1、第二章 食品加工与食品安全考纲要求三年考情1.运用发酵加工食品的基本方法2.测定食品加工中可能产生的有害物质2012江苏,2012山东,2011江苏,2010北京,2010广东考点 一与发酵有关的几种微生物的比较项目酵母菌醋酸菌乳酸菌生物学分类真核生物原核生物原核生物生活方式异养兼性厌氧异养需氧异养厌氧适宜温度18253035室温发酵条件前期需氧,后期不需氧一直需氧无氧主要繁殖方式适宜条件下出芽生殖二分裂生殖二分裂生殖主要用途酿酒、发面酿醋制作酸奶、泡菜【高考警示】(1)由于醋酸菌和乳酸菌属于原核生物,因此在利用这两类微生物时,其环境中一定不要加入青霉素等抗生素。(2)酵母菌的孢子生殖是有性生
2、殖;毛霉的孢子生殖是无性生殖。考点 二运用发酵技术加工食品及注意事项制作项目果酒果醋泡菜作用菌类酵母菌(真菌)醋酸菌乳酸菌(细菌)原理酵母菌在无氧的条件将葡萄糖氧化成乙醇,而且当培养液中乙醇浓度为16%时,酵母菌死亡醋酸菌在有氧条件下将糖类分解为醋酸乳酸菌将葡萄糖分解为乳酸制作项目果酒果醋泡菜制作流程连接发酵装置加入醋酸发酵并检测pH调节活塞,控制流量测定pH,监控发酵情况制作项目果酒果醋泡菜操作注意事项(1)果酒制作过程中,紫葡萄在用高锰酸钾溶液浸泡后,一定要用清水将高锰酸钾溶液冲洗干净;(2)将葡萄浆放入发酵瓶时,装量不能超过2/3(1)果醋发酵时,通气孔需塞上脱脂棉球,以过滤空气;(2)
3、醋酸菌培养物与酒水混合物混匀后需将pH调至7.0制作泡菜时,用水密封坛口,以保证坛内无氧环境,利于乳酸菌发酵【高考警示】(1)发酵微生物细菌发酵微生物有的是原核细胞细菌,也有的是真核细胞生物等,如酵母菌、毛霉等都是发酵常用菌种。(2)酒精发酵为无氧发酵,并不是严格密封。前期通气,利于酵母菌的繁殖;在酵母菌发酵的过程中需封闭充气口,定期打开排气口,排出发酵时产生的CO2。考点 三测定泡菜中的亚硝酸盐的含量1.亚硝酸盐危害(1)亚硝酸盐在粮食、豆类、蔬菜、肉类、蛋类等食品中普遍存在。(2)少量的亚硝酸盐不会在人体内蓄积,可随尿液排出。(3)当亚硝酸盐摄入总量较多时,可引起中毒或死亡。在适宜条件(适
4、宜温度、pH和微生物作用)下,亚硝酸盐可以转化成对人体有致癌作用的亚硝胺。2.检测原理亚硝酸盐在酸性条件下与对氨基苯磺酸重氮化后,再与-萘胺反应生成紫红色溶液。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色,可定量计算出样品中的亚硝酸盐含量。3.检测步骤配制溶液制备标准显色液制备样品处理液比色。4.计算公式亚硝酸盐含量(mg/kg)=式中:m1样品质量(g)m2测定用样液中亚硝酸盐含量(g)V1样品处理液的总体积(mL)V2测定用样液的体积(mL)热点 一发酵技术中的菌种【典例1】(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
5、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。【解析】(1)发酵过程中起作用的微生物有多种,如青霉、酵母菌、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多肽和氨基酸,产生的脂肪酶能够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,而且能够抑制杂菌等其他微生物的生长。(3)腐乳制作后期加入卤汤,卤汤不仅可以防腐,还可以使腐乳具有
6、独特的风味(或香味)。答案:(1)毛霉 多肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸(2)微生物(3)风味【变式训练】在啤酒生产过程中,发酵是重要环节,生产过程大致如下:将经过灭菌的麦芽汁充氧,接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,酒精浓度渐渐上升,泡沫不断增多。当糖度下降到一定浓度后,结束发酵。最后分别输出有形物质和啤酒。根据上述过程,回答下列问题。(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是。(2)初期,酵母菌迅速繁殖的主要方式是。(3)酒精主要是啤酒酵母菌进行作用产生的代谢产物。(4)经测定酵母菌消耗的糖中,98.5%形成了酒精和其他发酵产物,其余1.5%用于。(5)请写出
