高中生物學(xué)科思維導(dǎo)圖(人教版選修一)

高中生物學(xué)科思維導(dǎo)圖（人教版選修一可

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本文介紹了幾種常見的食品發(fā)酵過(guò)程及其原理和條件控制。

首先是果酒制作，需要挑選葡萄，沖洗后榨汁，再進(jìn)行酒

精發(fā)酵。為避免葡萄破損和雜菌污染，應(yīng)先沖洗后除去枝梗。

發(fā)酵過(guò)程中，先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸快速繁殖，耗盡氧氣后

再進(jìn)行酒精發(fā)酵。裝瓶時(shí)，要留有大約1/3的空間，以防止

CO2造成發(fā)酵液溢出。條件控制溫度在18?25C,時(shí)間為

10?12天左右。紅葡萄皮的色素在發(fā)酵過(guò)程中進(jìn)入發(fā)酵液，

導(dǎo)致果酒呈現(xiàn)深紅色。

其次是果醋制作，需要挑選葡萄，沖洗后榨汁，然后進(jìn)行

醋酸發(fā)酵。菌種為醋酸菌，需要氧氣充足。當(dāng)糖原充足時(shí)，糖

會(huì)轉(zhuǎn)化為醋酸；當(dāng)缺少糖源時(shí)，乙醇會(huì)先轉(zhuǎn)化為乙醛，再轉(zhuǎn)化

為醋酸。全程需要通氣，溫度控制在30?35℃,時(shí)間為7?8

天左右。發(fā)酵裝置需要有充氣口、排氣口和出料口，防止空氣

中微生物的污染。

腐乳制作需要讓豆腐長(zhǎng)出毛霉，然后加鹽腌制，加鹵湯裝

瓶后密封腌制。腐乳外部有一層致密的“皮”，是在豆腐表面上

生長(zhǎng)的毛霉菌絲形成的。這層“皮”可以析出豆腐中的水分，使

豆腐塊變硬，并抑制微生物生長(zhǎng)。鹽用量需要逐層加鹽，隨著

層數(shù)的加高而增加鹽量，接近瓶口表面的鹽要鋪厚一些。酒的

用量約為12%,香辛料可以調(diào)制腐乳的風(fēng)味并防腐殺菌。條

件控制溫度在前期15?18℃,并保持一定的濕度，時(shí)間為6

個(gè)月左右。

最后是泡菜制作，需要將蔬菜加鹽腌制，然后加入調(diào)料進(jìn)

行發(fā)酵。菌種為乳酸菌，需要在無(wú)氧條件下將葡萄糖分解成乳

酸。腌制時(shí)需要逐層加鹽，隨著層數(shù)的加高而增加鹽量。條件

控制溫度在15?20℃,時(shí)間為3?5天左右。

以上是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)在食品制作中的應(yīng)用。通過(guò)控制不同

