内容正文:
发酵工程
第1章
第1节 传统发酵技术的应用
[目标导学] 1.简述传统发酵技术的特点,说出常见的传统发酵食品。2.概述微生物发酵的原理。3.尝试制作泡菜、果酒和果醋,说出传统发酵技术应用的优点与不足。
内容索引
NEIRONGSUOYIN
学习任务二 泡菜的制作
学习任务一 发酵与传统发酵技术
课时作业 巩固提升
备选题库 教师独具
学习任务三 果酒和果醋的制作
发酵与传统发酵技术
学习任务一
1.发酵
(1)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)原理:不同的__________具有产生不同__________的能力。
梳理 归纳教材知识
微生物
微生物的代谢
微生物
代谢物
2.腐乳的制作
(1)参与的微生物:多种微生物参与了豆腐的发酵,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是________。
(2)制作的原理:经过微生物的发酵,豆腐中的蛋白质被分解成________________________。
(3)腐乳的特点:味道鲜美,易于____________,便于保存。
毛霉
小分子的肽和氨基酸
消化吸收
3.传统发酵技术
(1)概念:直接利用__________中天然存在的微生物,或利用前一次发酵保存下来的________、________等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
(2)类型:传统发酵以混合菌种的________发酵及__________发酵为主,通常是家庭式或________式的。
原材料
面团
卤汁
固体
半固体
作坊
(3)下列食品属于传统发酵食品的有____________________。
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
②③④⑥⑦⑧⑨⑪
[正误辨析]
(1)发酵是指人们利用原料培养人类所需要的微生物的过程。( )
(2)腐乳的制作需要多种微生物的参与,起主要作用的是曲霉。( )
(3)毛霉主要通过产生蛋白酶分解蛋白质参与腐乳发酵。( )
(4)传统发酵以混合菌种的液体发酵为主,通常是工厂式生产。( )
×
×
√
×
1.思考并回答下列关于腐乳的相关问题。
(1)腐乳具有味道鲜美,易于消化吸收的特点,试分析易于消化吸收的原因。
提示:毛霉等微生物通过发酵将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,这些小分子物质易于消化吸收。
探究 要点合作突破
(2)毛霉进行有氧呼吸的场所在哪里?
提示:细胞质基质和线粒体。
(3)我们平时吃的豆腐与腐乳最大的区别在哪里?
提示:豆腐是传统豆制品,不是发酵食品;腐乳是豆腐的发酵食品。
2.下面是一种豆瓣酱的制作过程,请回答下列问题。
煮黄豆→冷却后在黄豆表面抹上一层面粉→发酵→加盐、加水→在烈日下暴晒、搅动,进一步发酵。
(1)参与豆瓣酱发酵的微生物来自哪里?
提示:来自空气中。
(2)每年进行同样的操作,但是每年制作的豆瓣酱的口感都不完全相同,有些年份甚至制作不成功,你知道这是为什么吗?
提示:发酵的生产条件不易控制,容易受杂菌污染。
3.回答下列关于传统发酵技术的问题。
(1)传统发酵技术所使用的微生物,其来源有哪些?
提示:①原材料中天然存在的微生物;②前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物。
(2)使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗?为什么?
提示:不属于。使用前一次发酵保存下来的面团进行的发酵才属于传统发酵技术。
[归纳总结]
1.传统发酵技术
2.传统发酵技术的优点和缺点
传统发酵技术的优点有操作简单,便于家庭式或作坊式生产,它是文化的传承等;缺点有生产条件不易控制,容易受杂菌污染,生产效率较低,产物不单一等。
提醒:发酵可以分为需氧发酵和厌氧发酵,而必修1中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”,是狭义的发酵概念。
1.腐乳是我国古代劳动人民制造出的一种经过微生物发酵的大豆食品。下列相关叙述正确的是( )
A.制作的腐乳比豆腐更容易保存
B.腐乳的发酵过程只有毛霉参与
C.腐乳制作过程中,有机物的总量增加
D.微生物产生的酶将豆腐中的蛋白质分解为葡萄糖
强化 题点对应训练
A
