的饮料之一,其生产过程中利用了的发酵作用,该过程需将温度控制在;若要提高果醋的产量,发酵过程中还必须提供、等条件。(3)喝剩的葡萄酒放置一段时间后会变酸的原因是。(4)在果酒酿造过程中,如果果汁灭菌不严格,含有醋酸菌,在酒精发酵旺盛时,醋酸菌(填“能”或“不能”)将

6、果汁中的糖发酵为醋酸,理由是。考点互动探究答案(1)附着在葡萄皮上的野生型酵母菌(2)醋酸菌3035有氧环境适宜的pH(3)空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸(4)不能醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵为无氧环境,醋酸菌无法生存考点互动探究解析(1)在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的酵母菌来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)苹果醋在生产过程中利用了醋酸菌的发酵作用,醋酸菌适宜生长的温度为3035,因此需要将温度控制在3035;醋酸菌属于好氧型细菌,并且适宜生存在中性或偏碱性环境中,因此若要提高果醋的产量,发酵过程中还必须提供有氧环境、适宜的pH等条件。(3)喝剩的葡萄酒放置一段时间后,

7、由于空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸,最后导致果酒变酸。(4)醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵为无氧环境,醋酸菌无法生存,因此在酒精发酵旺盛时,醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。考点互动探究知识梳理1.制作原理考点二腐乳的制作毛霉孢子毛霉图11-33-3肽氨基酸甘油脂肪酸考点互动探究2.制作流程让豆腐上长出加腌制加装瓶腌制。3.影响条件毛霉项目说明水的控制 豆腐含水量约70%,含水量过,不易成形盐的控制 盐浓度过高会影响;盐浓度过低,腐乳易酒的控制酒精含量一般控制在左右。酒精含量过高,使腐乳成熟期。酒精含量过低,盐卤汤密封高腐乳的口味腐败变质12%延长杂菌繁殖快,豆腐易腐败考点互动探究温度

8、控制温度为,适合毛霉生长发酵时间控制在6个月左右香辛料具有的作用,也会影响腐乳的1518调味和杀菌风味或质量2017贵州铜仁月考腐乳是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵的大豆食品,如臭豆腐、酱豆腐等,该食品味道鲜美,易于消化吸收,而腐乳本身又便于保存,所以深受人们的喜欢。图11-33-4是腐乳制作的流程示意图。根据流程回答问题:(1)流程图中未写出的程序是。考点互动探究题组训练(2)含水量为左右的豆腐适合用来做腐乳。制作过程中,加盐的作用是。(3)腐乳制作的原理是毛霉等微生物产生的能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;可将脂肪分解为甘油和。(4)传统制作腐乳,豆腐块上的毛霉来自,

9、现代腐乳生产是在严格的条件下,将优良的毛霉菌种直接接种在豆腐上。考点互动探究考点互动探究答案(1)加卤汤装瓶(2)70%析出水分使豆腐块变硬,同时抑制微生物生长(3)蛋白酶脂肪酶脂肪酸(4)空气中的毛霉孢子无菌解析(1)腐乳的具体制作流程为让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制。(2)含水量为70%左右的豆腐适合用来做腐乳。腐乳制作过程中,加盐的作用是析出豆腐中的水分,使豆腐块变硬,同时抑制微生物的生长,避免豆腐块腐败变质。(3)腐乳制作的原理是毛霉等微生物产生的蛋白酶能够将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶能够将脂肪水解为甘油和脂肪酸。(4)传统制作腐乳,豆腐块上的毛霉来自空

10、气中的毛霉孢子,现代腐乳生产是在严格无菌的条件下,将优良的毛霉菌种直接接种在豆腐上,避免其他菌种的污染,保证产品的质量。考点互动探究知识梳理1.泡菜的制作原理在条件下,将葡萄糖分解成。反应式:C6H12O6。2.泡菜的制作流程(1)流程考点三泡菜制作及亚硝酸盐含量的测定无氧乳酸菌乳酸2C3H6O3(乳酸)图11-33-5选择原料条状或片状调味料考点互动探究(2)注意事项材料的选择及用量a.蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的易被还原成亚硝酸盐。b.清水和盐的质量比为,盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用,一是,二是。防止杂菌污染:每次取样用具要,要迅速封口。氧气需求a.泡菜坛要选择透气性差的容器,

11、以创造环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。无氧硝酸盐除去水中氧气杀灭盐水中的其他细菌洗净41考点互动探究b.泡菜坛盖边沿的水槽要,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向水槽中补水。温度:发酵过程温度控制在室温即可。温度过高,则易滋生杂菌;温度过低,则发酵时间。3.测定亚硝酸盐的含量(1)亚硝酸盐的危害:当摄入总量较多时,可引起或死亡。在特定条件下,亚硝酸盐可以转变成致癌物。注满水延长中毒亚硝胺考点互动探究(2)测定原理有关反应: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。判断方法:观察样品颜色变化,并与比较,然后估算亚硝酸盐含量。(3)测定步骤:

