人教版高中生物《三维设计》选修部分.docx
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人教版高中生物《三维设计》选修部分
选修1生物技术实践
_第一讲传统发酵技术的应用
知识点一 果酒和果醋的制作
1．制作原理
菌种
反应
果酒
酵母菌
有氧条件，大量繁殖：
C6H12O6＋6O2
6CO2＋6H2O
无氧条件，产生酒精：
C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2
果醋
醋酸菌
氧气、糖源都充足时：
糖→醋酸
缺少糖源时：
乙醇→乙醛→醋酸
C2H5OH＋O2
CH3COOH＋H2O
2.实验设计与操作
知识点二 腐乳的制作
1．制作原理
2．实验流程及影响因素
知识点三 泡菜的制作
1．判断下列有关果酒和果醋制作叙述的正误
（1）在果酒自然发酵中，需人工添加酵母菌种（×）
（2）在葡萄酒制作中，采摘的葡萄应反复冲洗，且要先除枝梗再冲洗（×）
（3）红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的（√）
（4）在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，要向发酵装置通入空气（×）
（5）在果酒发酵后期，拧松瓶盖的间隔时间可延长（√）
（6）变酸的酒表面的菌膜是酵母菌大量繁殖形成的（×）
（7）果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵（×）
（8）醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸（×）
（2014·广东卷T4 A）
2．判断下列有关腐乳制作叙述的正误
（1）将腐乳坯堆积起来会导致堆内温度升高，影响毛霉生长（2015·江苏卷T17 A）（√）
（2）腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶（√）
（2014·广东卷T4 D）
（3）将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量（×）
（4）在腐乳制作过程中加入香辛料既能调节风味，还具有防腐杀菌作用（√）
（5）在腐乳制作过程中，盐的用量要适宜，酒的含量一般控制在12%左右（√）
（6）果酒、果醋和腐乳的制作中，腐乳制作所需要的适宜温度最高（×）
3．判断下列有关泡菜制作叙述的正误
（1）泡菜制作的菌种主要是醋酸菌（×）
（2）泡菜制作的前期通氧，后期应严格厌氧（×）
（3）配制泡菜盐水时，盐与水的质量比为4∶1（×）
（4）与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品品质更好（2013·江苏卷T14 C）（×）
考点一|果酒和果醋的制作
[自主排查]
1．完善果酒、果醋的制作流程
2．右图所示为制作果酒和果醋的发酵装置，请思考：
（1）装置中a为充气口，用于向装置内通气；b为排气口，用于排出CO2；c为出料口，用于取样检测。
（2）b长而弯曲，目的是防止空气中微生物的污染。
（3）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出约1/3空间，目的是①先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
（4）使用该装置制作果酒时，应关闭充气口a，制果醋时，应将充气口a连接气泵，输入氧气。
[关键点拨]
归纳拓展——果酒和果醋发酵装置的设计思路
（1）因酵母菌的繁殖需要空气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。
因酵母菌产生酒精是在无氧条件下，应控制进入氧气，故应在充气口设置开关。
（2）由于在发酵过程中都产生CO2，因此又需设排气口；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，应设置出料口便于取料。
[演练冲关]
（2016·宝鸡一模）下面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________________________________________________________________（写出该反应式），
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）葡萄酒呈现红色的原因是________________，重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应呈______色。
（4）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________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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。
答案：
（1）醋酸发酵
（2）酒精发酵 C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O 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）红色葡萄皮中的色素溶解在发酵液中 灰绿
（4）醋酸菌 无以核膜为界限的细胞核
考点二|腐乳和泡菜的制作
[自主排查]
1．完善腐乳制作的实验流程图
2．完善泡菜制作的实验流程图（将空缺的“”补充完整）
3．识别泡菜制作过程中相关曲线的坐标图
下图为乳酸菌的数量、乳酸和亚硝酸盐的含量随时间变化的曲线，请将三幅图分别填上“纵轴标识”
①～③纵轴标识依次为乳酸菌数量、亚硝酸盐含量、乳酸含量。
[关键点拨]
归纳拓展——传统发酵技术中四种常用菌种的比较
酵母菌
醋酸菌
毛霉
乳酸菌
生物学分类
真核生物
原核生物
真核生物
原核生物
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养厌氧型
异养需氧型
异养需氧型
发酵条件
前期需氧，后期不需氧
一直需氧
一直需氧
无氧
生长适宜温度
18～25°C
30～35°C
15～18°C
室温
生产应用
酿酒、发面
酿醋
制作腐乳
制作酸奶、泡菜
[演练冲关]
1．下面为腐乳制作过程的流程图，下列说法不正确的是（ ）
A．毛霉为好氧型真菌，为避免缺氧，码放豆腐时要留出一定缝隙
B．加盐腌制的目的是析出豆腐中的水分使之变硬，同时能抑制微生物的生长
C．加卤汤、密封腌制中，毛霉不断增殖，并产生大量的酶，分解蛋白质
D．密封瓶口时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，以防止瓶口污染
解析：
选C 从流程图可以看出，毛霉在加盐腌制前就已长成，加卤汤、密封腌制中，毛霉不再增殖。
2．（2016·西安一检）农村中泡菜的制作方法是：
新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香料及一些“陈泡菜水”，密封后置于阴凉处，最适环境温度为28～30℃。
有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是用盐过多，后者是用盐过少。
在实验室或工厂化生产泡菜时，还要跟踪检测泡菜腌制过程中产生的亚硝酸盐含量。
（1）用白酒擦拭泡菜坛的目的是______________。
（2）若要获得大量乳酸菌菌种，应选用培养基培养，培养基中应有______、______、水、无机盐等营养，同时还必须满足______、______等具体培养条件的要求。
（3）菜坛需要密封的原因是_________________________________________________。
若菜坛有裂缝，可能会出现的结果是_________________________________________。
加入“陈泡菜水”的作用是__________________________________________。
（4）若制作的泡菜特别咸而不酸，最有可能的原因是______________________________
________________________________________________________________________，
如何进行调整？
_____________________________________________________。
其中盐与水的质量比为________。
解析：
乳酸菌为厌氧菌，因此泡菜坛需要密封，以造成缺氧环境。
“陈泡菜水”中含有乳酸菌，制作泡菜时加入一些“陈泡菜水”可以提供乳酸菌菌种。
若制作的泡菜咸而不酸，最有可能的原因是加盐太多，抑制了乳酸菌的繁殖，导致产生的乳酸过少。
答案：
（1）消毒
（2）碳源 氮源（生长因子等答出其中两项即可） pH 无氧
（3）乳酸菌是厌氧生物，密封以造成缺氧环境 乳酸菌不能正常生长，而一些杂菌大量繁殖，泡菜会变质 提供乳酸菌菌种
（4）盐过多，抑制了乳酸菌发酵 减少盐的投放量 1∶4
[高考真题集中研究——找规律]
1．（2013·全国卷Ⅰ）回答下列有关泡菜制作的问题：
（1）制作泡菜时，所用盐水需煮沸，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，加入陈泡菜液的作用是________________________________________________________________________。
（2）泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行______的过程。
该过程发生在乳酸菌细胞的______中。
（3）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有______、________和________等。
（4）从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。
这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是________________________________________________，