解析:相比豆腐,腐乳中氨基酸、小分子的肽增多,营养价值比豆腐高,更容易保存,A正确;多种微生物参与了腐乳的发酵,其中起主要作用的是一种称为毛霉的丝状真菌,B错误;腐乳制作过程中,毛霉产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子有机物并利用其中一部分能量,因此腐乳制作过程中有机物种类增多,但有机物的干重减少,C错误;蛋白质分解产物为氨基酸和小分子的肽,D错误。
2.下列关于发酵和传统发酵技术的说法,错误的是( )
A.发酵是利用微生物的代谢将原料转化成人类所需要的产物
B.发酵产物都是微生物细胞无氧呼吸的产物
C.传统发酵一般是利用天然存在的菌种进行发酵
D.传统发酵通常是家庭式或作坊式的
B
解析:发酵产物不一定都是微生物细胞无氧呼吸的产物。酒精是酵母菌无氧呼吸的产物,乙酸是有氧条件下,醋酸菌代谢产生的代谢产物,B错误。
泡菜的制作
学习任务二
1.制作泡菜的菌种——乳酸菌
(1)分布:空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内部等,但制作传统泡菜是利用____________________________来进行发酵的。
(2)种类:常见的有乳酸链球菌和____________。
(3)用途:乳制品的发酵、泡菜的腌制等。
2.制作原理
(1)无氧的情况下,乳酸菌将__________分解为________。
(2)反应简式:___________________________________________。
梳理 归纳教材知识
植物体表面天然的乳酸菌
乳酸杆菌
葡萄糖
乳酸
3.制作步骤
5%~20%
冷却
新鲜
半坛
盐水
水
发酵时间
[正误辨析]
(1)乳酸菌就是指的一种单一的厌氧细菌。( )
(2)制备泡菜时,盐水煮沸后可以立即使用。( )
(3)泡菜的制作前期需要通入氧气,后期应严格保持无氧条件。( )
(4)膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康。( )
×
×
×
√
1.泡菜制作过程中,应选择无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛;而且向坛盖边沿的水槽中注满水,并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水。回答下列问题。
探究 要点合作突破
(1)制作泡菜过程中,要配制质量分数为5%~20%的盐水,请写出配制盐水时以下物质或操作的作用或目的。
①盐的作用:____________________________,所以盐含量过低会造成杂菌污染。
②煮沸的目的:___________________________________________。
③冷却:_________________________________________________。
调味、抑制微生物生长
杀灭盐水中的微生物及除去盐水中氧气
是为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动
(2)用水密封泡菜坛的目的是什么?这说明泡菜制作需要什么条件?
提示:用水封闭坛口使坛内与坛外空气隔绝,这是最简易的制造无氧环境的方法。这说明泡菜制作过程中乳酸菌进行乳酸发酵需要无氧环境。
(3)为什么泡菜坛只能装八成满?
提示:发酵初期,由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃进行发酵,发酵产物中会产生较多的二氧化碳,如果泡菜坛装得太满,发酵液可能会溢出坛外;另外,泡菜坛装得太满,会使盐水不容易完全淹没菜料,从而导致坛内菜料变质腐烂。
2.某同学在制作泡菜前,查阅资料得知,可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”;在用质量分数为5%的食盐水制作泡菜时,他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量,结果如图,分析下列问题。
(1)腌制泡菜时加入适量“陈泡菜水”,其中“陈泡菜水”所起的作用是什么?
提示:“陈泡菜水”中含有前一次发酵保存下来的乳酸菌,可以为泡菜发酵提供菌种,缩短发酵时间。
(2)据图分析,泡菜发酵时间是不是越长越好?为什么?
提示:不是。在一定时间范围内,泡菜发酵时间长,亚硝酸盐含量逐渐降低,但是发酵时间过长,可能会产生其他有害物质。
(3)该同学第一次制作出的泡菜“咸而不酸”,造成这个结果最可能的原因是什么?
