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新教材高考生物一轮复习第十单元发酵工程第1讲传统发酵技术的应用发酵工程及其应用课件新人教版
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这是一份新教材高考生物一轮复习第十单元发酵工程第1讲传统发酵技术的应用发酵工程及其应用课件新人教版，共48页。PPT课件主要包含了课标要求，备考指导，内容索引，方法步骤等内容，欢迎下载使用。
1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能,工业化生产人类所需产品。3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。
1.运用图解分析法理解果酒、果醋、泡菜的制作过程。2.运用比较法掌握果酒、果醋、泡菜的制作条件和注意事项。
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
第三环节 核心素养提升
知识筛查1.菌种来源植物体表面天然的乳酸菌。2.制作原理在无氧的情况下,乳酸菌能将葡萄糖分解成乳酸。反应式:C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量。
知识落实1.利用卷心菜发酵制作泡菜的过程中,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由核膜包被的细胞核B.发酵初期乳酸菌具有明显的优势C.前6天pH下降主要是由乳酸菌代谢引起的D.发酵中期酵母菌通过无氧呼吸进行增殖
乳酸菌是原核生物,细胞内没有由核膜包被的细胞核,A项错误。由题图中乳酸菌和酵母菌的数量变化可知,发酵初期乳酸菌的数量远多于酵母菌,所以乳酸菌成为明显的优势菌种,B项正确。前6天,乳酸菌的数量远多于酵母菌,其产生的乳酸会降低培养液的pH,C项正确。由于整个发酵过程都是在无氧环境条件下进行的,在发酵中期(第22~26天),酵母菌数量明显增多,说明酵母菌通过无氧呼吸进行增殖,D项正确。
2.回答下列有关泡菜制作的问题。(1)制作泡菜时,将所用食盐水煮沸,目的是 。为了缩短制作时间,有人还会在冷却后的食盐水中加入少量陈泡菜液,加入陈泡菜液的目的是 。 (2)泡菜制作过程中,乳酸发酵过程即为乳酸菌进行 的过程,该过程发生在乳酸菌的 中。 (3)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ,原因是 。
答案:(1)消毒 增加乳酸菌的数量(2)无氧呼吸 细胞质(3)乳酸菌数量增多,杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更耐酸解析:(1)食盐水中可能存在微生物,因此需要消毒;制作泡菜时,加入陈泡菜液,可增加乳酸菌的数量。(2)乳酸菌进行无氧呼吸,该过程在细胞质中进行。(3)开始时,乳酸菌和其他杂菌都繁殖,随着时间的延长,乳酸菌产生的乳酸逐渐增加,抑制了杂菌繁殖,因此泡菜坛中乳酸菌的数量逐渐增多,其他杂菌的数量逐渐减少。
知识筛查1.制作果酒、果醋相关菌种的比较
2.制作果酒和果醋的比较
知识落实1.果酒是以新鲜水果或果汁为原料,经全部或部分发酵配制而成的,在果酒的基础上继续发酵可得到果醋。下列有关果酒和果醋制作的叙述,正确的是( )A.果酒和果醋的制作都是由酵母菌完成的B.在果酒制作过程中,要定期拧松瓶盖排放CO2C.传统的葡萄酒制作一定需要人工接种菌种D.葡萄汁装入发酵瓶时,要将瓶装满
果酒的制作离不开酵母菌,果醋的制作利用的是醋酸菌,A项错误。在果酒制作过程中,要定期拧松瓶盖排放CO2,避免容器内压力过大,B项正确。传统的葡萄酒制作中起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生酵母菌,C项错误。葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间,D项错误。
2.葡萄经发酵可产生果酒和果醋。请回答下列问题。(1)制作果酒的原理是 。为提高果酒的品质,可以在果汁中加入人工培养的酵母菌,分离酵母菌的培养基属于 培养基(从功能上分)。 (2)甲、乙、丙三个制作果酒的发酵瓶中装好发酵液后,在适宜的条件下进行发酵,如右上图所示。发酵过程中,三个装置每隔一段时间均排气一次。注各发酵瓶的左侧管为充气管,右侧管为排气管。①发酵瓶甲的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 。 ②发酵瓶丙的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 。
