第1章 第1节 传统发酵技术的应用-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

第1章 发酵工程 章首导学 第1节 传统发酵技术的应用 任务一　发酵与传统发酵技术 微生物的 代谢 自主预习 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 任务二　泡菜的制作 自主预习 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 任务三　果酒及果醋的制作 自主预习 体积分数为70%的酒精 1/3 18~30 30~35 合作探究 学以致用 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 新情境命题 蓝莓酒和蓝莓醋的制作(科学探究) 课堂小结　巩固提升 课下巩固训练(一)　 传统发酵技术的应用 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 05 06 07 08 09 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 01 02 03 04 知识框图 情境导思 无论是高耸入云的大厦，还是横跨山河的大桥，任何一项宏伟工程，都要有总设计蓝图和现场施工技术，发酵工程也是这样。例如，我们看到蚕吃桑叶吐的是蚕丝，鸡吃谷物而生出的是鸡蛋，便设想从发酵罐中获取蚕丝和不带壳的鸡蛋，这就是发酵工程的总设计蓝图。人们可以按设想的蓝图对微生物菌种进行细胞水平、分子水平不同层次的设计改造，构建出自然界中原来没有的、具有特殊功能的“超级菌”和“工程菌”，再通过发酵工程技术生产出所需物质。 (1)现代发酵工程是如何在传统发酵技术的基础上发展起来的？ (2)现代发酵工程用到的技术与传统发酵技术有什么不同？ (3)发酵工程在生产生活中有哪些应用 【学习目标】1.生命观念：通过分析发酵菌种的代谢特点，阐明制作泡菜、果酒和果醋的原理，形成结构与功能观。 2.科学思维：结合泡菜、果酒和果醋的制作原理，运用创新思维设计并改进实验装置。 3.科学探究：运用发酵原理，设计并完成泡菜、果酒和果醋的制作，以及对实验结果进行分析与评价，培养科学探究及实验操作能力。 4.社会责任：通过查阅资料，设计实验并跟踪检测泡菜制作过程中亚硝酸盐的含量变化，关注食品安全及人体健康。 氨基酸 毛霉 1.发酵的概念：人们利用 ，在适宜的条件下，将原料通过 转化为人类所需要的产物的过程。 2.腐乳的制作 (1)主要原理：蛋白质 eq \o(――→,\s\up7(蛋白酶)) 肽＋ (2)参与的微生物：酵母、曲霉和毛霉等，主要是 。 微生物 微生物 微生物 3.传统发酵技术 (1)概念：直接利用原材料中天然存在的 ，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的 进行发酵、制作食品的技术。 (2)特点：以 的固体发酵及半固体发酵为主，通常是 或作坊式的。 4.下列食品是传统发酵食品的是 。 ①豆腐　②腐乳　③酱油　④香醋 ⑤豆油　⑥泡菜　⑦豆豉　⑧馒头 ⑨米酒　⑩豆浆　⑪酸奶　⑫米饭 混合菌种 家庭式 ②③④⑥⑦⑧⑨⑪ 蛋白酶、脂肪酶 增多 豆腐的品种有很多，红方腐乳因加入红曲而成红色，味厚醇香；糟方腐乳加入酒糟而酒香扑鼻；青方腐乳不加辅料，用豆腐本身渗出的水加盐腌制而成。豆腐乳的品种还会因豆腐的含水量、酒的种类和用量等因素而不同。 (1)多种微生物参与腐乳制作，其中起主要作用的是 。 (2)豆腐发酵主要利用了微生物产生的 等酶类，通过发酵，豆腐中营养物质的种类 (填“增多”或“减少”)，且更易于消化和吸收。 毛霉 (3)在腐乳制作过程中，盐的用量如何影响腐乳的质量？ 提示：盐浓度太低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐的腐败；盐浓度过高，会影响腐乳的口味。 (4)吃腐乳时，你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。这层“皮”是怎样形成的？ 提示：前期发酵时毛霉在豆腐表面上生长出菌丝，使腐乳成形。 1.(2024·黑龙江哈尔滨高二期中)腐乳需加盐腌制，其生产过程一般分为前酵期(培菌)和后酵期(装瓶后常温条件下放置，自然发酵3个月)。下列相关叙述错误的是(　　) A.多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉 B.制作腐乳时，发酵好的豆腐上布满了菌落，这些菌落属于同一物种 C.腐乳制作过程中，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸 D.腐乳制作过程中，加盐可析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬 解析：选B。