第1章 第1节 传统发酵技术的应用-（配套教参）【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中生物选择性必修第三册（人教版）

第1节　传统发酵技术的应用 [课标内容] 1．结合实例简述发酵、传统发酵技术的概念。2.概述制作泡菜、果酒和果醋的原理。3.利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜。4.利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。 一、发酵与传统发酵技术 不同的微生物具有产生不同代谢物的能力 1.发酵：人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过______________转化为人类______________的过程。 2．传统发酵技术 二、尝试制作传统发酵食品 1．菌种的分布、发酵原理及条件 (1)乳酸菌是一类可以发酵糖类产生乳酸的细菌的统称 ①分布：在自然界中分布广泛，________、土壤、植物体表、人或动物的____________都有乳酸菌分布。 原核生物 ②种类：常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌。 ③发酵原理：乳酸菌是________________，在________的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。即：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。 ④用途：可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。 (2)酵母菌真核生物 (3)醋酸菌原核生物 2．制作传统发酵食品 (1)制作泡菜 ①菌种来源：____________________天然的乳酸菌。 ②制作流程 (2)制作果酒和果醋 ①菌种来源：a.附着在新鲜水果(如葡萄)的果皮表面的__________________。 b．空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌。 ②制作流程 [答案自填] 微生物的代谢　所需要的产物　天然存在　前一次发酵　半固体发酵　家庭式　毛霉　氨基酸　空气　肠道内 厌氧细菌　无氧　含糖量　无氧　28　植物体表面　5%～20%　八成　盐水　野生酵母菌　70%的酒精　1～2　18～30　10～12　30～35　7～8 (1)毛霉主要通过产生蛋白酶分解蛋白质参与腐乳发酵。 (　　) (2)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件。(　　) (3)制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少。(　　) (4)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生乙酸。(　　) (5)果酒和果醋的制作可用同一装置，但需不同的发酵条件。(　　) (6)酿酒过程中密封的时间越长，酵母菌产生的酒精量就越多。(　　) 提示：(1)√ (2)×　制作泡菜利用的微生物是乳酸菌，乳酸菌是厌氧细菌，因此泡菜制作过程中应全程保持无氧条件。 (3)×　制作泡菜过程中，由于乳酸菌的细胞代谢，有机物的干重减少，种类增多。 (4)×　醋酸菌是好氧细菌，在氧气充足、缺少糖源的条件下将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。 (5)√ (6)×　酵母菌无氧呼吸产生酒精，在一段时间内，密封的时间越长，产生的酒精量就越多，但随着密封时间的延长，环境条件变得恶劣，酵母菌无氧呼吸产生酒精的过程会受抑制，酒精产生量不再增多。 【知识框架】 核心点一　泡菜的制作过程 下图为泡菜的制作流程，探究以下问题。 (1)制作泡菜时，加入一部分“陈泡菜水”效果较好，试分析其原因。 (2)制作泡菜时，营造“无氧环境”的措施有哪些？ (3)制作传统泡菜时无需严格灭菌，但随着发酵的进行，乳酸菌逐渐成为优势菌种，试分析其原因。 (4)泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是怎样形成的？ (5)菜料装坛及加入盐水为什么不宜过满？ (6)某同学在用质量分数为5%的食盐水制作泡菜时，在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果如下图所示。 据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为在该条件下泡菜制作控制在多长时间比较合适？为什么？ 提示：(1)“陈泡菜水”中含有乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。 (2)①选择密封性好的泡菜坛；②加入蔬菜后注入煮沸并冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；③盖上坛盖后在坛盖边沿的水槽中注满水。 (3)随着发酵的进行，泡菜坛内形成了缺氧、酸性环境，不利于大多数微生物生长。 (4)白膜是产膜酵母繁殖而形成的。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，在发酵初期，发酵液表面氧气含量较高，适合酵母菌繁殖。 (5)发酵初期酵母菌等微生物进行细胞呼吸产生较多CO2，若装坛过满会导致盐水外溢，甚至造成杂菌污染。 (6)控制在11 d左右比较合适。因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。 