的條件，可以制作出不同口感、不同風(fēng)味的食品。

原料的選擇和預(yù)處理是制作食品的第一步。在調(diào)味和裝罐

之前，需要對(duì)原料進(jìn)行處理，以確保其質(zhì)量和安全性。發(fā)酵是

制作某些食品的重要步驟，這需要在適宜的條件下進(jìn)行，例如

無(wú)氧和適宜的溫度。

制作鹽水時(shí)，需要按照一定比例混合清水和鹽。為了避免

細(xì)菌的污染，應(yīng)該在煮沸后冷卻后再使用鹽水。這樣可以殺滅

其他細(xì)菌并除去水中的氧氣。在發(fā)酵過(guò)程中，適宜的溫度為室

溫（18-20C）o

在鹽酸酸化條件下，亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸反應(yīng)，生成

玫瑰紅色染料。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)液比較，可以確定亞硝酸鹽的含量。

亞硝酸鹽在人體中通常會(huì)隨尿液排出，只有在特定的pH、溫

度和微生物作用下，才會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹掳┪镔|(zhì)。

微生物的培養(yǎng)和應(yīng)用需要使用不同類型的培養(yǎng)基。這些培

養(yǎng)基可以按照物理性質(zhì)或功能進(jìn)行分類。在使用培養(yǎng)基時(shí)，需

要注意防止外來(lái)雜菌的入侵。消毒和滅菌是保證培養(yǎng)基純凈的

重要步驟。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要按照一定的流程進(jìn)行，例如稱

量、溶解、滅菌和倒平板。

平板劃線法可以用于純化大腸桿菌。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要

注意灼燒滅菌和每次從上一次劃線的末端開始。稀釋涂布平板

法是另一種常用的實(shí)驗(yàn)方法，可以用于將菌液均勻地涂布在培

養(yǎng)基的表面。

菌種臨時(shí)保藏法是將菌種接種到試管的固體斜面培養(yǎng)基上,

長(zhǎng)出菌落后，放入4℃的冰箱中保藏菌種的保存方法。甘油管

藏法則適用于需要長(zhǎng)期保存的菌種，在菌液中加入甘油，放在

-20℃的冷凍箱中保存。尿素不能直接被農(nóng)作物吸收，需要被

土壤中的細(xì)菌分解成氨后，才能被植物利用。分離原理用以尿

素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基，使得土壤中能夠合成腺酶分解尿

素的細(xì)菌可以生長(zhǎng)，其他細(xì)菌則不能生長(zhǎng)。接種方法為稀釋涂

布平板法，實(shí)驗(yàn)流程為土壤取樣一樣品梯度稀釋一取樣接種一

培養(yǎng)觀察一菌種鑒定。在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入酚

紅指示劑，原理為尿素被分解成氨后，培養(yǎng)基pH升高，指示

劑將變紅。計(jì)數(shù)方法為每克（毫升）樣品中的菌株數(shù)=（C/V）

xM,需要設(shè)置對(duì)照來(lái)檢驗(yàn)培養(yǎng)基是否受到污染。纖維素是一

種以葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物，是地球上含量最豐

富的多糖類物質(zhì)。纖維素分解菌能合成纖維素酶，選擇培養(yǎng)以

纖維素為主要碳源，使得纖維素分解菌能夠生長(zhǎng)，抑制或阻止

其他微生物的生長(zhǎng)。分解纖維素的原理為當(dāng)培養(yǎng)基中的纖維素

被纖維素酶分解后，剛果紅一纖維素的紅色復(fù)合物就無(wú)法形成,

培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。實(shí)驗(yàn)流程為

土壤取樣一選擇培養(yǎng)（增加纖維素分解菌的濃度）T梯度稀釋

一將樣品涂布接種到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上進(jìn)行觀察鑒

定。

本文介紹了關(guān)于發(fā)酵、果膠酶和固定化技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。

在發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中，需要在培養(yǎng)基上挑選產(chǎn)生透明圈的菌落，并且

可以采用液體發(fā)酵和固體發(fā)酵兩種方法。在纖維素酶的實(shí)驗(yàn)中,

可以通過(guò)對(duì)纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進(jìn)行

定量測(cè)定來(lái)進(jìn)行測(cè)定。固體培養(yǎng)基中加入了凝固劑瓊脂，成分

包括碳源、氮源、水、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子等。

果膠是植物細(xì)胞壁和胞間層的主要組成成分之一，是由半

乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。果膠酶可

以把果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，多聚半乳糖醛酸酶、果

膠分解酶、果膠酯酶組成。酶的應(yīng)用與蛋白質(zhì)的提取和分離，

來(lái)源包括植物、霉菌、酵母菌、細(xì)菌。酶的活性在一定條件下,

酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度受到溫度、pH、酶的抑

制劑等因素的影響。

在果汁生產(chǎn)中，果膠酶的作用可以通過(guò)設(shè)置溫度梯度來(lái)確

定最適溫度，探究溫度對(duì)果汁的出汁量或澄清度等因變量的影

響。影響酶活性的因素包括pH、果泥量、酶用量、反應(yīng)時(shí)間、

過(guò)濾時(shí)間等自變量，可以通過(guò)設(shè)置pH梯度來(lái)確定最適pH,

探究pH對(duì)果汁的出汁量或澄清度等因變量的影響。此外，探

究果膠酶的用量對(duì)果汁的出汁量等因變量的影響也是一個(gè)重要

的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

固定化技術(shù)是利用物理或化學(xué)方法將酶或細(xì)胞固定在一定

空間內(nèi)的技術(shù)。固定化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是酶或細(xì)胞既能與反應(yīng)物接