在腐乳制作过程中，毛霉、酵母、曲霉等多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉，A正确；物种是一定区域内同种生物的全部个体，发酵菌种除毛霉外，还包括多种微生物，因此豆腐上的菌落不属于同一物种，B错误；腐乳制作过程中，蛋白质水解为小分子的肽和氨基酸，脂肪分解为甘油和脂肪酸，C正确；腐乳制作过程中，加盐除了可以防止腐败外，还可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，D正确。 2.腐乳历史悠久，颇负盛名，其制作流程包括磨浆、过滤、定型、压干、霉化、加盐腌制等。下列有关叙述正确的是(　　) A.在腐乳制作过程中有能产生蛋白酶的微生物参与 B.腐乳发酵过程中有多种微生物的参与，起主要作用的是曲霉 C.家庭制作腐乳时，发酵过程的控制有严格标准 D.将豆腐块分层放入瓶中腌制时，随层数加高所加盐减少 解析：选A。腐乳发酵过程中有多种微生物的参与，起主要作用的是毛霉，它能产生蛋白酶，将蛋白质分解为小分子肽和氨基酸， A正确，B错误；家庭制作腐乳时不需要严格标准，而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，这样可以避免其他菌种的污染，保证产品的质量，C错误；因为瓶口受污染的概率更高，所以将豆腐块分层放入瓶中腌制时，随层数加高所加盐增多，有利于抑制微生物的繁殖，D错误。 3.(2024·山西运城高二期中)下列关于腐乳制作过程的叙述，错误的是(　　) A.参与豆腐发酵过程的微生物不止毛霉一种 B.家庭制作腐乳时，大多属于传统的固体发酵方式 C.腐乳的制作利用了传统发酵技术 D.随着发酵时间的延长，脂肪能被完全分解为氨基酸和甘油 解析：选D。参与豆腐发酵过程的微生物包括毛霉、酵母、曲霉等，A正确；家庭制作腐乳时，属于传统的固体发酵方式，B正确；腐乳、酱油、醋等都是利用传统发酵技术制作的食品，C正确；脂肪会被脂肪酶分解为甘油和脂肪酸，氨基酸是组成蛋白质的小分子物质，D错误。 厌氧 C6H12O6 eq \o(――→,\s\up7(酶)) 2C3H6O3(乳酸)＋能量 1.与泡菜制作有关的菌种——乳酸菌 分布 空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内等 种类 常见的有乳酸链球菌和 代谢特点 细菌，反应简式为 用途 用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等 2.泡菜的制作 (1)菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。 乳酸杆菌 香辛料 八成 冷却好的盐水 注满水 (2)制作流程 5%~20% 煮沸冷却 半坛 【深挖教材·P6】 制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？ 提示：煮沸的目的：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止盐水温度过高，杀死坛内的微生物。 3.泡菜制作的注意事项 (1)泡菜坛的选择：应选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。 (2)盐水需煮沸冷却后待用。 (3)菜料装至 满时，再加入盐水至没过全部菜料，盖好坛盖。 (4)封坛时，坛盖边沿的水槽中要 ，严格密封，以保证乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。 (5)注意控制温度、食盐水浓度和发酵时间。温度过高、食盐水浓度低于10%、腌制时间过短会造成其他细菌大量繁殖， 含量升高。食盐水浓度过高，会使泡菜口味不佳，甚至影响乳酸菌的发酵。 八成 注满水 亚硝酸盐 减少 4.泡菜腌制中乳酸菌数量、乳酸和亚硝酸盐含量的变化 发酵时期 乳酸菌数量 乳酸含量 亚硝酸盐含量 发酵初期 少(O2抑制乳酸菌活动) (硝酸盐还原菌的作用) 发酵中期 最多(乳酸积累抑制其他菌活动) 下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解) 发酵后期 (乳酸积累，pH下降，抑制自身活动) 继续增多直至稳定 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制) 变化曲线 少 增加 增多 (2)向泡菜坛加入“陈泡菜水”的作用是什么？ 提示：提供乳酸菌菌种。 家庭泡菜的制作方法：新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洁并用白酒擦拭过的泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于阴凉处。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”。