高中生物第2章食品加工與食品安全第1節(jié)發(fā)酵與食品加工教案中圖版.docx

第一節(jié) 發(fā)酵與食品加工一、酒精釀制原理1在生產中，利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動來制備微生物菌體及各種不同代謝產物的過程，稱為發(fā)酵。根據(jù)發(fā)酵過程對氧的需求情況，可分為需氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵；根據(jù)發(fā)酵生成的產物，可分為酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵等。2食品工業(yè)中，酒精是采用厭氧發(fā)酵法生產的，其原理是：先將淀粉水解成葡萄糖；再利用酵母菌分解葡萄糖生成丙酮酸，然后在厭氧和微酸性條件下，轉變成酒精。二、酵母菌生物學特征酵母菌屬真核生物，代謝類型為兼性厭氧型。三、醋酸菌生物學特征醋酸菌屬于原核生物，繁殖方式是分裂生殖，新陳代謝類型是需氧型。四、果醋的制作原理在果醋制作過程中，若氧氣和糖類都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸。當糖類不足時，將酒精轉變成乙醛，再轉變?yōu)榇姿帷Ｎ?、發(fā)酵工程1含義：把微生物發(fā)酵與現(xiàn)代工程技術手段相結合，利用微生物的某些特定功能，生產有用的產品或直接把微生物應用于工業(yè)生產過程中。2優(yōu)點：提高了原料的利用率，縮短了生產周期，便于機械化生產。預習完成后，請把你認為難以解決的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題3問題4一、果酒制作的原理1酵母菌(1)酵母菌是單細胞真菌，其細胞大小為15 m530 m，最長可達100 m。呈圓形、橢圓形、卵圓形、檸檬形、香腸形等，某些菌種可形成假菌絲。(2)酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，但多以出芽方式進行無性生殖。溫度低時形成孢子，進入休眠狀態(tài)；溫度適宜時，進行出芽生殖，繁殖速度快。(3)酵母菌在固體培養(yǎng)基上形成的菌落，其表面濕潤、黏稠，呈白色或粉紅色；在液體培養(yǎng)基中，有些在液體表面形成菌膜，或在容器壁上出現(xiàn)酵母環(huán)，或產生沉淀。(4)自然界中，酵母菌分布廣泛，但多分布在含糖較高的偏酸環(huán)境中，如水果、花、樹皮上，有些可與昆蟲共生，有些使人致病，如白色假絲酵母引發(fā)鵝口瘡、肺感染。食品中常見的酵母菌有啤酒酵母、葡萄汁酵母、魯氏酵母(醬油釀造)、球擬酵母屬、粉狀畢赤氏酵母等。一年四季，土壤始終是酵母菌的大本營。一種釀酒酵母菌2果酒制作的原理(1)酵母菌的呼吸果酒的制作離不開酵母菌。酵母菌是兼性厭氧微生物，在有氧條件下，酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖，反應式如下：C6H12O66O26CO26H2O在無氧條件下，酵母菌能進行酒精發(fā)酵，反應式如下：C6H12O62C2H5OH2CO2酒廠用含豐富淀粉的農產品做原料發(fā)酵釀酒時，向原料中充入足夠空氣，目的是讓酵母菌進行有氧呼吸，產生大量酵母菌種，當耗盡氧氣時，酵母菌進行酒精發(fā)酵產生酒精。(2)影響酵母菌繁殖的因素酵母菌分布廣泛，“喜歡”葡萄汁等含糖量高的果汁。培養(yǎng)酵母菌一般用麥芽汁培養(yǎng)基，麥芽汁組成復雜，能為酵母菌提供足夠的營養(yǎng)物質。溫度是酵母菌生長和發(fā)酵的重要條件。20 左右最適合酵母菌繁殖，酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在1825 。酵母菌生活在偏酸環(huán)境中，最適pH為4.05.8。在最低pH2.5，最高pH8.0的兩種環(huán)境中，酵母菌尚能生存和生長，但生長非常緩慢而且易死亡。(3)酵母菌發(fā)酵過程在葡萄酒的自然發(fā)酵過程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。