高三生物一輪復(fù)習(xí)知識清單傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)（一）發(fā)酵1.發(fā)酵的歷史：約9000年前，我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵成含酒精的飲料。1857年，法國微生物學(xué)家巴斯德通過實(shí)驗(yàn)證明，酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的。2.發(fā)酵的概念：人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。（二）傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來的發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)一般稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的特點(diǎn)及主要食品①以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主，通常是家庭式或作坊式的。②主要食品有腐乳、醬、醬油、醋、泡菜和豆豉。3.腐乳的發(fā)酵①參與發(fā)酵的微生物：多種微生物，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。②發(fā)酵原理：經(jīng)過微生物的發(fā)酵，豆腐中的蛋白質(zhì)被分解成小分子的肽和氨基酸。②原理：蛋白質(zhì)eq\o(→,\s\up7(蛋白酶))小分子的肽和氨基酸。脂肪eq\o(→,\s\up7(脂肪酶))甘油和脂肪酸。④腐乳制作過程中參與的微生物：毛霉是一種絲狀真菌，其繁殖方式為孢子生殖，代謝類型是異養(yǎng)需氧型。⑤腐乳的制作流程⑥影響因素4．影響腐乳品質(zhì)的因素項(xiàng)目說明水的控制含水量約70%，用含水量過高的豆腐制腐乳，不易成形鹽的控制鹽濃度過高會影響腐乳的口味；鹽濃度過低，腐乳易腐敗變質(zhì)酒的控制酒的含量一般控制在12%左右。酒精含量過高，使腐乳成熟期延長；酒精含量過低，雜菌繁殖快，豆腐易腐敗溫度控制溫度為15～18℃，適合毛霉生長香辛料具有調(diào)味和殺菌的作用，也會影響腐乳的風(fēng)味或質(zhì)量5.防止雜菌污染的方法(1)前期發(fā)酵條件的控制：提供有利于毛霉生長的溫度、水分，形成毛霉的生長優(yōu)勢，抑制雜菌的生長。(2)后期發(fā)酵條件的控制①用來腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干凈后要用沸水消毒。②裝瓶腌制時(shí)，操作要迅速小心，且要逐層加鹽，接近瓶口表面的鹽要鋪厚一些。③加入鹵湯后，要用膠條將瓶口密封。封瓶時(shí)，最好將瓶口通過酒精燈的火焰，防止瓶口被污染。二、傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作（一）傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作所利用的微生物1.乳酸菌①代謝特點(diǎn)：厭氧細(xì)菌，無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸，反應(yīng)簡式：C6H12O6eq\o(→,\s\up15(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量。②生產(chǎn)應(yīng)用：用于乳制品的發(fā)酵、泡菜的腌制等。2.酵母菌①代謝特點(diǎn)：單細(xì)胞真菌，兼性厭氧微生物，在無氧條件下能進(jìn)行酒精發(fā)酵，反應(yīng)簡式為C6H12O6eq\o(→,\s\up15(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量。最適生長溫度約為28_℃。②生產(chǎn)應(yīng)用：用于釀酒、制作饅頭和面包等。3.醋酸菌①代謝特點(diǎn)：好氧細(xì)菌，當(dāng)O2、糖源都充足時(shí)能將糖分解成醋酸，反應(yīng)簡式為C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up15(酶))2CH3COOH(醋酸)＋2H2O＋2CO2＋能量；當(dāng)缺少糖源時(shí)則將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)榇姿幔磻?yīng)簡式為C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up15(酶))CH3COOH(醋酸)＋H2O＋能量。最適生長溫度為30～35_℃。②生產(chǎn)應(yīng)用：用于制作各種風(fēng)味的醋。（二）泡菜的制作1.菌種的來源：利用植物體表面天然的乳酸菌。2.乳酸菌發(fā)酵制作泡菜的原理：乳酸菌的無氧呼吸。C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量。3.