1、选修1 专题1 传统发酵技术的应用 考点一 果酒和果醋的制作【核心知识通关】1.发酵菌种及发酵条件：发酵类型酒精发酵醋酸发酵菌种_菌种来源 主要来自_ _上的野生型_可从变酸的酒的表面的菌膜获取酵母菌 醋酸菌 附着在葡萄 皮 酵母菌 发酵类型酒精发酵醋酸发酵温度条件一般酒精发酵控制在1825，繁殖的最适温度为_左右最适生长温度为_气体条件 前期：_；后 期：_需要_20 3035 需氧 无氧 充足的氧气 2.发酵原理及反应式：发酵 类型 发酵原理 反应式 酒精 发酵 有氧条件下，酵母菌通过_大量繁殖 C6H12O6+6O2 _ 无氧条件下，酵母菌通过_产生酒精 C6H12O6 _ 有氧呼吸 6
2、CO2+6H2O 无氧呼吸 2C2H5OH+2CO2 发酵 类型 发酵原理 反应式 醋酸 发酵 氧气、糖源_时，醋酸菌将葡萄汁中的_分解成醋酸 C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2CO2+2H2O 缺少_、氧气充足时，醋酸菌将_变为乙醛，再将乙醛变为醋酸 C2H5OH+O2 _ 充足 糖 糖源 乙醇 CH3COOH+H2O 3.发酵过程及注意事项：酒精 冲洗 1825 酸性 灰绿 3035 4.发酵装置图及分析：(1)各部位的名称及作用。为_：用来充入氧气(无菌空气)。为_：排出酒精发酵时产生的_；与排气管 相连的长而弯曲的胶管，可有效阻止_ _，避免来自空气的污染。为_：用来取样。充
3、气口 排气口 CO2 空气中微生物的 进入 出料口(2)该装置的使用方法。使用该装置制作果酒时，应该_。制作果醋时，应将充气口连接充气泵，适时输入无菌空气。封闭充气口【特别提醒】(1)防止发酵液污染的措施。榨汁机和发酵瓶等都需要清洗干净，且发酵瓶要进行消毒。清洗葡萄时要先清洗后除去枝梗。用带盖的瓶子发酵时不能打开瓶盖排气，应拧松瓶盖。用排气管排气时应用曲颈管而不能用直管。发酵液的抑菌作用：缺氧、酸性的发酵液中酵母菌能正常生长，抑制其他微生物的生长。(2)发酵条件的控制。预留1/3空间：葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽瓶内O2后再进行酒精发酵
4、，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。严格控制温度：1825有利于酒精发酵，3035有利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。(3)葡萄酒出现红色的原因：葡萄皮的色素进入发酵液。【思维拓展】影响酒精发酵的“两大因素”(1)发酵前期供氧不足。结果：酵母菌数量少，产生的酒精少。原因：发酵前期，酵母菌需要通过有氧呼吸大量增殖，所以需要通入空气或在发酵瓶中留有一定的空间。(2)发酵后期密封不严。结果：酵母菌数量充足，但是产生的酒精较少或不能产生酒精。原因：发酵后期要通过密封严格控制无氧环境，以利于酵母菌通过无氧呼吸产生酒精。【高考模拟精练】1.(2015江苏高考改编)下图为葡萄酒的发酵装置示意图，回答下列问
5、题：(1)发酵初期，集气管中收集不到气体，原因是_ _。(2)集气管中的气体主要是_，可用_检测。(3)发酵过程中，酵母菌种群数量增长呈“_”型增长。(4)若发酵液表面出现菌膜，最可能的原因是_，该菌膜中的微生物最可能是_。【解题指南】解答本题需要注意以下两点：(1)隐含信息：发酵瓶中的发酵液体积是一定的。(2)关键信息：发酵液表面出现菌膜。【解析】(1)本题主要考查果酒的制作原理、步骤和注意事项。发酵初期，酵母菌只进行有氧呼吸，吸收氧气的体积与产生二氧化碳的体积相等。(2)集气管中的气体主要来自酵母菌无氧呼吸产生的CO2，可使澄清的石灰水变浑浊。(3)由于发酵瓶中的发酵液体积一定，因此酵母菌
6、的种群数量会呈“S”型增长。(4)发酵液表面出现菌膜，说明好氧细菌繁殖，最可能的原因是发酵瓶漏气，使醋酸菌等大量繁殖，因此菌膜中的微生物最可能是醋酸菌。答案：(1)酵母菌只进行有氧呼吸(2)CO2 澄清的石灰水(3)S(4)发酵瓶漏气 醋酸菌 2.(2013广东高考改编)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图：(1)向发酵瓶中加入5 g酵母菌开始实验，发酵初期，通气阀需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于_；实验过程中，通气阀需要偶尔短时间打开，目的是_。(2)检测后发现，尽管酵母菌菌种合适
7、、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜，但酒精含量(+)比预期低，他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如_，请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现；用“+”表示酒精量，最高含量为“+”)。(3)请对预测的结果进行分析，并得出结论。【解题指南】解答本题时需关注以下两点：(1)酵母菌在有氧和无氧环境下都能生存，属于兼性厌氧菌。(2)酵母菌进行有氧呼吸时能大量繁殖，进行无氧呼吸时能将糖类分解为酒精和二氧化碳。【解析】(1)酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧环境下进行有氧呼吸，为自身的生长和繁殖提供足够的能量，因此为了缩短发酵时间需要在发酵初期通气，促进酵母菌的有氧呼吸，以获得大量
8、的酵母菌。而在无氧的环境下，酵母菌进行酒精发酵，在产生酒精的同时也会释放大量的CO2，为了避免容器内压力升高，影响酵母菌的进一步发酵，同时也可能导致装置爆炸，故需要定期排气。(2)据题分析，可以排除温度、pH、营养物质等因素影响，故可能是发酵时间影响酒精的产量。由于试题要求用表格形式呈现探究相关因素对酵母菌产生酒精的影响，因此设计表格时要设所选择的因素为自变量，酒精产量为因变量，同时还要根据所选因素所产生的可能结果用试题规定符号“+”反映出因变量的相对含量，注意最高含量为“+”。(3)根据所选择的自变量，结合因变量的变化情况和所学知识进行分析推理，得出结论。答案：(1)酵母菌生长和繁殖 释放C
9、O2(2)发酵时间 注：酵母菌加量为5 g，其他条件与题图相同。实验 组号 发酵时 间(天)3 4 5 6 7 8 9 预测 结果+(3)预测结果中，发酵7天酒精的产量已达到最高，大于7天酒精产量不再增加，可能原因是高浓度酒精抑制酵母菌活性，因而在此装置和酵母菌加量为5 g时，最好的发酵时间是7天。【加固训练】(2016石家庄模拟)下图是以鲜苹果汁为原料，利用发酵瓶制作果酒和果醋的过程简图，分析并回答：(1)在鲜苹果汁装入发酵瓶时，要留有大约_的空间。经过1012天后，在酸性条件下用重铬酸钾检测样液，如果颜色由_色变为_色，说明产生了酒精。(2)过程乙中使用的微生物是_，可以从食醋中分离纯化获
10、得。纯化菌种时需要对培养基进行灭菌，其方法是_；培养温度控制在_范围内。(3)在_的条件下，如果缺少糖源，乙中的微生物将甲过程的产物变为乙醛，再将其变为醋酸。【解析】(1)由于酒精发酵初期酵母菌需要氧气进行有氧呼吸以大量繁殖，因此鲜苹果汁装入发酵瓶时要留有大约1/3的空间为酵母菌提供氧气。酒精可以与橙色的重铬酸钾溶液发生反应呈现灰绿色。(2)过程乙为醋酸发酵，其菌种为醋酸菌，培养基的灭菌通常采用高压蒸汽灭菌法。醋酸菌的最适生长温度为3035，因此醋酸发酵的适宜温度也为3035。(3)醋酸菌为好氧细菌，因此醋酸发酵需要氧气充足的条件。答案：(1)1/3 橙 灰绿(2)醋酸菌 高压蒸汽灭菌 303
11、5(3)氧气充足(有氧)考点二 腐乳的制作【核心知识通关】1.制作原理：毛霉 蛋白酶 氨基酸 脂肪 脂肪酶 2.腐乳制作流程及注意事项：蛋白酶和脂肪酶 抑制微生物 抑制微生物 酒精灯【特别提醒】(1)现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种在豆腐上。(2)防止杂菌污染的措施。用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗涮干净后要用沸水消毒。装瓶时，操作要迅速小心。加入卤汤后要用胶条将瓶口密封。密封时，最好将瓶口通过酒精灯火焰，防止瓶口被污染。(3)制作不同风味的腐乳还要加入辅料，如红曲、酒糟等。(4)让豆腐上长出毛霉的过程属于需氧发酵，密封腌制为无氧发酵。【思维拓展】影响腐乳品质的“五大”因素(1
12、)含水量：豆腐含水量以70%为宜。若含水量过高，豆腐块不易成形。若含水量过低，则不利于毛霉的生长。(2)盐的用量：制作时，应逐层加盐，近瓶口处盐要铺厚一些，以防止杂菌从瓶口进入。盐的浓度过高，会影响口味。盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，腐乳易腐败变质。(3)酒的用量：卤汤中酒的含量应控制在12%左右。酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，会使腐乳成熟时间延长。酒精含量过低，蛋白酶的活性高，加快蛋白质的水解，但杂菌繁殖快，豆腐易腐败变质。(4)发酵的温度：前期发酵温度应保持在1518，利于毛霉生长。(5)香辛料：具有防腐杀菌的作用，也会影响
13、腐乳的风味和质量。【高考模拟精练】1.(2016郑州模拟)腐乳是我国独特的传统发酵食品，是用豆腐发酵制成，民间老法生产腐乳均为自然发酵，现代腐乳生产多采用优良的毛霉菌种进行发酵。现代化生产流程如下：(1)毛霉的生长需要豆腐提供水、无机盐、_和_等四大类基本营养物质。此外，还需要一定的温度、湿度等环境条件。(2)民间制作腐乳时_(填“需要”或“不需要”)灭菌，发酵好的豆腐上布满了菌落，这些菌落_(填“属于”或“不属于”)同一物种。(3)流程中扩大培养时使用的培养基与毛霉菌种分离时使用的培养基最大的区别是后者培养基中加入了_。(4)当豆腐上长出毛霉后，对豆腐要进行_。腐乳制作的后期要加入酒精和多种