發(fā)酵過程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進入發(fā)酵液，使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌能大量生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應這一環(huán)境而受到抑制。二、果醋制作的原理1醋酸菌醋酸菌的形狀從橢圓到桿狀，有單個的，成對的，也有成鏈狀的。不形成芽孢，幼齡細胞呈革蘭氏陰性，老齡菌不穩(wěn)定。2果醋制作的原理醋酸菌是一種好氧性細菌，只有當氧氣充足時，才能進行旺盛的生理活動。變酸的酒的表面觀察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。實驗表明，醋酸菌對氧氣的含量特別敏感，當進行深層發(fā)酵時，即使只是短時間中斷通入氧氣，也會引起醋酸菌死亡。當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的果糖分解成醋酸；當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿?反應簡式如下)。醋酸菌的最適生長溫度為30 35 。C2H5OHO2CH3COOHH2O三、發(fā)酵1概念：利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動來制備微生物菌體及各種不同代謝產物的過程。2分類據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分據(jù)生成產物分發(fā)酵條件的控制生物技術在食品加工中的應用十分廣泛，如果酒、果醋的制作就是生活中常見的例子。如圖是果酒制果醋的發(fā)酵裝置，分析回答：(1)在果醋發(fā)酵過程中，要向發(fā)酵瓶中通入空氣，原因是_；制醋過程中，將溫度嚴格控制在30 35 ，原因是_。(2)在果醋發(fā)酵過程中，用_證明是否有醋酸生成。(3)在果醋的制作中，提供碳源的物質主要是_。【審題導析】(1)熟練掌握果醋發(fā)酵的過程；(2)發(fā)酵條件的不同對應的不同產物；(3)發(fā)酵產物的檢驗方法應掌握?！揪v精析】本題主要考查果酒和果醋制作的實驗流程及所涉及的物質變化和條件控制，對應分析如下：【答案】(1)醋酸菌是好氧性細菌醋酸菌的最適生長溫度是30 35 (2)pH試紙檢測流出液的pH(3)葡萄糖或乙醇微生物發(fā)酵過程中，應當嚴格控制條件，因為發(fā)酵條件的不同會直接影響產物。如釀酒時沒有密封好，產物將是醋。1用下列原料及條件釀酒能得到酒精的是()選項原料菌種條件A葡萄糖酵母菌有氧B淀粉醋酸菌無氧C玉米粉酵母菌無氧D大豆粉醋酸菌有氧【解析】釀酒需要酵母菌在無氧條件下分解葡萄糖或淀粉。因此能產生酒精的是C項。【答案】C對發(fā)酵影響因素的分析(2016全國甲卷)蘋果醋是以蘋果汁為原料經發(fā)酵而成的?；卮鹣铝袉栴}：(1)酵母菌的呼吸代謝途徑如圖所示。圖中過程和是蘋果醋生產的第一階段，在酵母菌細胞的_中進行，其產物乙醇與_試劑反應呈現(xiàn)灰綠色，這一反應可用于乙醇的檢驗；過程在酵母菌細胞的_中進行。與無氧條件相比，在有氧條件下，酵母菌的增殖速度_。(2)第二階段是在醋酸桿菌的作用下將第一階段產生的乙醇轉變?yōu)榇姿岬倪^程，根據(jù)醋酸桿菌的呼吸作用類型，該過程需要在_條件下才能完成。(3)在生產過程中，第一階段和第二階段的發(fā)酵溫度不同，第一階段的溫度_(填“低于”或“高于”)第二階段的。(4)醋酸桿菌屬于_核生物，其細胞結構中_(填“含有”或“不含有”)線粒體。【審題導析】【精講精析】(1)圖中過程和是酵母菌無氧呼吸產生乙醇的過程，無氧呼吸的場所是細胞質基質。乙醇可用酸性重鉻酸鉀試劑檢測，顏色由橙色變?yōu)榛揖G色。過程為有氧呼吸的第二和第三階段，場所為線粒體。在有氧條件下酵母菌進行有氧呼吸，產生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧條件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)醋酸桿菌是好氧型細菌，因此，在醋酸桿菌作用下，將乙醇轉變?yōu)榇姿岬倪^程需要在有氧條件下才能完成。