制作泡菜的方法步驟INCLUDEPICTURE"../../../../AppData/Local/Temp/360zip$Temp/360$1/加模板工具2017(1)/18.TIF"4.泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期少(有O2，乳酸菌活動受抑制)少增加(硝酸鹽還原菌的作用)發(fā)酵中期最多(乳酸抑制其他菌活動)積累、增多、pH下降下降(硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解)發(fā)酵后期減少(乳酸繼續(xù)積累，pH繼續(xù)下降，抑制其活動)繼續(xù)增多，pH繼續(xù)下降下降至相對穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)變化曲線注意亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進(jìn)硝酸鹽還原形成的，而不是硝化細(xì)菌氧化氨形成的5.泡菜制作的注意事項(xiàng)（1）泡菜壇的選擇：應(yīng)選用火候好、無裂紋、無砂眼、壇沿深、蓋子吻合好的泡菜壇。檢查時(shí)，可將壇口向上壓入水中，看壇內(nèi)有無滲水現(xiàn)象。（2）腌制的條件：要注意控制時(shí)間、溫度和食鹽的用量。溫度過高、食鹽用量過低、腌制時(shí)間過短，容易造成細(xì)菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。（3）腌制方法：配制質(zhì)量百分比為5%～20%的鹽水，鹽水要煮沸冷卻后備用。蔬菜和配料裝至八成滿時(shí)，加鹽水沒過全部菜料，蓋好壇蓋后向壇蓋邊沿的水槽中注滿水，保證壇內(nèi)形成無氧環(huán)境，以便乳酸菌發(fā)酵。（4）材料的選擇及用量①蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時(shí)間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。②清水和鹽的質(zhì)量比為4∶1，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的細(xì)菌。（5）防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，取樣后要迅速封口。（6）控制嚴(yán)格的無氧條件①泡菜壇要選擇氣密性好的容器，以創(chuàng)造無氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛。②泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內(nèi)注滿水，以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境，注意在發(fā)酵過程中經(jīng)常補(bǔ)水。6.影響因素①選擇氣密性好的泡菜壇，以保證無氧條件。②注意控制腌制時(shí)間、溫度和食鹽的用量。③防止雜菌污染，嚴(yán)格密封。7.亞硝酸鹽含量的測定①原理②判斷方法：比色法。即用顯色反應(yīng)后的樣品與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)顯色液進(jìn)行對比，并估算泡菜中亞硝酸鹽的含量。亞硝酸鹽溶液的濃度越高，顏色越深；濃度越低，顏色越淺。③操作步驟eq\x(配制溶液)→eq\x(制備標(biāo)準(zhǔn)顯色液)→eq\x(制備樣品處理液)→eq\x(比色)深度思考①在泡菜制作過程中營造“無氧環(huán)境”的3項(xiàng)措施是什么？提示a．選擇的泡菜壇要密封性好。b.加入蔬菜后要注入煮沸冷卻的鹽水，使鹽水沒過全部菜料。c.蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿清水。②為什么泡菜壇只能裝八成滿？提示在泡菜發(fā)酵初期，由蔬菜表面帶入的大腸桿菌、酵母菌等較為活躍，它們可進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物中有較多的CO2，如果泡菜壇裝得太滿，發(fā)酵液可能會溢出壇外。另外，泡菜壇裝得太滿，會使鹽水不太容易完全淹沒菜料，從而導(dǎo)致壇內(nèi)菜料變質(zhì)腐爛。泡菜壇留有一定的空間，也更方便拿取泡菜。③鹽水要煮沸后冷卻使用的目的是什么？提示煮沸的目的是除去水中的氧氣，殺滅鹽水中的其他雜菌。冷卻的目的是保證乳酸菌等微生物的生命活動不受影響。④用鹽過多時(shí)，制作的泡菜會“咸而不酸”，原因是什么？提示鹽過多，抑制了乳酸菌發(fā)酵。⑤在泡菜制作的發(fā)酵過程中，為什么要經(jīng)常向泡菜壇的水槽中補(bǔ)充水？提示：為了保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境。⑥發(fā)酵過程中控制雜菌的方法a.泡菜壇的密閉性及滅菌。b.蔬菜的清洗可以防止雜菌繁殖。c.食鹽的用量合適可以控制雜菌的繁殖。d.調(diào)味料也具有抑菌的作用。e.泡菜鹽水的浸泡提供的無氧環(huán)境為乳酸菌的繁殖提供條件，同時(shí)又能抑制好氧菌繁殖。