高中生物001-知識講解-微生物利用專題

高考總復(fù)習(xí) 微生物的利用專題編稿：宋辰霞 審稿：閆敏敏【考綱要求】說明果酒及果醋的制作原理和過程，總結(jié)其注意事項。說明腐乳的制作原理和過程，總結(jié)其注意事項。說明泡菜的制作原理和過程，總結(jié)其注意事項。檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量【考點梳理】菌種來源附著在葡萄皮上的菌種來源附著在葡萄皮上的野生酵母菌空氣空氣中的毛霉孢子蔬菜表面分布的乳酸菌也可用人工培養(yǎng)的菌種進行接種酵母菌醋酸（桿）菌乳酸（桿）菌毛霉真核/原核生物真核生物原核生物原核生物真核生物主要生殖方式出芽生殖二分裂孢子生殖代謝 同化作類型 異化作兼性厭氧型需氧型異養(yǎng)型厭氧型需氧型溫度要求20℃左右30℃－35℃15℃－18℃室溫有關(guān)發(fā)酵技術(shù)釀酒釀醋泡菜（酸奶）的制作腐乳的制作主要發(fā)酵條件前期有氧，后期無氧一直有氧一直無氧前期有氧，后期密封【高清課堂：微生物利用專題411407 果酒果醋的制作考點二、果酒及果醋的制作實驗原理菌種果酒制作酵母菌菌種果酒制作酵母菌①首先酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸，大量繁殖，增加數(shù)量醋酸菌缺少糖時，進行有氧呼吸：反應(yīng)式②然后酵母菌在無氧條件下，進行酒精發(fā)酵CHOH+OCHCOOH+HO2 5232適宜溫度發(fā)酵時間20℃左右10d～12d前期需要氧，后期不需氧30℃～35℃7d～8d一直需氧制作流程要點詮釋：污染機會。沖洗時不要反復(fù)沖洗，以防菌種流失，使酵母菌數(shù)量減少，發(fā)酵周期加長，產(chǎn)品質(zhì)量下降。防止發(fā)酵液被污染：①榨汁機要洗干凈，晾干。②發(fā)酵瓶要清洗干凈，用體積分數(shù)為70%酒精消毒。補充知識，補充知識，了解即可：一般選用70％的酒精進行消毒，并不是酒精的濃度越高效果越好，因為濃度過高會使細菌周圍形成一層③裝入葡萄汁后，封閉充氣口?？刂坪冒l(fā)酵條件①葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，要留出約1/3空間。目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡O后再進2行酒精發(fā)酵；還可防止發(fā)酵過程產(chǎn)生的CO造成發(fā)酵液溢出。2②控制溫度于18～25℃，利于酵母菌的繁殖和酒精發(fā)酵，時間為10-12d控制溫度于30～35℃，利于醋酸菌的繁殖和醋酸發(fā)酵，時間為7-8d。③充氣：酒精發(fā)酵為無氧發(fā)酵，需要密閉充氣口，醋酸發(fā)酵為需氧發(fā)酵，需經(jīng)充氣口充氣。實驗裝置：充氣口：在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進行充氣，若為酒精發(fā)酵應(yīng)關(guān)閉充氣口。排氣口：定期排出酒精發(fā)酵時產(chǎn)生的CO，排氣口應(yīng)用曲頸管，不用直管（曲頸管可有效防止空氣中的2雜菌進入。出料口：用來取樣，在制作過程中可通過取樣檢測來監(jiān)測發(fā)酵情況。注意：也可用簡易裝置——帶蓋的瓶子，制作果酒和果醋。若用于制作果酒則需將瓶蓋蓋緊，并定期擰松瓶蓋放氣；若用于制作果醋，則不能密封（在瓶口蓋一層干凈的紗布，以防止雜菌污染）【高清課堂：微生物利用專題411407 腐乳的制作考點三、腐乳的制作實驗原理毛霉。絲狀真菌，常見于土壤、水果、蔬菜、谷物上，具有發(fā)達的白色菌絲。蛋白酶脂肪酶可將脂肪分解成甘油和脂肪酸。糖類分解發(fā)酵成乙醇和其他醇類及形成有機酸，同時輔料中的酒類和各種香辛料等也共同釀造腐乳的主要生產(chǎn)工序是將豆腐進行前期發(fā)酵和后期發(fā)酵。前期發(fā)酵所發(fā)生的主要變化是毛霉在豆腐（白坯）上的生長酶與微生物協(xié)同參與生化反應(yīng)的過程。通過腌制并配入各種輔料（紅曲、面曲、酒釀），應(yīng)，生成腐乳的香氣。讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制補充知識，了解即可 ：制作腐乳的具體操作如下：制腐乳胚：將豆腐切成若干塊。讓豆腐塊長出毛霉以免濕度太高，不利于毛霉的生長。②將平盤放入溫度保持在15～18℃的地方，毛霉逐漸生長。分能夠迅速散失，同時散去霉味。腌制①當豆腐涼透后，將豆腐間連接在一起的菌絲拉斷，并整齊排列在容器內(nèi)，準備腌制。②腌制時，長滿毛霉的豆腐塊（以下稱毛坯）與鹽的質(zhì)量分數(shù)比為5∶1立菌絲的一面統(tǒng)一朝向玻璃瓶邊，將毛坯分層擺放在容器中。加鹵湯調(diào)味要點詮釋：選用豆腐的含水量控制溫度控制鹽用量鹵湯中酒精用量

