人教版高考生物一轮总复习选择性必修3第10单元第33课传统发酵技术的应用学案

这是一份人教版高考生物一轮总复习选择性必修3第10单元第33课传统发酵技术的应用学案，共13页。学案主要包含了发酵与传统发酵技术，尝试制作传统发酵食品等内容，欢迎下载使用。
第33课　传统发酵技术的应用课程标准要求学业质量水平3.2.1　举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的1.通过泡菜、果酒和果醋的制作，认识不同微生物的应用，理解相关微生物的代谢类型。(生命观念　科学思维)2.按照实验操作步骤，使用简单的实验器具进行泡菜、果酒和果醋的制作实验，如实记录实验数据，并分析得出结论，写出实验报告并与他人进行必要的交流。(科学思维　科学探究)一、发酵与传统发酵技术1．发酵：人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。2．传统发酵技术与发酵工程比较传统发酵技术发酵工程概念直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面实例以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式和作坊式的，如利用酵母、曲霉和毛霉(起主要作用)发酵制作腐乳啤酒、味精乃至胰岛素等药物的工业化生产二、尝试制作传统发酵食品1．泡菜、果酒和果醋制作菌种的比较菌种乳酸菌酵母菌醋酸菌代谢类型异养厌氧异养兼性厌氧异养好氧最适生长温度—约为28 ℃30～35 ℃菌种分布分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内分布广泛，大量附着在新鲜水果的果皮表面分布广泛应用泡菜制作、生产酸奶酿酒(果酒制作)、制作馒头和面包等果醋制作2.微生物发酵制作泡菜、果酒和果醋的原理   (1)乳酸菌发酵制作泡菜的原理：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。(2)酵母菌发酵制作果酒的原理①有氧条件：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。②无氧条件：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量。(3)醋酸菌发酵制作果醋的原理①O2、糖源都充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH(醋酸)＋2H2O＋2CO2＋能量。②缺少糖源时：C2H5OH＋O2CH3COOH(醋酸)＋H2O＋能量。3．制作传统发酵食品(1)制作泡菜的方法步骤(2)制作果酒和果醋的方法步骤4．传统发酵食品品种不一的原因(1)制作过程中，没有接种菌种，而是利用天然存在的菌种，菌种差异，杂菌情况不明。(2)发酵过程的控制缺乏标准。1．制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的(1)制作泡菜时，盐水煮沸后可以立即使用。 (×)(2)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵。 (√)(3)与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品品质更好。 (×)(4)影响泡菜腌制的因素包括时间、温度和食盐的用量等。 (√)2．果酒经醋酸菌的作用还可以进一步发酵成果醋(1)在果酒自然发酵中，需人工添加酵母菌种。 (×)(2)在果酒发酵后期拧松瓶盖的间隔时间可延长。 (√)(3)利用葡萄发酵产生果酒的后期，加入醋酸菌即可产生醋酸。 (×)(4)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸。 (×)(5)在制作果酒、果醋时，适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。              (√)　　　　泡菜的制作1．泡菜制作的注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②用清水和食盐配制质量百分比为5%～20%的盐水，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他杂菌。(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。(3)氧气需求①泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常向水槽中补水。