高中生物第2章食品加工與食品安全第1節(jié)發(fā)酵與食品加工教案中圖版.docx

第一節(jié) 發(fā)酵與食品加工一、酒精釀制原理1在生產(chǎn)中，利用微生物在有氧或無(wú)氧條件下的生命活動(dòng)來(lái)制備微生物菌體及各種不同代謝產(chǎn)物的過(guò)程，稱為發(fā)酵。根據(jù)發(fā)酵過(guò)程對(duì)氧的需求情況，可分為需氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵；根據(jù)發(fā)酵生成的產(chǎn)物，可分為酒精發(fā)酵和乳酸發(fā)酵等。2食品工業(yè)中，酒精是采用厭氧發(fā)酵法生產(chǎn)的，其原理是：先將淀粉水解成葡萄糖；再利用酵母菌分解葡萄糖生成丙酮酸，然后在厭氧和微酸性條件下，轉(zhuǎn)變成酒精。二、酵母菌生物學(xué)特征酵母菌屬真核生物，代謝類型為兼性厭氧型。三、醋酸菌生物學(xué)特征醋酸菌屬于原核生物，繁殖方式是分裂生殖，新陳代謝類型是需氧型。四、果醋的制作原理在果醋制作過(guò)程中，若氧氣和糖類都充足時(shí)，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸。當(dāng)糖類不足時(shí)，將酒精轉(zhuǎn)變成乙醛，再轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿?。五、發(fā)酵工程1含義：把微生物發(fā)酵與現(xiàn)代工程技術(shù)手段相結(jié)合，利用微生物的某些特定功能，生產(chǎn)有用的產(chǎn)品或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。2優(yōu)點(diǎn)：提高了原料的利用率，縮短了生產(chǎn)周期，便于機(jī)械化生產(chǎn)。預(yù)習(xí)完成后，請(qǐng)把你認(rèn)為難以解決的問(wèn)題記錄在下面的表格中問(wèn)題1問(wèn)題2問(wèn)題3問(wèn)題4一、果酒制作的原理1酵母菌(1)酵母菌是單細(xì)胞真菌，其細(xì)胞大小為15 m530 m，最長(zhǎng)可達(dá)100 m。呈圓形、橢圓形、卵圓形、檸檬形、香腸形等，某些菌種可形成假菌絲。(2)酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，但多以出芽方式進(jìn)行無(wú)性生殖。溫度低時(shí)形成孢子，進(jìn)入休眠狀態(tài)；溫度適宜時(shí)，進(jìn)行出芽生殖，繁殖速度快。(3)酵母菌在固體培養(yǎng)基上形成的菌落，其表面濕潤(rùn)、黏稠，呈白色或粉紅色；在液體培養(yǎng)基中，有些在液體表面形成菌膜，或在容器壁上出現(xiàn)酵母環(huán)，或產(chǎn)生沉淀。(4)自然界中，酵母菌分布廣泛，但多分布在含糖較高的偏酸環(huán)境中，如水果、花、樹(shù)皮上，有些可與昆蟲(chóng)共生，有些使人致病，如白色假絲酵母引發(fā)鵝口瘡、肺感染。食品中常見(jiàn)的酵母菌有啤酒酵母、葡萄汁酵母、魯氏酵母(醬油釀造)、球擬酵母屬、粉狀畢赤氏酵母等。一年四季，土壤始終是酵母菌的大本營(yíng)。一種釀酒酵母菌2果酒制作的原理(1)酵母菌的呼吸果酒的制作離不開(kāi)酵母菌。酵母菌是兼性厭氧微生物，在有氧條件下，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖，反應(yīng)式如下：C6H12O66O26CO26H2O在無(wú)氧條件下，酵母菌能進(jìn)行酒精發(fā)酵，反應(yīng)式如下：C6H12O62C2H5OH2CO2酒廠用含豐富淀粉的農(nóng)產(chǎn)品做原料發(fā)酵釀酒時(shí)，向原料中充入足夠空氣，目的是讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生大量酵母菌種，當(dāng)耗盡氧氣時(shí)，酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵產(chǎn)生酒精。(2)影響酵母菌繁殖的因素酵母菌分布廣泛，“喜歡”葡萄汁等含糖量高的果汁。培養(yǎng)酵母菌一般用麥芽汁培養(yǎng)基，麥芽汁組成復(fù)雜，能為酵母菌提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。溫度是酵母菌生長(zhǎng)和發(fā)酵的重要條件。20 左右最適合酵母菌繁殖，酒精發(fā)酵時(shí)一般將溫度控制在1825 。