觸，又能與產(chǎn)物分離，可以被反復(fù)利用；缺點(diǎn)是只有一種酶，

只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。固定化技術(shù)多采用化學(xué)結(jié)合法、

物理吸附法或包埋法等方法，實(shí)例包括固定化葡萄糖異構(gòu)酶用

于生產(chǎn)高果糖漿和固定化酵母細(xì)胞的活化等。

海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合后，固定化酵母細(xì)胞樣品可

以處理紅細(xì)胞的洗滌和血紅蛋白的釋放，進(jìn)而分離血紅蛋白。

透析袋原理是利用其可以使小分子自由進(jìn)出，而將大分子保留

在袋內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)粗分離透析的目的，去除相對(duì)分子質(zhì)量較小

的雜質(zhì)。分子排阻色譜法，也稱為分配色譜法，是一種有效的

蛋白質(zhì)分離方法，其原理是根據(jù)蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量大小進(jìn)

行分離。凝膠是由微小的多孔球體組成，相對(duì)分子質(zhì)量較小的

蛋白質(zhì)容易進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，路程較長(zhǎng)，移動(dòng)速度較慢，

而相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)無(wú)法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能

在凝膠外部移動(dòng)，路程較短，移動(dòng)速度較快，從而實(shí)現(xiàn)純化。

電泳原理指的是帶電粒子在電場(chǎng)的作用下發(fā)生遷移的過(guò)程，許

多生物大分子的可解離基團(tuán)會(huì)帶上正電或負(fù)電，這些帶電分子

會(huì)在電場(chǎng)的作用下向著與其所帶電荷相反的電極移動(dòng)，不同帶

點(diǎn)性質(zhì)、分子大小不同的各種分子遷移速度不同而相互分離。

常用的方法有SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳和瓊脂糖凝膠電泳。

果膠酶是一種具有很強(qiáng)揮發(fā)性的物質(zhì)，其組成主要包括祐類化

合物及其衍生物，可以通過(guò)水蒸氣蒸儲(chǔ)法進(jìn)行提取。植物芳香

油的提取方法有水中蒸儲(chǔ)、水上蒸儲(chǔ)、水氣蒸儲(chǔ)、壓榨法和萃

取法等。其中，水中蒸儲(chǔ)缺點(diǎn)是有些原料會(huì)焦糊，有效成分水

解。玫瑰精油的提取可以通過(guò)水蒸氣蒸儲(chǔ)法實(shí)現(xiàn)，為了提高產(chǎn)

品品質(zhì)，需要延長(zhǎng)蒸偏時(shí)間，且溫度不能太高。橘皮精油的提

取可以利用石灰水浸泡來(lái)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分解果膠，防止橘皮

壓榨時(shí)滑脫，提高出油率。為了使橘皮精油易于與水分離，可

分別加入相當(dāng)于橘皮質(zhì)量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,

并調(diào)節(jié)pH至7?8.

0-胡蘿卜素是一種重要的營(yíng)養(yǎng)成分，可在人體內(nèi)氧化為維

生素A,用于治療夜盲癥。它通常呈橘黃色結(jié)晶，化學(xué)性質(zhì)較

為穩(wěn)定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醒等有機(jī)溶劑。

P-胡蘿卜素的來(lái)源包括植物、巖藻和微生物發(fā)酵。萃取方法通

常采用萃取法，實(shí)驗(yàn)流程包括胡蘿卜的粉碎、干燥、萃取、過(guò)

濾、濃縮等步驟，萃取裝置可參考選修一教材的P78圖6-7.

在萃取過(guò)程中，需要注意溫度和時(shí)間的控制