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选修1生物技术实践第1课传统发酵技术的应用考点一果酒和果醋的制作【核心知识·突破】1.制作原理：(1)发酵菌种。发酵类型酒精发酵醋酸发酵菌种名称酵母菌_______醋酸菌发酵类型酒精发酵醋酸发酵菌种来源主要来自_____________上的野生型酵母菌来自变酸的酒的表面的菌膜菌种类型___核生物___核生物代谢类型异养兼性厌氧型___________附着在葡萄皮真原异养需氧型(2)发酵原理及反应式。①酒精发酵：发酵原理有氧条件无氧条件酵母菌通过_________大量繁殖酵母菌通过_________产生酒精反应式C6H12O6+6O2→_________C6H12O6→____________有氧呼吸无氧呼吸6CO2+6H2O2C2H5OH+2CO2②醋酸发酵：发酵原理氧气、糖源充足缺少糖源、氧气充足醋酸菌将葡萄汁中的___分解成醋酸醋酸菌将_____变为乙醛，再将乙醛变为醋酸反应式C6H12O6+2O2→2CH3COOH+2CO2+2H2OC2H5OH+O2→___________糖乙醇CH3COOH+H2O2.发酵条件的控制：发酵类型酒精发酵醋酸发酵温度一般控制在_______℃，因为酵母菌的最适温度为___℃左右最适生长温度为_______℃气体前期：_____；后期：_____需要充足的_____18～252030～35需氧无氧氧气3.实验流程：4.发酵装置的设计：如图所示为制作葡萄酒和葡萄醋的发酵装置，请思考。(1)装置图中a、b、c分别指什么？其作用是什么？提示：a为充气口，用于向装置内通气，b为排气口，用于排出CO2；c为出料口，用于取样检测。(2)b需长而弯曲，其目的是什么？提示：防止空气中微生物的污染。(3)进行醋酸发酵和酒精发酵时，对图中哪一处操作有差异？请具体指明。提示：使用该装置制果酒时，应该关闭充气口；制果醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。(4)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？为什么？提示：不恰当，因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且排气管口离发酵液应有一段距离。5.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___期，酵母菌_________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___期_________。有氧呼吸后密封不严前【微点警示】葡萄酒制作的四点提醒(1)冲洗葡萄时不能反复冲洗：防止洗去野生酵母菌，导致菌种流失，不能正常发酵。(2)葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间：目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽瓶内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。(3)果酒发酵时要适时排气：防止发酵装置爆裂。(4)检测酒精的原理是：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。【秒判正误】1.在果酒发酵后期，拧开瓶盖的间隔时间可延长。()分析：在果酒发酵后期，由于瓶中的营养物质减少，单位时间内产生的CO2的量减少，所以拧开瓶盖的间隔时间可以适当延长。√2.在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，向发酵装置通入空气。()分析：酵母菌在无氧环境下发酵产生酒精，所以不能通入空气。×3.苹果酒的发酵过程中，若发酵液表面出现菌膜，最可能的原因是发酵瓶漏气。()分析：发酵瓶漏气，会使醋酸菌大量繁殖而形成发酵液表面观察到的菌膜。√4.酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵所需的最适温度。()分析：醋酸菌是嗜温菌，果醋发酵的最适温度高于果酒发酵所需的最适温度。×5.红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的。()分析：红色素存在于液泡中，在发酵过程中，生物膜的通透性被破坏，红色素进入发酵液导致葡萄酒变红。√6.在葡萄酒自然发酵过程中，需要人工添加酵母菌种。()分析：在葡萄酒自然发酵过程中，利用附着在葡萄皮上的野生型酵母菌发酵，不需要人工添加酵母菌种。×【命题案例·研析】【典例】(2018·海南高考)葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的，酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。回答下列问题：(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是________________________________(答出两点即可)。(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约1/3的空间，这种做法的目的是__________________________(答出两点即可)。(3)某同学若用乙装置进行发酵，并设置两个不同处理组(乙A和乙B)，乙A装置中保留一定量的氧气，乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势如曲线图所示。图中曲线①、②、③依次表示_______、_______、_______含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于_______生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于_______(填“自养”或“异养”)生物。【审答技巧】(1)审题关键：①题干中关键信息不要忽略：乙A装置中保留一定量的氧气，乙B装置中没有氧气。②读懂曲线图的关键变化：乙A装置中氧气含量因有氧呼吸消耗而逐渐减少，是曲线①；乙B装置中没有氧气，从开始就进行无氧呼吸产生酒精，是曲线②；乙A装置中的酵母菌先进行一段时间的有氧呼吸后才进行无氧呼吸产生酒精，是曲线③。