12、配制溶液制备制备样品处理液。玫瑰红标准显色液标准显色液比色泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐含量变化:考点互动探究核心讲解发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期 少(有O2,乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)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(乳酸继续积累,pH继续下降,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)考点互动探究含量变化曲线注意亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化氨形成的1.2017山东潍坊一模家庭泡菜的制作过程:新鲜的蔬菜经过整理、清

13、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:(1)加入蔬菜前要对泡菜坛进行。(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。考点互动探究题组训练(3)有时制作的泡菜会“咸而不酸”,最可能的原因是。(4)对亚硝酸盐含量测定的原理是在盐酸酸化条件下,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制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。考点互动探究答案(1)彻底清洗并用白酒擦拭(2)产膜酵

14、母繁殖形成的青霉素能够抑制乳酸菌的生长(3)加入的食盐过多,抑制了乳酸菌生长(4)N-1-萘基乙二胺盐酸盐玫瑰红标准显色液氢氧化铝乳液考点互动探究解析(1)加入蔬菜前要对泡菜坛进行彻底清洗并用白酒擦拭。(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“咸而不酸”,最可能的原因是加入的食盐过多,抑制了乳酸菌生长。(4)对亚硝酸盐含量测定的原理是在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N-1-萘基乙二胺盐酸盐偶联成玫瑰红色化合物。测定亚硝酸盐

15、含量的操作流程是配制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。2.2014海南卷已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量,某同学设计了一个实验,实验材料、试剂及用具包括刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。回答相关问题:(1)请完善下列实验步骤。标准管的制备:用和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。样品管的制备:用刻度移液管分别吸取一定量的,加到不同的比色管中,然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色,得到样品管。考点互动探究将每个分别与系列标准管进行比较,找

16、出与样品管颜色深浅的标准管,该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中亚硝酸盐含量,记录各样品管亚硝酸盐的含量。(2)如图11-33-6表示的是泡菜中趋势。(3)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是(填“醋酸杆菌”或“乳酸菌”)。考点互动探究图11-33-6答案(1)亚硝酸钠标准溶液不同泡制天数的泡菜滤液样品管最相近(其他合理答案也可)(2)亚硝酸盐含量随泡制时间的变化(其他合理答案也可)(3)乳酸菌考点互动探究解析(1)在亚硝酸盐含量的测定中,可利用亚硝酸盐与显色剂发生颜色反应,根据颜色的深浅可确定亚硝酸盐含量的多少。用不同浓度的亚硝酸钠标准溶液与显色剂可制成颜色深浅不同的系列标准管,不同颜色深浅对应的亚硝

17、酸钠浓度是已知的;用不同泡制天数的泡菜滤液与显色剂反应,制备一系列的样品管,将样品管的颜色与标准管颜色进行比对,找到与样品管颜色深浅最接近的标准管,其所对应的亚硝酸钠浓度即可代表样品管中的亚硝酸盐含量。(2)图示曲线横轴为时间,纵轴为亚硝酸盐含量,则该曲线表示泡菜中亚硝酸盐含量随泡制时间的变化趋势。(3)泡菜制作的原理是乳酸发酵,产酸的细菌主要是乳酸菌。考点互动探究1.2017江苏卷(多选)图11-33-7是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是()A.改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响B.果酒发酵中期通入氮气,酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸C.果醋的发酵周期与

18、实验设定的温度密切相关D.气体入口与气体出口可以交换使用历年真题明考向图11-33-7考点互动探究答案ABC解析解析通入氧气可以研究有氧呼吸对发酵的影响,通入二氧化碳或氮气则可以研究无氧呼吸对发酵的影响,A、B项正确。温度能通过影响酶的活性而影响醋酸菌的繁殖与呼吸,从而影响果醋的发酵周期,C项正确。如果将气体出口和气体入口交换使用,则气体出口在液面下,不能很好地排出气体,还可能因为瓶内气压增大而导致发酵液溢出,D项错误。考点互动探究2.2017全国卷豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于

19、适宜条件下进行发酵,并在32h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题:(1)该实验的自变量是、。(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是。(3)如果在实验后,发现32h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是。(4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为,脂肪转变为。考点互动探究答案(1)菌种发酵时间(2)好氧菌(3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间(4)氨基酸和肽脂肪酸和甘油解析(1)该实验用甲、乙两菌种分别接种的两组进行对照,并在

20、32h内定期取样,因此其自变量是菌种和发酵时间。(2)发酵容器上层比底层含氧丰富,上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是好氧菌。(3)如果32h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是延长发酵时间,观察发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。(4)大豆中的蛋白质会在微生物产生的蛋白酶的催化下转变为氨基酸和小分子肽,脂肪在脂肪酶的催化下转变为脂肪酸和甘油。考点互动探究3.2016全国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11-33-8所示。图中过程和是苹果醋生产的第一阶段,在酵母菌细胞

21、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。图11-33-8考点互动探究(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。答案(1)细胞质基质酸性重铬酸钾线粒体快(2)有氧(3)低于(4)原不含有考点互动探究解析(1)过程是细胞呼吸的第一阶段,过程