(4)控制适宜的温度：控制在室温即可，温度偏高有害菌活动能力强，温度偏低不利于乳酸发酵。2．泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2，乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)继续增多，pH继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)变化曲线注意亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的 考向1| 泡菜制作的过程1．(2020·江苏海安模拟)关于泡菜发酵的叙述，不正确的是(　　)A．泡菜发酵过程中产生亚硝酸盐，某些条件下转化为致癌物质亚硝胺B．煮沸泡菜盐水的目的是除去水中的氧气和杀灭盐水中的其他杂菌C．制作泡菜利用的菌种是乳酸菌，其代谢类型为异养厌氧型D．泡菜腌制时间过长，容易造成细菌大量滋生，亚硝酸盐含量增加D　解析：泡菜发酵过程中产生的亚硝酸盐有可能转化为亚硝胺，亚硝胺具有致癌作用，A正确；煮沸泡菜盐水的目的是除去水中的氧气和杀灭盐水中的其他杂菌，B正确；制作泡菜利用的菌种是乳酸菌，其代谢类型为异养厌氧型，C正确；泡菜腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加，D错误。考向2| 泡菜制作过程中亚硝酸盐含量的变化2．乳酸菌能产生亚硝酸盐还原酶将亚硝酸盐分解，某兴趣小组从泡菜滤液中筛选出亚硝酸盐还原酶活力较高的乳酸菌，进行了相关实验。请回答下列问题：(1)为保证泡菜发酵过程中的无氧环境，在装坛后对泡菜坛进行____________处理，在腌制过程中，坛中会出现溶液量增多现象，主要原因是____________________________________。(2)将筛选出的乳酸菌，用于泡菜制作过程，进行食盐用量与亚硝酸盐含量的探索实验，结果如图。①泡菜制作过程中，pH呈下降趋势，原因是乳酸菌发酵在第________阶段产生________。②据图可知，腌菜时食盐的浓度越低，亚硝酸盐含量的峰值出现得越早，且峰值较高，原因是_______________________。③实验结果说明，食盐用量和________影响亚硝酸盐含量，亚硝酸盐含量达到峰值后下降，一方面是因为____________环境抑制杂菌生长，使亚硝酸盐的产生量降低；另一方面是因为_____________。解析：(1)为保证泡菜发酵过程中的无氧环境，在装坛发酵后对泡菜坛进行用水密封坛口处理，在腌制过程中，坛中会出现溶液量增多现象，主要原因是外界溶液浓度高，使蔬菜细胞渗透失水。(2)①泡菜制作的原理是乳酸菌的无氧呼吸，无氧呼吸第二阶段产生乳酸，导致pH呈下降趋势。②食盐用量过低，会造成细菌大量繁殖，因此图中腌菜时食盐的浓度越低，亚硝酸盐含量的峰值出现得越早，且峰值较高。③据题图分析可知，食盐用量和腌制时间都会影响亚硝酸盐含量，亚硝酸盐含量达到峰值后下降，是因为缺氧和酸性环境抑制杂菌生长，使亚硝酸盐的产生量降低，同时乳酸菌产生亚硝酸盐还原酶会将亚硝酸盐分解。答案：(1)用水密封坛口　外界溶液浓度高，使蔬菜细胞渗透失水　(2)①二　乳酸　②食盐用量过低，造成细菌大量繁殖　③腌制时间　缺氧和酸性　乳酸菌产生亚硝酸盐还原酶将亚硝酸盐分解　　　　果酒和果醋的制作山东省某校学生在科技节时模拟了啤酒酿制过程：在一只盛有糖溶液的瓶中加入酵母菌，在适宜条件下培养30天。图甲表示制造啤酒的过程(蛇麻子是一种植物，主要起调味作用，啤酒的苦味儿由它产生)，30天内混合物的变化情况如图乙所示。(1)为什么要把原料放入沸水中混合？答案：为了除去原料中的杂菌(杀灭细菌)。(2)在混合物中加入糖的理由是什么？答案：糖是啤酒发酵的原料，是酵母菌的碳源。(3)①为什么要在混合物冷却后才把酵母菌加进去？②假如冷却时不慎使温度骤降到0 ℃，当温度逐渐回升到25 ℃时，酵母菌是否还具有活性？答案：①防止高温杀死酵母菌并达到酶适宜的温度。②有。低温使酶的活性降低，但并没有变性失活，当逐渐回升到最适温度时，酵母菌生长繁殖恢复正常。(4)为什么要在发酵罐上加盖子？答案：酵母菌酒精发酵属于厌氧发酵，发酵罐加盖子以创造无氧环境。(5)①请根据酵母菌在酿酒过程中的异化代谢变化过程，简述图中糖曲线的变化原因：开始时氧气充足，酵母菌以有氧呼吸为主，大量分解糖，利用其中的能量快速增殖，因此糖曲线下降很快；后来氧气慢慢不足，酵母菌开始以无氧呼吸为主，分解糖产生酒精，虽产能效率较有氧呼吸低，但也分解较多的糖，因此开始时糖曲线下降也较快。后因生存斗争剧烈，酵母菌代谢慢，甚至大量死亡，耗糖减少。