在实验室或工厂化生产泡菜时，还要跟踪检测泡菜腌制过程中产生的亚硝酸盐含量。 (1)发酵初期会有气泡从坛沿水槽内间歇性地放出，从而使坛内逐渐形成厌氧状态，乳酸发酵开始。这些气泡产生的原因是什么？ 提示：酵母菌等进行细胞呼吸产生CO2。 (3)若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是什么？ 提示：泡菜盐水浓度过高，乳酸菌通过渗透作用失水，乳酸菌生长、发酵被抑制。 (4)乳酸菌是厌氧菌，发酵时需控制严格的无氧环境。尝试说出泡菜制作过程中制造无氧环境的措施。 提示：①选择气密性好的泡菜坛。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，盐水没过全部菜料。④盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水；发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补水。 1.(2023·山东高考)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是(　　) A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸菌被杀死 B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌 C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入 D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低 解析：选C。①沸盐水冷却后再倒入坛中，将盐水煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，主要目的是造成无氧环境，有利于乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是为了排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④可检测到腌制泡菜的完整发酵过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。 2.下列有关泡菜发酵的叙述，正确的是(　　) A.与泡菜风味的形成直接有关的乳酸菌不会分布在植物的体表和空气中 B.乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸的过程，只在其细胞质基质内完成 C.在坛沿水已干涸的泡菜坛内，乳酸菌在液体表面繁殖出现“生花”“长膜”现象 D.在配制泡菜水时，应将清水煮沸冷却后再配制质量分数为5%～20%的盐水 解析：选B。在自然界中，乳酸菌分布广泛，空气、土壤、植物体表、人和动物的肠道内都有乳酸菌分布，A错误；乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸的过程是无氧呼吸过程，只在其细胞质基质内完成，B正确；在坛沿水已干涸的泡菜坛内，液体表面出现“生花”“长膜”现象，这主要是酵母菌形成的，C错误；在配制泡菜水时，应先用清水和食盐配制质量分数为5%～20%的盐水，然后将盐水煮沸冷却后待用，D错误。 3.(2024·河南信阳高二期中)某兴趣小组分别用3种不同浓度的食盐溶液制作泡菜，下图是该小组记录的亚硝酸盐含量与发酵时间的关系图，下列描述正确的是(　　) 解析：选D。由题图可知，5%食盐溶液组亚硝酸盐含量变化最大，峰值最高，A错误；由图可知，随腌制时间的延长，亚硝酸盐的含量先升高后降低，最后维持相对稳定，因此为降低亚硝酸盐含量，不是发酵时间越长越好，B错误，D正确；腌制泡菜过程中经发酵会产生多种酸，其中含量最高的酸是乳酸，C错误。 A.食盐的浓度越高，亚硝酸盐含量变化越大，峰值越高 B.为降低亚硝酸盐含量，需要泡菜发酵时间越长越好 C.腌制泡菜过程中经发酵会产生多种酸，其中含量最高的酸是亚硝酸 D.发酵过程中会产生亚硝酸盐，其含量先增多后减少 兼性厌氧型 28 ℃ 酒精发酵 酿酒 1.果酒的制作 (1)菌种： 。 ①分布：含糖量较高的水果、蔬菜表面等。 ②代谢类型： 。 ③酿酒酵母最适生长温度：约为 。 ④利用：可用于 、制作馒头和面包等。 (2)发酵原理：酵母菌在无氧条件下，进行 ，产生酒精。 反应式：C6H12O6 eq \o(――→,\s\up7(酶)) 2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量 酵母菌 O2、糖源都充足 缺少糖源 乙醇 2.果醋的制作 (1)菌种： 。 ①代谢类型： 。 ②最适生长温度： 。 ③利用：可用于制作各种风味的醋。 (2)发酵原理 ①当 时，醋酸菌能将糖分解成乙酸。 