[深度拓展]1．(選修1P9旁欄思考)為什么含有抗生素的牛奶不能發(fā)酵成酸奶？提示：酸奶的制作依靠的是乳酸菌的發(fā)酵，抗生素能夠殺死或抑制乳酸菌的生長，因此含有抗生素的牛奶不能發(fā)酵成酸奶。2．(選修1P10旁欄思考)為什么日常生活中要多吃新鮮蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜？提示：在腌制過程中，蔬菜中的硝酸鹽會被微生物還原成亞硝酸鹽，危害人體健康。3．(選修1P10旁欄思考)為什么泡菜壇內(nèi)有時(shí)會長一層白膜？你認(rèn)為這層白膜是怎么形成的？提示：形成白膜是由于產(chǎn)膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厭氧微生物，泡菜發(fā)酵液營養(yǎng)豐富，其表面氧氣含量也較豐富，適合酵母菌繁殖。（三）果酒和果醋的制作1.菌種來源新鮮水果的果皮表面附著有大量的不同種類的野生酵母菌。2.制作流程挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵↓↓果酒果醋3.原理和條件果酒制作果醋制作發(fā)酵菌種來源附著在葡萄皮上的野生型酵母菌空氣中的醋酸菌（變酸酒表面的菌膜）分類地位單細(xì)胞真核生物單細(xì)胞原核生物繁殖方式出芽生殖、孢子生殖二分裂生殖代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)需氧型發(fā)酵條件溫度18～30℃30～35℃時(shí)間10～12d7～8d氧氣前期需氧，后期無氧一直需要充足氧氣pH酸性酸性發(fā)酵過程（原理）有氧條件下，酵母菌通過有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量；無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸產(chǎn)生酒精：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH＋2CO2＋能量O2、糖源充足時(shí)：C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；O2充足、缺少糖源時(shí)：C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH＋H2O＋能量結(jié)果檢測聞氣味、品嘗、酒精與酸性的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色(橙色→灰綠色)反應(yīng)液pH下降，酸堿指示劑(pH試紙)、聞氣味、品嘗聯(lián)系醋酸發(fā)酵可以在酒精發(fā)酵的基礎(chǔ)上進(jìn)行，酒精發(fā)酵為醋酸發(fā)酵提供原料4.方法步驟5.結(jié)果鑒定（1）可通過嗅聞、觀察和品嘗初步鑒定(可能的結(jié)果如下)項(xiàng)目酒精發(fā)酵醋酸發(fā)酵氣味和味道酒味酸味氣泡和泡沫有氣泡和泡沫無氣泡和泡沫發(fā)酵液狀態(tài)渾濁渾濁，液面形成白色菌膜(2)進(jìn)一步鑒定①酒精發(fā)酵的結(jié)果檢測：a．檢測試劑：重鉻酸鉀。b．檢測條件：酸性。c．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：呈現(xiàn)灰綠色。d．檢驗(yàn)步驟：先在試管中加入發(fā)酵液2mL，再滴入物質(zhì)的量濃度為3mol/L的H2SO43滴，振蕩混勻，最后滴加常溫下飽和的重鉻酸鉀溶液3滴，振蕩試管，觀察顏色變化。②醋酸發(fā)酵的結(jié)果檢測：可通過檢測和比較醋酸發(fā)酵前后的pH做進(jìn)一步的鑒定。源于選擇性必修3P8“練習(xí)與應(yīng)用·拓展應(yīng)用3”：果酒和果醋改進(jìn)裝置及其分析裝置的使用：使用該裝置制作果酒時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制作果醋時(shí)，應(yīng)將充氣口連接充氣泵，輸入空氣。6.果酒和果醋制作成功的關(guān)鍵項(xiàng)目說明材料的選擇與處理選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄進(jìn)行沖洗，再除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。沖洗以洗去灰塵為目的，以防洗去野生型酵母菌防止發(fā)酵液被污染①榨汁機(jī)和發(fā)酵瓶等都需清洗干凈，且發(fā)酵瓶要進(jìn)行消毒；②清洗葡萄時(shí)要清洗后除枝梗；③發(fā)酵瓶排氣管用曲頸管而不用直管控制發(fā)酵條件①葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí)，要留約1/3的空間，目的是先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后再進(jìn)行酒精發(fā)酵，并防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液的溢出；②嚴(yán)格控制溫度：18～25℃利于酵母菌的繁殖和酒精發(fā)酵；30～35℃利于醋酸菌的繁殖和果醋的發(fā)酵；③充氣：酒精發(fā)酵為無氧發(fā)酵，需關(guān)閉充氣口；醋酸發(fā)酵為有氧發(fā)酵，需經(jīng)充氣口充氣深度思考(1)制作葡萄酒時(shí)，為什么要將溫度控制在18～30℃？