7、由麦芽糖葡萄糖酒精的反应式。【解析】酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,在无氧条件下进行无氧呼吸,有氧时酵母菌能通过出芽生殖的方式大量繁殖,种群数量增加很快,无氧时能分解糖类产生酒精,释放出的能量大部分储存在发酵产物中,极少数用于自身生长发育。答案:(1)既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸(2)出芽生殖(3)无氧呼吸(4)自身的生长繁殖热点 二发酵技术及注意事项【典例2】图1是果酒和果醋制作的实验流程,图2是某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题:(1)完成图1中的实验流程。(2)冲洗的主要目的是,冲洗应特别注意不能,以防止菌种的流失。(3)图2装置中的充气口在时关闭,在时连接充气泵
8、,并连续不断地向内。(4)排气口在果酒发酵时排出的气体是由产生的,在果醋发酵时排出的是。(5)若果汁中含有醋酸菌,在果酒发酵旺盛时,醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸?说明原因_。【解析】(1)酒精发酵后可进行醋酸发酵。(2)冲洗的主要目的是洗去浮尘,不能反复冲洗,以防止菌种流失。(3)酵母菌是兼性厌氧型微生物,有氧时：C6H12O66O26CO26H2O能量；缺氧时：C6H12O62C2H5OH2CO2能量，因此在制作果酒时,应在缺氧的环境中进行。醋酸菌是好氧细菌,能够利用糖在有氧时生成醋酸,即C6H12O62O22CH3COOH2CO22H2O能量；在糖源不足时,将乙醇变为醋酸,即C2H5O
9、HO2 CH3COOH+H2O。(4)在果酒制作过程中排气口排出的是CO2,而在果醋制作过程中因醋酸菌是好氧细菌,需要连续充气,因此排气口排出的既有CO2,又有含氧量较低的空气。(5)醋酸菌发酵的条件是氧气充足,在果酒发酵旺盛时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长,所以醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。答案:(1)醋酸发酵(2)洗去浮尘 反复冲洗(3)果酒发酵 果醋发酵 泵入空气(氧气)(4)酵母菌 CO2(含氧量少的)空气和CO2(5)不能。因为果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长,且醋酸菌的发酵条件是氧气充足【互动探究】(1)当进行果酒发酵后,如果图2的装置改为果醋发酵,则需要改变哪些条件?提示:接
10、种醋酸菌,打开充气口,并置于温度为3035的环境中。(2)参与果酒发酵和果醋发酵的微生物在结构上有什么区别?提示:参与果酒发酵的是酵母菌,是真核生物,有核膜包被的细胞核;参与果醋发酵的是醋酸菌,是原核生物,没有核膜包被的细胞核。【变式训练】“葡萄美酒夜光杯,欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑,古来征战几人回。”自古酒就与人类生活息息相关。请回答下列酿制葡萄酒的有关问题。(1)人类酿制葡萄酒使用的微生物主要是酵母菌,它的同化作用类型是。(2)酵母菌繁殖的最适温度是;酒精发酵一般将温度控制在1825。传统葡萄酒发酵技术所使用的酵母菌的来源是。(3)现在工厂化生产果酒,为提高果酒的品质,更好地抑制其他微
11、生物的生长,采取的措施是,并接入合适的菌种。(4)某同学自酿葡萄酒时,在发酵后期向发酵液中通入空气,并将发酵液置于3035环境中,结果发现发酵液中有醋酸菌出现,这类微生物在糖类缺乏时可以使转化为,后者再转化为(物质)。【解析】(1)酵母菌不能制造有机物,所以属于异养型微生物。(2)酵母菌的最适繁殖温度和酒精发酵的最适温度不同,前者是20左右,后者是1825。传统的葡萄酒发酵技术所使用的酵母菌的来源是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。(3)葡萄酒生产过程中需要酵母菌发酵产生酒精,若有其他微生物,则其他微生物进行呼吸作用可能产生其他的代谢产物,因此需要对原料和设备进行消毒和灭菌。(4)在3035环境中