反应式：C6H12O6＋2O2 eq \o(――→,\s\up7(酶)) 2CH3COOH(乙酸)＋2H2O＋2CO2＋能量 ②当 时，醋酸菌直接将 转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。 反应式：C2H5OH＋O2 eq \o(――→,\s\up7(酶)) CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量 醋酸菌 好氧型细菌 30～35 ℃ 3.制作果酒和果醋的方法步骤 【深挖教材·P7】 在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”，为什么？ 提示：通气的目的是使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖；密封的目的是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。 【点拨】　发酵过程中的相关变化 (1)果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化 ①菌体数量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。发酵中期形成无氧环境，酵母菌数量增加缓慢，最后达到稳定。发酵后期由于酒精含量较高，可能会导致酵母菌大量死亡。 ②酒精含量的变化：发酵初期酵母菌进行有氧呼吸，没有酒精产生。发酵中期酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精，酒精含量增加。发酵后期由于酒精含量升高，大量酵母菌死亡，酒精含量不再增加。 (2)果酒、果醋制作过程中pH的变化 ①果酒发酵时产生的部分CO2会溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。 ②果醋发酵时产生的乙酸溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。 4.制作果酒和果醋的装置 (1)酒精发酵时：充气口 ，排气口排出酵母菌无氧呼吸产生的CO2。 (2)醋酸发酵时：充气口连接气泵，不断通入空气，排气口排出剩余的空气和微生物呼吸作用产生的CO2。 (3)排气口连接长而弯的胶管不仅用于排气，还能防止 进入瓶中污染发酵液。 (4)出料口可用于取样，检测发酵液中的发酵产物。 关闭 空气中微生物 5.实验现象及检测 (1)实验现象 发酵 酒精发酵 醋酸发酵 味道 酒味 酸味 泡沫 有泡沫 无泡沫 发酵液颜色 浑浊 浑浊，液面形成白色菌膜 (2)检测 ①酒精发酵：果酒发酵后取样，可通过嗅味和品尝进行初步鉴定，也可以利用橙色的重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变为 来检测酒精。 ②醋酸发酵：可通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，也可通过检测和比较醋酸发酵前后的pH(可用pH试纸)做进一步的鉴定。 灰绿色 6.制作果酒和果醋的菌种和发酵条件的比较 项目 制作果酒 制作果醋 发酵菌种 来源 附着在新鲜水果上的野生酵母菌 变酸酒表面的菌膜或人工接种醋酸菌 结构特点 有以核膜为界限的细胞核，有多种细胞器 无以核膜为界限的细胞核，只有核糖体一种细胞器 代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 发酵条件 温度 18～30 ℃ 30～35 ℃ 时间 10～12 d 7～8 d 氧气 前期需氧，后期无氧 一直需要充足氧气 pH 酸性 酸性 联系 醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，酒精发酵为醋酸发酵提供原料 高温会杀死与发酵有关的微生物 酵母菌 真核生物 原核生物 山西老陈醋含有多种营养成分，生产工艺经3 000多年的传承和发展，具有了传统手工技艺与现代科学相结合的特点，被认定为国家非物质文化遗产。工艺流程为：高粱→蒸煮→拌大曲→酒精发酵→醋酸发酵→熏醅→淋醋→陈酿。其中以大麦、豌豆等原料制成的大曲，含有多种与发酵有关的微生物。 (1)拌大曲前蒸煮高粱的目的是 ，蒸煮后的高粱需要冷却，原因是 。 (2)酒精发酵阶段起主要作用的微生物是 ，酵母菌和醋酸菌在细胞结构方面的主要区别是酵母菌属于 ，醋酸菌属于 。 高温杀菌，避免其他杂菌的污染 (3)由酒精发酵转变为醋酸发酵，需要改变的环境条件是 ，发酵过程中抑制杂菌污染非常重要，该阶段抑制杂菌生长的物质有 。 (4)醋酸菌可以将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸。若果汁中含有醋酸菌，则在酒精发酵旺盛时，醋酸菌能否将乙醇发酵为乙酸？ 提示：不能。因为酒精发酵时为无氧环境，会抑制醋酸菌生长，醋酸菌的发酵条件是氧气充足，且发酵所需的温度不同。 通入无菌空气，升高温度 酒精、乙酸 1.