(2)满分答题：①回答问题时根据题目要求答题：设问(1)(2)在回答问题时，题目要求“答出两点即可”，设问(1)若只答一点“不需要开盖放气”或“避免杂菌污染”不能得满分，设问(2)若只答一点“提供适量的氧气”或“防止汁液溢出”不能得满分，回答问题时一定要根据题目要求完整答题。②回答问题时不要漏写特殊情况：设问(4)回答细胞呼吸类型时不能只答“需氧型”或“厌氧型”，而忽略“兼性”。【解析】(1)甲装置可以调节瓶中气压相对稳定。乙装置密封，随着酒精发酵的进行，产生的CO2越来越多，瓶内的气压越来越大，所以需要开盖放气，以免培养瓶出现危险。在开盖过程中可能会引起杂菌污染。(2)葡萄汁装入甲装置，要留有约1/3的空间，目的是留有一部分氧气，使酵母菌通过有氧呼吸，有利于大量繁殖后代，最终产生更多的酒精；防止瓶内的汁液溢出。(3)因酵母菌可以进行有氧呼吸，瓶内氧气的含量会逐渐下降到零，曲线①为乙A中的氧气；据(2)中分析，若瓶中含有氧气，酵母菌进行有氧呼吸释放的能量多，酵母菌种群增长快，产生酒精的速度比没有氧气时更快，曲线②为乙B中的酒精，曲线③为乙A中的酒精。(4)酵母菌既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸，属于兼性厌氧菌；从同化类型看，酵母菌不能利用无机物合成有机物，只能利用现成的有机物生存，属于异养生物。答案：(1)不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出(3)乙A中的氧气乙B中的酒精乙A中的酒精(4)兼性厌氧异养【方法规律】果酒和果醋发酵装置的设计思路(1)因酵母菌的繁殖需要氧气，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要氧气。因酵母菌产生酒精是在无氧条件下，应控制氧气的进入，故应在充气口设置开关。(2)由于在发酵过程中会产生CO2，因此需设排气口；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，应设置出料口便于取样检测。【考点题组·诊断】角度一果酒和果醋的制作原理1.(2019·衡水模拟)如图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程和发酵装置示意图。请回答下列问题：世纪金榜导学号(1)过程①需要先清洗后切块，以减少_______，过程③发酵所需的微生物是_______。(2)过程④为醋酸发酵，在变酸的酒表面观察到的菌膜是_______在液面大量繁殖而形成的。若要对该菌进行初步分离纯化，比较便捷的操作是采用_______(填“平板划线”或“稀释涂布平板”)法把它们接种到_______(填“固体”或“液体”)培养基上，经培养得到肉眼可见的菌落。(3)在发酵装置示意图中，进行过程④需要将装置中的充气口开关_______。果醋的制作是否成功，除了通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定外，还可以通过检测和比较_________进一步鉴定。【解析】(1)过程①中应先清洗后切块，如果先切块，则内部组织容易被杂菌污染。过程③为苹果汁发酵产生苹果酒的过程，需要酵母菌的参与。(2)过程④是醋酸发酵，醋酸菌是好氧菌，因此在变酸的酒表面观察到的菌膜是醋酸菌繁殖形成的。分离纯化醋酸菌，较简单的方法是利用平板划线法将菌种接种到固体培养基上，观察菌落的特征。(3)醋酸菌是好氧菌，醋酸发酵时，需要将发酵装置中的充气口开关打开。醋酸发酵产生了大量的醋酸，可以通过检测和比较醋酸发酵前后的pH进一步鉴定果醋的制作成功与否。答案：(1)杂菌的污染酵母菌(2)醋酸菌平板划线固体(3)打开醋酸发酵前后的pH2.(2016·全国卷Ⅱ)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。(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】本题主要考查果酒与果醋制作的原理及过程。(1)从题目的代谢图示看，过程①和②表示酒精发酵过程，该过程是在细胞质基质中完成的。其产物乙醇能使酸性条件下橙色的重铬酸钾溶液变为灰绿色。过程③的产物是CO2和H2O，是彻底呼吸的产物，这一过程的反应场所是线粒体。与无氧呼吸相比，有氧呼吸供能多，酵母菌细胞增殖速度快。(2)醋酸杆菌是好氧菌，只有在有氧条件下，才能将乙醇氧化为乙酸。(3)生产过程中，酒精发酵时一般将温度控制在18～25℃，而醋酸杆菌的适宜生长温度为30～35℃。(4)醋酸杆菌无核膜包被的细胞核，属于原核生物，细胞内只有核糖体一种细胞器。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【延伸探究】过程②③产生的CO2会导致溶液pH_____(填“上升”“下降”或“不变”)。下降角度二发酵条件的控制3.太源井晒醋是自贡市的名优土特产品，该产品面市已有150多年的历史。中草药制曲和天然发酵是太源井晒醋与其他食醋的区别。下表表示太源井晒醋不同陈酿方法下的一些理化指标。回答下列问题：世纪金榜导学号项目自然陈酿恒温陈酿总酸(以乙酸计)，(g/100mL)≥6.504.20可溶性无盐固形物，(g/100mL)≥20.005.00不挥发酸(以乳酸计)，(g/100mL)≥3.502.00还原糖(以葡萄糖计)，(g/100mL)≥3.002.00(1)醋的制作需要以_______作为菌种。从生态系统的成分看，该微生物属于生态系统中的_______。(2)传统酿醋工艺中，主要是依靠自然界中的菌种，其生产性能不稳定且出醋率低，因而要对菌种进行纯化培养。纯化菌种可用_______法或稀释涂布平板法将样本接种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。接种前需随机选取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，其目的是____________。(3)恒温陈酿时，需将温度控制在_______；由表中数据可知_______法可提高晒醋质量。(4)用一定的方法进行脱色处理后，食醋中的还原糖可用_______试剂检测，在水浴加热的条件下，该试剂与还原糖发生反应产生的现象是_______________。【解析】(1)醋的制作使用的微生物是醋酸菌。醋酸菌属于生态系统中的分解者。(