12、通入空气时会有醋酸菌进行醋酸发酵产生醋酸,具体过程是醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。答案:(1)异养型(2)20左右 附着在葡萄皮上的野生型酵母菌(3)对原料和设备进行消毒和灭菌(4)酒精 乙醛 醋酸1.(2013青岛模拟)下图是两位同学制作果酒和果醋时使用的装置。同学甲:用A(带盖的瓶子)装置制作葡萄酒,在瓶中加入适量葡萄汁,发酵温度控制在1825,每隔12 h左右将瓶盖拧松一次(注意不是打开瓶盖),之后再将瓶盖拧紧。当发酵产生酒精后,再将瓶盖打开,盖上一层纱布,温度控制在3035,进行制作果醋的发酵。同学乙:用B装置,温度控制与同学甲相同,不同的是制作果酒阶段除充气口用夹子夹紧外,
13、排气口的橡胶管也用夹子夹住,并且每隔12h左右松一松夹子放出多余的气体,制作果醋阶段适时向充气口充气。经过20天左右,两位同学先后完成了自己的发酵制作。据此回答有关问题:(1)从制作果酒和制作果醋两阶段对装置的处理方式判断,酵母菌和醋酸菌的异化作用类型依次是。(2)同学甲在制作果酒阶段,每隔12h左右就要将瓶盖拧松一次,但又不打开瓶盖,这样做的目的是_。(3)B装置中排气口要通过一个长而弯曲的橡胶管与瓶身相连,这样做的原因是。(4)制作果酒时要将温度控制在1825,而制作果醋时要将温度控制在3035,原因是。【解析】(1)从实验过程可以看出,酵母菌可以在有氧或无氧条件下生活,而醋酸菌在有氧条件
14、下才能生活,相应的酵母菌的异化作用类型是兼性厌氧型,而醋酸菌则是需氧型。(2)酵母菌在无氧呼吸时会产生二氧化碳,若每隔一段时间把瓶盖拧松一次,就能很好地排出产生的二氧化碳,但又不能打开瓶盖,因为打开瓶盖后外界的气体会进入,还有可能会带来各种杂菌。(3)B装置中排气口要通过一个长而弯曲的橡胶管与瓶身相连,在一定程度上可以减少或防止杂菌的进入。(4)不同微生物生长和发酵的最适温度不完全相同,应该根据不同微生物的生长需求提供最适温度,以利于微生物的生长和发酵。答案:(1)兼性厌氧型、需氧型(2)在制作果酒阶段的后期,酵母菌无氧呼吸会产生大量气体,如不及时放出会把瓶子或瓶盖涨破,不打开瓶盖是防止氧气和
15、有害杂菌进入(3)防止(杂菌)的污染(4)1825是酵母菌生长和发酵的最适温度,3035是醋酸菌生长和发酵的最适温度2.(2013临沂模拟)腐乳是我国独有的发酵食品,是当今国际推崇的营养高效食品。某科研机构研究了腐乳生产过程中不同浓度的食盐对腐乳中氨基酸含量和pH的影响,其中部分数据如下。请回答下列问题。浓度(%)时间(d)581156.666.726.70106.636.626.68204.646.586.62304.616.566.58454.506.476.52604.116.446.50后期发酵阶段腐乳的pH(注:后期发酵阶段是指从腐乳装瓶后直到成熟的过程)(1)腐乳生产过程有多种微生
16、物的参与,其中起主要作用的是。(2)腐乳制备过程中,加盐可以,使豆腐块变硬。(3)由图可知,后期发酵过程中,随着时间的延长,腐乳中游离氨基酸的含量将,蛋白质含量呈趋势。这是由于前期发酵阶段产生了大量的,在后期发酵阶段将豆腐中的蛋白质分解为小分子的物质。(4)由表可知,后期发酵到60天时,盐浓度为的腐乳已经腐败,说明。(5)综上研究结果,为了满足口味清淡消费者的需求,同时保证营养丰富、口感鲜美,在生产过程中应该使盐浓度控制在左右。【解析】(1)参与腐乳生产的微生物主要是毛霉,毛霉产生的蛋白酶可以将蛋白质分解成小分子的游离氨基酸。(2)在腐乳制备过程中,加盐可以使豆腐中的水析出,使豆腐块变硬,同时
17、也可以抑制其他微生物的生长。(3)由图可知,在后期发酵过程中,蛋白质的含量下降,这是由于蛋白酶将其分解成游离氨基酸。(4)由表可知,盐浓度为5%的腐乳已经腐败,这是因为盐浓度过低,不能抑制其他微生物的生长导致的。(5)当盐浓度为8%时,氨基酸含量增加较快,而且能够抑制其他微生物的生长,保证腐乳的口味清淡。答案:(1)毛霉(2)析出豆腐中的水(3)上升 下降 蛋白酶(4)5%盐浓度过低,不足以抑制其他微生物的生长,导致腐乳腐败(5)8%3.某综合实践活动小组进行了“探究泡菜在腌制过程中亚硝酸盐的含量变化”的实验。如图为泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图,下表为测量结果:亚硝酸盐含量(m