泡菜制作过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化情况分析 项目 乳酸菌数量 乳酸含量 亚硝酸盐含量 发酵 初期 少(有氧气，乳酸菌活动受到抑制) 少 增多(硝酸盐还原菌的作用) 发酵 中期 最多(乳酸抑制其他菌活动) 积累增多，pH下降 减少(硝酸盐还原菌活动受抑制，部分亚硝酸盐被分解) 发酵 后期 减少(乳酸积累，pH下降，其活动受到抑制) 继续增多，增多到一定值后不再增多；pH继续下降，下降到一定值后不再下降 减少至相对稳定(硝酸盐还原菌活动被完全抑制) 曲线 模型 1．(2024·广东广州高二期中)豇豆、黄瓜、萝卜等蔬菜常用于制作泡菜，下列相关叙述错误的是(　　) A．用清水和食盐配制的盐水需加热煮沸，冷却后再倒入泡菜坛 B．泡菜坛盖边沿的水槽中需注满水，说明所需菌种进行厌氧发酵 C．制作泡菜过程中，亚硝酸盐的含量逐渐减少 D．若制作的泡菜咸而不酸，可能是因为加入的盐水浓度过高 解析：选C。用清水和食盐配制的盐水需要加热煮沸，以杀灭杂菌，防止污染，冷却后再倒入泡菜坛，A正确；向泡菜坛盖边沿的水槽中注满水，以制造坛内的无氧环境，说明所需菌种进行厌氧发酵，B正确；泡菜的制作过程中，亚硝酸盐的含量先增多，后减少至相对稳定，C错误；盐水浓度过高、发酵温度过低等都可能导致泡菜未能正常发酵，品尝起来咸而不酸，D正确。 2．(教材P8“拓展应用”T2改编)某生物兴趣小组探究了泡菜制作过程中乳酸菌数量、pH以及亚硝酸盐含量的变化，结果如下图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A．乳酸菌数量先增加后减少，不能持续增加 B．若泡菜坛有裂缝，则乳酸菌的数量会减少 C．第3 d的泡菜比第8 d的更适于食用 D．乳酸菌发酵产生的乳酸使pH逐渐降低 解析：选C。由题图信息可知，乳酸菌数量先增加后减少，不能持续增加，A正确；若泡菜坛有裂缝，则坛内有氧气进入，抑制乳酸菌的繁殖，使其数量减少，B正确；由题图信息可知，第3d的亚硝酸盐含量最高，第8d的亚硝酸盐含量低且趋于稳定，故第8d的泡菜比第3d的更适于食用，C错误；乳酸菌发酵产生的乳酸积累使pH逐渐降低，D正确。 核心点二　果酒和果醋的制作 [探究1]下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，据图回答下列问题： (1)从酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸代谢产物的角度思考，酒精发酵过程中“先来水”和“后来酒”的原因分别是什么？ (2)在制作果酒的过程中，除了酵母菌，果酒中还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。如何防止乳酸菌、醋酸菌对果酒发酵的影响？ (3)制作葡萄酒过程中，每隔12 h左右拧松瓶盖，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？ (4)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。 (5)过程①～④所需的最适温度基本相同吗？ 提示：(1)“先来水”的原因是酵母菌先进行有氧呼吸产生水。“后来酒”的原因是在无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。 (2)乳酸菌可分解果酒中的糖等，从而使果酒变质，可以通过改变发酵的温度、pH等控制乳酸菌的数量。醋酸菌可以将糖或乙醇转化为乙酸，由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中减少氧气含量可以抑制醋酸菌的生长繁殖。此外，通过改变发酵的温度、pH等同样可以控制醋酸菌的数量。 (3)拧松瓶盖是为了放出CO2，防止发酵瓶爆裂。不能。打开瓶盖会导致杂菌进入，造成污染。 (4)酵母菌属于兼性厌氧微生物，在有氧呼吸过程中需要吸收氧气，在无氧呼吸过程中不需要吸收氧气，但都能产生二氧化碳；醋酸菌属于好氧细菌，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。 (5)不相同，过程①②③为果酒发酵，最适温度为18～30 ℃；过程④为果醋发酵，最适温度为30～35 ℃。 [探究2] 某同学设计了下图所示果酒、果醋的发酵装置，请分析图中各结构的作用及该装置的使用方法。 (1)各结构的作用 充气口：连接充气泵充入_____________。充气管下端要插到发酵液面以下__________________________处。 排气口：排出微生物代谢产生的CO2。排气管下端离发酵液有一段距离，外部要弯曲，并尽量保证管口向下，可以避免________________________________。 出料口：便于取样检测，及时监测发酵进行的情况或排出废料。 (2)该装置的使用方法 使用该装置制果酒时，应该____________________________________________； 制果醋时，应_______________________________________________________。 提示：(1)氧气(或无菌空气)　近瓶底　空气中微生物的污染　(2)通气后关闭充气口　将充气口连接气泵，输入氧气(或无菌空气) 果酒与果醋制作的比较 比较项目 果酒制作 果醋制作 发酵菌种 来源 附着在新鲜水果的果皮上的野生酵母菌 空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌 分类地位 单细胞真核生物 单细胞原核生物 繁殖方式 出芽生殖、孢子生殖 二分裂生殖 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 结果检测 酒精与橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下反应呈现灰绿色 反应液pH下降 联系 乙酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，酒精发酵为乙酸发酵提供原料 1．