提示:盐浓度过高,抑制了乳酸菌等微生物的活动。
[归纳总结]
泡菜发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化情况
发酵时期 乳酸菌数量 乳酸含量 亚硝酸盐含量
初期 少(O2抑制乳酸菌活性) 少 增加(硝酸盐还原菌的作用)
中期 最多(乳酸抑制其他微生物活动) 增多 开始下降(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解)
发酵时期 乳酸菌数量 乳酸含量 亚硝酸盐含量
后期 减少(乳酸积累,pH下降,抑制乳酸菌活性) 继续增多,
最后保持稳定 继续下降,最后相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
曲线
3.在泡菜的制作过程中,下列有关叙述错误的是( )
A.制作的原理是乳酸菌有氧呼吸产生乳酸
B.泡菜坛要选择密封性好的坛子
C.盐水要淹没全部菜料
D.制作时间与温度有关
强化 题点对应训练
A
解析:泡菜制作的原理是乳酸菌无氧呼吸产生乳酸,A错误;因为乳酸菌是厌氧细菌,所以泡菜坛要选择密封性好的坛子,为乳酸菌的发酵提供无氧环境,B正确;制作泡菜时,盐水要淹没全部菜料,防止菜料变质腐烂,同时便于乳酸菌无氧发酵,C正确;温度影响乳酸菌的代谢速率,所以泡菜制作时间与温度有关,D正确。
4.下列有关泡菜制作的叙述,正确的是( )
A.泡菜制作过程中食盐用量越低越有利于乳酸菌的生长
B.制作泡菜时泡菜坛要密封,主要目的是避免外界杂菌的污染
C.蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高
D.将配制好的盐水煮沸后冷却待用,冷却的目的是降低水中氧气的含量
C
解析:使用质量分数5%~20%的盐水为宜,食盐用量过低易造成杂菌大量繁殖,A错误;制作泡菜时泡菜坛要密封,主要是为乳酸菌的生长繁殖创造无氧条件,B错误;蔬菜若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐,导致亚硝酸盐的含量升高,C正确;盐水煮沸后冷却的目的是避免高温杀死乳酸菌,D错误。
果酒和果醋的制作
学习任务三
1.果酒的制作
梳理 归纳教材知识
酵母菌
水果
异养兼性厌氧型
28 ℃
酿酒
(2)发酵原理:酵母菌在无氧条件下,进行____________,产生酒精。
(3)反应简式:__________________________________________。
酒精发酵
2.果醋的制作
醋酸菌
异养需氧型
30~35 ℃
(2)发酵原理
①当O2、糖源都充足时,醋酸菌能将糖分解成________。
反应简式:C6H12O6+2O2 2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量。
②当缺少糖源时,醋酸菌则直接将________转化为乙醛,再将乙醛变为________。
反应简式:_______________________________________________。
乙酸
乙醇
乙酸
3.果酒、果醋的制作步骤
体积分数为70%的酒精
清水
枝梗和腐烂的籽粒
1/3
18~30
12
纱布
30~35
7~8
[正误辨析]
(1)制作果醋的温度比制作果酒的温度高。( )
(2)制作果酒和果醋时需对水果进行煮熟,防止杂菌污染。( )
(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)在果酒发酵后期,拧松瓶盖的间隔时间可延长。( )
√
×
×
√
1.如图表示果酒和果醋制作的相关流程,请回答下列问题。
挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→乙酸发酵
↓ ↓
果酒 果醋
探究 要点合作突破
(1)根据酵母菌和醋酸菌的代谢特点,分析它们在代谢过程中吸收和释放的气体。
提示:酵母菌属于兼性厌氧微生物,在有氧呼吸过程中需要氧气,在无氧呼吸过程中不需要氧气,但都能产生二氧化碳;醋酸菌是好氧细菌,在代谢过程中需要吸收氧气,糖源充足时产生二氧化碳,缺少糖源时不产生二氧化碳。
(2)在冲洗环节中能否反复冲洗?为什么?
提示:不能。防止过多地冲洗掉葡萄皮表面的野生酵母菌,影响发酵效果。
(3)为什么将葡萄汁装入发酵瓶时要留1/3的空间?
提示:先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,消耗完氧气后再进行酒精发酵;同时防止发酵过程中因为产生CO2造成发酵液溢出。
(4)制作葡萄酒的过程中,每隔12 h左右拧松瓶盖,目的是什么?能否打开瓶盖?为什么?
提示:拧松瓶盖的目的是放出CO2,防止发酵瓶爆裂。不能打开瓶盖。因为要避免杂菌污染发酵液。
(5)在制作果酒和果醋的过程中,发酵液分别有哪些变化?引起变化的原因是什么?
提示:在果酒的制作过程中,发酵液中会产生气泡,这是因为酵母菌无氧呼吸产生CO2;如果是用紫色葡萄制作果酒,随着发酵时间的延长,由果皮进入发酵液的花青素会越来越多,因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。果醋发酵过程中一般不会出现气泡,发酵完成时,在发酵液的液面上会出现一层菌膜,这是醋酸菌的菌膜。
(6)在制作果醋的过程中,酵母菌是否还会继续发酵?
提示:随着醋酸发酵的进行,发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖,因此酵母菌活性很低,很难继续发酵。
(7)醋酸菌从何而来?采用什么措施可以加快果醋的制作?
提示:打开瓶盖后,空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖,其他的菌种因不适应环境条件而不能繁殖。制作果醋时,可以先买一瓶醋,将其打开暴露于空气中,一段时间后在醋的表面会有一层薄膜,用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。
(8)在果酒和果醋的制作过程中,需要控制的条件有哪些不同?
提示:①温度不同。制作果酒和制作果醋所用的微生物不同,制作果酒利用的是酵母菌,温度应控制在18~30 ℃;制作果醋利用的是醋酸菌,温度应控制在30~35 ℃。②气体条件不同。果酒制作时需先通气,后密封;果醋制作时需一直通气。
2.如图为果酒和果醋制作的实验装置图,据图分析回答下列相关问题。
(1)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当?为什么?
提示:不恰当。因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3,而且不能淹没排气口。
(2)醋酸菌进行发酵时,无论是利用糖源还是酒精,甲都需要打开,请说明原因。
提示:醋酸菌是好氧细菌,在发酵过程中始终需要氧气,如果氧气中断则会引起醋酸菌死亡。
(3)果酒发酵时甲、乙两管应处于关闭状态,但要适时排气,为什么?
提示:防止发酵装置爆裂。
(4)利用该装置制备果酒和果醋时,为什么只能先制备果酒再制备果醋,而不能先制备果醋再制备果酒?
提示:因为醋酸菌可以利用乙醇发酵产生乙酸,而酵母菌不能利用乙酸发酵产生乙醇。
[归纳总结]
1.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发酵瓶、榨汁机需清洗干净,用70%酒精消毒,并晾干;
②发酵瓶排气管用长而弯曲的胶管而不用直管
2.果酒、果醋制作中发酵装置图中各结构的作用
装置图 结构 作用
充气口 ①醋酸发酵时连接充气泵,输入无菌空气;②制果酒时关闭充气口
排气口 用来排出CO2
长而弯曲的胶管 防止空气中微生物的污染
出料口 便于取料,及时监测发酵进行的情况
3.结果分析与评价
项目 酒精发酵 醋酸发酵
气味和味道 酒味 酸味
气泡和泡沫 有 无(缺少糖源)
发酵液颜色 颜色加深变成深红色
(以紫葡萄作原料) 浑浊,液面形成白色菌膜
检验和检测 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
5.下列关于制作果酒和果醋的叙述,正确的是( )
A.制作果酒和果醋分别需要醋酸菌和酵母菌
B.制作果酒和果醋都需要不断充入氧气
C.乙醇发酵和醋酸发酵过程中都一定有气体产生
D.酵母菌和醋酸菌都可以利用糖源进行发酵
强化 题点对应训练
D
解析:制作果酒需要的菌种是酵母菌,制作果醋需要的菌种是醋酸菌,A错误;酵母菌在无氧条件下才能够产生酒精,所以在乙醇发酵阶段不能充入氧气,B错误;乙醇发酵过程中有CO2产生,而醋酸菌在缺少糖源的发酵过程中无气体产生,C错误;酵母菌可以通过无氧呼吸将葡萄糖转化成酒精,醋酸菌可以在氧气和糖源都充足的条件下将葡萄糖转化成醋酸,D正确。
6.某兴趣小组利用石榴为原料制备石榴酒和石榴醋,其简要流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.操作中对石榴破碎、榨汁的主要目的是增加原料与酵母菌的接触面积,提高发酵效率
B.调整成分时需加入一定量的蔗糖,其主要作用是为酵母菌提供充足糖源,增加酒精含量
C.石榴酒发酵中需始终打开实验装置充气口并将温度控制在18~30 ℃
D.用制备的石榴酒发酵制取石榴醋,需加入醋酸菌并适当提高发酵温度和充入足量O2
答案:C
解析:操作中对石榴破碎、榨汁的主要目的是增加原料与酵母菌的接触面积,提高原料的利用率,因而可提高发酵效率,A正确;调整成分时需加入一定量的蔗糖,其主要作用是为酵母菌提供充足糖源,有利于酵母菌的生长繁殖,同时也能增加酒精含量,B正确;石榴酒发酵中需关闭实验装置充气口,制造无氧环境,并将温度控制在18~30 ℃,C错误;用制备的石榴酒发酵制取石榴醋,利用的微生物为醋酸菌,相对于酵母菌参与的石榴酒发酵,醋酸菌是需氧型且生长需要较高的温度,需要改变的发酵条件为适当提高发酵温度和充入足量O2,D正确。
课堂小结
备选题库 教师独具
1.下列关于传统发酵技术的叙述,错误的是( )
A.传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵
B.传统发酵利用的微生物一般为天然存在的单一菌种
C.酱油、醋、泡菜等可通过传统发酵获得
D.传统发酵存在杂菌情况不明、过程控制缺乏标准等问题
解析:传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,B错误。
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B
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2.从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内,泡菜逐渐变酸,乳酸菌与杂菌数量也发生变化,下列有关分析错误的是( )
A.泡菜制作初期就有乳酸菌的存在
B.密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据一定优势
C.在发酵过程中,乳酸含量逐渐增多,可以抑制其他微生物的生长
D.发酵过程中,杂菌数目的减少使乳酸菌与杂菌的种间竞争减弱,因此乳酸菌数量一直增多
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解析:发酵后期由于乳酸大量积累,pH下降,抑制了乳酸菌的活性,乳酸菌数量减少,D错误。
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3.如图A表示果酒和果醋制作的实验流程,图B是制果酒和果醋的发酵装置图。下列有关叙述不正确的是( )
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5
A.图A中,①过程制作果酒时需
要挑选新鲜葡萄,用清水冲洗1~2
次后去除枝梗和腐烂的籽粒再榨汁
B.图B装置中果醋是在丙瓶产生的,
发酵的微生物利用的碳源主要是葡萄糖
C.图A中,与①过程相比,②过程需要在较高的温度条件下进行
D.图B装置有一个不足之处,即在甲瓶上没有设置排气口
答案:B
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解析:图A中,①过程制作果酒时需
