搜索
第十一单元生物技术实践第一讲传统发酵技术的应用课标展示素养链接1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他农业生产上有重要的应用价值。1.生命观念——结构与功能观：发酵菌种的结构与功能的关系。2.科学思维——比较与分类：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。3.科学探究——设计实验探究理想的发酵条件。4.社会责任——关注食品安全，倡导健康的生活方式。考点一果酒和果醋的制作1．果酒和果醋的制作原理及发酵条件项目果酒制作果醋制作菌种酵母菌醋酸菌制作原理反应有氧条件下，大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O；无氧条件下，酒精发酵：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2氧气、糖源充足时：C6H12O6＋O2→CH3COOH；缺少糖源、氧气充足时：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O温度一般18～25℃最适为20℃左右最适为30～35℃氧气前期：需氧后期：不需氧需要充足氧气发酵条件时间10～12d7～8d2.实验流程实验用具消毒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↓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↓榨汁→用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中↓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↓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↓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）1．果酒制作的四点注意事项(1)葡萄酒呈现深红色的原因：红葡萄皮的色素进入发酵液。(2)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。(3)葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约13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。(4)果酒发酵时要适时排气：防止发酵装置爆裂。2．制作果酒和果醋的发酵装置分析(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；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：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。科学思维——比较与分类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—科学探究——方案实施以及对结果的交流和讨论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：(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。考法1考查果酒、果醋制作原理、流程等1．(2019·广州市高三期末)人们利用微生物发酵制作果酒的历史源远流长。19世纪，人们就发现葡萄汁变酒是酵母菌发酵作用的结果。回答下列问题：(1)家庭酿制葡萄酒时无需额外接种酵母菌的原因是________________________________，在此发酵过程中发酵液不易被杂菌污染的原因是_________________。葡萄酒中的乙醇浓度往往不超过15%，最可能的原因是_____________________________________________。(2)为提高果酒的品质，可在果汁中接种人工培养的酵母菌，因此，首先需要获得纯净的酵母菌菌种。分离培养酵母菌通常使用________(填“牛肉膏蛋白胨”或“麦芽汁琼脂”)培养基，将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是_________________________________________________________。(3)某研究小组用分离得到的酵母菌进行果酒制作，发酵过程中需要偶尔打开排开阀，目的是____________；在发酵3～4天后，可以吸取培养液，在酸性条件下滴加饱和的________溶液来检测酒精的生成。影响葡萄酒品质的因素除了温度、pH及氧气等环境因素外，还有________________________________(答出2点即可)。解析：(1)家庭酿制葡萄酒技术所使用的酵母菌的来源是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌；因酵母菌代谢类型为异养兼性厌氧微生物，发酵过程中要控制为无氧环境，且其代谢产物为酒精和CO2，在缺氧、呈酸性的发酵液中，大多数其他微生物受到抑制；酵母菌无氧呼吸的产物酒精(乙醇)积累到一定程度后，会对酵母菌产生毒害作用甚至会杀死酵母菌，导致其发酵中止，故葡萄酒中乙醇浓度一般不超过15%。(2)麦芽汁琼脂培养基的碳、氮比较高，且含糖量高，更适合酵母菌培养；将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，这就是菌落。(3)酵母菌无氧呼吸产生的CO2，需要及时排出以维持气压稳定，避免发酵罐爆炸；酒精的检测可在酸性条件下用重铬酸钾进行检测；影响葡萄酒品质的因素有温度、pH、氧气、发酵时间等，此外也受葡萄品种和菌种的影响。答案：(1)葡萄皮上有野生型酵母菌在缺氧、呈酸性的发酵液中，大多数其他微生物受到抑制较高浓度乙醇对酵母菌有毒害作用，导致发酵终止(2)麦芽汁琼脂由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体(3)排出发酵产生的CO2，以维持气压稳定重铬酸钾葡萄品种、菌种、发酵时间2．(2019·四川自贡模拟)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做原料制作果酒果醋，探索农产品转化的可行性。请分析问题：(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，原核细胞和真核细胞在细胞结构上最大的区别是醋酸菌没有核模包围的细胞核；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、最初划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。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、最初划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考点二腐乳和泡菜的制作1．腐乳的制作(1)发酵菌种。①主要菌种。a．名称：毛霉。b．菌体特点：白色丝状真菌。c．代谢类型：异养需氧型。②其他菌种：青霉、酵母菌、曲霉等。(2)发酵原理。(3)腐乳的制作流程：2．泡菜的制作(1)发酵菌种：乳酸菌。①菌种来源：附着在蔬菜上的乳酸菌。②菌种类别：乳酸链球菌和乳酸杆菌。(2)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――→酶2C3H6O3(乳酸)。(3)制作流程：(4)检测亚硝酸盐含量。①原理：a．亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸→反应物；反应物＋N1萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料。b．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：配制溶液―→制备标准显色液―→制备样品处理液―→比色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。1．影响腐乳品质的条件项目说明水的控制含水量为70%，用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形盐的控制盐浓度过高会影响腐乳的口味；盐浓度过低，腐乳易腐败变质酒的控制酒精含量一般控制在12%左右。酒精含量过高，使腐乳成熟期延长。酒精含量过低，杂菌繁殖快，豆腐易腐败温度控制温度为15～18℃，适合毛霉生长发酵时间控制在6个月左右香辛料具有调味和杀菌的作用，也会影响腐乳的风味或质量2.泡菜制作的注意事项(1)材料的选择及用量。①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用：一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。(3)氧气需要。①泡菜坛要选择密闭性好的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注意发酵过程中经常补水。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)科学思维——归纳与概括1．下图中甲～丁为腐乳、泡菜、果醋、果酒等发酵食品制作装置图，回答下列问题：食品①②③④主要微生物⑤⑥⑦⑧制作装置(1)写出①～④食品名称。(2)所使用的菌种⑤～⑧中属于原核生物的分别是什么？(填写数字代号)菌种的名称分别是什么？(3)甲～丁装置是否存在缺陷，试具体分析指出，并说明丁装置中“放水”的作用。提示：(1)果酒果醋腐乳泡菜(2)⑥⑧醋酸菌、乳酸菌(3)甲、丙装置有缺陷：甲装置中排气管下端不应插入到发酵液内，丙装置接种菌种应在“加盐”之前；丁装置中“放水”的作用是为泡菜坛营造“厌氧”环境。科学思维——模型与建模2．请尝试绘制出泡菜制作过程中乳酸菌、亚硝酸盐及乳酸随发酵时间的变化曲线。提示：如图科学探究——方案实施以及对结果的交流与讨论3．要探究泡菜制作的最佳温度，应考虑的无关变量有哪些？(答出三点即可)提示：腌制时间、食盐的用量、蔬菜的种类和用量等。考法1腐乳的制作原理及过程分析等1．(2019·河北省武邑中学高三质检)《舌尖上的中国》一经播出受到广大观众的热捧，其中介绍的腐乳是我国独特的传统发酵食品，几百年来深受老百姓的喜爱。腐乳是用豆腐发酵制成的，民间老法生产腐乳为自然发酵，现代腐乳生产多采用优良的毛霉菌种进行发酵。现代化生产流程如下所示。请回答下列问题：(1)豆腐为毛霉的生长提供了水、无机盐、________和________四大类基本营养物质，含水量过高的豆腐不适宜制作腐乳，原因是_________________________________________________________________________。(2)民间制作腐乳时________(填“需要”或“不需要”)灭菌。(3)现代化生产流程中扩大培养时使用的培养基与毛霉菌种分离时使用的培养基最大的区别是后者培养基中