酵母菌生活在偏酸環(huán)境中，最適pH為4.05.8。在最低pH2.5，最高pH8.0的兩種環(huán)境中，酵母菌尚能生存和生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)非常緩慢而且易死亡。(3)酵母菌發(fā)酵過(guò)程在葡萄酒的自然發(fā)酵過(guò)程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。發(fā)酵過(guò)程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進(jìn)入發(fā)酵液，使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌能大量生長(zhǎng)繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無(wú)法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。二、果醋制作的原理1醋酸菌醋酸菌的形狀從橢圓到桿狀，有單個(gè)的，成對(duì)的，也有成鏈狀的。不形成芽孢，幼齡細(xì)胞呈革蘭氏陰性，老齡菌不穩(wěn)定。2果醋制作的原理醋酸菌是一種好氧性細(xì)菌，只有當(dāng)氧氣充足時(shí)，才能進(jìn)行旺盛的生理活動(dòng)。變酸的酒的表面觀察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。實(shí)驗(yàn)表明，醋酸菌對(duì)氧氣的含量特別敏感，當(dāng)進(jìn)行深層發(fā)酵時(shí)，即使只是短時(shí)間中斷通入氧氣，也會(huì)引起醋酸菌死亡。當(dāng)氧氣、糖源都充足時(shí)，醋酸菌將葡萄汁中的果糖分解成醋酸；當(dāng)缺少糖源時(shí)，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿?反應(yīng)簡(jiǎn)式如下)。醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度為30 35 。C2H5OHO2CH3COOHH2O三、發(fā)酵1概念：利用微生物在有氧或無(wú)氧條件下的生命活動(dòng)來(lái)制備微生物菌體及各種不同代謝產(chǎn)物的過(guò)程。2分類據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)分據(jù)生成產(chǎn)物分發(fā)酵條件的控制生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用十分廣泛，如果酒、果醋的制作就是生活中常見(jiàn)的例子。如圖是果酒制果醋的發(fā)酵裝置，分析回答：(1)在果醋發(fā)酵過(guò)程中，要向發(fā)酵瓶中通入空氣，原因是_；制醋過(guò)程中，將溫度嚴(yán)格控制在30 35 ，原因是_。(2)在果醋發(fā)酵過(guò)程中，用_證明是否有醋酸生成。(3)在果醋的制作中，提供碳源的物質(zhì)主要是_。【審題導(dǎo)析】(1)熟練掌握果醋發(fā)酵的過(guò)程；(2)發(fā)酵條件的不同對(duì)應(yīng)的不同產(chǎn)物；(3)發(fā)酵產(chǎn)物的檢驗(yàn)方法應(yīng)掌握。【精講精析】本題主要考查果酒和果醋制作的實(shí)驗(yàn)流程及所涉及的物質(zhì)變化和條件控制，對(duì)應(yīng)分析如下：【答案】(1)醋酸菌是好氧性細(xì)菌醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度是30 35 (2)pH試紙檢測(cè)流出液的pH(3)葡萄糖或乙醇微生物發(fā)酵過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制條件，因?yàn)榘l(fā)酵條件的不同會(huì)直接影響產(chǎn)物。如釀酒時(shí)沒(méi)有密封好，產(chǎn)物將是醋。1用下列原料及條件釀酒能得到酒精的是()選項(xiàng)原料菌種條件A葡萄糖酵母菌有氧B淀粉醋酸菌無(wú)氧C玉米粉酵母菌無(wú)氧D大豆粉醋酸菌有氧【解析】釀酒需要酵母菌在無(wú)氧條件下分解葡萄糖或淀粉。因此能產(chǎn)生酒精的是C項(xiàng)?！敬鸢浮緾對(duì)發(fā)酵影響因素的分析(2016全國(guó)甲卷)蘋果醋是以蘋果汁為原料經(jīng)發(fā)酵而成的?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)酵母菌的呼吸代謝途徑如圖所示。