要挑选新鲜葡萄,用清水冲洗1~2
次后去除枝梗和腐烂的籽粒,沥干,
随后榨汁,A正确;图B装置中的乙
瓶通入空气,说明其是果醋的发酵装
置,即果醋是在乙瓶产生的,发酵的
微生物利用的碳源可能是甲瓶发酵产生的酒精,B错误;图A中,①过程表示果酒发酵,②和③过程都表示果醋发酵,酒精发酵的温度通常为18~30 ℃,醋酸发酵的温度通常为30~35 ℃,即与①过程相比,②过程需要在较高的温度条件下进行,C正确; 图B装置中的甲瓶是密封的,说明是果酒的发酵装置,酵母菌进行酒精发酵会产生CO2气体,而甲瓶上没有设置排气口,不利于将酒精发酵时产生的CO2定时排出,D正确。
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5
4.关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作,下列叙述正确的是( )
A.发酵所利用的微生物都属于原核生物
B.发酵过程都在无氧条件下进行
C.发酵过程都在同一温度下进行
D.发酵都是放热过程
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D
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解析:参与果酒制作的微生物是酵母菌,属于真核生物,A错误;参与果醋制作的醋酸菌是好氧细菌,因此果醋发酵需要有氧条件,B错误;不同的发酵产物需要的温度不同,果醋发酵所需温度是30~35 ℃,而果酒发酵所需温度是18~30 ℃,C错误;发酵过程会进行细胞呼吸,细胞呼吸释放的能量多数以热能散失,故发酵都是放热过程,D正确。
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5.猕猴桃果实肉肥多汁,营养丰富,由它制成的果酒和果醋富含多种氨基酸及维生素,颜色鲜亮,味道柔和,深受人们喜爱。如图是猕猴桃加工成果酒和果醋的简易制作流程图,回答下列问题。
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(1)用猕猴桃酿制果酒时,不可过度清洗,原因是________________。发酵液虽然未经过严格的灭菌处理,但杂菌却不能正常生长繁殖,这是由于果酒发酵的________等条件抑制了杂菌的生长。
(2)果酒制作过程中,酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的场所是________,该阶段应该将温度控制在________。
(3)猕猴桃醋的发酵过程中,除去必需的营养物质外,还需要往发酵液中持续地通入________。除了题述方法外,还可利用猕猴桃汁和白砂糖直接制作果醋,其理论依据是_______________________,
对应的化学反应简式为________________________________。
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(4)如图表示果酒发酵过程中,发酵液的糖度(葡萄糖的质量分数)和酒精度(酒精的体积分数)随时间变化的关系。发酵前24 h,酒精度上升很慢,其原因是_____________________________。
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答案:(1)避免猕猴桃表面的酵母菌大量流失 缺氧、酸性
(2)细胞质基质 18~30 ℃
(3)无菌空气 当O2、糖源都充足时,醋酸菌能将糖分解成乙酸 C6H12O6+2O2 2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量
(4)此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸,大量增殖
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解析:(1)猕猴桃表面的酵母菌可以用来酿酒,若过度清洗,则会导致酵母菌大量流失;酵母菌在无氧环境下产生酒精和CO2,CO2溶于水呈酸性,缺氧、酸性的条件可以抑制杂菌的生长。
(2)酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质;适宜的温度为18~
30 ℃。
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(3)醋酸菌发酵产生醋酸,醋酸菌为好氧细菌,因此需要往发酵液中持续地通入无菌空气;当O2、糖源都充足时,醋酸菌能将糖分解成乙酸,因此还可利用猕猴桃汁和白砂糖直接制作果醋;反应式为C6H12O6+2O2 2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量。
(4)发酵前24 h,此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸,大量增殖,因此酒精度上升很慢。
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课时作业 巩固提升
[基础巩固练]
1.下列关于发酵的说法,不正确的是( )
A.人们了解发酵的本质是从巴斯德开始的
B.利用前一次发酵保存下来的面团进行发酵,属于传统发酵技术
C.不同的微生物发酵会产生不同的产物
D.传统发酵以液体发酵为主
解析:传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵,D错误。
