1 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用2022年高考生物大一輪復(fù)習(xí)精講課件

第1講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用第十一單元生物技術(shù)實(shí)踐的應(yīng)用解讀課標(biāo)能力層級(jí)素養(yǎng)目標(biāo)1.掌握運(yùn)用發(fā)酵食品的加工方法，結(jié)合生活或生產(chǎn)實(shí)例，舉例說(shuō)出發(fā)酵工程的基本原理；理解能力生命觀(guān)念2.針對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)或生活的某一需求，如果酒、果醋、酸奶和泡菜的制作，在發(fā)酵工程中選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法；實(shí)驗(yàn)探究能力科學(xué)探究果酒和果醋的制作腐乳的制作制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量知識(shí)點(diǎn)一果酒和果醋的制作果酒和果醋的制作1.1果酒制作的原理(1)所需菌種：酵母菌，其代謝類(lèi)型為_(kāi)________________。(2)菌種的生活特點(diǎn)①在有氧條件下，進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖。反應(yīng)式：_________________________________________。②在無(wú)氧條件下，進(jìn)行___________。反應(yīng)式：異養(yǎng)兼性厭氧型C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量酒精發(fā)酵C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋能量果酒和果醋的制作1.2果醋制作的原理(1)所需菌種：醋酸菌，其代謝類(lèi)型為異養(yǎng)需氧型，最適生長(zhǎng)溫度為30℃～35℃。(2)菌種的生活特點(diǎn)①當(dāng)氧氣、________都充足時(shí)，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸。②當(dāng)缺少糖源時(shí)，醋酸菌將乙醇變?yōu)開(kāi)_______，再將乙醛變?yōu)榇姿?。反?yīng)式：糖源乙醛C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O＋能量果酒和果醋的制作無(wú)氧18~25℃挑選葡萄沖洗榨汁酒精發(fā)酵果酒醋酸發(fā)酵果醋有氧30~35℃10-12d7-8d1.3果酒果醋制作流程:果酒和果醋的制作1.4果酒和果醋制作步驟的比較項(xiàng)目果酒果醋相同過(guò)程①選材和材料處理：選擇新鮮的葡萄，先用清水沖洗葡萄1～2遍除去污物后，再除去枝梗；②制作發(fā)酵液，防止雜菌污染；③發(fā)酵：將葡萄汁注入發(fā)酵瓶，注意液體量不要超過(guò)發(fā)酵瓶總體積的2/3果酒和果醋的制作項(xiàng)目果酒果醋不同過(guò)程①將溫度嚴(yán)格控制在18℃～25℃，時(shí)間控制在10d～12d，發(fā)酵旺盛期的CO2產(chǎn)量非常大，要及時(shí)排氣，以防發(fā)酵瓶爆裂；②檢測(cè)指標(biāo)：7d～10d以后，可以開(kāi)始進(jìn)行取樣檢驗(yàn)，例如，可以嗅味和品嘗，用重鉻酸鉀檢驗(yàn)酒精的有無(wú)，進(jìn)行酵母菌的鏡檢、測(cè)定pH等①將溫度嚴(yán)格控制在30℃～35℃，并注意適時(shí)通過(guò)充氣口充氣；②檢測(cè)指標(biāo)：果醋的制作是否成功可以通過(guò)觀(guān)察菌膜的形成、嗅味和品嘗初步鑒定，再通過(guò)檢測(cè)和比較醋酸發(fā)酵前后的pH進(jìn)一步鑒定。還可以在顯微鏡下觀(guān)察發(fā)酵液中是否有醋酸菌，并統(tǒng)計(jì)其數(shù)量做進(jìn)一步鑒定果酒和果醋的制作1.5果酒和果醋制作成功的關(guān)鍵點(diǎn)項(xiàng)目說(shuō)明材料的選擇與處理選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄進(jìn)行沖洗后，再除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染防止發(fā)酵液被污染①榨汁機(jī)和發(fā)酵瓶等都需清洗干凈，且發(fā)酵瓶要進(jìn)行消毒；②清洗葡萄時(shí)要先清洗后除枝梗；③發(fā)酵瓶排氣管用曲頸管，不能用直管果酒和果醋的制作項(xiàng)目說(shuō)明發(fā)酵條件的控制①葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí)，要留約1/3的空間，目的是先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后再進(jìn)行酒精發(fā)酵，防止發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液的溢出；②嚴(yán)格控制溫度：18℃～25℃利于酵母菌的繁殖和酒精發(fā)酵；30℃～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸的發(fā)酵；③充氣：酒精發(fā)酵為無(wú)氧發(fā)酵，需封閉充氣口，醋酸發(fā)酵為有氧發(fā)酵，需經(jīng)充氣口充氣（2021湛江二模）(12分)請(qǐng)回答下列與微生物有關(guān)的問(wèn)題：(1)在果酒、果醋和腐乳制作的過(guò)程中，分別使用酵母菌、醋酸菌、毛霉等菌種，它們共有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器是