(3)在生產過程中，第一階段酵母菌產生乙醇的適宜溫度為1825 ，第二階段醋酸桿菌產生醋酸的適宜溫度為3035 ，第一階段的溫度低于第二階段的。(4)醋酸桿菌屬于原核生物，原核細胞中的細胞器只有核糖體一種，不含線粒體。【答案】(1)細胞質基質重鉻酸鉀線粒體快(2)有氧(3)低于(4)原不含有酵母菌與醋酸菌的比較酵母菌醋酸菌生物學分類真核生物原核生物生活方式異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)需氧型最適生長繁殖溫度20 30 35 主要生殖方式出芽生殖二分裂生殖日常生活應用釀酒、發(fā)面釀醋2上題中若乙同學忘記用夾子夾住進氣口和排氣口對實驗的影響是()A無影響B(tài)產生的酒精增多C產生的酒精減少 D不產生酒精【解析】在有氧條件下酵母菌不能進行無氧呼吸，且醋酸菌的生長繁殖快，會產生醋酸?！敬鸢浮緿1下列關于酵母菌的敘述，說法錯誤的是()A酵母菌是營異養(yǎng)生活的真菌B酵母菌無氧呼吸時能產生乳酸C酵母菌在有氧氣存在時，能將C6H12O6分解成CO2和H2OD酵母菌的無氧呼吸叫發(fā)酵【解析】酵母菌是真菌，不具有葉綠體，不能合成有機物，屬異養(yǎng)生物；酵母菌屬兼性厭氧微生物，在無氧條件下進行無氧呼吸，也稱酒精發(fā)酵，其產物是酒精和CO2?！敬鸢浮緽2下列關于果醋的制作，錯誤的是()A果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一種好氧性細菌，所以在制作過程中需通氧氣B利用醋酸菌制作果醋要先通風后密閉C醋酸菌能將果酒變成果醋D當氧氣、糖類充足時，醋酸菌可將葡萄中的糖分解成醋酸【解析】醋酸菌是好氧性細菌，所以在發(fā)酵過程中需要適時地通入氧氣；在糖類、氧氣充足時，醋酸菌能將葡萄中的糖分解成醋酸；當缺少糖類時，可將酒精轉變?yōu)橐胰?，再將乙醛轉變?yōu)榇姿帷！敬鸢浮緽3(2016江蘇高考)下列關于中學“腐乳的制作”實驗，敘述正確的是()A加鹽主要是為了調節(jié)水分，利于毛霉生長B加料酒主要是為了滅菌，避免腐敗變質C發(fā)酵過程中起主要作用的是乳酸桿菌D實驗室制作的腐乳不宜直接食用【解析】加鹽主要是為了抑制雜菌的生長，同時也可析出水分，有利于腐乳成形，而不是調節(jié)水分，利于毛霉生長，A選項錯誤；加料酒可以抑制微生物的生長，同時能使腐乳具有獨特的風味，但不能滅菌，B選項錯誤；在腐乳制作的發(fā)酵過程中起主要作用的是毛霉，C選項錯誤；實驗室制作的腐乳因未經質量鑒定，不宜直接食用，D選項正確。【答案】D學業(yè)達標測評(四)一、選擇題1(2014廣東高考)下列敘述錯誤的是()A醋酸菌在無氧條件下利用乙醇產生醋酸B酵母菌在無氧條件下利用葡萄汁產生酒精C泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸發(fā)酵D腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶【解析】醋酸菌是好氧型細菌，能在氧氣充足的情況下將乙醇轉化為醋酸，A錯誤；酵母菌在無氧條件下利用葡萄糖產生酒精，B正確；泡菜腌制利用的是乳酸菌的發(fā)酵，C正確；腐乳的制作中利用毛霉等微生物產生的蛋白酶和脂肪酶，D正確；因此答案為A。【答案】A2果醋的制作原理為()A醋酸菌將C2H5OH還原為醋酸B醋酸菌將C2H5OH氧化成醋酸C醋酸菌將C2H5OH分解成CO2和醋酸D醋酸菌能將C2H5OH直接氧化成醋酸，不需要生成中間物質乙醛【解析】本題考查對果醋制作原理的理解能力。在缺少糖的情況下，醋酸菌在相關酶的作用下先將酒精氧化成乙醛，再繼續(xù)將乙醛氧化成醋酸?！敬鸢浮緽3在適宜的溫度條件下，在下列裝置中都放入干酵母(內有活酵母)，如下圖所示的四個裝置中，其中適于產生酒精的裝置是()【解析】分析裝置圖知：B和C分別缺水和糖，不適于酵母生存；D圖始終處于有氧環(huán)境不利于酵母進行酒精發(fā)酵，A圖更適于酵母細胞進行酒精發(fā)酵?！