(3)对比果酒和果醋的制作过程,从发酵条件来看,两者的不同点主要有① ;② 。
答案:(1)酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖生成酒精 选择(2)①未夹住发酵瓶的充气管 不能产生酒精(或发酵液变酸) ②瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口排气时发酵液从排气管流出(3)①果酒在18~30 ℃的环境中发酵,果醋在30~35 ℃的环境中发酵 ②果酒在无氧条件下发酵,果醋在有充足氧气的条件下发酵
解析:(1)制作果酒利用的是酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖生成酒精的原理。为提高果酒的品质,可以在果汁中加入人工培养的酵母菌,分离酵母菌的培养基属于选择培养基。(2)①果酒制作利用了酵母菌的无氧呼吸,因此需要制造无氧环境,但发酵瓶甲未夹住发酵瓶的充气管,这会导致不能产生酒精(或发酵液变酸)。②无氧呼吸过程能够产生二氧化碳,发酵瓶丙中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口,导致排气时发酵液从排气管流出。(3)对比果酒和果醋的制作过程,从发酵条件来看,两者的不同点主要有两处:①果酒在18~30 ℃的环境中发酵,果醋在30~35 ℃的环境中发酵;②果酒在无氧条件下发酵,果醋在有充足氧气的条件下发酵。
知识筛查1.发酵工程的基本环节(1)发酵工程一般包括菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产品的分离、提纯等方面。(2)发酵罐示意图
2.发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用①生产传统的发酵产品。②生产各种各样的食品添加剂。③生产酶制剂。(2)在医药工业上的应用①采用基因工程的方法,获得具有某种药物生产能力的微生物;或者直接对菌种进行改造,再通过发酵技术大量生产所需要的产品。②利用基因工程,将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞,获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
(3)在农牧业上的应用①生产微生物肥料。②生产微生物农药。③生产微生物饲料。(4)在其他方面的应用①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。②嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
知识落实下列有关发酵的叙述,正确的是( )A.发酵过程中要不断地通入无菌空气B.培养液pH常控制在较低范围C.搅拌的唯一目的是使空气成为小气泡D.适量冷却水可维持酶的正常活性
进行发酵的菌种有的是厌氧微生物或兼性厌氧微生物,所以发酵过程中不一定要通入无菌空气,A项错误。培养条件不恰当将不能得到产物,培养液pH应控制在适宜范围内,B项错误。搅拌不仅能使空气成为小气泡以增加培养基中的溶氧量,还能使培养基与菌种充分接触,提高原料的利用率,C项错误。
典型例题在泡菜的制作过程中,下列叙述错误的是( )A.用清水和食盐配制质量百分比为5%~20%的食盐水B.将新鲜蔬菜切成条状或块状,晾干后装满泡菜坛C.食盐水入坛前要煮沸冷却,以防污染D.在坛盖边沿的水槽中要注满水,以保证坛内的无氧环境
将新鲜蔬菜切成块状或条状,混合均匀,晾干后装入泡菜坛内;装至半坛时,放入香辛料,继续装至八成满。
整合构建1.泡菜制作的注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②用清水和食盐配制的食盐水的质量百分比为5%~20%,食盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用:一是除去水中的氧气;二是杀灭盐水中的微生物。(2)防止杂菌污染:每次取样时用具要洗净,要迅速封口。