，且都具有的核酸有

。(2)有時(shí)果酒制作時(shí)，發(fā)酵裝置的排氣口通常要通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)而彎曲的膠管與瓶身相連，目的是

。(3)下圖表示氧氣濃度對(duì)培養(yǎng)液中醋酸菌、乳酸菌和酵母菌的呼吸速率的影響，圖中三條曲線(xiàn)a、b、c分別代表

。細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、核糖體DNA和RNA阻擋外界空氣中的雜菌進(jìn)人，防止雜菌污染酵母菌、醋酸菌、乳酸菌(順序錯(cuò)誤不得分)原核生物真核生物真核生物（2021·浙江紹興市·高三二模）（一）回答果酒與果醋制作有關(guān)的問(wèn)題：（1）用干酵母作為發(fā)酵菌釀制果酒時(shí)，需先將適量干酵母放在小燒杯中，加入少量溫水（<40℃）和一小撮蔗糖制成________，待其出現(xiàn)________，表明干酵母已活化。（2）酵母菌在生長(zhǎng)繁殖和進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，會(huì)產(chǎn)生少量尿素，尿素會(huì)與酒精反應(yīng)生成有害物質(zhì)，可用脲酶處理予以分解，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不宜直接將脲酶加入酒體中，原因有________（答出1點(diǎn)），可將脲酶和海藻酸鈉混合，用注射器滴入凝結(jié)液中形成珠粒，這種固定化酶的方法稱(chēng)為_(kāi)_______。（3）用果酒釀制果醋時(shí)，發(fā)酵瓶中先裝八分滿(mǎn)的經(jīng)________處理的鋸末，然后加入含有醋桿菌的________使醋桿菌附著在鋸末上，成為固定化醋桿菌。采用固定化醋桿菌而不是固定化酶進(jìn)行醋酸發(fā)酵的主要原因是________。（4）為進(jìn)一步測(cè)定果醋中還原糖的含量，可以在發(fā)酵產(chǎn)物中加入還原糖顯色劑，用光電比色法測(cè)定顯色產(chǎn)物的光密度值，并將測(cè)定值與________比對(duì)，計(jì)算其含量?！敬鸢浮拷湍笐乙?/p>

氣泡

酒中的酶難以回收，不能再次利用；酶混合在酒體中，影響產(chǎn)品質(zhì)量

包埋法

滅菌

酒—水混合物（液）

固定化醋桿菌含多種酶，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵、連續(xù)生產(chǎn)的目的

