1.1传统发酵技术的应用知识点总结-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

人教版高中生物选择性必修三 生物技术与工程 第一章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用知识点总结 一、发酵与传统发酵技术: 1、发酵:指人们利用微生物,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、腐乳的制作: ( 必修1知识链接: 高中生物的常见分类 1、根据细胞结构特点可分为: ① 无核膜的 原核生物 :二菌( 细菌 、 放线菌 )三体( 支原体 、 衣原体 、 立克次氏体 )。 ② 有核膜的 真核生物 : 动物 、 植物 、 真菌 ( 酵母菌 、 蕈菌 和 霉菌 )、 原生生物 。 ③ 无细胞结构的 病毒 (不属于生命层次,但是生物)。 2、根据同化作用类型可分为: 自养 生物、 异养 生物、兼性营养生物。 3、根据异化作用类型可分为: 好氧 生物、 厌氧 生物、 兼性厌氧 生物。 4、根据生态系统中作用: 生产者 、 消费者 、 分解者 。 )(1)菌种:包含毛霉(为主)、曲霉、酵母菌等。 (2)毛霉: ①细胞归类:单细胞丝状真菌,真核生物。 ( 新陈代谢类型: 异养好氧型 )②同化作用类型:异养生物 ③异化作用类型:好氧生物 ④繁殖方式:孢子生殖 (3)原料:豆腐(70%含水量为宜),富含蛋白质与脂肪。 (4)腐乳发酵原理: ①蛋白酶能将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。 ②脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 (5)豆腐长白毛是怎么一回事吗?豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝。 (6)臭豆腐为什么闻着臭吃着香? ①臭味:发酵过程中蛋白质充分水解会产生氨气,其中的含硫氨基酸还会产生硫化氢,具有刺鼻的臭味。 ②香味:蛋白质分解后产生小分子肽和氨基酸,易于消化吸收,味道鲜美。 (7)制作腐乳时为什么要控制酒的用量?酒精含量过高,腐乳成熟的时间将会延长(酒精抑制蛋白酶的活性,蛋白质不能很好分解);酒精含量过低,不足以抑制微生物生长,可能导致豆腐腐败。 3、 传统发酵技术: (1) 定义: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。 (2) 菌种来源:原材料中天然存在的微生物,前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物(微生物成分一般不单一)。 (3) 类型:固体发酵和半固体发酵。 (4) 实质:有氧或无氧条件下的物质氧化分解。 ( 必修1知识链接: 细胞呼吸 有氧呼吸: ① 第一阶段: 场所 细胞质基质 ② 第二阶段: 场所 线粒体基质 ③ 第三阶段: 场所 线粒体内膜 2、无氧呼吸: ① 第一阶段:同有氧呼吸第一阶段,场所 细胞质基质 ,释放少量能量。 ② 第二阶段:场所 细胞质基质 , 无能量释放 ,产物为 酒精和C0 2 (或 乳酸 )。 ) 二、泡菜制作: 1、 菌种:乳酸菌(为主)、酵母菌等。 (1)乳酸菌: ①细胞归类:单细胞细菌,原核生物。 ( 新陈代谢类型: 异养厌氧型 )②同化作用类型:异养生物 ③异化作用类型:厌氧生物 ④繁殖方式:二分裂 (2)分布广泛:空气、土壤、植物表面、人或动物的肠道内部都有。 (3)常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌,乳酸杆菌常用于制作酸奶。 2、发酵原理:在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。 3、发酵条件:室温、无氧、适宜的pH。 4、制作泡菜探究实践: (1)菌种来源:植物体表面天然的乳酸菌。 (2)选择的泡菜坛或罐子要密封性良好,不合格的泡菜坛容易引起蔬菜腐烂。 (3)方法步骤注意事项: ①盐水配制要求: 盐水浓度为什么选择5-20%?