14、香辛料配制的卤汤，酒精的浓度要控制在12%，原因是_ _。【解析】(1)毛霉在豆腐块上生长，豆腐块相当于毛霉的培养基，可以为毛霉的生长提供水、无机盐、碳源和氮源。(2)民间制作腐乳利用了空气中的毛霉孢子，不需要灭菌。发酵菌种除毛霉外，还包括多种微生物，如青霉、酵母和曲霉等，因此豆腐块上的菌落不属于同一物种。(3)扩大培养时使用的培养基为液体培养基，用平板划线法分离毛霉需要用固体平板培养基，因此需要在液体培养基中加入琼脂(凝固剂)。(4)豆腐上长出毛霉后，要对豆腐进行加盐腌制。腐乳制作的后期要加卤汤装瓶，卤汤中酒既能抑制杂菌生长，又能影响酶的作用，因此酒精浓度要控制在12%左右。若酒精浓度过高，
15、则酶的活性受抑制，腐乳的成熟时间将会延长；酒精浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。答案：(1)碳源 氮源(2)不需要 不属于(3)琼脂(凝固剂)(4)加盐腌制 酒精浓度过高，则腐乳的成熟时间将会延长；酒精浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败 2.(2012海南高考)回答下列关于腐乳制作的问题：(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是_，其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为_和_；其产生的_能将豆腐中的脂肪水解为_和_。(2)发酵完成后需加盐腌制，加盐还可以抑制_生长。(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制
16、而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐作用外，还能使腐乳具有独特的_。【解题指南】解答本题需要理解以下三点：(1)腐乳制作利用的微生物及其作用。(2)腐乳制作过程中营养物质的变化。(3)腐乳制作中各种材料及其作用。【解析】(1)发酵过程中起作用的微生物有多种，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，毛霉产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将豆腐中的脂肪水解为甘油和脂肪酸。(2)发酵过程中加盐腌制，不仅可以调制风味，而且能够抑制其他微生物的生长繁殖。(3)腐乳制作后期加入卤汤，卤汤不仅具有防腐杀菌作用，还可以使腐乳具有独特的风味(或香味)。答案：(1)毛霉
17、 小分子肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸(2)微生物(3)风味(其他合理答案也可)【延伸探究】腐乳制作中盐除上题(2)中提到的抑制杂菌外还有什么作用？提示：盐的作用还包括：析出豆腐中的水分，有利于豆腐块成形；形成腐乳的风味。考点三 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量【核心知识通关】1.泡菜的制作：(1)菌种及来源：附着在蔬菜上的_。(2)制作原理。发酵实质：在_条件下，_将葡萄糖分解 成_。反应式：C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)。乳酸菌 无氧 乳酸菌 乳酸(3)制作流程及注意事项：无裂纹 无氧 亚硝酸盐 流失 4:1 煮沸冷却 调味 抑菌 有氧 2.测定亚硝酸盐的含量：(1)亚硝酸盐及其危害。
18、亚硝酸盐的特点：白色粉末，易溶于_，在食品加 工中用作_。亚硝酸盐的危害：含量低时一般不会危害人体健 康，含量高时会引起中毒，甚至死亡。在特定条件 下，会转变成致癌物_。泡菜腌制过程的亚硝酸盐含量的变化：_ _。水 食品添加剂 亚硝胺 先增加，后减少(2)亚硝酸盐含量的测定。检测方法：_法。检测原理。有关反应：亚硝酸盐+对氨基苯磺酸反应物；反应物+N-1-萘基乙二胺盐酸盐_色染料。判断方法：观察样品颜色变化，并与_比较，然后估算亚硝酸盐含量。比色 玫瑰红 标准显色液 检测步骤。配制溶液制备标准显色液制备样品处理液比色 3.泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐含量变化：(1)乳酸菌含量的变化如下
19、图所示：(2)乳酸含量的变化规律如下图所示：(3)亚硝酸盐含量的变化规律如下图所示：【特别提醒】(1)材料的选择及用量。蔬菜应新鲜，否则蔬菜中的亚硝酸盐含量偏多。清水和盐的质量比为41，盐水要煮沸后冷却。(2)防止杂菌污染的措施。盐水煮沸可以杀灭盐水中的杂菌。每次取样用具要洗净，要迅速封口。(3)氧气需求。为了防止外界空气进入，泡菜坛要选择不透气的容器。为保证乳酸菌发酵所需的无氧环境。泡菜坛的坛盖边沿的水槽中要注满水，并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。【思维拓展】影响泡菜发酵条件的因素分析(1)气体环境条件：无氧环境条件。可通过选择合适的泡菜坛、装坛时压实蔬菜、泡菜液浸没菜体、泡制期间不开
