专题30 生物技术在食品加工的应用(选修1)学生版

专题30 生物技术在食品加工的应用

一、果酒及果醋的制作

（一）果酒及果醋的制作原理

1、果酒制作原理

①在有氧条件下，        进行需氧呼吸，大量繁殖反应式：                                     。

②在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，反应式为：                                           。

2、果醋制作的原理

①若氧气、糖源充足时，         将糖分解成醋酸：                                             。

②若缺少糖源时，醋杆菌将乙醇变为        ，再将乙醛变为醋酸。

3、果酒、果醋发酵的基本流程

（二）果酒的制作

1、方法一：用葡萄制作葡萄酒的步骤

（1）冲洗：取2.5～5kg成熟的紫葡萄用水洗净，再在鲜红紫色的           中侵泡约5min，再用水冲洗。沥去水分，待用。

（2）榨汁：用多功能榨汁机以低速(勿用高速，以免将籽打碎)将葡萄打成浆状(也可用杵和研钵捣碎)。

（3）制作酵母悬液：将适量干酵母(2.5kg葡萄约用1g干酵母)放在一小烧杯中，加入少量温水(＜40℃)，使干酵母成为糊状。为使酵母迅速发生作用，可加少许(一小撮)        ，混匀，放置片刻，待酵母悬液中出现气泡即可。

（4）装瓶：将葡萄浆放入发酵瓶中，装量不要超过       ，再加入酵母悬液，搅拌均匀。瓶上加塞，塞上有孔，孔中插一有             。瓶上所加玻璃管最好是弯曲的，否则效果较差。

（5）酒精发酵：发酵温度控制在           ，发酵时间2～3天。当瓶内停止出现       ，表示发酵完毕。(若发酵温度偏低则发酵时间相对延长，若温度高于30℃要采取降温措施，否则酒的风味不佳。)

（6）过滤、分装、保存：将发酵液(浑浊)用两层纱布过滤，除去葡萄皮和籽。同时可用干净的手挤压滤渣，以获取尽可能多的葡萄酒。将滤液(仍浑浊)分装到1～2L的细口瓶中，加盖密封，静置。待沉淀后上清液即为葡萄酒(清澈)，常温下可保存1～2年。

2、方法二：用果汁制作果酒的步骤

用此法制得的果酒的乙醇含量较高(约15%)，糖含量也较高。

（1）步骤

①制取果汁：将苹果切成大块，用多功能榨汁机打碎，用两层纱布过滤即果汁。

②配料(以1L果汁为原料):向2L左右发酵瓶中加200g蔗糖，倒入果汁，转动发酵瓶使蔗糖溶解，倒入酵母悬液(约1g干酵母)，混匀，加盖。

③发酵：3天后可见到气泡冒出，10天后剧烈的发酵停止，取出果酒过滤和分装。

（2）注意事项

①发酵开始时，由于微生物的需氧呼吸，会使瓶内出现负压，该情况不能出现3天以上。若3天后还看不到气泡冒出，必须加入更多酵母，使发酵作用尽快发生。

②静置5～6个月后，酵母下沉，上清液即为果酒，可用虹吸法取出。

（三）果醋的制作

把800mL酒－水混合物倒入甲瓶中→醋酸发酵在乙瓶中(将适量醋杆菌的培养物或醋曲悬液加200mL酒－水混合物中混匀，调PH至7.0后倒入乙瓶中，使锯末均匀湿透)→用水族箱通气泵向乙通入空气，通气不必太快→48h后，用PH试纸检查乙瓶中留出的PH，若呈酸性调节甲和乙间的双通活塞使甲瓶滴入乙瓶的液体流量约为5min 1滴。调节乙和丙间的螺旋夹，使流出液量为5min 1滴→每天用PH试纸检测流出液的PH→至流出液PH不再减小(或甲瓶液体全部流出乙瓶)停止实验。