含水量為70％左右，水分過多則腐乳不易成形且不利于毛霉生長，水分過低會影響口感，且毛霉生長也需要水毛霉的最適生長溫度為15～18℃，控制適宜的溫度，可縮短發(fā)酵時間腌制時，豆腐塊與鹽的質(zhì)量分數(shù)比為以5∶1為宜，鹽的濃度過低，不足以抑制微生物生長，可能導(dǎo)致豆腐腐敗變質(zhì)；鹽的濃度過高，會影響腐乳的口味。要分層加鹽，并隨層加高而增加鹽量，在瓶口表面鋪鹽厚些，以有效防止雜菌從瓶口進入?？刂圃?2快，豆腐易腐敗，難以成塊；酒精含量過高，對蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延長。所用器械要沸水消毒，加入鹵湯和輔料后，將瓶口酒精燈滅菌后再密封【高清課堂：微生物利用專題411407 泡菜的制作和亞硝酸鹽含量的測定考點五、泡菜的制作及亞硝酸鹽含量的測定實驗原理腌制泡菜的原理：（主要是乳酸菌進行發(fā)酵，產(chǎn)物有乳酸、醇類等物質(zhì)，不僅使泡菜酸脆可口，也抑制了雜菌的生長。主要原理為：乳酸菌在無氧條件發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，反應(yīng)式為：C6H12O6 2C3H6O3+能量測定亞硝酸鹽含量的原理：膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，絕大多數(shù)亞硝酸鹽會隨尿液排出，但人體攝入總量達0.3－0.5g時，會引起中毒，總量達3g時，會引起死亡。在腌制泡菜的發(fā)酵過程中，會產(chǎn)生一定量的亞硝酸鹽，需對其中的亞硝酸鹽進行含量測定，原理如下：①在鹽酸酸化的條件下，亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)②重氮化反應(yīng)的產(chǎn)物可與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結(jié)合形成玫瑰紅色產(chǎn)物③將顯色反應(yīng)后的樣品與已知濃度的標準顯色液進行目測比色，可以大致估算出泡菜中亞硝酸鹽的含補充知識，了解補充知識，了解即可：將顯色反應(yīng)后的樣品與已知濃度的標準顯色液進行光電比色，可精確計算出亞硝酸鹽的含量。需用到光電比色實驗流程（1）泡菜制作流程要點詮釋：密封，以保證乳酸菌所需的無氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛。的其他細菌。③材料裝壇時預(yù)留1/4空間，不宜過滿。10%，腌制時間過短，會造成細菌10d甚至影響乳酸菌的發(fā)酵。⑤泡菜腌制過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化。發(fā)酵時期 乳酸菌 乳酸少