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D
2.下列传统发酵食品的生产与所用主要微生物对应正确的是( )
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A
选项 传统发酵食品 微生物
A 果酒 真核生物,酵母菌
B 果醋 原核生物,乳酸菌
C 泡菜 原核生物,醋酸菌
D 腐乳 原核生物,毛霉
解析:果酒制作是在无氧条件下,酵母菌进行酒精发酵,酵母菌是真核生物,A正确;果醋制作利用的微生物是醋酸菌,其为原核生物,B错误;制作泡菜利用的微生物是乳酸菌,其为原核生物,C错误;制作腐乳利用的微生物主要是毛霉,其为真核生物,D错误。
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3.下列关于发酵原理的叙述,错误的是( )
A.酵母菌将葡萄糖分解产生酒精
B.毛霉将蛋白质分解产生小分子的肽和氨基酸
C.乳酸菌将葡萄糖分解产生乳酸
D.醋酸菌将葡萄糖分解产生乙醛,再将乙醛变为乙酸
解析:当糖源不足时,醋酸菌将乙醇分解产生乙醛,再将乙醛变为乙酸,D错误。
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D
4.下列关于制作泡菜的叙述,错误的是( )
A.对洗净切好的新鲜蔬菜要进行加热消毒处理
B.泡菜在腌制过程中会产生一定量的亚硝酸盐
C.用水密封泡菜坛的目的是隔绝空气中的氧气
D.传统泡菜制作是利用天然乳酸菌来进行发酵的
解析:泡菜制作需要利用蔬菜表面携带的乳酸菌进行发酵,故不能对蔬菜进行加热消毒处理,A错误。
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A
5.泡菜制作的步骤主要包括①沸盐水冷却后倒入坛中,浸没全部菜料,装至八成满;②盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水;③在发酵过程中注意经常向水槽中补充水;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列相关叙述正确的是( )
A.①过程中装入的蔬菜需要经过灭菌处理
B.②过程是为了让坛内形成绝对无氧的环境
C.各地都能制作泡菜,温度对发酵时间没有影响
D.④的结果通常是亚硝酸盐含量先升高后降低
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D
解析:①过程中装入的蔬菜不需要经过灭菌处理,A错误;盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水,主要是为了隔绝空气,为乳酸菌提供简易的无氧环境,坛内形成不了绝对无氧的环境,B错误;温度会影响乳酸菌活性,进而对发酵时间造成影响,C错误;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量,腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先升高后降低,D正确。
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6.如图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况,下列有关叙述错误的是( )
A.需要O2参与的是过程③④⑤
B.导致过程④⑤差异的原因是
糖源是否充足
C.过程②④所需要的最适温度相同
D.过程①②在酵母菌细胞中的发生场所相同
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C
解析:过程③为有氧呼吸的第二、三阶段,发生在线粒体中,需要O2的参与;过程④⑤都是醋酸菌发酵产生乙
酸的过程,也需要O2的参与,A正确;过
程④是醋酸菌在缺少糖源时,将酒精变成
乙醛,再将乙醛变成乙酸;过程⑤是醋酸
菌在氧气、糖源充足时,将葡萄糖转变成乙酸,B正确;过程②④分别是酒精发酵和乙酸发酵的过程,需要的最适温度不同,C错误;过程①为细胞呼吸的第一阶段,发生在细胞质基质中,过程②为无氧呼吸的第二阶段,发生在细胞质基质中,D正确。
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7.如图为果酒与果醋发酵的简易装置及兴趣小组设计的改进装置示意图,下列说法不正确的是( )
A.用体积分数为70%的酒精对上述装置进行消毒后,再装入果汁
B.甲装置在酿酒过程中被杂菌污染的机会比其他两装置大
C.丙装置转为果醋发酵更容易,只需通过气阀2通气即可
D.与甲装置相比,乙装置中的气压更容易保持相对稳定
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C
解析:题述实验中用体积分数为70%的
酒精对上述装置进行消毒后,再装入果
汁进行发酵,目的是避免杂菌污染,A
正确;甲装置在酿酒过程中需要通过拧
松瓶塞排气,而其他的两个装置不需要,因此甲装置被杂菌污染的机会比其他两装置大,B正确;丙装置转为果醋发酵时,需通过气阀1通气,且需提高发酵温度,C错误;因为乙装置中的Na2CO3溶液能够将酵母菌发酵产生的二氧化碳吸收掉,而甲装置中的二氧化碳需要专门排放,否则会爆裂,因此与甲装置相比,乙装置中的气压更容易保持相对稳定,D正确。
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8.小米醋是以小米为原料,通过煮米、大曲酒窖、汾醋、抄缸、拨缸、存醅、淋醋等工序制成。下列说法错误的是( )
A.将煮好的小米摊开放凉之后再加入大曲,可以防止高温杀死大曲中的微生物