18、g/kg)封坛前第4天第8天第12天第16天1号坛0.150.60.20.10.12号坛0.150.20.10.050.053号坛0.150.70.60.20.2请根据上述情况,回答下列问题:(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜,原因是_。(2)制备泡菜的盐水中清水与盐的质量比约为,为什么盐水需煮沸并冷却后才可使用_。(3)为确保发酵过程所需的无氧环境,应注意_。(4)实验中3只坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异,最可能的原因是。(5)测定亚硝酸盐含量的方法是。【解析】(1)有些蔬菜含有丰富的硝酸盐,若这些蔬菜放置过久,其中的硝酸盐就会被微生物还原成亚硝酸盐,危害人体健康。(2)从煮沸和冷却两个方面说明
19、操作的意图。(3)成功制作泡菜的关键是营造无氧环境,常用的方法是将坛口用水封好,防止外界空气进入。因此要经常补充坛盖边沿水槽中的水。(4)泡菜在开始腌制时,坛内环境有利于某些细菌的繁殖(包括一些硝酸盐还原菌),这些细菌可以促进硝酸盐还原为亚硝酸盐。但随着腌制时间的延长,乳酸菌也大量繁殖,对硝酸盐还原菌产生一定的抑制作用,使其生长繁殖受到影响,造成泡菜中亚硝酸盐的含量又有所下降。可见,亚硝酸盐的含量与坛内微生物的种类和数量有关。(5)测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。将经过显色反应后的待测样品与已知
20、浓度的标准显色液进行目测比较,可大致估算出样品中的亚硝酸盐含量。答案:(1)亚硝酸盐含量低(2)41 加热煮沸是为了杀灭杂菌,冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响(3)经常补充坛盖边沿水槽中的水(4)各坛中微生物的种类和数量可能存在差异(5)比色法【方法技巧】泡菜发酵过程中亚硝酸盐的变化规律(1)发酵初期硝酸盐还原菌活动旺盛，亚硝酸盐含量有所增加。(2)发酵中期由于乳酸菌产生了大量乳酸，其他细菌的活动受到抑制，由于硝酸盐还原菌受抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降。(3)亚硝酸盐在整个发酵过程中的含量变化趋势为先上升后下降至相对稳定(如图所示)。4.(201
21、1浙江高考)杨梅是浙江省的特色水果之一,为对其进行深加工,某厂进行了杨梅酒和杨梅醋的研制,基本工艺流程如下:请回答：(1)在制备杨梅酒过程中,为了提高杨梅的出汁率,在压榨前可加入一定浓度的纤维素酶和酶。甲罐顶上弯管中加水的主要目的是。发酵一定时间后,观察到发酵罐内液面不再有,说明发酵基本完毕。(2)在制备杨梅醋过程中,乙罐内先填充经处理的木材刨花,然后加入含菌的培养液,使该菌在刨花上,再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵,杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的来调节。(3)在杨梅酒和杨梅醋发酵的整个过程中,某物质浓度随时间变化的示意图如下,该物质是。【解析】(1)由于细胞壁的主要成分为纤维
22、素和果胶,所以在压榨前用一定浓度的纤维素酶和果胶酶处理。发酵为无氧呼吸过程,需要提供无氧环境,所以弯管处加水的目的是防止空气进入。发酵完成后,CO2的生成结束,所以发酵罐内液面不再有气泡冒出。(2)制备醋酸过程需要避免其他杂菌干扰,所以乙罐内填充经灭菌处理的木材刨花。制备醋酸需要的菌种为醋杆菌(醋酸菌),加刨花的目的是让醋杆菌(醋酸菌)附着在刨花上,使醋杆菌(醋酸菌)与培养液充分接触。杨梅醋的产生量与流入乙罐的杨梅酒的量有关,所以杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的流速来调节。(3)在酿制杨梅醋的过程中,酵母菌能进行酒精发酵,所以酒精浓度先升高,后期酒精产量减少,同时醋杆菌(醋酸菌)又消耗酒精,所以