(3)氧气需求①泡菜坛要选择不透气的容器,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽中注满水,以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境,并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水。(4)温度:发酵过程中温度控制在室温即可,温度过高易滋生杂菌,温度过低则会使发酵时间延长。
2.泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸的变化
训练突破下图为制作泡菜的实验流程示意图。请据图回答下列问题。(1)制备泡菜的食盐水的质量百分比为 ,为什么食盐水需煮沸并冷却后才可使用? 。 (2)为确保发酵过程所需的无氧环境,应注意 。 (3)泡菜的制作方法不当,很容易造成泡菜变质,甚至发霉变味,试分析可能的原因。 。
答案:(1)5%~20% 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(2)经常补充坛盖边沿水槽中的水(3)泡菜坛密封不严、取食工具不卫生或食盐的比例过小,都会引起杂菌滋生、泡菜变质解析:(1)注意从煮沸和冷却两个方面说明操作的意图。(2)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。(3)腌制过程中,要严格控制腌制条件,注意创设无氧环境,密封不严,易滋生杂菌;要控制腌制的时间、温度和食盐的用量,温度过高、食盐用量不足、腌制时间过短,都容易造成杂菌大量繁殖。
典型例题某同学利用图1所示装置制作苹果酒和苹果醋。请分析回答有关问题。
(1)可分别利用酵母菌和 制作果酒和果醋,这两种微生物的主要区别是后者为 (填“厌氧”“好氧”或“兼性厌氧”)微生物。 (2)加入苹果汁时,瓶内要留有大约1/3的空间,目的是 。 (3)酵母菌利用苹果汁进行酒精发酵的反应式为 ,密封充气口后可用 溶液检测是否有酒精生成。 (4)要利用苹果酒继续发酵生产苹果醋,接种发酵所用菌种后,需要将发酵温度改为 ,并 。 (5)图2中能表示装置内液体发酵过程中pH变化的曲线是 。
解析:(1)制作果醋所用的微生物主要是醋酸菌。酵母菌是兼性厌氧微生物,而醋酸菌是好氧微生物。(2)加入苹果汁时,瓶内要留有大约1/3的空间,是为了让酵母菌进行充分繁殖,同时防止发酵旺盛时发酵液溢出。(3)在酸性条件下,重铬酸钾溶液可与酒精反应呈现灰绿色。(4)制作果酒时所需的条件是厌氧、18~30 ℃;而制作果醋时所需的条件是有氧、30~35 ℃。(5)初期酵母菌进行酒精发酵时,产生的CO2使溶液pH略微下降;进行果醋发酵时,产生了大量的醋酸,使溶液pH快速下降,所以图2中符合条件的曲线是②。
整合构建1.果酒和果醋发酵装置的设计思路(1)因酵母菌的大量繁殖需要空气,醋酸菌是好氧细菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧气;因酵母菌是在无氧条件下产生酒精的,所以果酒制作的后期应防止氧气进入发酵瓶,故应设置可开闭的充气口。(2)在果酒和果醋的发酵过程中都有CO2产生,因此还需设排气口;为防止空气中微生物的污染,排气口应连接一个长而弯曲的胶管。(3)因要对发酵的情况进行及时监测,应设置出料口以便于取料。
2.果酒和果醋制作的注意事项(1)材料的选择与处理选择新鲜的水果(如葡萄),榨汁前先将葡萄用清水冲洗1~2次,后去除枝梗和腐烂的籽粒,以避免葡萄汁流失或因葡萄破损而增加被杂菌污染的机会。冲洗以洗去灰尘为目的,不要过度清洗,以防洗去野生酵母菌。(2)防止发酵液被污染的方法①榨汁机、发酵瓶要用洗洁精洗净并用体积分数为70%的酒精消毒,晾干备用。②装入葡萄汁后要封闭充气口。
训练突破1.下图是果酒和果醋制作的实验流程和发酵装置。根据图示回答下列问题。
(1)完成图1中的实验流程: 。 (2)图2装置中的充气口在 过程中要关闭,否则可能发生使发酵液变酸的反应,其反应式是 ;而排气口在该过程中应开放,排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,目的是 。 (3)果酒和果醋的制作分别利用了酵母菌和 两种微生物的发酵原理,后者在结构上的主要特点是 。