一系列不同濃度還原糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

【詳解】（一）（1）用干酵母作為發(fā)酵菌釀制果酒時(shí)，需先將適量干酵母放在小燒杯中，加入少量溫水（＜40℃）和一小撮蔗糖制成酵母懸液，待其出現(xiàn)氣泡，表明干酵母已活化?！驹斀狻浚?）酵母菌在生長(zhǎng)繁殖和進(jìn)行發(fā)酵時(shí)，會(huì)產(chǎn)生少量尿素，尿素會(huì)與酒精反應(yīng)生成有害物質(zhì)，可用脲酶處理予以分解，由于酒中的酶難以回收，不能再次利用；酶混合在酒體中，影響產(chǎn)品質(zhì)量，故在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不宜直接將脲酶加入酒體中。海藻酸鈉起載體作用，是包埋法常用的載體。實(shí)際操作中將脲酶和海藻酸鈉混合，用注射器滴入凝結(jié)液中形成珠粒，這種固定化酶的方法稱(chēng)為包埋法。（3）用果酒釀制果醋時(shí)，發(fā)酵瓶中先裝八分滿(mǎn)的經(jīng)滅菌處理的鋸末，然后加入含有醋桿菌的酒-水混合物使醋桿菌附著在鋸末上，成為固定化醋桿菌；由于醋酸發(fā)酵需要多種酶參與，固定化醋杵菌含多種酶，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)酵、連續(xù)生產(chǎn)的目的，因此醋酸發(fā)酵時(shí)采用的是固定化醋桿菌而不是固定化酶。（4）為進(jìn)一步測(cè)定果醋中還原糖的含量，可以在發(fā)酵產(chǎn)物中加入還原糖顯色劑，用光電比色法測(cè)定顯色產(chǎn)物的光密度值，并將測(cè)定值與一系列不同濃度還原糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)比對(duì)，計(jì)算其含量。知識(shí)點(diǎn)二腐乳的制作腐乳的制作腐乳的制作腐乳的制作腐乳的制作異養(yǎng)型好氧型真菌(真核生物)孢子生殖15-18℃2.2毛霉的作用：蛋白質(zhì)小分子肽+氨基酸蛋白酶脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶同化作用類(lèi)型：異化作用類(lèi)型：適宜發(fā)酵溫度：分類(lèi)：生殖方式：2.1毛霉腐乳的制作2.3腐乳的制作毛霉氨基酸脂肪酸毛霉密封水分微生物12%微生物防腐殺菌腐乳的制作2.4影響腐乳品質(zhì)的條件項(xiàng)目說(shuō)明水的控制鹽的控制酒的控制溫度控制香辛料含水量約為70%，若用含水量過(guò)高的豆腐制作腐乳，不易成形鹽濃度過(guò)高會(huì)影響腐乳的口味；鹽濃度過(guò)低，則腐乳易腐敗變質(zhì)酒精含量一般控制在12%左右。酒精含量過(guò)高，使腐乳成熟期延長(zhǎng)；酒精含量過(guò)低，雜菌繁殖快，豆腐易腐敗溫度為15℃～18℃，適合毛霉生長(zhǎng)具有調(diào)味和殺菌的作用，也會(huì)影響腐乳的風(fēng)味或質(zhì)量腐乳的制作2.5影響腐乳成功與否的條件②裝瓶時(shí)，操作要迅速小心。加放鹵湯后，要用膠條將瓶口密封。封瓶口時(shí)，最好將瓶口通過(guò)酒精燈的火焰，防止瓶口被污染。防止雜菌污染①用于腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干凈后要用沸水消毒。知識(shí)點(diǎn)三

制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量3.1乳酸菌檔案同化作用類(lèi)型：異化作用類(lèi)型：適宜發(fā)酵溫度：生殖方式：分類(lèi)：異養(yǎng)型厭氧型30-40℃原核生物二分裂乳酸鏈球菌（制作泡菜）乳酸桿菌（制作酸奶）3.2泡菜發(fā)酵的原理

C6H12O62C3H6O3酶+能量制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量3.3泡菜的制作無(wú)氧乳酸菌溫度對(duì)氨基苯磺酸N－1－萘基乙二胺鹽酸鹽玫瑰紅標(biāo)準(zhǔn)顯色液發(fā)酵制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量（3）防止雜菌污染：每次取樣的用具要洗凈，取樣后要迅速封口。3.4注意事項(xiàng)（1）蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。（2）清水和鹽的質(zhì)量比為4∶1，鹽水要煮沸后冷卻待用。鹽水煮沸有兩大作用：一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的其他細(xì)菌。（4）溫度：發(fā)酵溫度控制在室溫即可，最好在26℃～36℃。溫度過(guò)高，則易滋生雜菌；溫度過(guò)低，則發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)。制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量(5)氧氣需求①泡菜壇要選擇密封性好的容器，以創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛。②壇蓋邊沿的水槽中要注滿(mǎn)水，以保證乳酸菌發(fā)酵所需的無(wú)氧環(huán)境，并注意在發(fā)酵過(guò)程中要經(jīng)常補(bǔ)充壇蓋邊沿水槽中的水。制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量3.5泡菜腌制過(guò)程中，乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的含量變化發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期發(fā)酵中期少(有O2，乳酸菌活動(dòng)受抑制)最多(乳酸抑制其他菌種的活動(dòng))少積累、增多、pH下降增加(硝酸鹽還原菌的作用)下降(硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解)制作泡菜并檢測(cè)亞硝酸鹽含量發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵后期含量變化曲線(xiàn)注意減少(乳酸繼續(xù)積累，pH繼續(xù)下降，抑制乳酸菌的活動(dòng))繼續(xù)增多，pH繼續(xù)下降下降至相對(duì)穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進(jìn)硝酸鹽還原形成的，而不是硝化細(xì)菌氧化氨形成的（2021·全國(guó)高考真題）工業(yè)上所說(shuō)的發(fā)酵是指微生物在有氧或無(wú)氧條件下通過(guò)分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過(guò)程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國(guó)具有悠久的歷史。某企業(yè)通過(guò)發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下。回答下列問(wèn)題：（1）米曲霉發(fā)酵過(guò)程中，加入大豆、小麥和麥麩可以為米曲霉的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，大豆中的___________可為米曲霉的生長(zhǎng)提供氮源，小麥中的淀粉可為米曲霉的生長(zhǎng)提供___________。（2）米曲霉發(fā)酵過(guò)程的主要目的是使米曲霉充分生長(zhǎng)繁殖，大量分泌制作醬油過(guò)程所需的酶類(lèi)，這些酶中的_____、______能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸收、風(fēng)味獨(dú)特的成分，如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和__________。米曲霉發(fā)酵過(guò)程需要提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、通入空氣并攪拌，由此可以判斷米曲霉屬于___________（填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”）微生物。（3）在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于___________（填“真核生物”或“原核生物”）；添加的酵母菌在無(wú)氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是___________。在該階段抑制雜菌污染和繁殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素，據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長(zhǎng)的物質(zhì)是___________（答出1點(diǎn)即可）?！敬鸢浮康鞍踪|(zhì)