亞硝酸鹽增加發(fā)酵初期（以不產(chǎn)酸的大腸桿菌和酵母菌活動為主，同時還有一部分硝酸鹽還原菌活動）最多

少積累、增多，

（硝酸鹽還原菌的活動，亞硝酸鹽含量有所增加）下降（由于硝酸鹽還原菌受到抑制，發(fā)酵中期發(fā)酵后期

（其他細菌的活動受到抑制，乳酸菌活動強烈）減少（由于乳酸的積累，酸度繼續(xù)增強，乳酸菌活動也受到抑制）

PH下降繼續(xù)增多，PH繼續(xù)下降

同時形成的亞硝酸鹽又被分解，因而亞硝酸鹽含量下降）下降至相對穩(wěn)定（硝酸鹽還原菌完全被抑制）亞硝酸鹽含量測定流程要點詮釋（所用試劑）：提取劑[組成：由氯化鎘、氯化鋇、濃鹽酸配制而成]NaOH溶液氫氧化鋁乳液[作用：吸附泡菜樣品濾液中的雜質(zhì)，使濾液變得無色透明，便于觀察顏色變化]

用于制備泡菜樣液時顯色劑[組成：對氨基苯磺酸溶液（鹽酸酸化）、N－1－萘基乙二胺鹽酸鹽溶液作用：與亞硝酸鹽發(fā)生顏色反應(yīng)][0μg/mL0.1μg/mL0.2μg/mL0.3μg/mL0.5μg/mL作用：與顯色劑反應(yīng)，產(chǎn)生顏色梯度，與泡菜樣品產(chǎn)生的顏色進行對比]【典型例題】例1．下圖甲是果醋發(fā)酵裝置。發(fā)酵初期不通氣，溶液中有氣泡產(chǎn)生；中期可以聞到酒香；后期接種醋例1．下圖甲是果醋發(fā)酵裝置。發(fā)酵初期不通氣，溶液中有氣泡產(chǎn)生；中期可以聞到酒香；后期接種醋酸菌適當升高溫度并通氣，酒香逐漸變成醋香圖乙中能表示整個發(fā)酵過程培養(yǎng)液pH變化的曲線（ A．① B．② C．③ D．④【答案】B【解析】在果醋的發(fā)酵過程中,首先瓶中進行的是有氧呼吸產(chǎn)生CO2,會使pH下降;一段時間后由于氧氣消耗殆盡,開始進行無氧呼吸,也可產(chǎn)生CO2,會使pH繼續(xù)下降;最后進行醋酸發(fā)酵生成醋酸,會使pH迅速下降【點評】本題考查果酒和果醋的發(fā)酵過程。舉一反三：【變式1】低度的果酒、果醋不但好喝，還具有一定的保健養(yǎng)生功能。下圖是兩位同學(xué)制果酒和果醋時使用的裝置。帶蓋的瓶子12h30－35℃，進行制果醋的發(fā)酵。同學(xué)乙用B裝置，溫度控制與甲相同，不同的是制果酒階段除充氣口用夾子夾緊外，排氣的橡膠管也用12h左右松一松夾子放出多余的氣體。制果醋階段適時向充氣口充氣。經(jīng)過20天左右，兩位同學(xué)先后完成了自己的發(fā)酵制作。據(jù)此回答有關(guān)問題：酵母菌與醋酸桿菌在結(jié)構(gòu)上的最大區(qū)別是后從制酒和制醋兩階段對裝置的理方式判斷，酵母菌和醋酸桿菌的異化作用類型依次。同學(xué)甲在制酒階段每隔12h左右就要將瓶蓋擰松一次但又不打開這樣做的目的用反應(yīng)式表示出A和B裝置釀酒過程剛開始時發(fā)生的主要化學(xué)變化： 。B裝置中排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身相連，這樣做的原因是 。18－25℃，而制葡萄醋時要將溫度控制在30－35℃，原因是 。葡萄汁為酵母菌、醋酸桿菌等微生物的生長提供的營養(yǎng)成分。制作過程一般不需額外添加酵母菌和醋酸桿菌即可完成為了提高果酒品質(zhì)也可在果汁中加入人培養(yǎng)的酵母菌。利培養(yǎng)基可分離獲得較為純凈的酵母菌菌種?！敬鸢浮浚?）無成形細胞核；兼性厭氧型、需氧型；擰松瓶蓋是為了放出無氧呼吸產(chǎn)生的CO2排出CO2（18－25℃是醋酸菌的生長和發(fā)酵的合適溫度）；碳源、氮源、水、無機鹽和生長因子選擇；類型二、腐乳的制作例2（2015江蘇卷）關(guān)于“腐乳的制作”實下列敘述錯誤的是（ ）【答案】C生長，勤噴水又會改變濕度，導(dǎo)致雜菌滋生，故C錯誤?！