(2024·湖北武汉高二期中)图甲是传统发酵技术的装置图，图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。有关叙述错误的是(　　) A.果酒和果醋的制作均可利用甲装置 B.③和④过程都需要氧气的参与，但反应场所不同 C.使用甲装置制作果醋时，要打开阀a，关闭阀b D.制作果酒和果醋的过程中，发酵液的pH都会降低 解析：选C。甲装置中，阀a控制进气，阀b控制排气，所以可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作，A正确。过程③表示有氧呼吸的第二和第三阶段，该过程在真核生物酵母菌内的反应场所是线粒体；过程④表示醋酸发酵，醋酸菌属于原核生物，所以该过程的反应场所是细胞质基质，B正确。醋酸发酵的原理是醋酸菌有氧呼吸产生乙酸，而醋酸菌为好氧细菌，故应一直打开阀a通气，同时打开阀b将微生物呼吸产生的CO2以及剩余的空气排出，C错误。果酒制作过程会产生二氧化碳，形成碳酸，导致pH降低；果醋发酵过程会产生乙酸，使发酵液的pH降低，D正确。 2.在葡萄酒的制作过程中，下列操作可能引起发酵液受污染，进而导致发酵失败的是(　　) A.榨汁机进行清洗并晾干 B.葡萄先去除枝梗，再冲洗多次 C.发酵瓶先清洗，再用体积分数为70%的酒精擦拭后晾干 D.每次排气时，只需拧松瓶盖，不能将盖完全揭开 解析：选B。发酵瓶、榨汁机用洗洁精进行清洗，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用，这是防止发酵液被污染的措施之一，A、C不符合题意；先去除枝梗再冲洗葡萄，会使葡萄破损而增加被杂菌污染的机会，冲洗多次会使附着的酵母菌大量减少，可能导致发酵失败，B符合题意；每次排气时，只需拧松瓶盖，不能将盖完全揭开，可以防止发酵液被污染，D不符合题意。 3.浓香型白酒是采用优质糯高粱和小麦为原料，以传统的“老五甑(蒸馏酒用的锅)”生产法为基础精心酿造而成的。老五甑酿造法的主要特点是混蒸混烧、续渣配料、多轮次发酵蒸酒。下列叙述正确的是(　　) A.糯高粱、小麦中的淀粉和纤维素都是发酵微生物生命活动的能源物质 B.该工艺可以提高酒粮的利用率和出酒率，增加香味物质的积累 C.若酿造过程中酒变酸，可能与农杆菌大量繁殖有关 D.发酵过程中的物种丰富度保持不变 解析：选B。纤维素是植物细胞细胞壁的主要成分，不能成为发酵微生物生命活动的能源物质，A错误；该工艺混蒸混烧、续渣配料、多轮次发酵蒸酒，其中多轮次发酵蒸酒等过程可以提高酒粮的利用率和出酒率，同时也可以增加香味物质的积累，B正确；酿造过程中酒变酸，可能与醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸有关，C错误；发酵过程中酒精的积累以及发酵液pH的下降，会导致某些微生物死亡，物种丰富度会降低，D错误。 蓝莓酸甜宜人、细腻多汁、气味清香，由蓝莓酿制的蓝莓酒和蓝莓醋被称为“液体黄金”和“口服化妆品”等。图1是以鲜蓝莓为原料天然发酵制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图，图2为制作蓝莓酒、蓝莓醋的装置图。 【命题设计】 1.考查知识迁移能力及对流程图的分析能力 (1)过程③和过程④所用微生物的主要区别是后者 。 2.考查果酒和果醋的发酵条件及生命观念 (2)过程④是在 时，醋酸菌将蓝莓汁中的糖分解成乙酸；过程⑤当 时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转变为乙酸。 3.考查对问题的分析能力及科学探究 (3)图2装置进行蓝莓酒发酵产生酒精时，排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，目的是 。在发酵过程中，一般将温度控制在 。 答案：(1)无核膜包被的细胞核　(2)氧气、糖源都充足　缺少糖源　(3)避免空气中其他微生物进入发酵装置　18～30 ℃ 【教材答疑】 从社会中来 P4 葡萄酒和葡萄醋都由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌无氧呼吸产生了酒精，另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了乙酸，因此口感不同。 [练习与应用·P8] 一、概念检测 1.(1)×　(2)×　(3)√　2.D 二、拓展应用 1.传统的发酵食品有酒、酸奶、食醋等。它们制作的原理分别是酵母菌的无氧呼吸、乳酸菌的无氧呼吸、醋酸菌的有氧呼吸。 2.(1)应该在发酵10天后食用比较合适，因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。 (2)可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。 (3)“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。 