高二生物传统发酵技术.docx

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课标剖析
高
考
Ⅰ
Ⅱ
√
果酒和果醋的制作
要
求
√
√
腐乳的制作
泡菜的制作
√
发酵过程中亚硝酸盐的测定
学问点睛
要求层次
具体内容
发酵：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动生产各种有用代谢产物或微生物菌体的生产过程。一、果酒和果醋的制作
〔一〕制作原理
果酒的制作原理
菌种：酵母菌
①单细胞真菌，多以出芽方式进展无性生殖
②代谢类型：异养兼性厌氧型
②自然界中酵母菌分布广泛，多分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果、花、树皮上。一年四季，土壤始 终是酵母菌的大本营。
③在葡萄酒自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
发酵条件
①温度：一般掌握在 18~25℃，20℃左右最适合酵母菌生殖。
②pH：酸性〔约 ~〕
果酒制作原理：酵母菌的呼吸作用
在有氧条件下，酵母菌进展有氧呼吸，大量生殖：
酶
C H O + 6O + 6H O 6CO + 12H O + 能量
6 12 6 2 2 2 2
在无氧条件下，酵母菌能进展酒精发酵：
酶
C H O 2C H OH〔酒精〕+ 2CO + 能量
6 12 6 2 5 2
果醋的制作原理
菌种：醋酸菌
①原核生物
②代谢类型：异养需氧型
发酵条件
①温度：醋酸菌的最适生长温度是 30~35℃。
②氧气充分
果醋制作原理：醋酸菌的有氧呼吸
①当氧气、糖源都充分时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
酶
C H O CH COOH
6 12 6 3
酶
②当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变成乙醛，再变为醋酸。
〔二〕试验流程
C H OH+O
2 5 2
CH COOH+H O
3 2
预备：对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等试验用具进展清洗并消毒。反复用温水冲洗后再用体 积分数 70%的酒精擦拭消毒，晾干待用。
选择葡萄：颖、无霉斑
冲洗：留意不要反复屡次冲洗；冲洗后再去枝梗，以降低杂菌污染的机率榨汁
装瓶：发酵装置如上图。 ①让酵母菌先进展有氧呼吸快速生殖，耗尽O
2
果汁量一般不超过发酵瓶总体积的 2/3 行酒精发酵。
后再进
温度：18~25℃ 酒精发酵 关闭充气口
②防止发酵过程中产生的CO
2
造成发酵液的溢出。
准时排气。假设选用塑料瓶，每天需要拧松瓶盖2~4 次，进展排气。
时间掌握在 10~20 天左右
果酒 可通过出料口取样检验对发酵状况准时监控
检测：检验酒味、酒精的含量，进展酵母菌的镜检等
〔酒精的检测用酸性重铬酸钾，假设消灭绿色，说明有酒精生成；与比照管相比， 颜色越深，产生酒精浓度越高〕
可参加醋酸菌或醋曲
也可自然接种，但效果不是很好
温度：30~35℃
醋酸发酵
充气口连接气泵适时充气。假设用塑料瓶，可将瓶盖翻开，在瓶口盖上纱布。时间掌握在 7~8 天左右
果醋 可通过出料口取样检验对发酵状况准时监控检测：品尝、pH 试纸检测、化学定性鉴定
葡萄酒制作过程中，其主要产物是乙醇和CO
，还有其他诸如氨基酸、小分子肽等其他有特别香味的
2
物质，因此葡萄酒口味独特。
假设发酵装置密闭性不好，可能使产膜酵母菌在有氧条件下大量生殖，将乙醇变为乙醛后再氧化为水和 CO ，从而降低酒精含量；假设有效时间内酒精产量缺乏，便不能有效杀死〔抑制〕乳酸菌而使乳酸菌大
2
量生殖，导致葡萄酒变质；假设氧气供给充分，在产膜酵母菌和醋酸菌的共同作用下，酒制成了醋。
葡萄酒制作中，随发酵天数增加 CO
2
越来越多，10 天左右现象最明显，产热增多，使发酵液温度上升，
因此必需准时排放CO
2
和散热。
二、腐乳的制作
〔一〕制作原理
菌种：起主要作用的是毛霉〔多种微生物参与豆腐的发酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等〕。
毛霉是真菌，生殖方式为孢子生殖；生长快速，具有兴旺的白色菌丝。
代谢类型为异养需氧型。
分布广泛，常见于土壤、水果、蔬菜、谷物上。
传统腐乳的生产中，豆腐块上生长的毛霉来自于空气中的毛霉孢子，而现代的腐乳生产是在严格无菌的条件下，将优良毛霉菌种直接接种在豆腐上，这样可以避开杂菌的污染，保证产品质量。