军c評】本題考查腐乳制作的原理、過程及注意事項，是一道難度較低的題目。舉一反三：【變式1】一位同學(xué)在探究酒對腐乳制作的影響時，設(shè)計了如下的實驗步驟：酒（酒（12％）熬制成湯二鍋頭（56°） 京酒（38°）威士忌（40°）①讓豆腐上長出毛霉②加鹽腌制③配制鹵湯多種香辛料鹵湯1一定量鹵湯2同左3同左水一定量同左同左分組：取三塊腌制好的豆腐塊，分別裝入三個瓶子，分別加入鹵湯13。實驗觀察：在相同的適宜條件下，將三個組的瓶子密封腌制。結(jié)果分析：觀察三組腐乳的外觀，品嘗三組腐乳的味道，進行比較、分析。請你指出這位同學(xué)實驗步驟中的不足，并重新設(shè)計探究酒對腐乳制作影響的實驗步驟：現(xiàn)將實驗步驟重新設(shè)計如下：熬制成湯酒（占湯總量12％）加入占湯總量的水二鍋頭（56°）京酒（38°）威士忌（40°）熬制成湯酒（占湯總量12％）加入占湯總量的水二鍋頭（56°）京酒（38°）威士忌（40°）①讓豆腐上長出毛霉②加鹽腌制③配制鹵湯多種香辛料鹵湯1一定量2一定量鹵湯3同左4同左水一定量一定量同左同左分組：將腌制好的豆腐塊，均分為四個組，分別裝入四個瓶子中，分別加入鹵湯、鹵湯3、鹵湯4。實驗觀察：在相同的適宜條件下，將四個組的瓶子密封腌制。四組腐乳的味道，進行比較、分析。（而應(yīng)是每組多個實驗材料，保證每組的實驗材料在總量上的一致）；設(shè)置對照的原則：（探究實驗中應(yīng)該有對照組，像這個實驗中應(yīng)該有一個不加酒，而加等量水的標準對照）；單一變量的原則：（各試驗組之間，只有一個變量不同，便于進行有效的比較，這個原則在這個實驗中有較好的體現(xiàn)）。題干中的實驗設(shè)計，違背了大樣本的原則和設(shè)置對照的原則。類型三、泡菜的制作【高清課堂：微生物利用專題411407 典型例題7】例3．泡菜是人們?nèi)粘Ｉ钪斜容^喜歡的一種食品，但是泡菜中卻含有亞硝酸鹽。當人體攝入的亞硝酸0.3g0.5g3g菜中不得超過20mg/kg。膳食中的絕大部分亞硝酸鹽在人體內(nèi)以“過客”的形式隨尿液排出，只有在特定的請補充實驗設(shè)計的空缺內(nèi)容：①制作泡菜的原理。②測量指標及方法：亞硝酸鹽與某些化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后形色。先使泡菜樣品及一系列已知濃度的亞硝酸鹽溶液分別與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生顯色反應(yīng)然后通可以估測出泡菜液品亞硝酸鹽的含量。③確定濃度梯度：經(jīng)過查找資料和初步實驗，發(fā)現(xiàn)當食鹽濃度為3而當食鹽濃度在83%5%7%的食鹽濃度梯度來制作泡菜。④選擇實驗材料：紅蘿卜和白蘿卜，哪種更適合于用做實驗材，理由。⑤制作泡菜：將實驗材料分成3組制作泡菜，除了實驗材料的重量相同外，還要保證每組泡菜的 相同。⑥從第三天開始，定期測定泡菜中的亞硝酸鹽含量。下圖是該生物活動小組記錄的三種食鹽濃度的泡菜中的亞硝酸鹽含量mg根據(jù)此圖實驗結(jié)果，請你給出制作泡菜的最佳指導(dǎo)意見。【答案】（1）①利用乳酸菌在無氧環(huán)境下大量繁殖并發(fā)酵產(chǎn)生乳酸而制作泡菜 ②玫瑰紅；比色法④白蘿卜；避免植物中色素對顯色反應(yīng)的干擾 ⑤制作（培發(fā)酵）條件（2）用5%的食鹽濃度制作泡菜比較適合食用，但要在發(fā)酵時間達10天以后食用才比較適宜【解析】解答本題除需知道泡菜制作