B.加入大曲后要拌匀再放入缸内,搅拌可以使原料与大曲中的微生物充分混合
C.大曲酒窖阶段需要每隔一段时间将缸打开,可以排气,也可促进酵母菌繁殖
D.抄缸阶段需对醋醅进行翻动,其目的是增加氧气含量,促进醋酸菌的繁殖
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C
解析:将煮好的小米摊开放凉之后再加入大曲,可以防止高温杀死大曲中的酵母菌等微生物,A正确;加入大曲后要拌匀再放入缸内,搅拌可以使原料与大曲中的微生物充分混合,利于酵母菌发酵充分,B正确;酵母菌无氧呼吸会产生二氧化碳,大曲酒窖阶段需要每隔一段时间将缸打开排气,防止发酵液溢出,C错误;抄缸阶段需对醋醅进行翻动,其目的是增加氧气含量,使醋酸菌充分接触氧气,促进醋酸菌的繁殖,D正确。
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[素能培优练]
9.早在《诗经·邶风·谷风》中就有“我有旨蓄,亦以御冬”的记载,“旨蓄”就是储藏的美味食品,如腌制的泡菜等。下列关于泡菜制作的叙述,正确的是( )
A.腌制时间长短不会影响亚硝酸盐的含量
B.条件适宜时蔬菜中的糖转化成醋酸,溶液pH降低
C.所需盐水的质量分数为0.4%~0.8%
D.可通过向泡菜坛盖边沿的水槽中注水保持发酵所需环境
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解析:制作泡菜时腌制时间长短会影响亚硝酸盐的含量,发酵过程中,亚硝酸盐含量呈先上升后下降最终趋于平稳的状态,A错误;条件适宜时,乳酸菌会将蔬菜中的糖转化成乳酸,使溶液pH降低,B错误;制作泡菜的盐水质量分数为5%~20%,C错误;乳酸菌需要在无氧环境下将葡萄糖分解为乳酸,故腌制泡菜时可通过向泡菜坛盖边沿水槽注水保持发酵所需环境,D正确。
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10.酿酒的原理主要是酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和CO2,如图所示。下列分析错误的是( )
A.糖酵解阶段和发酵阶段的反应场所相同
B.糖酵解阶段和发酵阶段均生成少量ATP
C.NAD+可循环再生持续参与无氧呼吸
D.用酸性重铬酸钾溶液检测酒精后会出现灰绿色
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B
解析:糖酵解阶段发生在细胞质基质,发酵阶段发生在细胞质基质,二者反应场所相同,A正确;无氧呼吸只在第一阶段释放少量能量,即只在糖酵解阶段产生少量ATP,B错误;由图可知糖酵解阶段NAD+结合H+生成NADH,在发酵阶段NADH重新生成NAD+,NAD+可循环再生持续参与无氧呼吸,C正确;酸性重铬酸钾溶液遇酒精由橙色变为灰绿色,用酸性重铬酸钾溶液检测酒精后会出现灰绿色,D正确。
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11.某实验小组制作樱桃醋的流程为樱桃汁→接种酵母菌→发酵→接种醋酸菌→发酵→产品。实验小组还进行了初始酒精浓度对醋酸转化率影响的实验。下列说法错误的是( )
A.酒精发酵和醋酸发酵所需的温度不同
B.酒精发酵和醋酸发酵期间发酵液中会
出现大量气泡
C.酒精发酵和醋酸发酵时间的长短会影
响樱桃醋的风味和品质
D.酒精浓度较高时醋酸发酵所需时间延长,总酸含量升高
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B
解析:酒精发酵和醋酸发酵所用的微生物不
同,其所需的温度不同,A正确;酒精发酵
过程利用了酵母菌的无氧呼吸,这个过程产
生较少的气泡,醋酸发酵是利用酒精为原料,
该过程不产生气泡,B错误;根据题意,酒
精发酵长短会影响初始酒精浓度,而初始酒精浓度也会影响总酸含量,从而进一步影响樱桃醋的风味和品质。同样醋酸发酵时间会影响醋酸的含量,也会影响风味,C正确;酒精浓度较高时,转化率越高,总酸含量越高,醋酸发酵所需时间延长,D正确。
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12.在食醋酿造的酒精发酵阶段,除了酒精含量显著增加外,乳酸、乙酸等有机酸含量也略有增加。检测不同阶段发酵醪液(加入了酒曲的原料和水)中细菌的相对丰度(数量占比),结果如图。
下列相关说法错误的是( )
A.酒曲可为发酵提供产生酒精的微生物
B.食醋酒精发酵阶段需提供无菌空气
C.解淀粉乳杆菌具有较强的酒精耐受力
D.细菌的相对丰度变化会影响食醋的风味
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B
解析:酿造食醋过程中的酒精发酵阶段,
能产生酒精的微生物是酵母菌,发酵醪液
加入了酒曲,故酵母菌是由酒曲提供的,
A正确;食醋酒精发酵阶段的产物酒精是
酵母菌进行无氧呼吸产生的,要严格密封,B错误;在食醋酿造的酒精发酵阶段,酒精含量显著增加,从柱形图可以看出解淀粉乳杆菌相对丰度也在增加,故解淀粉乳杆菌具有较强的酒精耐受性,C正确;不同的微生物会产生不同的代谢产物,故细菌的相对丰度变化会影响食醋的风味,D正确。
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13.如图是制作泡菜及测定泡菜中亚硝酸盐含量的实验流程示意图,请据图回答问题。
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(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜,原因是_____________。