原因是____________________________________________________。
解析：
（1）细菌分布广泛，制作泡菜时，需要乳酸菌进行发酵，为防止杂菌污染，所需盐水需要煮沸；加入陈泡菜液，可以增加乳酸菌数量，加速乳酸产生。
（2）乳酸菌为原核生物，可进行无氧呼吸将葡萄糖分解为乳酸，其无氧呼吸的过程发生在乳酸菌的细胞质中。
（3）在泡菜制作过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量等。
（4）由于乳酸菌比杂菌更为耐酸，所以在酸性环境中，乳酸菌能够正常地增殖，而其他杂菌繁殖将受到抑制，所以在此过程中，乳酸菌数量增多，杂菌数量减少。
答案：
（1）杀灭杂菌 增加乳酸菌数量
（2）无氧呼吸 细胞质 （3）温度 腌制时间 食盐用量 （4）乳酸菌数量增多，杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更为耐酸
2．（2013·广东高考）某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。
他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。
查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图。
（1）向发酵瓶中加入5g酵母菌开始实验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于_______________；实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，目的是____________________________。
（2）第3天，取出少量发酵液，滴加含有________的浓硫酸溶液来检测酒精。
（3）检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜，但酒精含量（＋）比预期低，他们展开了讨论，认为还有其他影响因素，如________，请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果（用表格形式呈现；用“＋”表示酒精量，最高含量为“＋＋＋＋＋”）。
（4）请对预测的结果进行分析，并得出结论。
解析：
（1）酵母菌为兼性厌氧微生物，在A通气口处打气可让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，从而增加酵母菌的数量。
通气阀②偶尔短时间打开，是为了排出细胞代谢产生的二氧化碳。
（2）橙色的重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色。
（3）依题意“尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜”，排除了氧气、温度、pH、营养物质含量等因素，故可能是培养液的浓度影响酒精的产生量。
设计一系列不同浓度梯度的淀粉酶解物培养基进行实验，其他操作、条件等都相同，最后检测酒精的含量。
（4）若培养液的浓度过高，则酵母菌会失水死亡，影响酒精的产生量。
答案：
（1）酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖 排出二氧化碳
（2）重铬酸钾 （3）木薯淀粉酶解物浓度
锥形瓶编号
1
2
3
4
5
淀粉酶解物浓度
浓度1
浓度2
浓度3
浓度4
浓度5
酒精含量
＋＋＋
＋＋＋＋
＋＋＋＋＋
＋＋＋＋
＋＋
（4）由于外界溶液浓度过高时，酵母菌会因失水过多而死亡，酒精产生量反而减少。
一定范围内，随着淀粉酶解物浓度的增大，产生的酒精含量增多，但超过一定范围后，随着淀粉酶解物浓度的增大，产生的酒精含量逐渐减少。
[调研试题重点研究——明趋势]
一、基础小题针对练
1．下列关于传统发酵技术的说法，正确的是（ ）
A．利用酵母菌酿酒时，密封时间越长，产生的酒精量就越多
B．制作果醋的醋酸菌，属于严格厌氧的微生物
C．青霉、毛霉、曲霉等真核生物均参与了腐乳的发酵
D．制作泡菜的微生物是一种需氧细菌
解析：
选C 密封后酒精量先增加后趋于稳定，不会随时间延长越来越多；醋酸菌是好氧型微生物；制作泡菜的微生物是乳酸菌，是一种厌氧细菌。
2．下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述，错误的是（ ）
A．果酒和果醋的发酵菌种不同，但代谢类型相同
B．制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒
C．在变酸果酒表面所观察到的菌膜可能是醋酸菌的菌落
D．果酒和果醋的制作可用同一装置，但需控制不同发酵条件
解析：
选A 用于果酒发酵的菌种是酵母菌，其代谢类型是异养兼性厌氧型；用于果醋发酵的菌种是醋酸菌，其代谢类型是异养需氧型，两者的代谢类型不同。
3．“格瓦斯”是由酵母菌和乳酸菌双菌发酵的传统谷物发酵饮料。