圖中過(guò)程和是蘋果醋生產(chǎn)的第一階段，在酵母菌細(xì)胞的_中進(jìn)行，其產(chǎn)物乙醇與_試劑反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色，這一反應(yīng)可用于乙醇的檢驗(yàn)；過(guò)程在酵母菌細(xì)胞的_中進(jìn)行。與無(wú)氧條件相比，在有氧條件下，酵母菌的增殖速度_。(2)第二階段是在醋酸桿菌的作用下將第一階段產(chǎn)生的乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿岬倪^(guò)程，根據(jù)醋酸桿菌的呼吸作用類型，該過(guò)程需要在_條件下才能完成。(3)在生產(chǎn)過(guò)程中，第一階段和第二階段的發(fā)酵溫度不同，第一階段的溫度_(填“低于”或“高于”)第二階段的。(4)醋酸桿菌屬于_核生物，其細(xì)胞結(jié)構(gòu)中_(填“含有”或“不含有”)線粒體?！緦忣}導(dǎo)析】【精講精析】(1)圖中過(guò)程和是酵母菌無(wú)氧呼吸產(chǎn)生乙醇的過(guò)程，無(wú)氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。乙醇可用酸性重鉻酸鉀試劑檢測(cè)，顏色由橙色變?yōu)榛揖G色。過(guò)程為有氧呼吸的第二和第三階段，場(chǎng)所為線粒體。在有氧條件下酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧條件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)醋酸桿菌是好氧型細(xì)菌，因此，在醋酸桿菌作用下，將乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿岬倪^(guò)程需要在有氧條件下才能完成。(3)在生產(chǎn)過(guò)程中，第一階段酵母菌產(chǎn)生乙醇的適宜溫度為1825 ，第二階段醋酸桿菌產(chǎn)生醋酸的適宜溫度為3035 ，第一階段的溫度低于第二階段的。(4)醋酸桿菌屬于原核生物，原核細(xì)胞中的細(xì)胞器只有核糖體一種，不含線粒體?！敬鸢浮?1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)重鉻酸鉀線粒體快(2)有氧(3)低于(4)原不含有酵母菌與醋酸菌的比較酵母菌醋酸菌生物學(xué)分類真核生物原核生物生活方式異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)需氧型最適生長(zhǎng)繁殖溫度20 30 35 主要生殖方式出芽生殖二分裂生殖日常生活應(yīng)用釀酒、發(fā)面釀醋2上題中若乙同學(xué)忘記用夾子夾住進(jìn)氣口和排氣口對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響是()A無(wú)影響B(tài)產(chǎn)生的酒精增多C產(chǎn)生的酒精減少 D不產(chǎn)生酒精【解析】在有氧條件下酵母菌不能進(jìn)行無(wú)氧呼吸，且醋酸菌的生長(zhǎng)繁殖快，會(huì)產(chǎn)生醋酸?！敬鸢浮緿1下列關(guān)于酵母菌的敘述，說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A酵母菌是營(yíng)異養(yǎng)生活的真菌B酵母菌無(wú)氧呼吸時(shí)能產(chǎn)生乳酸C酵母菌在有氧氣存在時(shí)，能將C6H12O6分解成CO2和H2OD酵母菌的無(wú)氧呼吸叫發(fā)酵【解析】酵母菌是真菌，不具有葉綠體，不能合成有機(jī)物，屬異養(yǎng)生物；酵母菌屬兼性厭氧微生物，在無(wú)氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸，也稱酒精發(fā)酵，其產(chǎn)物是酒精和CO2。【答案】B2下列關(guān)于果醋的制作，錯(cuò)誤的是()A果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一種好氧性細(xì)菌，所以在制作過(guò)程中需通氧氣B利用醋酸菌制作果醋要先通風(fēng)后密閉C醋酸菌能將果酒變成果醋D當(dāng)氧氣、糖類充足時(shí)，醋酸菌可將葡萄中的糖分解成醋酸【解析】醋酸菌是好氧性細(xì)菌，所以在發(fā)酵過(guò)程中需要適時(shí)地通入氧氣；在糖類、氧氣充足時(shí)，醋酸菌能將葡萄中的糖分解成醋酸；當(dāng)缺少糖類時(shí)，可將酒精轉(zhuǎn)變?yōu)橐胰?