(2)配制泡菜盐水时,盐水的质量分数为__________,盐水需煮沸并冷却后才可以使用,原因是________________。
(3)泡菜发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量,原因是______________________________________________。
(4)泡菜的制作方法不当,很容易造成泡菜变质,试分析可能的原因:__________________________________。
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答案:(1)新鲜蔬菜亚硝酸盐含量低
(2)5%~20% 防止高温将菌种杀死
(3)发酵不同时期亚硝酸盐的含量会发生变化,及时检测能把握取食泡菜的最佳时机
(4)泡菜坛子密封不严或取食工具不卫生,或盐的比例过低等制作方法不当,都会引起杂菌滋生、泡菜变质
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解析:(1)新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低,因此制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜。
(2)用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水,煮沸冷却后再加入新鲜蔬菜腌制,盐水需煮沸并冷却后才可使用,原因是防止高温将蔬菜上的菌种杀死。
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(3)泡菜发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量,原因是发酵的不同时期亚硝酸盐含量会发生变化,及时测定是为了把握取食泡菜的最佳时机。
(4)制作泡菜的菌种是乳酸菌,为厌氧细菌,泡菜坛子密封不严或取食工具不卫生,或盐的比例过低等制作方法不当,都会引起杂菌滋生、泡菜变质。
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14.枸杞果酒果香浓郁、保留了原果实中特有的营养成分,其生产流程大致如图所示。回答下列问题。
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(1)酿制果酒时一般将温度控制在__________℃,酿制果酒的时候一般要先通气,其目的是________________,果酒酿制过程中应适时排气,其原因是__________________________________________。
(2)果汁发酵后可用酸性重铬酸钾溶液来检验酒精是否产生,若观察到__________________________的颜色变化,则说明有酒精产生。
(3)果酒酿造过程中如果果汁灭菌不合格,含有醋酸菌,在酒精发酵旺盛时,醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸?__________。请说明理由:_______________________________________。
(4)枸杞汁调配过程中要控制初始糖浓度。实验发现,若初始糖浓度过高,所得果酒酒精浓度反而偏低。从酵母菌生长繁殖的角度分析,其原因是__________________________________________。
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答案:(1)18~30 利于酵母菌的大量繁殖 排出代谢产生的CO2,维持气压稳定
(2)由橙色变为灰绿色
(3)不能 醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵是无氧环境
(4)初始糖浓度过高,酵母菌细胞失水,导致酵母菌生长繁殖受到抑制
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解析:(1)酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,酿制果酒的时候一般要先通气,其目的是利于酵母菌的大量繁殖,果酒发酵利用酵母菌的无氧呼吸产生酒精的原理,其无氧呼吸也会产生二氧化碳,所以酿制过程中应适时排气,目的是排出代谢产生的CO2,维持气压稳定。
(2)果汁发酵后产生的酒精可以用酸性重铬酸钾溶液进行检测,如果发酵液由橙色变灰绿色,说明有酒精生成。
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(3)果酒发酵为无氧环境,醋酸菌是好氧菌,因此在果酒酿造过程中,如果果汁灭菌不严格,含有醋酸细菌,在酒精发酵旺盛时,醋酸菌也不能将果汁中的糖发酵为醋酸。
(4)初始糖浓度过高会导致酵母菌失水过多,酵母菌生长繁殖受到抑制。
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C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量
(1)菌种:________
C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+能量
(1)菌种:________
C2H5OH+O2CH3COOH(乙酸)+H2O+能量
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