敬鸢浮緼4果酒制作過程中，操作有誤的是()A將消毒過的葡萄汁裝滿發(fā)酵裝置B將溫度嚴格控制在1825 C榨汁機要清洗干凈，并晾干D將沖洗除梗的葡萄放入沖洗晾干的榨汁機內進行榨汁【解析】在果酒制作時，葡萄糖不能裝滿發(fā)酵裝置，要留出一定空間，使空間里有氧氣供發(fā)酵初期酵母菌進行有氧呼吸。【答案】A5某研究性學習小組以櫻桃番茄為材料進行果酒、果醋發(fā)酵實驗。下列相關敘述正確的是()A酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發(fā)酵所需的最適溫度較高B先供氧進行果醋發(fā)酵，然后隔絕空氣進行果酒發(fā)酵C與人工接種的發(fā)酵相比，自然發(fā)酵獲得的產品品質更好D適當加大接種量可以提高發(fā)酵速率、抑制雜菌生長繁殖 【解析】解答本題時需注意果酒和果醋的制作流程與適宜溫度等知識。1825 適合酵母菌發(fā)酵，醋酸菌為嗜溫菌，果醋發(fā)酵的最適溫度是3035 ，高于果酒發(fā)酵的最適溫度，A項錯誤；實驗中應先進行果酒發(fā)酵，再進行果醋發(fā)酵，B項錯誤；人工接種的菌種品質更好，且不容易存在雜菌污染，故比自然發(fā)酵獲得的產品品質更好，C項錯誤；適當增加接種量可縮短達到一定數(shù)量菌種所需的時間，并且在與其他雜菌的競爭中能夠占優(yōu)勢，故能夠提高發(fā)酵速率、抑制雜菌的生長繁殖，D項正確?！敬鸢浮緿6下圖表示果酒和果醋制作過程中的物質變化過程，下列敘述正確的是()A過程和都只能發(fā)生在缺氧條件下B過程和都發(fā)生在酵母細胞的線粒體中C過程和都需要氧氣的參與D過程所需的最適溫度基本相同【解析】既是無氧呼吸的第一階段，也是有氧呼吸的第一階段，有氧無氧都能發(fā)生。發(fā)生于細胞質基質中。屬有氧呼吸，需要氧氣的參與，乙醇形成醋酸也需要氧氣參與。不同化學反應所需要的酶不同，最適溫度也不同。【答案】C7下圖表示各種因素對醋酸菌發(fā)酵產生醋酸的影響，其中不正確的是()【解析】溫度和pH可以通過影響酶的活性來改變醋酸的產生速率，在最適溫度和pH時醋酸產生速率最大，高于或低于該點都會使酶的活性降低(甚至喪失)。醋酸菌是好氧性細菌，隨著溶氧量的增加(一定范圍內)，以及該菌生長繁殖速率的加快，醋酸的產生速率也會增加，但當溶氧增大到一定值時由于受其他條件的限制，醋酸不可能繼續(xù)增加。醋酸產生速率在最初階段可能不斷加快，當活菌數(shù)目達到最多時，其產生速率就不再明顯加快了?！敬鸢浮緾8某同學設計了右圖所示的發(fā)酵裝置，下列有關敘述不正確的是()A. 該裝置可阻止空氣進入，用于果酒發(fā)酵B. 該裝置便于果酒發(fā)酵中產生的氣體排出C. 去除彎管中的水，該裝置可滿足果醋發(fā)酵時底層發(fā)酵液中大量醋酸菌的呼吸D. 去除彎管中的水后，該裝置與巴斯德的鵝頸瓶作用相似【解析】A項，該裝置中注水的彎曲部分可阻止空氣進入，能用于果酒發(fā)酵。B項，果酒發(fā)酵產生的CO2可溶解在彎管的水中，CO2量多時可進一步通過水排出。C項，醋酸菌是好氧菌，因沒有將無菌空氣通入發(fā)酵液中，故去除彎管中的水后也不能滿足底層發(fā)酵液中醋酸菌有氧呼吸的需求。D項，去除彎管中的水后，該裝置的彎管部分既能排出CO2，也能防止空氣中的微生物進入，與巴斯德的鵝頸瓶作用類似?！敬鸢浮緾二、非選擇題9生物技術在食品加工中的應用十分廣泛，如果酒、果醋的制作就是生活中常見的例子。如圖A是果酒和果醋制作的實驗流程，圖B是一個果酒制果醋的發(fā)酵裝置。請分析回答：圖A圖B(1)果醋發(fā)酵的微生物是_，果酒發(fā)酵的微生物是_，這兩類微生物在代謝方式上的主要區(qū)別是_是好氧生物，_是兼性厭氧型生物。(2)果醋是在圖B_中產生的，發(fā)酵的微生物利用的碳源主要是_。(3)圖A的過程是在圖B中_內進行的，發(fā)酵產物酒精要在_(填“酸”“中”或“堿”)性條件下用_來鑒定?！窘馕觥勘绢}考查果酒果醋的制作。(1)果醋發(fā)酵的微生物是醋酸菌，溫度條件是3035 ，需向發(fā)酵裝置中持續(xù)通入無菌空氣，代謝類型是異養(yǎng)需氧型；果酒發(fā)酵的微生物是酵母菌，溫度條件是1825 ，初期需向發(fā)酵裝置中通入無菌空氣，進行有氧呼吸，酵母菌大量繁殖，后期密封，進行無氧呼吸產生酒精，代