有关果酒、果醋制作的易错点：

（1）对于果酒的自然发酵，冲洗不要反复进行，否则会使酵母菌数量减少，发酵周期加长，产品酒精含量下降。

（2）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用70%乙醇消毒。

（3）果酒酿造过程虽是无氧发酵，但在初期，仍需提供氧气以保证酵母菌需氧呼吸，释放足够能量，满足其繁殖需要，氧气耗完，提供了无氧发酵条件。

（4）酿醋是建立在酿酒的基础上，先由酵母菌无氧发酵产生C2H5OH，然后由醋化杆菌在有氧条件下将乙醇氧化为CH3COOH。

二、泡菜的腌制

1、制作步骤：

（1）将各种菜洗净切成3～4cm长的小块。

（2）将泡菜坛洗净，并用热水洗坛内壁两次。

（3）将各种蔬菜、盐水、糖及调味品放入坛中，混合均匀。

（4）将坛口用水封好，防止外界空气进入。

（5）腌制1周左右即可开坛食用，也可随时加入新鲜蔬菜，不断取用。

（6）如果加入一些已经腌制过的泡菜汁更好，这相当于接种已经扩增的发酵菌，可减少腌制时间。

原料处理：将鲜菜修整、清洗、阳光下晾晒到菜表皮萎时收起，切成条或片状。

配制盐水：按照清水与盐的质量比为4：1的比例配制，并将盐水煮沸冷却。

装坛：将经过预处理的新鲜蔬菜混合均匀，装入泡菜坛中，装至半坛时放入香辛料，继续装入到八成满，再徐徐注入配制好的盐水，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。

封坛发酵：在坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内乳酸发酵所需的无氧环境。注意经常补充水槽中的水。

产品：将封好的坛子放在室温18～20℃的环境中约15天，便可制成清脆爽口的泡菜了。

2、泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化

3、泡菜制作过程中的现象和处理作用

（1）泡菜坛内的白膜是怎么形成的？

（2）加入白酒起什么作用？

（3）用水封闭坛口起什么作用？

4、泡菜制作中发酵条件的控制

（1）控制严格的厌氧条件   厌氧状态为乳酸菌完成乳酸发酵所必需的状态。在有氧条件下，泡菜色泽暗黄、维生素C被破坏，同时霉菌、酵母等好氧菌繁殖，造成加工失败。创造缺氧环境的做法有：

①选择合理的发酵容器，如泡菜坛，这是一种既科学又简单的厌氧容器。

②盐水煮沸后冷却待用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。

③装坛时压实，泡菜液浸没菜体。

④炮制期间不宜开盖。

⑤泡菜坛用水封口不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境。

（2）控制食盐的用量 食盐的作用，一是防腐，一般有害菌的耐盐力差；二是使蔬菜组织中水分析出，使成品质地柔韧、咀嚼感强。盐的用量宜控制在10%～15%。用量过高，乳酸发酵受抑制，风味差；用量过低，杂菌易繁殖引起变质。

（3）控制适宜的发酵温度 以18～20℃为宜，偏高有利于有害菌活动，偏低不利于乳酸发酵。值得注意的是：温度与盐浓度相互制约，当发酵温度偏高，应提高食盐浓度；偏低可适当降低盐浓度，保证在自然室温下既能缩短周期，又能衡定质量。

（4）控制发酵时间 发酵时间过短，会造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。亚硝酸盐含量一般在腌制10天后开始下降。

三、测定泡菜中亚硝酸盐的含量

1、亚硝酸盐的产生

在        条件下，微生物利用菜中的糖和其他营养物质进行发酵，发酵产物有                   等，其中也有              。亚硝酸盐存在于泡菜等各种腌制食品中。随着发酵时间的推移，亚硝酸盐会逐渐       。由于发酵中后期，乳酸菌等增殖代谢，乳酸含量的增多，             受抑制，部分形成的亚硝酸盐又被分解，亚硝酸盐的含量会下降至稳定水平。

2、实验原理

在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐可与               发生        ，这一产物再与                 偶联，形成        产物，可用          定量。