，再將乙醛轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿?。【答案】B3(2016江蘇高考)下列關(guān)于中學(xué)“腐乳的制作”實(shí)驗(yàn)，敘述正確的是()A加鹽主要是為了調(diào)節(jié)水分，利于毛霉生長(zhǎng)B加料酒主要是為了滅菌，避免腐敗變質(zhì)C發(fā)酵過(guò)程中起主要作用的是乳酸桿菌D實(shí)驗(yàn)室制作的腐乳不宜直接食用【解析】加鹽主要是為了抑制雜菌的生長(zhǎng)，同時(shí)也可析出水分，有利于腐乳成形，而不是調(diào)節(jié)水分，利于毛霉生長(zhǎng)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；加料酒可以抑制微生物的生長(zhǎng)，同時(shí)能使腐乳具有獨(dú)特的風(fēng)味，但不能滅菌，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；在腐乳制作的發(fā)酵過(guò)程中起主要作用的是毛霉，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)室制作的腐乳因未經(jīng)質(zhì)量鑒定，不宜直接食用，D選項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)(四)一、選擇題1(2014廣東高考)下列敘述錯(cuò)誤的是()A醋酸菌在無(wú)氧條件下利用乙醇產(chǎn)生醋酸B酵母菌在無(wú)氧條件下利用葡萄汁產(chǎn)生酒精C泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸發(fā)酵D腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶【解析】醋酸菌是好氧型細(xì)菌，能在氧氣充足的情況下將乙醇轉(zhuǎn)化為醋酸，A錯(cuò)誤；酵母菌在無(wú)氧條件下利用葡萄糖產(chǎn)生酒精，B正確；泡菜腌制利用的是乳酸菌的發(fā)酵，C正確；腐乳的制作中利用毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶和脂肪酶，D正確；因此答案為A。【答案】A2果醋的制作原理為()A醋酸菌將C2H5OH還原為醋酸B醋酸菌將C2H5OH氧化成醋酸C醋酸菌將C2H5OH分解成CO2和醋酸D醋酸菌能將C2H5OH直接氧化成醋酸，不需要生成中間物質(zhì)乙醛【解析】本題考查對(duì)果醋制作原理的理解能力。在缺少糖的情況下，醋酸菌在相關(guān)酶的作用下先將酒精氧化成乙醛，再繼續(xù)將乙醛氧化成醋酸。【答案】B3在適宜的溫度條件下，在下列裝置中都放入干酵母(內(nèi)有活酵母)，如下圖所示的四個(gè)裝置中，其中適于產(chǎn)生酒精的裝置是()【解析】分析裝置圖知：B和C分別缺水和糖，不適于酵母生存；D圖始終處于有氧環(huán)境不利于酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵，A圖更適于酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。【答案】A4果酒制作過(guò)程中，操作有誤的是()A將消毒過(guò)的葡萄汁裝滿發(fā)酵裝置B將溫度嚴(yán)格控制在1825 C榨汁機(jī)要清洗干凈，并晾干D將沖洗除梗的葡萄放入沖洗晾干的榨汁機(jī)內(nèi)進(jìn)行榨汁【解析】在果酒制作時(shí)，葡萄糖不能裝滿發(fā)酵裝置，要留出一定空間，使空間里有氧氣供發(fā)酵初期酵母菌進(jìn)行有氧呼吸。【答案】A5某研究性學(xué)習(xí)小組以櫻桃番茄為材料進(jìn)行果酒、果醋發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。下列相關(guān)敘述正確的是()A酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發(fā)酵所需的最適溫度較高B先供氧進(jìn)行果醋發(fā)酵，然后隔絕空氣進(jìn)行果酒發(fā)酵C與人工接種的發(fā)酵相比，自然發(fā)酵獲得的產(chǎn)品品質(zhì)更好D適當(dāng)加大接種量可以提高發(fā)酵速率、抑制雜菌生長(zhǎng)繁殖 【解析】解答本題時(shí)需注意果酒和果醋的制作流程與適宜溫度等知識(shí)。