碳源

蛋白酶

脂肪酶

氨基酸

異養(yǎng)好氧

原核生物

酒精和二氧化碳

酒精、乳酸、食鹽（答一個(gè)即可）

【詳解】（1）大豆中含有豐富的蛋白質(zhì)，可為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供氮源。小麥中的淀粉可以為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供碳源。（2）米曲霉在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的蛋白酶能將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸，產(chǎn)生的脂肪酶能將脂肪分解為甘油和脂肪酸，使發(fā)酵的產(chǎn)物具有獨(dú)特的風(fēng)味。米曲霉發(fā)酵時(shí)需要利用現(xiàn)有的有機(jī)物和需要氧氣，說(shuō)明其代謝類(lèi)型是異養(yǎng)好氧型。（3）乳酸菌沒(méi)有核膜包被的細(xì)胞核，屬于原核生物。酵母菌屬于兼性厭氧型微生物，既可以進(jìn)行有氧呼吸，也可以進(jìn)行無(wú)氧呼吸，無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物是酒精和二氧化碳。在發(fā)酵池中酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制雜菌的生長(zhǎng)，乳酸菌產(chǎn)生的乳酸使發(fā)酵液呈酸性也能抑制雜菌的生長(zhǎng)，同時(shí)往發(fā)酵池中添加的食鹽也能抑制雜菌的生長(zhǎng)。（2020·全國(guó)高考真題）水果可以用來(lái)加工制作果汁、果酒和果醋等?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）制作果汁時(shí)，可以使用果膠酶、纖維素酶等提高水果的出汁率和澄清度。果膠酶是分解果膠的一類(lèi)酶的總稱(chēng)，包括多聚半乳糖醛酸酶、________（答出2種即可）。纖維素酶可以分解植物______________（填細(xì)胞膜或細(xì)胞壁）中的纖維素。（2）用果膠酶處理果泥時(shí)，為了提高出汁率，需要控制反應(yīng)的溫度，原因是__________________。（3）現(xiàn)有甲乙丙三種不同來(lái)源的果膠酶，某同學(xué)擬在果泥用量、溫度、pH等所有條件都相同的前提下比較這三種酶的活性。通常，酶活性的高低可用_____________來(lái)表示。（4）獲得的果汁（如蘋(píng)果汁）可以用來(lái)制作果酒或者果醋，制作果酒需要__________________菌，這一過(guò)程中也需要O2，O2的作用是__________________。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌屬于_____________（填好氧或厭氧）細(xì)菌?！敬鸢浮抗z分解酶、果膠酯酶

細(xì)胞壁

溫度對(duì)果膠酶活性有影響，在最適溫度下酶活性最高，出汁率最高

在一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量

酵母

促進(jìn)有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖

好氧

【詳解】（1）由分析可知，果膠酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。植物細(xì)胞壁由纖維素和果膠構(gòu)成，故可用纖維素酶分解細(xì)胞壁。（2）酶發(fā)揮催化作用需要適宜的溫度和pH條件，在最適溫度下，果膠酶的活性最高，出汁率最高。（3）酶的活性是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力，酶活性的高低可以用在一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的消耗量或者產(chǎn)物的增加量來(lái)表示。（4）由分析可知，果酒的制作離不開(kāi)酵母菌，在初期通入氧氣，可以促進(jìn)酵母菌的有氧呼吸，使其大量繁殖；醋酸菌是一種好氧細(xì)菌。（2020·浙江高考真題）（一）回答與泡菜制作有關(guān)的問(wèn)題：（1）用蘿卜等根菜類(lèi)蔬菜制作泡菜，用熱水短時(shí)處理，可抑制某些微生物產(chǎn)生_____，從而使成品泡菜口感較脆。同時(shí)，該處理也會(huì)使泡菜發(fā)酵時(shí)間縮短，其原因