制作葡萄醋時(shí)，為什么要將溫度控制在30～35℃？提示溫度是影響酵母菌和醋酸菌生長和發(fā)酵的重要因素。釀酒酵母的最適生長溫度約為28℃。因此需要將溫度控制在其最適溫度范圍內(nèi)。而醋酸菌是嗜溫菌，最適生長溫度為30～35℃，因此要將溫度控制在30～35℃。(2)在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物生長？它們會對果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？提示制作果酒的過程中，除酵母菌之外，還會有其他雜菌生長，它們會在酒精發(fā)酵中污染發(fā)酵液，而避免發(fā)酵液污染需要從發(fā)酵制作的過程全面考慮。例如，榨汁機(jī)、發(fā)酵瓶要清洗干凈，裝入葡萄汁后，封閉充氣口；每次排氣時(shí)只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋等。(3)在家庭制作葡萄酒的過程中，不需要嚴(yán)格的消毒過程也能完成發(fā)酵，原因是什么？提示在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。(4)醋酸菌醋酸發(fā)酵時(shí)，無論是利用糖源還是酒精，都需要打開通氣閥，請說明其原因。提示醋酸菌是一種好氧細(xì)菌，在發(fā)酵過程中始終需要氧氣，如果氧氣中斷則會引起醋酸菌的死亡。(5)你認(rèn)為應(yīng)該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？提示：應(yīng)該先沖洗，再除去枝梗，以避免除去枝梗時(shí)引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機(jī)會。合作探究：1.在果酒和果醋制作中，你認(rèn)為哪些方法可防止發(fā)酵液被污染？提示：(1)沖洗葡萄時(shí)應(yīng)先沖洗再除去枝梗。(2)榨汁機(jī)要沖洗干凈并晾干。(3)發(fā)酵瓶要清洗干凈，并用70%的酒精消毒。(4)排氣時(shí)只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋，防止雜菌污染。2．果酒制作過程中，在不滅菌的情況下，酵母菌是如何成為優(yōu)勢菌種的？提示：發(fā)酵后期在缺氧和酸性發(fā)酵液中，絕大多數(shù)微生物的生命活動受到抑制，而酵母菌可以適應(yīng)這一環(huán)境成為優(yōu)勢菌種。[課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。2.乳酸菌是厭氧細(xì)菌。醋酸菌是好氧細(xì)菌。酵母菌是兼性厭氧型真菌。3.直接利用原材料中天然存在的微生物或利用前一次發(fā)酵保存下來的微生物進(jìn)行發(fā)酵，制作食品的技術(shù)稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。4.傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過程中，沒有接種菌種，而是利用了天然存在的菌種。一、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建二、要語必記1．果酒和果醋的制作(1)在葡萄酒的自然發(fā)酵中，菌種來源于附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)酵母菌是兼性厭氧型微生物，在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，無氧條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵產(chǎn)生酒精。(3)制作果酒和果醋的實(shí)驗(yàn)流程：挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵。(4)制作果酒和果醋的發(fā)酵裝置中充氣口的作用是在醋酸發(fā)酵時(shí)連接充氣泵進(jìn)行充氣，排氣口是在酒精發(fā)酵時(shí)排出CO2，出料口用來取樣。2．腐乳的制作(1)腐乳制作過程中起主要作用的微生物是毛霉，來源于空氣中的毛霉孢子。(2)毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可將脂肪水解為甘油和脂肪酸。(3)腐乳制作的實(shí)驗(yàn)流程：讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制。(4)加鹽既可析出豆腐中的水分，又能抑制微生物的生長。鹵湯是由酒和香辛料配制而成的，既能防腐殺菌，又能調(diào)味。鹵湯中的酒的含量一般控制在12%左右。3．泡菜的制作及亞硝酸鹽含量的測定(1)制作泡菜的主要菌種