答案:(1)醋酸发酵(2)酒精发酵 C2H5OH+O2 CH3COOH(醋酸)+H2O+能量 避免空气中其他微生物进入发酵装置(防止空气中的微生物污染)(3)醋酸菌 无以核膜为界限的细胞核解析:在酒精发酵阶段,充气口应关闭,否则醋酸菌会将乙醇氧化为醋酸,从而使发酵液变酸。酵母菌为真菌,属于真核生物,醋酸菌为细菌,属于原核生物,两者在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。
2.下面为鸭梨醋饮的制作流程图。请据图回答下列问题。
(1)果酒的制作原理是先使酵母菌进行 ,以增加酵母菌的数量,然后再通过 获得果酒。 (2)在果酒的自然发酵过程中,起主要作用的是附着在 上的野生酵母菌。 (3)酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,温度过高时,酵母菌代谢减慢甚至死亡,原因是 。 (4)果醋发酵过程中,适宜的温度为 ,较高浓度的酒精通常不适宜进行醋酸发酵,原因是 。 (5)酒精发酵后转入醋酸发酵前,除改变温度外,还需调整的发酵条件是 。
答案:(1)有氧呼吸 无氧呼吸(2)鸭梨皮(3)温度过高,酶的活性降低或失活(4)30~35 ℃ 较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢,使产酸量下降(5)通入无菌空气解析:(1)果酒的制作离不开酵母菌,酵母菌在氧气充足时进行有氧呼吸,大量繁殖;在无氧条件下,进行无氧呼吸产生酒精。(2)在果酒的自然发酵过程中,起主要作用的是附着在鸭梨皮上的野生酵母菌。(3)温度主要影响酶的活性。(4)多数醋酸菌的最适生长温度为30~35 ℃。酒精浓度过高会抑制醋酸菌的生长和代谢,影响产酸量。(5)醋酸菌是好氧细菌,发酵时需要通入无菌空气。
高考真题剖析【例题】 (2017全国Ⅱ卷)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题。(1)该实验的自变量是 、 。 (2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是 (填“好氧细菌”“厌氧细菌”或“兼性厌氧菌”)。 (3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的是 。 (4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为 ,脂肪转变为 。
核心素养考查点剖析:本题以常见食品“豆豉”的发酵为载体,考查传统发酵技术,较好地考查了“生命观念、科学探究”学科素养。答案:(1)菌种 发酵时间(2)好氧细菌(3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间(4)氨基酸和肽 脂肪酸和甘油
解析:(1)由题干可知,该实验的自变量是菌种和发酵时间。(2)上层可接触到空气,如果上层发酵效果比底层好,说明该发酵菌为好氧细菌。(3)如果在32 h内发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,说明32 h还不是最佳发酵时间。若要确定最佳发酵时间,应适当延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间为最佳发酵时间。(4)在发酵过程中,发酵菌分泌的酶会将蛋白质分解为氨基酸和肽,将脂肪分解为脂肪酸和甘油。
典题训练1.(2020江苏卷)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告,他的做法错误的是( )A.选择新鲜的葡萄略加冲洗,去除枝梗后榨汁B.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁C.酒精发酵期间,根据发酵进程适时拧松瓶盖放气D.酒精发酵后去除瓶盖,盖一层纱布,再进行醋酸发酵
将新鲜的葡萄冲洗以去除污物,然后去除枝梗,榨汁,A项正确。向消毒后的玻璃瓶装入葡萄汁时,要留有大约1/3的空间,B项错误。发酵过程中会产生CO2,需要适时放气,C项正确。醋酸菌属于好氧细菌,醋酸发酵时需要氧气,D项正确。
2.葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而制成的。酿制葡萄酒的两个简易装置如下图所示。据图回答下列问题。(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置瓶中的气压相对稳定,与乙装置相比,用甲装置酿制葡萄酒的优点是 (答出2点即可)。