3.C同学的装置更适合制作果醋。进一步改进：可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等。 【体系构建】 【核心语句】 1.乳酸菌是厌氧细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸，可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。 2.酵母菌是一类单细胞真菌，为兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵，酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。 3.醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸；当缺少糖源时则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。多数醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃。 【基础巩固练】 一、选择题 1.下列关于乳酸菌的叙述，错误的是(　　) A.乳酸菌的种类很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌 B.乳酸菌在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内均有分布 C.乳酸菌是兼性厌氧型微生物 D.乳酸菌可将葡萄糖分解为乳酸 解析：选C。乳酸菌是厌氧细菌，C错误。 2.在实验室中可利用酵母菌发酵的方式制作葡萄酒，下列说法正确的是(　　) A.葡萄糖在酵母菌细胞的线粒体内被分解 B.制作葡萄酒时酵母菌先在有氧条件下大量增殖 C.制作过程中酵母菌始终处于碱性环境 D.酵母菌的发酵产物不会抑制自身的代谢活动 解析：选B。葡萄糖在细胞质基质中被分解，A错误；有氧条件下，酵母菌可快速繁殖，故酿酒时需先在有氧条件下让酵母菌繁殖，增加酵母菌数量，然后无氧发酵产生酒精，B正确；发酵后期由于二氧化碳和其他代谢废物溶解于发酵液中，发酵液将呈酸性，C错误；发酵产物(如酒精)会抑制酵母菌的生长繁殖，D错误。 3.《诗经》中记载：“中田有庐，疆场有瓜，是剥是菹，献之皇祖”，菹即泡菜。在菹的制作过程中，起主要作用的微生物是(　　) A.毛霉 B.醋酸菌 C.乳酸菌 D.酵母菌 解析：选C。菹即泡菜，泡菜的制作离不开乳酸菌。在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。 4.(2024·山东聊城高二期中)下列关于泡菜制作过程的相关说法，正确的是(　　) A.泡菜中含有亚硝酸盐，而绿色食品中因不含有亚硝酸盐可以放心食用 B.为了保证泡菜坛内的无氧环境，腌制时应将泡菜坛装满 C.将切好的新鲜蔬菜、香辛料和冷却好的盐水同时放入泡菜坛中 D.腌制过程中泡菜坛内液体表面可能出现一层由酵母菌繁殖形成的白膜 解析：选D。泡菜中含有亚硝酸盐，绿色食品中含有亚硝酸盐相对较少，而不是不含有，A错误；制作泡菜所需要的微生物是乳酸菌，为厌氧菌，为保证泡菜发酵过程中的无氧环境，在装坛发酵前后需要检查泡菜坛有无裂纹和砂眼，并对泡菜坛进行用水密封坛口处理，制作时装至八成满即可，B错误；将切好的新鲜蔬菜晾干后放入泡菜坛内，装至半坛时，放入香辛料，继续装至八成满，而后将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料，C错误；由于酵母菌为兼性厌氧型微生物，因此腌制过程中泡菜坛内液体表面可能出现一层由酵母菌繁殖形成的白膜，D正确。 5.(2020·山东高考)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是(　　) A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快 B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的 C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施 D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡 解析：选C。由题干信息可知，“浸曲发”是将酒曲浸到活化，在酵母菌活化的过程中酵母菌细胞吸水代谢加快，A正确；“鱼眼汤”是冒出鱼眼大小的气泡，气泡是酵母菌进行呼吸作用产生的CO2释放形成的，B正确；“炊作饭”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施，C错误；“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透，其目的是防止蒸熟的米温度过高致使酒曲中的微生物死亡，D正确。 6.某研究性学习小组进行果酒、果醋发酵实验。下列相关叙述正确的是(　　) A.先供氧进行果醋发酵，然后隔绝空气进行果酒发酵 B.果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵 C.适当加大接种量可以提高发酵速率，抑制杂菌繁殖 D.与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品品质更好 解析：选C。先隔绝空气进行果酒发酵，再供氧进行果醋发酵，A错误；果酒发酵所需的最适温度低于果醋发酵，B错误；与自然发酵相比，人工接种过程中利用了单一菌种，所以发酵获得的产品品质更好，D错误。 7.(2024·四川凉山高二期中)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是(　　) A.泡菜制作过程中，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸和二氧化碳 B.果醋制作过程中，醋酸菌在无氧条件下产生乙酸 C.米酒制作过程中，将容器密封可以抑制酵母菌生长 D.酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸菌 解析：选C。乳酸菌能将葡萄糖分解成乳酸，不产生二氧化碳，A错误；果醋制作过程中，醋酸菌在有氧条件下产生乙酸，B错误；酵母菌在有氧条件下可以大量繁殖，在密封即无氧条件下产生酒精，米酒制作过程中，将容器密封可以抑制酵母菌生长，C正确；酸奶制作过程中，后期低温处理时大部分乳酸菌已死亡，不会大量繁殖，D错误。 8.(2024·山东枣庄高二期中)传统发酵食品的制作需要各种各样的微生物，且控制发酵条件至关重要。下列相关叙述正确的是(　　) A.制作泡菜时，发酵后期尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖，需要定期开盖放气 B.醋酸菌在O2、糖源充足时将乙醇转化为乙醛，然后变为乙酸 C.葡萄皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后直接通入无菌空气即可制作葡萄醋 D.腐乳制作过程中参与的微生物包括酵母、曲霉和毛霉等，其中毛霉起主要作用 解析：选D。乳酸菌属于厌氧菌，开盖放气会影响乳酸菌发酵，因此不能开盖放气，A错误；当O2、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成乙酸，当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸，B错误；醋酸菌为需氧菌，且发酵温度高于果酒的发酵温度，因此制作好葡萄酒后，除通入无菌空气，还需要适当提高发酵装置的温度，C错误；腐乳制作过程中参与的微生物包括酵母、曲霉和毛霉等，其中毛霉起主要作用，D正确。 二、非选择题 9.(2024·广东茂名高二期中)桂圆是一种药食两用的水果，可用于生产果酒。科研团队比较了5种酵母菌(3种酿酒酵母、2种非酿酒酵母)对桂圆果浆的发酵效果，并从中选择适宜的菌种进行发酵，以期得到品质更好的桂圆果酒。生产桂圆果酒的工艺流程为：新鲜桂圆去皮去核→桂圆果肉→打浆→调酸→酶解→调糖→接种→发酵→过滤。回答下列问题： (1)在发酵流程中应增加“桂圆去皮去核之前进行清洗”环节，该操作的目的是 。调好的果浆装瓶时，注意瓶中要留有大约 的空间，盖好瓶盖。然后将温度控制在 进行发酵。 (2)下表为5种酵母(Y1：SY果酒活性干酵母；Y2：RW果酒活性干酵母；Y3：葡萄酒高活性干酵母；Y4：耐高温高活性干酵母；Y5：生香活性干酵母)发酵的桂圆果酒品质(总酯与果酒的香味有关)，根据表格可得出结论：应在5种酵母中选择 两种酵母菌作为桂圆果酒发酵优良菌种。 酵母 酒精度/% 总糖/(g/L) 总酸/(g/L) 总酯/(g/L) Y1 13.4 1.3 6.8 0.19 Y2 13.1 2.4 6.4 0.18 Y3 13.3 1.6 6.2 0.15 Y4 12.6 3.4 8.1 0.11 Y5 11.0 8.5 7.6 0.38 (3)酵母菌添加量过少时，可能导致 或发酵失败。 (4)酿好的果酒可继续用于酿醋，其原理为 (写出化学反应式)。 解析：(1)为防止去皮去核后清洗造成的杂菌污染，应该在桂圆去皮去核之前进行清洗。酵母菌属于兼性厌氧菌，其在有氧条件下可以大量繁殖，故将桂圆果浆装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，这样既为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又可防止发酵旺盛时汁液溢出。温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度为28 ℃，所以需将温度控制在18～30 ℃进行发酵。(2)从表格中可以看出，Y5将原料中的物质转变为糖类能量较强，Y1中酒精度数较高，说明 产酒能力强，应选择Y1和Y5两种酵母菌作为桂圆果酒发酵优良菌种。(3)当酵母菌添加量过少时，桂圆果酒发酵过程缓慢，发酵时间将会变长或发酵失败。(4)醋酸菌可以酒精为原料进行果醋发酵，化学反应式见答案。 答案：(1)为防止去皮去核后清洗造成的杂菌污染　1/3　18～30 ℃　(2)Y1和Y5　(3)发酵时间变长　(4)C2H5OH＋O2 eq \o(――→,\s\up7(酶)) CH3COOH＋H2O＋能量 【综合提升练】 一、选择题 1.(2024·湖北武汉高二期中)刺梨是云贵川的特有水果，富含超氧化物歧化酶和大量的维生素C、花青素等，是制作果酒和果醋的优质原料。刺梨酒和刺梨醋的主要生产流程如图所示，下列叙述错误的是(　　) A.发酵过程Ⅱ需要通入氧气 B.发酵过程Ⅰ的温度比发酵过程Ⅱ高 C.图示发酵过程中发酵液pH逐渐降低 D.发酵Ⅰ、Ⅱ是此生产过程的中心环节 解析：选B。发酵过程Ⅱ是醋酸菌利用酒精生产乙酸的过程，醋酸菌为需氧菌，发酵过程Ⅱ需要通入氧气，A正确；酒精发酵的适宜温度为18～30 ℃，醋酸发酵的适宜温度为30～35 ℃，因此发酵过程Ⅰ(酒精发酵)的温度比发酵过程Ⅱ(醋酸发酵)低，B错误；酒精生产过程中酵母菌无氧呼吸会产生CO2，使发酵液pH降低，醋酸发酵过程中产生的乙酸会使发酵液的pH降低，C正确；酒精发酵是酵母菌在无氧条件下产生酒精，醋酸发酵是醋酸菌利用酒精生产乙酸，因此发酵Ⅰ、Ⅱ是此生产过程的中心环节，D正确。 2.(2024·江苏镇江高二期中)镇江香醋是一种通过固态发酵工艺制作的小曲醋，酿造的工业流程如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A.冷却是为了保证酒精发酵所需的最适温度 B.酒曲中的菌种与醋酸菌的代谢类型相同 C.碳源不足且氧气充足时，醋酸菌可利用酒精进行发酵 D.醋酸发酵中经常翻动发酵物，目的是释放发酵产生的大量气体 解析：选C。根据图示，将糯米蒸熟后冷却是为了降低温度，防止杀死酒曲中的酵母菌，A错误；酒曲中的菌种是酵母菌，代谢类型是异养兼性厌氧型，而醋酸菌的代谢类型是异养需氧型，B错误；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，C正确；醋酸菌为好氧菌，经常翻动发酵物，利于控制发酵温度和通气状况，D错误。 3.(2024·湖南长沙高二期中)传统泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化如图所示，其中亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，硝酸盐还原菌适宜的酸碱度为中性。若摄入过多亚硝酸盐，则对人体有害。下列说法错误的是(　　) A.发酵初期，亚硝酸盐含量升高，主要是由于硝酸盐还原菌大量繁殖造成的 B.发酵中期，乳酸菌进行有氧呼吸而大量繁殖产生大量的乳酸 C.发酵后期，乳酸菌数量下降与营养物质的消耗和乳酸的积累都相关 D.取食泡菜的时间宜在发酵的中期靠后期 解析：选B。发酵初期，亚硝酸盐含量升高，主要是由于硝酸盐还原菌大量繁殖造成的，A正确；发酵中期，无氧的环境有利于乳酸菌进行大量繁殖产生大量的乳酸，B错误；发酵后期，乳酸菌数量下降与营养物质的消耗和乳酸的积累都相关，C正确；取食泡菜的时间宜在发酵的中期靠后期，此时的亚硝酸盐含量较低、乳酸含量较高，D正确。 二、非选择题 4.利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。 回答下列问题： (1)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的 、 能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解 成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和 。米曲霉发酵 过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于 (填 “自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。 (2)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于 (填 “真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是 ；在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是 (答出1点即可)。 答案：(1)蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　异养好氧　(2)原核生物　酒精和二氧化碳　酒精(或乳酸或食盐) $$