盐浓度过低不足以抑制杂菌生长,导致泡菜变质;浓度过高会抑制乳酸菌发酵。 为什么要将盐水煮沸?煮沸可以杀死微生物,还可以除去其中的氧气。 为什么要等盐水冷却后再加入蔬菜?避免盐水温度过高杀死蔬菜上的乳酸菌。 ②为什么装坛只能装至八成满?防止发酵液溢出、方便拿取泡菜。 ③盐水浸没全部菜料的主要目的?创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵。 ④用水密封泡菜坛的目的?保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。 (4)发酵期间的一些变化: ①发酵初期:有氧气存在,酵母菌占优势,所以水槽内常有气泡产生。坛内环境有利于硝酸盐还原菌的繁殖,将硝酸盐还原为亚硝酸盐。 ②发酵中后期:无氧环境形成,乳酸菌占优势,同时产生的乳酸使pH下降,抑制其他微生物的生长。硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解。 ③为什么泡菜坛内有时会长一层白膜,这层白膜是怎么形成的? 白膜是由于产膜酵母的繁殖形成的,泡菜发酵液营养丰富,其表面氧气含量也很高,适合酵母菌的繁殖。 ④为什么泡菜坛内溶液会增多?盐水浓度较高,使蔬菜细胞渗透失水。 ⑤发酵过程中亚硝酸盐、乳酸菌及乳酸的含量变化: 乳酸不断积累,当它的质量分数为0.4%-0.8%时,泡菜的口味、品质最佳。 (5)进一步探究: ①亚硝酸盐:食物中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康,但是当摄入的总量过高时会引起中毒,严重时会引起死亡。 生活小常识:新鲜蔬菜中含量较少,剩菜以及衰老、腐烂、腌制蔬菜中含量较高;液体沸腾时间越长,含量越高。 为什么说亚硝酸盐对健康不利?大多数亚硝酸盐在人体内随尿排出,但在特定的条件下(适宜的pH、温度和一定的微生物作用,如人和动物的胃液呈酸性),会转变成致癌物亚硝胺,其有致畸和致突变作用。 ②注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。温度过高、食盐的用量过低、腌制时间过短容易造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10天后亚硝酸盐的含量开始下降,待其含量稳定后可以开始食用。 ③有时往坛内加入陈泡菜水的目的是什么? 增加乳酸菌的数量,使其在短时间内形成菌种优势。 ④制作出的泡菜“咸而不酸”,造成这个结果最可能的原因是什么? 盐水中盐的浓度过高,抑制了乳酸菌等微生物的生长。 三、果酒制作: 1、菌种:酵母菌 ①细胞归类:单细胞真菌,真核生物。 ( 新陈代谢类型: 异养兼性厌氧型 )②同化作用类型:异养生物 ③异化作用类型:兼性厌氧生物 ④繁殖方式:出芽生殖和孢子生殖 2、发酵原理: ①在有氧条件下(发酵初期),酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖。 ②在无氧条件下(发酵中、后期),酵母菌进行酒精发酵。 3、发酵条件: ①温度:a、最适繁殖温度:28 b、发酵温度:18-30 ②无氧 (初期有氧) ③其他条件:适宜的pH等。 4、制作果酒探究实践: (1)菌种来源:果皮表面附着的野生型酵母菌。 (2)方法步骤中注意事项: ①器具消毒要求:先用洗洁精清洗,再用70%酒精消毒,晾干。 ②处理葡萄时应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗和腐烂的籽粒?是否冲洗次数越多越好?先冲洗再除枝梗和腐烂的籽粒,避免除去枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会。冲洗次数不能太多,一是容易将皮洗破,二是要防止葡萄皮上的菌种流失。 ③装瓶时为什么要留有大约1/3的空间?上部空间含有氧气,有利于前期酵母菌的有氧呼吸,从而大量繁殖子代,此外还能防止发酵旺盛时汁液溢出。 ④发酵过程中: 为什么每隔12h左右将瓶盖拧松一次(注意不是打开瓶盖)? 释放酵母菌无氧呼吸产生的C02,防止瓶内压力过大。 为什么需要再将瓶盖拧紧?防止杂菌进入,同时营造无氧环境。 (3)结果分析与评价: ①在制果酒的过程中,发酵液有哪些变化?分析引起变化的原因?其中最明显的变化是发生在发酵后多少天? a由于发酵作用,糖分大部分转变为CO2和乙醇。CO2排出越来越旺盛,使发酵液产生气泡,甚至沸腾。在发酵10天后这种现象最明显。 b微生物代谢产生CO2和各种有机酸,pH下降。 c发酵过程产热,会使发酵液温度上升。 d发酵过程中,葡萄皮色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中,颜色加深。 e液体密度变小,因为酒精密度小于葡萄糖溶液密度。 f微生物呼吸过程中产生的CO2不断排出,发酵液重量下降。 ②在制作果酒的过程中,除了酵母菌,是否还有其他微生物生长?它们会对果酒发酵产生影响吗?如果有,如何避免这种影响? 还有乳酸菌、醋酸菌等微生物生长,它们会对果酒发酵产生一定的影响。这就要求在发酵的过程中控制好各种条件,如对容器做好消毒工作、控制好无氧条件、温度条件、pH酸性等。 ③果酒发酵后如何检测是否有酒精的产生? a简单易行的方法:可通过嗅味和品尝来初步鉴定。 b酸性重铬酸钾法:酸性条件下,重铬酸钾与酒精反应成灰绿色。 (4)进一步探究: ①你如何证实葡萄汁转化成葡萄酒,是由于酵母菌的发酵作用? 设置对照组,将葡萄汁进行高压蒸汽灭菌,分别装入1和2号发酵瓶中,1号加入适量酵母菌,2号不加酵母菌,比较发酵结果。 ②为什么果酒发酵过程一般不易受杂菌污染? 在缺氧、呈酸性的发酵液中,酵母菌可以生长繁殖,而大多数其他微生物无法适应这一环境而受到抑制。发酵后期,酒精浓度升高,也会抑制酵母菌和其他杂菌的生长,所以一般情况下酒精浓度不会超过16%。 ③画出发酵过程中葡萄糖、酵母菌及酒精含量变化曲线,回答下列问题: A、为什么发酵初期没有酒精产生? 因为发酵初期装置中还有氧气,酵母菌进行有氧呼吸不产生酒精。 B、发酵后期酵母菌的数量为什么下降? 随着发酵的进行营养物质逐渐消耗,各种代谢废物(如有机酸等)逐渐积累,此外,酒精含量逐渐升高,抑制微生物的生长。 四、果醋制作: 1、菌种:醋酸菌 ①细胞归类:单细胞细菌,原核生物。 ( 新陈代谢类型: 异养好氧型 )②同化作用类型:异养生物 ③异化作用类型:好氧生物 ④繁殖方式:二分裂 2、发酵原理: ①当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成乙酸。 ②当氧气充足、缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为乙酸。 3、发酵条件:①温度:30-35 ②充足的氧气 ③其他条件:适宜的pH等。 4、制作果醋探究实践: (1)菌种来源:主要来源于空气中的野生型醋酸菌。 (2)发酵过程注意事项: ①葡萄酒制作完成后,为什么将瓶盖打开,盖上一层纱布?透气,防止杂菌进入。 ②醋酸菌是好氧菌,在将酒精变为醋酸时需要氧气的参与。醋酸菌对氧气的含量特别敏感,即使短时间中断通入氧气,也会引起醋酸菌的大量死亡。 (3)结果分析与评价: ①在制作果醋的过程中酵母菌是否还会继续发酵?醋酸菌从何而来?采用什么措施可以加快果醋的制作? 随着果醋发酵的进行,发酵液中的pH、温度等均不利于酵母菌的生长繁殖,因此酵母菌活性很低。 果酒发酵结束后会打开瓶盖,这个时候空气中的醋酸菌进入发酵液。 为了缩短发酵时间、确保品质的稳定,工业上大规模生产时,通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种,再将它们接种到物料中进行发酵。 ②如何检测果醋发酵后是否有醋酸产生? 简单易行的方法:可通过嗅味和品尝来初步鉴定。 或者测定发酵前后的pH。 (4)进一步探究: ①果酒发酵到果醋发酵需要改变哪些条件? 氧气:无氧到有氧。 温度:由18-30 升高到30-35 。 ②在变酸的酒的表面观察到的菌膜是什么?是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。 ③发酵装置改进: 备注:加粗下划线部分为重点理解内容,其余部分为了解内容,画 处为易错字。 2025年2月5日修改 ( 第 - 1 - 页 ) 共7页 学科网(北京)股份有限公司 $$