1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能,工业化生产人类所需产品。3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。
1.运用图解分析法理解果酒、果醋、泡菜的制作过程。2.运用比较法掌握果酒、果醋、泡菜的制作条件和注意事项。
第一环节 必备知识落实
第二环节 关键能力形成
第三环节 核心素养提升
知识筛查1.菌种来源植物体表面天然的乳酸菌。2.制作原理在无氧的情况下,乳酸菌能将葡萄糖分解成乳酸。反应式:C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量。
知识落实1.利用卷心菜发酵制作泡菜的过程中,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由核膜包被的细胞核B.发酵初期乳酸菌具有明显的优势C.前6天pH下降主要是由乳酸菌代谢引起的D.发酵中期酵母菌通过无氧呼吸进行增殖
乳酸菌是原核生物,细胞内没有由核膜包被的细胞核,A项错误。由题图中乳酸菌和酵母菌的数量变化可知,发酵初期乳酸菌的数量远多于酵母菌,所以乳酸菌成为明显的优势菌种,B项正确。前6天,乳酸菌的数量远多于酵母菌,其产生的乳酸会降低培养液的pH,C项正确。由于整个发酵过程都是在无氧环境条件下进行的,在发酵中期(第22~26天),酵母菌数量明显增多,说明酵母菌通过无氧呼吸进行增殖,D项正确。
2.回答下列有关泡菜制作的问题。(1)制作泡菜时,将所用食盐水煮沸,目的是 。为了缩短制作时间,有人还会在冷却后的食盐水中加入少量陈泡菜液,加入陈泡菜液的目的是 。 (2)泡菜制作过程中,乳酸发酵过程即为乳酸菌进行 的过程,该过程发生在乳酸菌的 中。 (3)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内,泡菜液逐渐变酸,泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ,原因是 。
答案:(1)消毒 增加乳酸菌的数量(2)无氧呼吸 细胞质(3)乳酸菌数量增多,杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更耐酸解析:(1)食盐水中可能存在微生物,因此需要消毒;制作泡菜时,加入陈泡菜液,可增加乳酸菌的数量。(2)乳酸菌进行无氧呼吸,该过程在细胞质中进行。(3)开始时,乳酸菌和其他杂菌都繁殖,随着时间的延长,乳酸菌产生的乳酸逐渐增加,抑制了杂菌繁殖,因此泡菜坛中乳酸菌的数量逐渐增多,其他杂菌的数量逐渐减少。
知识筛查1.制作果酒、果醋相关菌种的比较
2.制作果酒和果醋的比较
知识落实1.果酒是以新鲜水果或果汁为原料,经全部或部分发酵配制而成的,在果酒的基础上继续发酵可得到果醋。下列有关果酒和果醋制作的叙述,正确的是( )A.果酒和果醋的制作都是由酵母菌完成的B.在果酒制作过程中,要定期拧松瓶盖排放CO2C.传统的葡萄酒制作一定需要人工接种菌种D.葡萄汁装入发酵瓶时,要将瓶装满
果酒的制作离不开酵母菌,果醋的制作利用的是醋酸菌,A项错误。在果酒制作过程中,要定期拧松瓶盖排放CO2,避免容器内压力过大,B项正确。传统的葡萄酒制作中起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生酵母菌,C项错误。葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间,D项错误。
2.葡萄经发酵可产生果酒和果醋。请回答下列问题。(1)制作果酒的原理是 。为提高果酒的品质,可以在果汁中加入人工培养的酵母菌,分离酵母菌的培养基属于 培养基(从功能上分)。 (2)甲、乙、丙三个制作果酒的发酵瓶中装好发酵液后,在适宜的条件下进行发酵,如右上图所示。发酵过程中,三个装置每隔一段时间均排气一次。注各发酵瓶的左侧管为充气管,右侧管为排气管。①发酵瓶甲的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 。 ②发酵瓶丙的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 。