相关反应式如下：有氧呼吸：C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量；酒精发酵：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量。(含必要的方程式)②为什么酵母菌量停止增加下去？请说明两种理由。理由1：糖被逐渐消耗，缺少生命活动的原料；理由2：酒精和CO2积累，对细胞有毒害(或生存斗争加剧，死亡率上升等)。(6)啤酒的风味主要取决于所采用的酵母菌株。某酒厂的菌株产了30多年，繁殖三千余代，风味不减当年。其主要原因是什么？答案：酵母菌是无性生殖，能保留亲本的优良性状。1．制作果酒和果醋的发酵装置分析(1)各部位的作用①充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。②排气口：排出酒精发酵时产生的CO2。与瓶身相连的长而弯曲的胶管：防止空气中微生物的污染。③出料口：用来取样。(2)该装置的使用方法使用该装置制果酒时，应该关闭充气口；制果醋时，应将充气口连接充气泵进行充气。(3)葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约1/3空间的目的①先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。2．果酒和果醋制作成功的关键项目说明材料的选择与处理选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，再除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染防止发酵液被污染①榨汁机需清洗干净并晾干；②发酵瓶洗净，并用20%酒精消毒；③发酵瓶排气管用曲颈管而不用直管3.结果分析与评价比较果酒的制作果醋的制作相同嗅味、品尝等不同通过酸性重铬酸钾检验酒精通过pH试纸检测发酵前后发酵液的pH变化考向1| 果酒、果醋的发酵原理1．(2020·广东梅州模拟)下列关于果酒、果醋制作的叙述，错误的是(　　)A．酵母菌细胞中既有有氧呼吸酶也有无氧呼吸酶B．果酒发酵装置中，排气口要和一个长而弯曲的胶管连接来防止杂菌污染C．醋酸菌能在有氧条件下将果酒变成果醋，也可以在无氧条件下将葡萄糖变成果醋D．果酒发酵时温度应控制在18～30 ℃，果醋发酵时温度应控制在30～35 ℃C　解析：参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型，酵母菌细胞中既有有氧呼吸酶也有无氧呼吸酶，A正确；果酒发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，并且胶管口向下放置，这样既可以排出二氧化碳，还可以防止杂菌污染，B正确；参与果醋制作的醋酸菌是好氧细菌，醋酸菌只能在有氧条件下将果酒变成果醋，或者将糖变成果醋，因此制作果醋时中断通氧可能会引起醋酸菌死亡，C错误；果酒发酵时温度应控制在18～30 ℃，果醋发酵时温度稍高，应控制在30～35 ℃，D正确。考向2| 果酒、果醋的发酵装置2．(2020·山东济宁模拟)下图甲是果酒和果醋发酵的装置图，图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述中，正确的是(　　)A．甲装置可先用于果醋的制作，后用于果酒的制作B．用甲装置制作果酒时，要加入适量的酵母菌，且一直关紧阀bC．酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵D．过程③和④都需要氧气的参与，但反应场所不同D　解析：因为醋酸菌可利用酒精产生醋酸，但酵母菌不能利用醋酸产生酒精，故甲装置可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作，A错误。甲装置中，阀b控制排气，阀a控制进气，制作果酒时应关闭阀a以创造无氧环境，适时打开阀b以排出酵母菌进行无氧呼吸产生的CO2，B错误。醋酸菌是嗜温菌，果醋发酵所需的最适温度高于果酒发酵，C错误。过程③表示有氧呼吸的第二和第三阶段，故过程③需要氧气的参与，反应场所是线粒体；过程④表示果醋发酵，由于醋酸菌是好氧细菌，因此该过程需要氧气的参与，但醋酸菌是原核生物，没有线粒体，该过程发生在细胞质基质中，故③和④过程的反应场所不同，D正确。考向3| 制作果酒、果醋的流程3．天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如图所示。(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度，这是因为_________________________________________________________。