20、盖等措施营造无氧环境。(2)食盐的影响。食盐的作用：一是防腐，二是使蔬菜组织中水分析出，使成品质地柔韧、咀嚼感强。盐浓度的影响：盐浓度过高，乳酸发酵受抑制，泡菜会咸而不酸；盐浓度过低，杂菌繁殖，易引起变质。(3)温度的影响。温度偏高：有害菌活动能力强。温度偏低，发酵时间延长。【高考模拟精练】1.(2015广东高考)泡菜是我国的传统食品之一，但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害，某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”，查阅资料得到下图。(1)制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是_ _。乳酸菌发酵第一阶段的产物有_。(2)据题图，与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，因为后者_；pH值呈
21、下降趋势，原因是_。(3)该小组得到一株“优选”乳酸菌(亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍)，拟参照资料的实验方案和食盐浓度(4%10%)，探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定其最适条件，请你设计一个实验结果记录表，并推测实验结论。【解题指南】(1)图示信息：pH随乳酸菌数量的增加而降低，随乳酸菌数量的减少下降速率减慢；亚硝酸盐的含量超过一定时间会降低。(2)关键知识：乳酸发酵原理、实验设计与分析。【解析】本题考查泡菜制作原理及实验设计方法。(1)乳酸菌是严格厌氧微生物，制作泡菜时用水密封泡菜坛，其目的是为了保持无氧的环境。乳酸菌进行乳酸发酵，其第一阶
22、段的物质变化与有氧呼吸的第一阶段相同，均为葡萄糖分解产生丙酮酸、H、少量ATP。(2)亚硝酸盐对人体的危害比较大，泡菜制作后一段时间才能食用，从图中曲线可看出第8天后亚硝酸盐含量与之前相比含量较低。在此过程中乳酸菌进行了乳酸发酵，产生了乳酸导致泡菜坛内pH下降。(3)设计的记录表中要包含乳酸菌类型、食盐浓度和发酵时间等自变量，因变量为亚硝酸盐的含量。通过相互对照确定用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定最适发酵条件。答案：(1)隔绝空气，创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵 丙酮酸、H、ATP(2)亚硝酸盐含量较低 乳酸菌发酵产生的乳酸增多(3)两种乳酸菌在泡菜腌制过程中亚硝酸盐含
23、量变化表 推测实验结论：与普通乳酸菌相比，“优选”乳酸菌制作泡菜时，相同条件下产生的亚硝酸盐含量低。【方法技巧】确定泡菜最佳取食时间的依据(1)乳酸含量高：泡菜酸而爽口。(2)亚硝酸盐含量低：对人体的危害最小。2.(2014海南高考)已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量，某同学设计了一个实验，实验材料、试剂及用具包括：刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。回答相关问题：(1)请完善下列实验步骤。标准管的制备：用_和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。样品管的制备：用刻度移液管分别吸取一定量的_，加到
24、不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管。将每个_分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅_的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管亚硝酸盐的含量。(2)下图表示的是泡菜中_趋势。(3)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是_(填“醋酸杆菌”或“乳酸菌”)。【解题指南】(1)题干关键词：“泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关”。(2)关键知识：亚硝酸盐含量的测定、泡菜的制作原理。【解析】本题主要考查泡菜制作原理及亚硝酸盐含量测定的相关知识。(1)在亚硝酸盐的含量测定中，用不同浓度的亚硝酸钠标准溶液和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管；用刻度移液管分别吸取一定量的不同泡制天数的泡菜滤液，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管；将每个样品管分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅相近的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管亚硝酸盐的含量。(2)据图可知，该图表示亚硝酸盐的含量随发酵时间的变化曲线。(3)制泡菜时使用的微生物是乳酸菌。答案：(1)不同浓度的亚硝酸钠标准溶液 不同泡制天数的泡菜滤液 样品管 相同(相近)(2)亚硝酸盐含量的变化(3)乳酸菌