(3)对比果酒和果醋的制作过程,从发酵条件来看,两者的不同点主要有① ;② 。
答案:(1)酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖生成酒精 选择(2)①未夹住发酵瓶的充气管 不能产生酒精(或发酵液变酸) ②瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口排气时发酵液从排气管流出(3)①果酒在18~30 ℃的环境中发酵,果醋在30~35 ℃的环境中发酵 ②果酒在无氧条件下发酵,果醋在有充足氧气的条件下发酵
解析:(1)制作果酒利用的是酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖生成酒精的原理。为提高果酒的品质,可以在果汁中加入人工培养的酵母菌,分离酵母菌的培养基属于选择培养基。(2)①果酒制作利用了酵母菌的无氧呼吸,因此需要制造无氧环境,但发酵瓶甲未夹住发酵瓶的充气管,这会导致不能产生酒精(或发酵液变酸)。②无氧呼吸过程能够产生二氧化碳,发酵瓶丙中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口,导致排气时发酵液从排气管流出。(3)对比果酒和果醋的制作过程,从发酵条件来看,两者的不同点主要有两处:①果酒在18~30 ℃的环境中发酵,果醋在30~35 ℃的环境中发酵;②果酒在无氧条件下发酵,果醋在有充足氧气的条件下发酵。
知识筛查1.发酵工程的基本环节(1)发酵工程一般包括菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产品的分离、提纯等方面。(2)发酵罐示意图
2.发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用①生产传统的发酵产品。②生产各种各样的食品添加剂。③生产酶制剂。(2)在医药工业上的应用①采用基因工程的方法,获得具有某种药物生产能力的微生物;或者直接对菌种进行改造,再通过发酵技术大量生产所需要的产品。②利用基因工程,将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞,获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
(3)在农牧业上的应用①生产微生物肥料。②生产微生物农药。③生产微生物饲料。(4)在其他方面的应用①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。②嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
知识落实下列有关发酵的叙述,正确的是( )A.发酵过程中要不断地通入无菌空气B.培养液pH常控制在较低范围C.搅拌的唯一目的是使空气成为小气泡D.适量冷却水可维持酶的正常活性
进行发酵的菌种有的是厌氧微生物或兼性厌氧微生物,所以发酵过程中不一定要通入无菌空气,A项错误。培养条件不恰当将不能得到产物,培养液pH应控制在适宜范围内,B项错误。搅拌不仅能使空气成为小气泡以增加培养基中的溶氧量,还能使培养基与菌种充分接触,提高原料的利用率,C项错误。
典型例题在泡菜的制作过程中,下列叙述错误的是( )A.用清水和食盐配制质量百分比为5%~20%的食盐水B.将新鲜蔬菜切成条状或块状,晾干后装满泡菜坛C.食盐水入坛前要煮沸冷却,以防污染D.在坛盖边沿的水槽中要注满水,以保证坛内的无氧环境
将新鲜蔬菜切成块状或条状,混合均匀,晾干后装入泡菜坛内;装至半坛时,放入香辛料,继续装至八成满。
整合构建1.泡菜制作的注意事项(1)材料的选择及用量①蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②用清水和食盐配制的食盐水的质量百分比为5%~20%,食盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用:一是除去水中的氧气;二是杀灭盐水中的微生物。(2)防止杂菌污染:每次取样时用具要洗净,要迅速封口。
(3)氧气需求①泡菜坛要选择不透气的容器,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。②泡菜坛坛盖边沿的水槽中注满水,以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境,并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水。(4)温度:发酵过程中温度控制在室温即可,温度过高易滋生杂菌,温度过低则会使发酵时间延长。
2.泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸的变化
训练突破下图为制作泡菜的实验流程示意图。请据图回答下列问题。(1)制备泡菜的食盐水的质量百分比为 ,为什么食盐水需煮沸并冷却后才可使用? 。 (2)为确保发酵过程所需的无氧环境,应注意 。 (3)泡菜的制作方法不当,很容易造成泡菜变质,甚至发霉变味,试分析可能的原因。 。
答案:(1)5%~20% 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(2)经常补充坛盖边沿水槽中的水(3)泡菜坛密封不严、取食工具不卫生或食盐的比例过小,都会引起杂菌滋生、泡菜变质解析:(1)注意从煮沸和冷却两个方面说明操作的意图。(2)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。(3)腌制过程中,要严格控制腌制条件,注意创设无氧环境,密封不严,易滋生杂菌;要控制腌制的时间、温度和食盐的用量,温度过高、食盐用量不足、腌制时间过短,都容易造成杂菌大量繁殖。
典型例题某同学利用图1所示装置制作苹果酒和苹果醋。请分析回答有关问题。
(1)可分别利用酵母菌和 制作果酒和果醋,这两种微生物的主要区别是后者为 (填“厌氧”“好氧”或“兼性厌氧”)微生物。 (2)加入苹果汁时,瓶内要留有大约1/3的空间,目的是 。 (3)酵母菌利用苹果汁进行酒精发酵的反应式为 ,密封充气口后可用 溶液检测是否有酒精生成。 (4)要利用苹果酒继续发酵生产苹果醋,接种发酵所用菌种后,需要将发酵温度改为 ,并 。 (5)图2中能表示装置内液体发酵过程中pH变化的曲线是 。
解析:(1)制作果醋所用的微生物主要是醋酸菌。酵母菌是兼性厌氧微生物,而醋酸菌是好氧微生物。(2)加入苹果汁时,瓶内要留有大约1/3的空间,是为了让酵母菌进行充分繁殖,同时防止发酵旺盛时发酵液溢出。(3)在酸性条件下,重铬酸钾溶液可与酒精反应呈现灰绿色。(4)制作果酒时所需的条件是厌氧、18~30 ℃;而制作果醋时所需的条件是有氧、30~35 ℃。(5)初期酵母菌进行酒精发酵时,产生的CO2使溶液pH略微下降;进行果醋发酵时,产生了大量的醋酸,使溶液pH快速下降,所以图2中符合条件的曲线是②。
整合构建1.果酒和果醋发酵装置的设计思路(1)因酵母菌的大量繁殖需要空气,醋酸菌是好氧细菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧气;因酵母菌是在无氧条件下产生酒精的,所以果酒制作的后期应防止氧气进入发酵瓶,故应设置可开闭的充气口。(2)在果酒和果醋的发酵过程中都有CO2产生,因此还需设排气口;为防止空气中微生物的污染,排气口应连接一个长而弯曲的胶管。(3)因要对发酵的情况进行及时监测,应设置出料口以便于取料。
2.果酒和果醋制作的注意事项(1)材料的选择与处理选择新鲜的水果(如葡萄),榨汁前先将葡萄用清水冲洗1~2次,后去除枝梗和腐烂的籽粒,以避免葡萄汁流失或因葡萄破损而增加被杂菌污染的机会。冲洗以洗去灰尘为目的,不要过度清洗,以防洗去野生酵母菌。(2)防止发酵液被污染的方法①榨汁机、发酵瓶要用洗洁精洗净并用体积分数为70%的酒精消毒,晾干备用。②装入葡萄汁后要封闭充气口。
训练突破1.下图是果酒和果醋制作的实验流程和发酵装置。根据图示回答下列问题。
(1)完成图1中的实验流程: 。 (2)图2装置中的充气口在 过程中要关闭,否则可能发生使发酵液变酸的反应,其反应式是 ;而排气口在该过程中应开放,排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,目的是 。 (3)果酒和果醋的制作分别利用了酵母菌和 两种微生物的发酵原理,后者在结构上的主要特点是 。
答案:(1)醋酸发酵(2)酒精发酵 C2H5OH+O2 CH3COOH(醋酸)+H2O+能量 避免空气中其他微生物进入发酵装置(防止空气中的微生物污染)(3)醋酸菌 无以核膜为界限的细胞核解析:在酒精发酵阶段,充气口应关闭,否则醋酸菌会将乙醇氧化为醋酸,从而使发酵液变酸。酵母菌为真菌,属于真核生物,醋酸菌为细菌,属于原核生物,两者在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。
2.下面为鸭梨醋饮的制作流程图。请据图回答下列问题。
(1)果酒的制作原理是先使酵母菌进行 ,以增加酵母菌的数量,然后再通过 获得果酒。 (2)在果酒的自然发酵过程中,起主要作用的是附着在 上的野生酵母菌。 (3)酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,温度过高时,酵母菌代谢减慢甚至死亡,原因是 。 (4)果醋发酵过程中,适宜的温度为 ,较高浓度的酒精通常不适宜进行醋酸发酵,原因是 。 (5)酒精发酵后转入醋酸发酵前,除改变温度外,还需调整的发酵条件是 。
答案:(1)有氧呼吸 无氧呼吸(2)鸭梨皮(3)温度过高,酶的活性降低或失活(4)30~35 ℃ 较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢,使产酸量下降(5)通入无菌空气解析:(1)果酒的制作离不开酵母菌,酵母菌在氧气充足时进行有氧呼吸,大量繁殖;在无氧条件下,进行无氧呼吸产生酒精。(2)在果酒的自然发酵过程中,起主要作用的是附着在鸭梨皮上的野生酵母菌。(3)温度主要影响酶的活性。(4)多数醋酸菌的最适生长温度为30~35 ℃。酒精浓度过高会抑制醋酸菌的生长和代谢,影响产酸量。(5)醋酸菌是好氧细菌,发酵时需要通入无菌空气。
高考真题剖析【例题】 (2017全国Ⅱ卷)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题。(1)该实验的自变量是 、 。 (2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是 (填“好氧细菌”“厌氧细菌”或“兼性厌氧菌”)。 (3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的是 。 (4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为 ,脂肪转变为 。
核心素养考查点剖析:本题以常见食品“豆豉”的发酵为载体,考查传统发酵技术,较好地考查了“生命观念、科学探究”学科素养。答案:(1)菌种 发酵时间(2)好氧细菌(3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间(4)氨基酸和肽 脂肪酸和甘油
解析:(1)由题干可知,该实验的自变量是菌种和发酵时间。(2)上层可接触到空气,如果上层发酵效果比底层好,说明该发酵菌为好氧细菌。(3)如果在32 h内发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,说明32 h还不是最佳发酵时间。若要确定最佳发酵时间,应适当延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间为最佳发酵时间。(4)在发酵过程中,发酵菌分泌的酶会将蛋白质分解为氨基酸和肽,将脂肪分解为脂肪酸和甘油。
典题训练1.(2020江苏卷)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告,他的做法错误的是( )A.选择新鲜的葡萄略加冲洗,去除枝梗后榨汁B.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁C.酒精发酵期间,根据发酵进程适时拧松瓶盖放气D.酒精发酵后去除瓶盖,盖一层纱布,再进行醋酸发酵
将新鲜的葡萄冲洗以去除污物,然后去除枝梗,榨汁,A项正确。向消毒后的玻璃瓶装入葡萄汁时,要留有大约1/3的空间,B项错误。发酵过程中会产生CO2,需要适时放气,C项正确。醋酸菌属于好氧细菌,醋酸发酵时需要氧气,D项正确。
2.葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而制成的。酿制葡萄酒的两个简易装置如下图所示。据图回答下列问题。(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置瓶中的气压相对稳定,与乙装置相比,用甲装置酿制葡萄酒的优点是 (答出2点即可)。
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