1825 適合酵母菌發(fā)酵，醋酸菌為嗜溫菌，果醋發(fā)酵的最適溫度是3035 ，高于果酒發(fā)酵的最適溫度，A項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先進(jìn)行果酒發(fā)酵，再進(jìn)行果醋發(fā)酵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；人工接種的菌種品質(zhì)更好，且不容易存在雜菌污染，故比自然發(fā)酵獲得的產(chǎn)品品質(zhì)更好，C項(xiàng)錯(cuò)誤；適當(dāng)增加接種量可縮短達(dá)到一定數(shù)量菌種所需的時(shí)間，并且在與其他雜菌的競(jìng)爭(zhēng)中能夠占優(yōu)勢(shì)，故能夠提高發(fā)酵速率、抑制雜菌的生長(zhǎng)繁殖，D項(xiàng)正確。【答案】D6下圖表示果酒和果醋制作過(guò)程中的物質(zhì)變化過(guò)程，下列敘述正確的是()A過(guò)程和都只能發(fā)生在缺氧條件下B過(guò)程和都發(fā)生在酵母細(xì)胞的線粒體中C過(guò)程和都需要氧氣的參與D過(guò)程所需的最適溫度基本相同【解析】既是無(wú)氧呼吸的第一階段，也是有氧呼吸的第一階段，有氧無(wú)氧都能發(fā)生。發(fā)生于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中。屬有氧呼吸，需要氧氣的參與，乙醇形成醋酸也需要氧氣參與。不同化學(xué)反應(yīng)所需要的酶不同，最適溫度也不同?！敬鸢浮緾7下圖表示各種因素對(duì)醋酸菌發(fā)酵產(chǎn)生醋酸的影響，其中不正確的是()【解析】溫度和pH可以通過(guò)影響酶的活性來(lái)改變醋酸的產(chǎn)生速率，在最適溫度和pH時(shí)醋酸產(chǎn)生速率最大，高于或低于該點(diǎn)都會(huì)使酶的活性降低(甚至喪失)。醋酸菌是好氧性細(xì)菌，隨著溶氧量的增加(一定范圍內(nèi))，以及該菌生長(zhǎng)繁殖速率的加快，醋酸的產(chǎn)生速率也會(huì)增加，但當(dāng)溶氧增大到一定值時(shí)由于受其他條件的限制，醋酸不可能繼續(xù)增加。醋酸產(chǎn)生速率在最初階段可能不斷加快，當(dāng)活菌數(shù)目達(dá)到最多時(shí)，其產(chǎn)生速率就不再明顯加快了。【答案】C8某同學(xué)設(shè)計(jì)了右圖所示的發(fā)酵裝置，下列有關(guān)敘述不正確的是()A. 該裝置可阻止空氣進(jìn)入，用于果酒發(fā)酵B. 該裝置便于果酒發(fā)酵中產(chǎn)生的氣體排出C. 去除彎管中的水，該裝置可滿足果醋發(fā)酵時(shí)底層發(fā)酵液中大量醋酸菌的呼吸D. 去除彎管中的水后，該裝置與巴斯德的鵝頸瓶作用相似【解析】A項(xiàng)，該裝置中注水的彎曲部分可阻止空氣進(jìn)入，能用于果酒發(fā)酵。B項(xiàng)，果酒發(fā)酵產(chǎn)生的CO2可溶解在彎管的水中，CO2量多時(shí)可進(jìn)一步通過(guò)水排出。C項(xiàng)，醋酸菌是好氧菌，因沒(méi)有將無(wú)菌空氣通入發(fā)酵液中，故去除彎管中的水后也不能滿足底層發(fā)酵液中醋酸菌有氧呼吸的需求。D項(xiàng)，去除彎管中的水后，該裝置的彎管部分既能排出CO2，也能防止空氣中的微生物進(jìn)入，與巴斯德的鵝頸瓶作用類似?！敬鸢浮緾二、非選擇題9生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用十分廣泛，如果酒、果醋的制作就是生活中常見(jiàn)的例子。如圖A是果酒和果醋制作的實(shí)驗(yàn)流程，圖B是一個(gè)果酒制果醋的發(fā)酵裝置。請(qǐng)分析回答：圖A圖B(1)果醋發(fā)酵的微生物是_，果酒發(fā)酵的微生物是_，這兩類微生物在代謝方式上的主要區(qū)別是_是好氧生物，_是兼性厭氧型生物。(2)果醋是在圖B_中產(chǎn)生的，發(fā)酵的微生物利用的碳源主要是_。(3)圖A的過(guò)程是在圖B中_內(nèi)進(jìn)行的，發(fā)酵產(chǎn)物酒精要在_(填“酸”“中”或“堿”)性條件下用_來(lái)鑒定?！窘馕觥勘绢}考查果酒果醋的制作。(1)果醋發(fā)酵的微生物是醋酸菌，溫度條件是3035 ，需向發(fā)酵裝置中持續(xù)通入無(wú)菌空氣，代謝類型是異養(yǎng)需氧型；果酒發(fā)酵的微生物是酵母菌，溫度條件是1825 ，初期需向發(fā)酵裝置中通入無(wú)菌空氣，進(jìn)行有氧呼吸，酵母菌大量繁殖，后期密封，進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精，代