22、是酒精发酵的第二阶段,二者均在细胞质基质中进行。在酸性条件下,橙色的重铬酸钾溶液与乙醇反应可变成灰绿色。过程是有氧呼吸的第二、三阶段,这两个阶段分别在线粒体基质中、线粒体内膜上进行。与无氧条件相比,在有氧条件下,酵母菌消耗相同数量的葡萄糖产生的ATP更多,酵母菌的增殖速度更快。(2)醋酸杆菌是好氧细菌,醋酸发酵需要在有氧条件下进行。(3)酒精发酵的适宜温度为1825,醋酸杆菌的最适生长温度为3035,第一阶段比第二阶段发酵所需的最适温度低。(4)醋酸杆菌是原核生物,其细胞中没有线粒体。考点互动探究4.2015广东卷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,某兴趣

23、小组准备参加“科技创新大赛”,查阅资料得到图11-33-9。(1)制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是。乳酸菌发酵第一阶段的产物有。(2)据上图,与第3天相比,第8天后的泡菜更适于食用,因为后者;pH呈下降趋势,原因是。图11-33-9考点互动探究(3)该小组得到一株“优选”乳酸菌(亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍),拟参照资料的实验方案和食盐浓度(4%10%),探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低,并确定其最适条件。请你设计一个实验结果记录表,并推测实验结论。答案(1)隔绝空气,创造无氧环境丙酮酸、H、ATP(2)亚硝酸盐含量更低乳酸发酵产生的乳酸积累考

24、点互动探究(3)结论:在一定的浓度范围内,随食盐浓度的增大,亚硝酸盐浓度增大,第7天后亚硝酸盐明显下降,且优选的乳酸菌降低亚硝酸盐的效果比普通乳酸菌的明显。4%5%6%7%8%9%10%普通优选普通优选普通优选普通优选普通优选普通优选普通优选第一天第二天第十天考点互动探究解析(1)乳酸菌为厌氧菌,在泡菜制作过程中,乳酸菌在无氧条件下发酵产生乳酸,因此需为其提供无氧环境。(2)据图可知,第3天亚硝酸盐含量最高,第8天亚硝酸盐含量较低,而亚硝酸盐对人体健康存在危害,因此亚硝酸盐含量低的泡菜适于食用。乳酸发酵产生乳酸,随着发酵的进行,乳酸量越来越多,故pH逐渐下降。(3)该实验目的是比较食盐浓度在4

25、%10%内普通乳酸菌与“优选”乳酸菌发酵效果的优劣并确定其发酵适宜条件,因此该实验的自变量为盐的浓度,因变量为亚硝酸盐含量,而题干信息“优选”乳酸菌亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍,因此推测在一定的浓度范围内,随食盐浓度的增大,亚硝酸盐浓度增大,第七天后亚硝酸盐明显下降,且优选的乳酸菌降低亚硝酸盐的效果比普通乳酸菌的明显。教师备用习题教师备用习题答案C解析发酵时间肯定会对发酵产物产生明显的影响。过程常用的微生物是酵母菌,过程常用的微生物是醋酸菌。过程所需最适温度是1825,过程所需最适温度是3035。醋酸菌是好氧菌,需要在有氧条件下培养。2.2017江苏卷下列关于“腐乳的制作”实验,叙述正

26、确的是()A.控制发酵温度的主要目的是腐乳调味B.腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用C.毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉D.成品腐乳表面的黏性物质主要由细菌产生教师备用习题答案B解析控制发酵温度的主要目的是有利于菌种繁殖,A项错误。腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用,B项正确。毛霉的主要作用是分解蛋白质和脂肪,C项错误。成品腐乳表面的黏性物质主要是毛霉产生的菌丝,D项错误。3.测定亚硝酸盐含量的有关叙述,不正确的是()A.亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应,需在盐酸酸化条件下B.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C.制备样品处理液时,氢氧化铝乳液的作用是调节p

27、HD.配制溶液所用的提取剂为氯化镉与氯化钡教师备用习题答案C解析制备样品处理液时,氢氧化铝乳液的作用是吸附样品滤液中的杂质,使滤液变得无色透明,便于观察颜色变化。4.2017北京大兴区高三期末制作果酒、果醋和泡菜三个实验的共同点是()A.菌种为异养原核生物B.将原料灭菌后再发酵C.保证无氧环境下发酵D.发酵液最终呈现酸性教师备用习题答案D解析果酒制作时所需的微生物是酵母菌,它属于真核生物中的真菌,果醋制作时所需的微生物是原核生物中的醋酸菌,泡菜制作时所需的微生物是原核生物中的乳酸菌,三者都属于异养型生物,A错误;灭菌应是杀灭物体上所有的微生物,包括芽孢和孢子,在果酒、果醋和泡菜制作时对原料只进行了清洗和消毒,没有进行灭菌,B错误;酵母菌代谢类型是异养兼性厌氧,醋酸菌的代谢类型是异养需氧,乳酸菌属于异养厌氧细菌,C错误;果酒制作时发酵液产生CO2,所以发酵液是酸性,果醋、泡菜制作时因为分别产生醋酸和乳酸,所以发酵液呈酸性,D正确。