3、实验步骤

（1）配制溶液：P56

①氯化铵缓冲液：200mL蒸馏水+10mL盐水+50mL氢氧化铵→500mL容量瓶定容→调pH至9.7

②硫酸锌溶液(0.4mol/L)：取12g硫酸锌(ZnSO4•7H2O)用蒸馏水溶解→再用蒸馏水稀释至100mL

③氢氧化钠溶液：取8gNaOH，加水至100mL

④对氨基苯磺酸溶液：5g对氨基苯磺酸+350mL蒸馏水+150mL冰乙酸→棕色瓶室温保存

⑤N—1—萘基乙二胺溶液：0.5gN—1—萘基乙二胺+500mL60%乙酸→装入棕色瓶冰箱保存(1周内溶液稳定)

⑥显色剂：步骤④、⑤溶液等体积混合

⑦亚硝酸钠标准溶液(储液)：250mL亚硝酸钠+200mL蒸馏水+100mL氯化铵缓冲液→500mL容量瓶定容→冰箱内避光保存→用时稀释100倍即可(稀释后溶液每毫升相当于5.0µg亚硝酸钠)

（2）样品处理：泡菜25g+少量泡菜汤制匀浆过滤后调pH至8.0→加硫酸锌溶液25mL→加氢氧化钠溶液至产生白色沉淀→水浴加热至60℃→10min后冷却至室温然后过滤取滤液定容至500mL

（3）测定：10mL样品溶液+4.5mL氯化铵缓冲液+2.5mL60%乙酸溶液+5mL显色液→定容至25mL→暗处静置25min→用光程为1cm的比色杯在550nm处测定光密度值(OD值)(以10mL水为空白对照)。

（4）标准曲线的绘制：取0、0.5、1.0、3.0和5.0mL亚硝酸钠标准溶液+4.5mL氯化铵缓冲液+2.5mL60%乙酸溶液+5mL显色液→加水定容至25mL→暗处静置25min→用光程为1cm的比色杯在550nm处测定光密度值(OD值)，以亚硝酸钠质量为横坐标、以光密度值为纵坐标，绘制标准曲线。

（5）计数

公式：X1=(m2×V1)/(m1×V2)

X1：样品中亚硝酸盐含量，单位mg/kg；

m1：样品质量，单位g；

m2：通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量，单位µg；

V1：样品处理液总体积；

V2：测定用样品液体积。

亚硝酸盐含量=

4、测定亚硝酸盐含量的注意事项

(1)   标准显色液、样品处理液的制备中计量要精确。

(2)   对氨基苯磺酸溶液和N－1－萘基乙二胺溶液容易分解，配制后应存放于棕色瓶中。

(3)测定亚硝酸盐含量的操作中，注意每次取样要用洗净的筷子、小匙，专人专用、专人清洗。取样后迅速封坛，防止泡菜被污染。

(4)测定实验中所用的试剂、药品及作用

总结：果酒、果醋、泡菜制作的区别

[诊断与思考]