传统做法是采用俄式大面包为基质，加入菌种发酵生成微量乙醇、一定量的CO2以及丰富的有机酸物质。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．发酵过程需要密闭条件
B．两菌种的代谢类型相同
C．CO2由两菌种共同产生
D．两菌种间为互利共生关系
解析：
选A 酵母菌无氧呼吸产生乙醇和CO2，乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，故发酵过程都需要密闭条件。
酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型。
乳酸菌无氧呼吸不产生CO2。
两菌种都以俄式大面包为基质进行发酵，为竞争关系。
4．下面是利用微生物制作果酒、果醋的流程示意图，请据图判断下列说法正确的是（ ）
A．制作果酒时，先去除烂子粒和枝梗，再用清水冲洗掉污物
B．榨汁前，榨汁机和发酵瓶都需要用体积分数为70%的盐酸消毒
C．A过程是酒精发酵，A过程结束后，只需要提高一定的环境温度就能产生果醋
D．导致发酵产物不同的重要因素是温度、时间、菌种等
解析：
选D 为防止杂菌污染，应该在冲洗之后再去除枝梗和烂子粒等；榨汁机不需要消毒，发酵瓶消毒时需用70%的酒精；A过程是酒精发酵，A过程结束后，需要采取增加醋酸菌，打开充气口、提高环境温度等措施后才能进行果醋发酵。
二、高考题型仿真练
5．（2016·唐山摸底）根据相关知识，回答关于下列果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的相关问题：
（1）葡萄汁装入瓶中时要留出大约1/3的空间。
在以后的过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（不是打开瓶盖），此后再拧紧，这样做的目的是____________________________。
所使用的发酵液能使酵母菌生长繁殖而绝大多数其他微生物无法适应，因为这种发酵液具有____________的特点。
（2）下面为腐乳制作的实验流程示意图，据图回答下列问题：
①图中A代表__________，其主要目的是______________________________________，
同时还能_____________________________________________________________。
②在配制卤汤中酒的含量一般控制在______左右，加酒含量过高腐乳成熟时间将会______；酒精含量过低，____________，可能导致豆腐腐败。
（3）制作泡菜时所用盐水要煮沸，其目的是___________________________。
泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行____________的过程。
解析：
（1）每隔12h左右将瓶盖拧松一次，目的是放出发酵过程中产生的CO2，防止发酵瓶爆裂。
不打开瓶盖可以防止空气中的杂菌、O2进入发酵瓶。
（2）制作腐乳时，豆腐上长出毛霉后要加盐腌制，目的是析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还能抑制杂菌生长。
卤汤中酒的含量一般控制在12%左右，酒含量过高会延长腐乳成熟时间，过低不足以抑制微生物的生长。
（3）泡菜盐水煮沸可以消灭杂菌，乳酸发酵的实质是乳酸菌的无氧呼吸。
答案：
（1）放掉发酵产生的大量CO2，同时尽量不让氧气进入瓶中 缺氧、呈酸性
（2）①加盐腌制 析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬 抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质 ②12% 延长 不足以抑制微生物的生长
（3）消灭杂菌 无氧呼吸
6．王致和腐乳独具特色，它采用优质黄豆作为原料，经严格筛选后用传统工艺制成。
请回答下列问题：
（1）在腐乳腌制过程中起主要作用的是毛霉，与细菌相比，毛霉在结构上的主要特点是________________________________________________________________________。
现代科学研究表明，除毛霉外，还有多种微生物参与了豆腐的发酵，如_______（写出两种即可）等。
（2）毛霉等多种微生物产生的________酶和________酶，使制作的腐乳更加鲜美且易于消化吸收。
（3）腐乳制作过程中需要加盐腌制8d，加盐可以________________，使豆腐块变硬，并且在接近瓶口表面的盐要铺厚一些，避免________________，装瓶时加入的卤汤中的________和________也有相同的作用。
（4）当我们品尝腐乳时会发现腐乳的表面有一层致密的“皮”，它其实是________________。
解析：
（1）多种微生物参与了豆腐的发酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
毛霉属于真核生物，具有核膜包被的细胞核。
（2）毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶将脂肪分解为甘油和脂肪酸，使腐乳味道鲜美，易于消化吸收。