(2)在酒精发酵阶段，需添加酵母菌。在操作过程中，发酵罐先通气，后密闭。通气能提高________的数量，有利于密闭时获得更多的酒精产物。(3)在醋酸发酵阶段，独流老醋采用独特的分层固体发酵法，发酵30天。工艺如下：①发酵过程中，定期取样测定醋酸菌密度变化，趋势如下图。据图分析，与颠倒前相比，B层醋酸菌在颠倒后密度变化的特点是________________，由此推测，影响醋酸菌密度变化的主要环境因素是___________。②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中，发酵缸中____________________层的醋醅有利于乳酸菌繁殖，积累乳酸。③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少，主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变，加剧了不同种类乳酸菌的________，淘汰了部分乳酸菌种类。解析：(1)因为酶在最适温度下的催化能力最强，所以发酵过程中需控制好反应温度。(2)酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下分解有机物释放能量多，繁殖快。(3)①曲线图显示，与翻动前相比，B层在翻动后醋酸菌密度先快速增加后趋于稳定，对比翻动前后B层醋酸菌所处环境条件可知，影响醋酸菌密度变化的主要环境因素有氧气浓度、pH及营养物质含量等。②乳酸菌是厌氧微生物，处于发酵缸下层的醋醅有利于乳酸菌发酵产生乳酸。③随着发酵时间的推移，环境中营养物质减少，代谢废物增多，微生物生存条件恶劣，不同种乳酸菌间的种间竞争加剧，部分菌种因不适应环境而被淘汰。答案：(1)酶在最适温度条件下催化能力最强　(2)酵母菌　(3)①先快速增长后趋于稳定　氧气、营养物质、pH　②颠倒前的B层和颠倒后的A(或下)　③种间竞争生活实践情境　　现在许多家庭仍然自己酿酒、制作酸奶和泡菜。酸奶是一种对人体健康有益的发酵食品，内含丰富的蛋白质，还有钙以及多种维生素等；一碟酸甜香脆的泡菜也会令人胃口大开。家庭酿酒的具体操作过程也很简单：先将米煮熟，待冷却至30 ℃时，加一定量的“酒药”(实际是酵母菌菌种)与米饭混匀后置于一瓷坛内(其他容器也可以)，在中间挖一个洞，加盖后置于适当的地方保温(28 ℃)，12 h即成。命题生长点1 制作泡菜(1)制作泡菜宜选用新鲜蔬菜的原因是什么？ 答案：制作泡菜应选用新鲜蔬菜是因为新鲜蔬菜中亚硝酸盐含量低。(2)制作泡菜时配制的盐水需煮沸，其作用是什么？答案：盐水需煮沸是为了杀死盐水中的微生物，并且去除盐水中的氧气，营造无氧环境，因为乳酸菌是厌氧微生物。(3)为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜？不吃存放时间过长、变质的蔬菜？答案：有些蔬菜如小白菜和萝卜等含有丰富的硝酸盐，当这些蔬菜放置过久发生变质(发黄、腐烂)或者煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。命题生长点2 酒精发酵的过程(1)为什么要冷却到30 ℃后，才可以加入“酒药”？答案：加“酒药”就是接种。接种时培养基的温度不能太高，要使酵母菌保持活性，防止高温将其杀死，因此要等米饭冷却后才加入“酒药”。(2)酿酒过程中为什么总是先来水，后来酒？答案：酵母菌先进行有氧呼吸产生CO2和水，后进行无氧发酵产生酒精。命题生长点3 制作酸奶自己制作酸奶时，可以不加入专门的菌种(发酵菌粉)，只需加入超市买来的适量的老酸奶即可提供发酵菌种。(1)自己制作酸奶时，为什么可以加入超市买来的老酸奶代替菌种？答案：由于超市买来的老酸奶中含有乳酸菌等发酵菌种，所以自己制作酸奶时，可以通过加入超市买来的老酸奶代替菌种。(2)制作酸奶时常用的鲜奶原料不能含有抗生素，为什么？答案：因为抗生素会抑制接种细菌的生长，使发酵受到抑制，所以制作酸奶时常用的鲜奶原料不能含有抗生素。泡菜制作过程中杂菌的控制方法(1)泡菜坛的密闭性及灭菌。(2)蔬菜的清洗可以防止杂菌繁殖。(3)食盐的用量合适可以控制杂菌的繁殖。(4)调味料也具有抑菌的作用。(5)盐水的浸泡营造的无氧环境，为乳酸菌的繁殖提供条件，同时又能抑制好氧菌繁殖。关于传统发酵技术认识的两个误区(1)误认为泡菜制作过程中乳酸和亚硝酸盐的含量都是先增加后减小，泡菜制作过程中乳酸的含量是先增加后保持稳定。(2)误认为果酒、果醋制作过程中都需要无氧条件。果醋制作过程中，利用的是醋酸菌的有氧呼吸，因此需要有氧条件；果酒制作过程中，应先通氧，使酵母菌数量增加，然后再密封创造无氧条件。