1.泡菜腌制主要利用了乳酸菌的乳酸发酵原理。（     ）

2.泡菜发酵过程中形成亚硝酸盐的细菌主要是假丝酵母。（     ）

3.市场上专用于泡菜的容器，瓶口处的凹槽主要是用于美观。（     ）

4.制作时加入陈泡菜汁会缩短泡菜腌制时间。（     ）

5.腌制的泡菜虽然含有亚硝酸盐，但多吃无妨。（     ）

6.测定果酒、果醋的生产和亚硝酸盐的含量均可用品尝法。（     ）

7.泡菜制作产生的亚硝酸盐可以用对氨基苯磺酸和N－1－萘基乙二胺检验。（     ）

8.泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件。（     ）

9.葡萄发酵产生酒精后可将瓶盖打开用于葡萄醋的发酵。（     ）

10.在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，应适时给发酵装置排气。（     ）

11.日常生活中不能吃存放时间过长、变质蔬菜的原因是其内含有大量亚硝酸盐可致癌。（     ）

12.在制作泡菜的过程中，坛内有机物的干重和种类将减少。（     ）

13.若制作的泡菜“咸而不酸”最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌发酵。（     ）

1、市场上果汁饮料、果酒、果醋越来越受到人们的青睐。下列说法正确的是（     ）

A．①和②过程都必须维持厌氧环境

B．生产苹果汁一般会添加枯草杆菌的果胶酶以提高果汁的出汁率和澄清度

C．①和②过程都靠细菌发酵来完成

D．为便于工业化使用，常使用固定化的果胶酶进行果汁澄清处理

2、制作泡菜的过程实际上是应用了乳酸菌的呼吸作用。将原料放入泡菜坛后应当怎样处理才能得到可口的泡菜（     ）

A. 马上密闭，保持30〜40℃            B. 一直通风，不封闭，保持30〜40℃

C. 先通风后密闭，保持30〜40℃        D. 马上密闭，保持60℃以上

3、回答下列有关泡菜制作的问题:
(1)制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是                                  。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是                                    。
(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行        的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的      中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有                 、                和                 等。
(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是                                                 ，原因是                                                   。

4、微生物与人类生活紧密联系，开发利用微生物资源的前景十分广阔，将会在解决人类社会面临的食品、医药、环境和实现可持续发展等方面发挥不可替代的作用。请回答有关问题:

(1)在果酒制作中利用        在无氧条件下进行发酵，在果醋制作中利用                      在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸，发酵过程中需要每天监控流出液的pH，等到流出液的          时停止实验。

(2)   苹果醋制作的原料是蒸馏水和苹果酒的混合物，两者的比例一般为（     ）

A.1∶2    B.1∶4     C.2∶1     D.4∶1

(3)   为培养和筛选能够分泌脲酶的菌种，尿素在培养基中必须是作为保证微生物生长的唯一      。向培养基中添加尿素的方法是待其他成分灭菌冷却后，加入尿素溶液，该尿素溶液要事先用             过滤，使之无菌。为获取单菌落，必须将土壤样液进行稀释，并取少量稀释土壤液以            方法接种于培养基上。

(4)   若要分离土壤中的尿素分解菌，对于采集和处理土壤样品，下列叙述错误的是（     ）

1. 最好选择在肥沃湿润、动物排泄物多的土壤中取样
2.   采集的土样需经高温灭菌后，才可以用于制取土壤稀释液
3.   制备土壤稀释液时,要用无菌水
4. 用于制备土壤稀释液的各种器具要经过灭菌

5、如图是苹果醋的制作简图，据图回答：

（1）果汁中的果胶不仅影响______率，还使果汁浑浊，制备时常加入来自                  等微生物的果胶酶。为便于工业化使用，常对酶采用         技术，常用方法有吸附法、包埋法等。
（2）过程①中使用到的微生物是______，若培养液中乙醇浓度超过______往往使其死亡，发酵装置中往往放置一装有水的弯曲玻璃管，除了防止氧气进入、防止杂菌污染外，还有的作用是                  。
（3）过程②中使用到的微生物是醋杆菌，代谢类型是          型。该微生物培养方法是：
第一步：配置培养基。第二步：对培养基用            方法进行灭菌。第三步：接种。微生物常用的接种方法有：                   。第四步：培养。第五步：挑选符合要求的菌落。若没有醋杆菌的培养物，可以用______代替加入酒--水混合物中。

6、苹果醋具有营养丰富，增强机体免疫力，护肤养肝等多种功效，以鲜苹果汁为原料利用发酵瓶制作果酒和果醋的过程简图如图1，请分析回答：

（1）过程甲中使用的微生物是        ，影响发酵过程的外界因素有                   。发酵液中是否产生酒精，可用                    来检验。

（2）利用苹果酒制作苹果醋的化学反应方程式是                                               。

（3）过程乙中使用的醋酸菌可以从食醋中分离纯化获得，图3操作是分离纯化过程中利用         法进行的接种。下列操作过程中应注意的事项有         (填字母)。

1. 每次划线前和划线结束时都需要灼烧接种环；b.灼烧接种环后，待其冷却后再划线；c. 第二次及以后的划线，要从上一次划线的末端开始；d.最后一次划线不能和首次划的线相接触。

（4）为了保持菌种的纯净，对于长期需要保存的菌种，可以采用            的方法。短期保存可采用接种于        ，置于冰箱的方法。

（5）某同学尝试自己利用图2装置制果醋，制作过程中进气口应           ，排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的原因是                     。

（6）在酒精发酵和醋酸发酵时瓶内温度一般应控制为             、             。