23、酒精浓度在整个过程中的变化如题图所示。答案:(1)果胶 防止空气进入 气泡冒出(2)灭菌 醋杆(醋酸)附着 流速(3)酒精5.(能力挑战题)传统生物技术与我们现代的生活依旧很贴近,下面是几则实例,请分析回答:(1)人类酿酒的历史有5 000年了,直到19世纪,法国的巴斯德才发现葡萄汁变酒是酵母菌的发酵作用。在葡萄汁装入消毒发酵瓶时,要留有大约1/3的空间,为什么?。所使用的发酵液能使酵母菌生长繁殖而绝大多数其他微生物无法适应,这种发酵液应具有的特点。(2)千百年来,腐乳一直受到人们的喜爱,腐乳生产工艺如下:现代科学研究证明,a过程有多种微生物参与,其中起主要作用的是。经过发酵后的腐乳味道鲜美,
24、易于消化吸收,原因是。(3)利用发酵技术生产泡菜等食品易产生亚硝酸盐,过量亚硝酸盐会危害人体健康,因此要检测腌制过程中产生的亚硝酸盐含量。在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸反应后,与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成色染料,与标准液进行目测比较,可以估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。【解析】(1)利用酵母菌发酵酿酒时,应使酵母菌先进行有氧呼吸快速繁殖,再进行无氧呼吸产生酒精。(2)制作腐乳的发酵过程中,起主要作用的是毛霉。毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸,从而利于消化吸收。(3)用比色法可以检测腌制过程中产生的亚硝酸盐含量。答案:(
25、1)在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖 缺氧、呈酸性(答不全不可)(2)毛霉 毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸(3)玫瑰红【方法技巧】发酵工程四步曲第一步：选取发酵原料并对原料进行预处理。第二步：对发酵原料高压灭菌，冷却后接种相应菌种。第三步：发酵过程。不同微生物对生活条件有着不同的要求，根据相应菌种控制温度、通气等。第四步：对发酵产品进行分离和提纯，从而获得符合要求的发酵产品。6.泡菜是人们日常生活中比较喜欢食用的一种食品,但是泡菜中却含有亚硝酸盐。某研究性学习小组的同学为了探究泡菜在发酵过程中不同食盐浓度和发酵时间对
26、亚硝酸盐含量变化的影响,设计了相关实验进行研究。请回答:(1)制作泡菜的原理是。(2)测定亚硝酸盐含量的实验原理是:在条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生反应后,与盐酸萘乙二胺溶液结合形成色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行比较,可以估测出泡菜中亚硝酸盐的含量。(3)现有红萝卜和白萝卜,你认为更适合用做实验材料的是;原因是_。(4)如图是该活动小组记录的三种食盐浓度的泡菜中的亚硝酸盐含量与发酵天数的关系图。根据此实验结果,你认为比较适合制作泡菜的食盐浓度为;原因是_。【解析】泡菜是利用乳酸菌在无氧的环境下大量繁殖,将葡萄糖分解成乳酸。亚硝酸盐在盐酸酸化条件下,与对氨基苯磺酸发生重氮化
27、反应后,与盐酸萘乙二胺溶液结合形成玫瑰红色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行比较,可以估测出泡菜中亚硝酸盐的含量。白萝卜比红萝卜更适合用做实验材料,因为红萝卜含有红色素,容易干扰显色反应。从题图中看出,5%的食盐浓度适合制作泡菜,因为食盐浓度为5%的泡菜中亚硝酸盐含量变化最快,说明乳酸菌代谢最旺盛,且在发酵11天后亚硝酸盐含量降到最低值。答案:(1)乳酸菌在无氧的环境下大量繁殖,将葡萄糖分解成乳酸(2)盐酸酸化 重氮化 玫瑰红(3)白萝卜 避免植物中的色素对显色反应产生干扰(4)5%因为食盐浓度为5%的泡菜中亚硝酸盐含量变化最快,说明乳酸菌代谢最旺盛,且在发酵11天后亚硝酸盐含量降到最低值