（3）加盐腌制时盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。
卤汤中的酒和香辛料也具有防腐杀菌的作用。
（4）腐乳表面的“皮”是前期发酵时在豆腐表面生长的匍匐菌丝，它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。
答案：
（1）有核膜包被的细胞核 青霉、酵母、曲霉
（2）蛋白 脂肪 （3）析出豆腐的水分 豆腐块腐败变质（其他合理答案也可） 香辛料 酒 （4）毛霉的（匍匐）菌丝
7．（2016·柳州模拟）下面是制作泡菜的实验流程示意图，请据图回答下面的问题：
（1）选用新鲜蔬菜做泡菜，原因是________________________________________。
（2）为了保证既无杂菌，又能使发酵菌发挥正常作用，泡菜所用盐水应______________再使用。
（3）在泡菜腌制过程中经常向坛口边缘的水槽中补充水分，目的是提供________环境。
（4）同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得亚硝酸盐含量不同，最可能的原因是__________________________不同。
（5）在果醋的制作过程中酒精浓度较高时，通常不适宜进行醋酸发酵，原因是较高浓度的酒精会__________________________，使产酸量下降。
解析：
（1）制作泡菜所用微生物是乳酸菌，蔬菜不新鲜会使杂菌进入，致使硝酸还原菌增多，亚硝酸盐的含量增大，不利于人体健康。
（2）制作泡菜所用盐水需要消毒灭菌，故应先煮沸杀灭杂菌，后冷却至室温时再使用，这样既有利于消灭杂菌，又能保护蔬菜表面的乳酸菌生存。
（3）泡菜腌制过程中需要厌氧环境，故向坛口边缘的水槽中补充水分以隔绝空气进入。
（4）同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得亚硝酸盐含量不同，这可能是由于泡菜在腌制过程中，各坛中微生物（包括一些硝酸盐还原菌）的种类和数量不同造成的。
（5）酒精具有杀菌防腐的作用，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。
答案：
（1）亚硝酸盐的含量低
（2）先煮沸杀灭杂菌，后冷却至室温 （3）无氧 （4）各坛中微生物的种类和数量 （5）抑制醋酸菌的生长和代谢
8．（2016·滨州模拟）下图表示葡萄酒的酿制过程，请据图分析：
（1）该过程表明酵母菌异化作用的特点是____________________________________。
（2）葡萄酒的酿制原理是：
先通气使酵母菌进行______________，以增加酵母菌的数量，然后使酵母菌进行________________获得葡萄酒。
果汁发酵后是否有酒精产生，可以用______________来检验。
（3）为防止发酵液被污染，对使用的发酵瓶要______，并用________________消毒。
（4）在甲中进行搅拌的目的是_____________________________________________，
乙中排出的气体是发酵过程产生的______________。
（5）在制作馒头时，可采用小苏打或者通过酵母菌发酵的方法使馒头松软。
请问这两种方法中，馒头中的营养和所含有的能量情况相比较最可能的是（ ）
A．后者所含营养丰富、能量少
B．后者所含营养单一、能量少
C．前者所含营养丰富、能量多
D．两者所含营养和能量相同
解析：
（1）酵母菌的异化作用是兼性厌氧型。
（2）酒精发酵时，酵母菌先在有氧条件下通过有氧呼吸大量增殖，然后在无氧条件下通过无氧呼吸（发酵）产生酒精。
在酸性条件下发酵产物酒精可与重铬酸钾反应，呈现灰绿色。
（3）为防止发酵液被污染，对发酵瓶要清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒。
（4）图甲为发酵初期，主要目的是让酵母菌大量增殖，因此搅拌的目的是使酵母菌与发酵液充分接触，并增加溶氧。
图乙为酒精发酵阶段，其产生的气体是酵母菌通过无氧呼吸产生的CO2。
（5）小苏打发面是利用了NaHCO3分解产生CO2使馒头变松软，对馒头其他成分无影响，而酵母菌发面是通过酵母菌细胞呼吸产生CO2使馒头变松软，酵母菌代谢的过程消耗有机物并释放能量，但是会产生多种中间产物，因此可使馒头所含的总能量减少，但是营养成分增加。
答案：
（1）兼性厌氧型
（2）有氧呼吸 无氧呼吸（或发酵） 重铬酸钾 （3）清洗干净 体积分数为70%的酒精 （4）使酵母菌与发酵液充分接触并增加溶氧 二氧化碳 （5）A
9．某同学利用下图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________菌制作果酒和果醋，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，瓶内要留出1/3的空间，目的是__________________
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