(2024·湖南名校高二期中)某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋。下列相关叙述正确的是(　　) A．制作果酒时，容器需尽量装满，以排出空气便于酒精发酵 B．随着发酵的进行，发酵液中糖含量将逐渐增加 C．果酒发酵转果醋发酵时，需打开瓶盖并适当降低发酵温度 D．利用果酒进行果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时产生的气泡量 解析：选D。制作果酒时容器需留大约1/3的空间，以满足发酵初期酵母菌有氧呼吸的条件，同时防止发酵液溢出，A错误；随着发酵的进行，发酵液中的糖不断被消耗，含量逐渐减少，B错误；果酒发酵的适宜温度为18～30 ℃，果醋发酵的适宜温度为30～35 ℃，故果酒发酵转果醋发酵时需要适当提高发酵温度，C错误；果酒发酵能产生二氧化碳，果醋发酵时，利用酒精产生乙酸，不会产生二氧化碳，故利用果酒进行果醋发酵时产生的气泡量明显减少，D正确。 2．(教材P8“拓展应用”T3改编)下图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程图和发酵装置示意图。下列相关分析正确的是(　　) A．①过程要先切块后清洗以减少杂菌的污染 B．②过程发酵所用的酵母菌无具膜结构的细胞器 C．②过程中将温度控制在18～30 ℃，发酵7～8 d D．③过程需要将发酵装置中的充气口开关打开 解析：选D。①过程要先清洗后切块以减少杂菌的污染，A错误；②过程为果酒发酵，利用的微生物是酵母菌，酵母菌属于真核生物，有线粒体、内质网等具膜结构的细胞器，B错误；果酒发酵过程中，温度应控制在18～30 ℃，发酵时间为10～12 d，C错误；③过程为果醋发酵，利用的微生物是醋酸菌，醋酸菌是好氧细菌，故发酵装置中的充气口开关应打开，D正确。 1．(教材P8“概念检测”T1改编)油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。下列相关表述错误的是(　　) A．卤汁中的微生物间存在种间竞争关系 B．乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2 C．发酵过程中，豆腐中的蛋白质被分解 D．微生物发酵产生了不同的代谢物使得臭豆腐具有特殊的味道 解析：选B。乳酸菌发酵不产生CO2，B错误。 2．(2024·辽宁鞍山高二期中)《中馈录》中记载：“泡盐菜法，定要覆水坛。此坛有一外沿如暖帽式，四周内可盛水；坛口上覆一盖，浸于水中，使空气不得入内，则所泡之菜不得坏矣。泡菜之水，用花椒和盐煮沸，加烧酒少许……如有霉花，加烧酒少许……”下列说法错误的是(　　) A．“坛口上覆一盖，浸于水中”有利于保持坛内的无氧环境 B．“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的之一是消毒杀菌 C．泡菜制作过程用到的乳酸菌属于厌氧细菌，发酵会产生乳酸 D．坛盖边沿水槽有气泡冒出是乳酸菌大量繁殖所致 解析：选D。“坛口上覆一盖，浸于水中”的目的是阻止空气进入坛内，有利于保持坛内的无氧环境，A正确；“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的是改善泡菜味道，减少水中的溶氧量，消毒杀菌以防止杂菌污染，B正确；泡菜的制作离不开乳酸菌，乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型，发酵过程中，乳酸菌无氧呼吸会产生乳酸，C正确；坛盖边沿有气泡冒出是因为杂菌污染，产生气体，乳酸菌进行无氧呼吸，不产生气体，D错误。 3．(2024·山东烟台调研)利用卷心菜发酵制作泡菜过程中，乳酸菌、酵母菌细胞数量和pH的变化如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．酵母菌和乳酸菌均有以核膜为界限的细胞核 B．发酵初期乳酸菌建立了明显的菌种优势 C．0～6 d pH下降主要由乳酸菌代谢引起 D．发酵中期酵母菌通过无氧呼吸获取能量 解析：选A。乳酸菌是细菌，属于原核生物，没有以核膜为界限的细胞核，A错误；发酵初期乳酸菌活细胞数远多于酵母菌活细胞数，可见乳酸菌为优势菌种，B正确；0～6 d pH下降，主要由乳酸菌代谢产生乳酸引起，C正确；发酵中期为无氧条件，酵母菌只能通过无氧呼吸获取能量，D正确。 4．下列关于果酒和果醋制作的叙述，错误的是(　　) A．制作果酒时瓶口要密闭，而制作果醋时中断通氧可能会引起醋酸菌死亡 B．在变酸的果酒表面观察到的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的 C．温度对酵母菌进行酒精发酵的影响很大，而对醋酸菌进行醋酸发酵的影响不大 D．制作果酒和果醋时都应注意无菌操作 解析：选C。温度对酵母菌进行酒精发酵和醋酸菌进行醋酸发酵都有影响，C错误。 5．下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，下列说法错误的是(　　) 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个装置大 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 解析：选C。用体积分数为70%的酒精对题图中装置进行消毒后，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拔瓶塞排气，而其他两个装置不需要拔瓶塞排气，因此甲装置被杂菌污染的机会比其他两个装置大，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；乙装置中有NaHCO3溶液(CO2缓冲液)，而甲装置中的CO2需要专门排放，否则发酵装置可能会因气压过大而破裂，所以与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $