2021届高考生物新人教版一轮复习课后集训：36传统发酵技术的应用 学案

36 传统发酵技术的应用1．(2019·广州市高三期末)人们利用微生物发酵制作果酒的历史源远流长。19世纪，人们就发现葡萄汁变酒是酵母菌发酵作用的结果。回答下列问题：(1)家庭酿制葡萄酒时无须额外接种酵母菌的原因是____________________，在此发酵过程中发酵液不易被杂菌污染的原因是__________________________。葡萄酒中的乙醇浓度往往不超过15%，最可能的原因是______________________。(2)为提高果酒的品质，可在果汁中接种人工培养的酵母菌，因此，首先需要获得纯净的酵母菌菌种。分离培养酵母菌通常使用________(填“牛肉膏蛋白胨”或“麦芽汁琼脂”)培养基，将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是_______________________________。(3)某研究小组用分离得到的酵母菌进行果酒制作，发酵过程中需要偶尔打开排气阀，目的是________________；在发酵3～4天后，可以吸取培养液，在酸性条件下滴加饱和的________溶液来检测酒精的生成。影响葡萄酒品质的因素除了温度、pH及氧气等环境因素外，还有____________________________________(答出2点即可)。[解析]　(1)家庭酿制葡萄酒技术所使用的酵母菌的来源是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌；因酵母菌代谢类型为异养兼性厌氧微生物，发酵过程中要控制为无氧环境，且其代谢产物为酒精和CO2，在缺氧、呈酸性的发酵液中，大多数其他微生物受到抑制；酵母菌无氧呼吸的产物酒精(乙醇)积累到一定程度后，会对酵母菌产生毒害作用甚至会杀死酵母菌，导致其发酵中止，故葡萄酒中乙醇浓度一般不超过15%。(2)麦芽汁琼脂培养基含有的碳、氮量比相对较高，且含糖量高，更适合酵母菌培养；将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，这就是菌落。(3)酵母菌无氧呼吸产生CO2，需要及时排出以维持气压稳定，避免发酵罐爆炸；酒精的检测可在酸性条件下用重铬酸钾进行；影响葡萄酒品质的因素有温度、pH、氧气、发酵时间等，此外也受葡萄品种和菌种的影响。[答案]　(1)葡萄皮上有野生型酵母菌　在缺氧、呈酸性的发酵液中，大多数其他微生物受到抑制　较高浓度乙醇对酵母菌有毒害作用，导致发酵终止　(2)麦芽汁琼脂　由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体(3)排出发酵产生的CO2，以维持气压稳定　重铬酸钾　葡萄品种、菌种、发酵时间(答出2点即可)2．(2019·河北省武邑中学高三质检)《舌尖上的中国》一经播出受到广大观众的热捧，其中介绍的腐乳是我国独特的传统发酵食品，几百年来深受老百姓的喜爱，腐乳是用豆腐发酵制成的，民间老法生产腐乳为自然发酵，现代腐乳生产多采用优良的毛霉菌种进行发酵，现代化生产流程如图。请回答下列问题： (1)豆腐为毛霉的生长提供了水、无机盐、____________和________四大类基本营养物质，含水量过高的豆腐不适宜制作腐乳，原因是_________________________________________________。(2)民间制作腐乳时________(填“需要”或“不需要”)灭菌。(3)现代化生产流程中扩大培养时使用的培养基与毛霉菌种分离时使用的培养基最大的区别是后者培养基中加入了________。(4)生产上为了获取纯种的毛霉菌种，实验室一般采用____________分离纯化菌种，然后从中挑出所需菌种。在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是_________________________________。(5)当豆腐上长出毛霉后，对豆腐要进行____________________。腐乳制作的后期要加入酒和多种香辛料配制的卤汤，其中酒的含量一般控制在12%左右，原因是____________________________________________________________________________________。[解析]　(1)豆腐为毛霉的生长提供了水、无机盐、碳源和氮源四大类基本营养物质。含水量过高的豆腐因不容易成形，所以不适宜制作腐乳。(2)民间制作腐乳时，淀粉块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子，不需要灭菌。(3)现代化生产流程中扩大培养时使用的培养基与毛霉菌种分离时使用的培养基最大的区别在于毛霉菌种分离时使用的培养基是固体培养基，加入了凝固剂(琼脂)。(4)实验室一般采用平板划线法获得纯化菌种，该方法使用时，为将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落，通常在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线。(5)当豆腐上长出毛霉后，对豆腐要进行加盐腌制。腐乳制作的后期要加入酒和多种香辛料配制的卤汤，其中酒的含量一般控制在12%左右，原因是酒精浓度过高，则腐乳的成熟时间会延长；酒精浓度过低，则不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败。[答案]　(1)碳源　氮源　豆腐不容易成形　(2)不需要　(3)琼脂　(4)平板划线法　将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落　(5)加盐腌制　酒精浓度过高，则腐乳的成熟时间会延长；酒精浓度过低，则不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败3．(2019·安徽省皖西高中联盟质检)泡菜是我国的传统食品之一。请回答下列问题：(1)制作泡菜时，所用盐水通常需要煮沸，其目的是________________________。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是______________________________________。(2)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料纯化乳酸菌。分离纯化乳酸菌时，首先需要用________对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是____________________________________________________。(3)在图A和图B中，________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是________________________________________。A　 　　　　B(4)腐乳又称豆腐乳，亦是中国流传数千年的传统民间美食。腐乳制作过程中有多种微生物参与，其中起主要作用的是毛霉，主要利用的是毛霉产生的______________________酶。通过发酵，豆腐中营养物质的种类________(填“减少”或“增多”)。[解析]　(1)制作泡菜时，为了避免杂菌的污染，配制的盐水要煮沸冷却后才可使用。制作泡菜是利用乳酸菌在无氧条件下将糖分解为乳酸的原理，而陈泡菜中含有现成的乳酸菌，可为泡菜提供菌种，因此为了缩短制作时间，有人会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液。(2)以新鲜的泡菜滤液为实验材料，应采用稀释涂布平板法分离纯化乳酸菌。首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是在稀释度足够高的菌液里 ，聚集在一起的乳酸菌将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。(3)根据培养的效果图可以判断：获得图A效果的接种方法是平板划线法，获得图B效果的接种方法是稀释涂布平板法。在涂布接种前，为了检测培养基平板灭菌是否合格，可随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，若该空白平板的培养基表面没有菌落生长，则说明培养基平板灭菌合格。 (4)腐乳制作的原理：毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。可见，腐乳制作过程中，主要利用的是毛霉等微生物产生的蛋白酶和脂肪酶。通过发酵，豆腐中营养物质的种类增多。[答案]　(1)去除杂菌，防止污染　为泡菜提供菌种(陈泡菜液中含乳酸菌)　(2)无菌水　在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的乳酸菌将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落　(3)B　检测培养基平板灭菌是否合格　(4)蛋白酶和脂肪　增多4．(2019·晋冀鲁豫名校高三模拟)菠萝酒营养丰富，具有一定的保健功能。为研究甲、乙、丙、丁四种酵母菌酿制菠萝酒的效果，研究人员进行了有关实验，实验结果如图所示：回答下列问题：(1)接种酵母菌前，需对菠萝汁用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，为保证达到灭菌效果，在锅内的水加热煮沸后，必须将____________，灭菌时间应从________________时开始计时。菠萝汁不用干热灭菌法灭菌的原因是___________________________________________。(2)甲、乙、丙、丁四种酵母菌酿制菠萝酒效果最差的是________。6～7 d，丁组酒精度不再上升的原因有_________________(答1点)。(3)菠萝中含有多种酶，因不同酶分子的________、大小、形状不同，在电场中的__________________不同，故可采用电泳法将某种酶从菠萝细胞匀浆中分离出来。(4)利用菠萝果酒制作菠萝果醋，发酵过程要始终保持有氧状态，原因是__________________________________________。[解析]　(1)接种酵母菌前，需对菠萝汁用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，为保证达到灭菌效果，在锅内的水加热煮沸后，必须将锅内冷空气彻底排除，灭菌时间应从达到设定的温度或压力值时开始计时。干热灭菌法针对耐高温且需要保持干燥的物品，若选干热灭菌法会使菠萝汁中的水分蒸发，故菠萝汁不用干热灭菌法灭菌。(2)据图可知，甲、乙、丙、丁四种酵母菌酿制菠萝酒效果最差的是丙。6～7 d，丁组酒精度不再上升，原因是此时酒精度较高，对细胞有毒害作用，也可能是菠萝汁中的葡葡萄糖已经耗尽。(3)凝胶电泳法原理：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。菠萝中含有多种酶，因不同酶分子的带电性质、大小、形状不同，在电场中的迁移速度不同，故可采用电泳法将某种酶从菠萝细胞匀浆中分离出来。(4)制作果醋利用的是醋酸菌，醋酸菌是好氧菌，因此利用菠萝果酒制作菠萝果醋，发酵过程要始终保持有氧状态。[答案]　(1)锅内冷空气彻底排除　达到设定的温度或压力值　干热灭菌法针对耐高温且需要保持干燥的物品，若选干热灭菌法会使菠萝汁中的水分蒸发　(2)丙　较高的酒精度对细胞有毒害作用(或菠萝汁中的葡萄糖已耗尽)　(3)带电性质(电荷、带电情况)　迁移速度(移动速度)　(4)醋酸菌是好氧菌5．(2019·潍坊市高三一模)某同学利用牛奶加适量的葡萄糖以及少许菌种在家自制了酸奶，一段时间后发现，制备的酸奶中有酒精的味道。于是他将制备的酸奶带到实验室，对酸奶中的微生物进行了研究。请回答下列问题：(1)制备酸奶的过程，不需要严格的消毒过程，也能完成酸奶的制作，原因是__________________________。通过微生物的作用，牛奶变酸的实质是__________________________________。(2)该同学对自制酸奶中的微生物进行分离，可采用________________法来接种，培养后根据______________的特征来判断微生物种类。(3)经培养分离后的结果显示，酸奶中含有乳酸菌和部分酵母菌，请分析这两种微生物能在制备酸奶中共存的原因是_____________。(4)根据结果分析，该同学制备酸奶的过程中出现酵母菌的原因可能有①________________；②________________。[解析]　(1)制备酸奶的过程无须严格消毒的原因在于乳酸菌在发酵过程中产生的代谢产物会抑制其他微生物的生长。牛奶之所以变酸，是因为糖在乳酸菌的作用下被分解成了乳酸。(2)分离酸奶中的微生物可采用稀释涂布平板法，根据菌落的大小、性状、色泽等特征判断微生物的种类。(3)乳酸菌为厌氧菌，酵母菌为兼性厌氧菌，因此在无氧条件下，二者可共存。(4)所选的菌种混入了部分酵母菌或在酸奶制备过程中发生了酵母菌污染，都可能导致酸奶制备过程中出现酵母菌。[答案]　(1)乳酸菌在发酵过程中产生的代谢产物会抑制其他微生物的生长　牛奶中的糖在微生物的作用下转化成了乳酸　(2)稀释涂布平板　菌落　(3)乳酸菌、酵母菌都能在无氧环境下利用葡萄糖　(4)①所用的菌种中混杂了部分酵母菌　②在酸奶制备过程中发生了酵母菌污染6．科研人员以猕猴桃为原料，选用优良菌种，制备猕猴桃酒和猕猴桃醋，其简化工艺流程图如下，回答下列问题：(1)在榨汁过程中清洗和破碎的顺序是________，原因是______________________。(2)酒精发酵时一般将温度控制在________℃，发酵过程中绝大多数微生物不能生长的原因是____________________________________。(3)最初的猕猴桃酒中含有少量尿素，脲酶可以分解尿素。根据电荷性质分离脲酶的方法是______________。脲酶不宜直接投入酒中，原因是________________________________________。(4)固定化菌种常用的方法是________，固定化酶不宜用此方法的原因是______________________________。[解析]　(1)为了防止杂菌污染，在榨汁过程中应先清洗再破碎。(2)酒精发酵时一般将温度控制在18～25 ℃，发酵过程中绝大多数微生物不能生长的原因是酒精发酵的条件为缺氧、酸性，能抑制绝大多数微生物的生长。(3)根据电荷性质分离脲酶的方法应为电泳法。脲酶不宜直接投入酒中，原因是不能再次利用，且产品难以纯化。(4)固定化菌种常使用包埋法。某些酶分子的体积很小，易从包埋材料中漏出，因此不宜采用包埋法。[答案]　(1)先清洗再破碎　防止杂菌污染　(2)18～25　酒精发酵的条件为缺氧、酸性，能抑制绝大多数微生物的生长　(3)电泳法　不能再次利用，且产品难以纯化　(4)包埋法　体积小的酶容易从包埋材料中漏出7．(2019·安徽省宣城市高三调研)蓝莓是一种营养价值非常高的水果，富含花青素。花青素是一种热敏性活性物质，不易挥发，易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂中，在pH小于3.0时比较稳定。研究表明花青素具有抗炎症、延缓衰老等作用，因此人们将蓝莓加工，制成了蓝莓汁、果酒、果醋等系列产品。请回答下列问题：(1)从蓝莓中提取花青素不采用水蒸气蒸馏法的原因是________________________。提取的花青素常作为食品添加剂，从安全角度考虑，以下方案最佳的是__________。①盐酸＋甲醇　②柠檬酸＋乙醇　③柠檬酸＋丙酮(2)超临界流体萃取是目前最先进的物理萃取技术。萃取剂在常压和室温下为气体，在温度、压力高于临界值时为流体。利用超临界CO2为溶剂，可将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。与传统有机溶剂萃取法相比，超临界流体萃取法有哪些优点？______________________________(至少答出2点)。(3)制作蓝莓汁时，为提高出汁率和澄清度，可向果汁中加入________。酿造蓝莓酒时，若要实现酵母菌的反复利用，可进行____________。为保证果酒发酵正常进行，需要严格控制的发酵条件有________________________________(答出2种即可)。(4)蓝莓酒如果暴露在空气中，酒味会逐渐消失而散发出酸味，在炎热的夏天更是如此，其原因是__________________________________________。[解析]　(1)根据题意，花青素是一种热敏性活性物质，花青素不易挥发，又易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂中，不能随水蒸气蒸馏出来，且高温会破坏花青素，故从蓝莓中提取花青素不采用水蒸气蒸馏法。甲醇和丙酮有毒性，故从安全角度考虑，最佳方案是②。(2)利用超临界CO2为溶剂，可将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。与传统有机溶剂萃取法相比，超临界流体萃取法的优点有提取率高、无有害溶剂的残留、操作条件温和、对有效成分的破坏少、不燃烧、不污染环境等。(3)制作蓝莓汁时，可向果汁中加入纤维素酶和果胶酶，以破坏细胞壁，可提高出汁率和澄清度。酿造蓝莓酒时，若要实现酵母菌的反复利用，可进行酵母细胞的固定化。为保证果酒发酵正常进行，需要严格控制的发酵条件有温度和密闭条件。(4)若将蓝莓酒暴露在空气中，酒味会逐渐消失而散发出酸味，在炎热的夏天更是如此，其原因是有氧条件抑制酵母菌的无氧发酵，而醋酸菌是好氧细菌，在较高温度下更有利于其生长、繁殖。[答案]　(1)花青素不易挥发，不能随水蒸气蒸馏出来，且高温会破坏花青素　②　(2)提取率高、无有害溶剂的残留、操作条件温和、对有效成分的破坏少、不燃烧、不污染环境等　(3)纤维素酶和果胶酶　酵母细胞的固定化　温度和密闭条件　(4)醋酸菌是好氧细菌，在较高温度下更有利于其生长、繁殖，有氧条件抑制酵母菌的无氧发酵8．(2019·安徽毛坦厂中学高三模拟)利用传统发酵技术制作的果酒、果醋、腐乳、泡菜极大地丰富了人们的饮食。回答下列有关问题：(1)在上述四种食品加工过程中，利用真菌进行发酵的是________；获得这些产物时所用的发酵技术的共同特点是____________________________________________。(2)如果将用于制作果酒的装置改为制作果醋(不经酒精发酵就制作果醋)，除直接接种醋酸菌外，还需要在发酵条件上进行的调整有____________________。(3)在泡菜制作过程中，控制好________等腌制条件是泡菜制作成功的关键。泡菜制作过程中还需测定亚硝酸盐含量，其原理是在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N­1­萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色染料。(4)制作腐乳时，为防止腐败变质，除进行严格灭菌和无菌操作外，在添加的材料用量上还需要注意控制__________________。影响腐乳风味的因素有：装罐时加入的辅料，以及______________________________(至少答出两条)。[解析]　(1)果醋、果酒、腐乳及泡菜的制作都巧妙利用了天然菌种，都为特定的菌种提供了良好的生存条件，最终的发酵产物不是单一的成分，而是复杂的混合物。其中制作果酒的酵母菌和制作腐乳的毛霉均是真菌。(2)果酒制作的温度是18～25 ℃，且需无氧环境，若进行果醋制作，需要把温度调整为30～35 ℃，且需有氧的环境。(3)制作泡菜时，腌制的时间、食盐的用量和温度均会影响泡菜制作的成功与否。泡菜制作中，进行亚硝酸盐测定的原理：在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N­1­萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。(4)制作腐乳时，加入盐可以析出豆腐中的水分，豆腐不易过早酥烂，还可以抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；加酒量控制在12%左右可以抑制微生物的生长，还能使腐乳具有独特的香味。故为了防止豆腐腐败变质，制作腐乳时需要进行严格的灭菌，还需控制盐和酒精的用量。香辛料、豆腐含水量、发酵条件均会影响腐乳的品质。[答案]　(1)果酒和腐乳　都巧妙地利用了天然菌种，都为特定的菌种提供了良好的生存条件，最终的发酵产物不是单一的组分，而是成分复杂的混合物　(2)通入无菌空气、将温度提高到30～35 ℃　(3)腌制的时间、温度和食盐的用量　玫瑰红　(4)盐和酒精的用量　豆腐含水量、发酵条件