腐乳的制作原理
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，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。在多种微生物的协同作用下，一般的豆腐转变成风味独特的腐乳。
〔二〕试验流程
豆腐切块，豆腐含水量 70%左右〔水分过多腐乳不易成形〕 让豆腐上长出毛霉 温度：15~18℃
保持肯定的湿度
操作：将长满毛霉的豆腐块〔毛坯〕分层整齐地摆放在瓶中，同时逐层加盐，随着层数的加 高而增加盐量，接近瓶口外表的盐要铺厚一些〔缘由：越接近瓶口，杂菌污染的可能性越大〕。
加盐腌制 时间：8 天左右
①加盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期的制作过程中不会过早酥烂
②抑制微生物的生长〔防止毛霉连续生长和杂菌污染〕，避开豆腐块腐败变质作用 ③调味
④浸提毛霉菌丝上的蛋白酶
加卤汤装瓶
酒 作用：①抑制微生物生长②使腐乳具有独特香味〔与有机酸结合形成酯〕
精 含量：一般 12%左右。含量过高，对蛋白酶抑制作用大，腐乳成熟时间延长；
卤汤 含量过低缺乏以抑制微生物生长，可能导致腐乳腐败调制腐乳的风味
各种香辛料，作用 防腐杀菌
玻璃瓶洗刷干净后，用沸水消毒
参加卤汤后要将瓶口密封，密封时最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被杂菌污染
密封腌制：常温下，一般 6 个月可以成熟
〔三〕影响腐乳品质的条件
材料的种类和用量
卤汤：直接关系到腐乳的色、香、味。
①酒精：抑制微生物生长，使腐乳具有独特香味。含量一般掌握在 12%左右。含量过高，对蛋白酶抑制作用大，腐乳成熟时间延长；含量过低缺乏以抑制微生物生长，可能导致腐乳腐败。
②各种香辛料：可以调制腐乳的风味，也具有防腐杀菌的作用。
盐：加盐腌制时，毛坯与盐的质量分数比约为5:1，假设盐的浓度过低，缺乏以抑制微生物生长，可能导致腐乳腐败；假设盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。
防止杂菌污染
除加盐腌制和卤汤中加酒之外，留意以下操作： 腌制腐乳的玻璃瓶刷洗刷干净后，用沸水消毒； 装瓶时，操作要快速留神；
摆放好豆腐块并参加卤汤后要将瓶口密封；
密封时最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被杂菌污染。
腐乳酿造是利用豆腐坯上培育的毛霉或根霉，培育及腌制期间由外界侵入微生物的生殖，以及配料中参加的红曲中的红曲霉、面包曲中的米曲霉、酒类中的酵母等所分泌的酶类，在发酵期间，特别是后期发 酵中引起极其简单的化学变化，促使蛋白质水解成可溶性的小分子含氮化合物——氨基酸，淀粉糖化，糖 分发酵成乙醇和其他醇类及形成有机酸，同时辅料中的酒类及添加的各种香辛料等也共同参与作用，合成 简单的酯类，最终形成腐乳所特有的色、香、味、体等，使成品细腻、柔糯而可口。
三、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
〔一〕原理
泡菜的制作原理
菌种：乳酸菌，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌。乳酸杆菌常用于生产酸奶。
①原核生物
②代谢类型：异养厌氧型
③分布：分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内等。
泡菜的制作原理：
乳酸菌发酵：乳酸菌在无氧的状况下将葡萄糖分解成乳酸。
酶
C6H12O6 2C3H6O3〔乳酸〕+ 能量
测定亚硝酸盐含量的原理
盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸〔或对氨基苯磺酰胺〕发生重氮化反响形成重氮化合物。重氮化合物再与N-1-萘基乙二胺盐酸盐偶合，形成玫瑰红色染料。
颜色的深浅取决于亚硝酸盐浓度的凹凸。与标准显色液目测比较，估算泡菜中亚硝酸盐的含量。
〔二〕试验流程选择材料
修整、洗涤、晾晒、切分成条状或片状

香辛料

称取食盐
配制盐水 ：水盐质量比 4:1 煮沸、冷却
泡菜盐水
泡菜坛的选择：火候好、无裂痕、坛沿深、盖子吻合。也可使用玻璃制作的泡菜坛。
不合格的泡菜坛简洁引起蔬菜腐烂。
将经过处理的蔬菜混合均匀，转入洗净、消毒的泡菜坛内装至一半时放上各种香辛料
装坛 连续装至八成满
缓缓注入泡菜盐水，使盐水没过全部菜料盖好坛盖
每隔 2 天检测一次亚硝酸盐含量
坛盖边缘的水槽中注满水，发酵过程中留意常常准时补充水槽中的水。
〔起密封作用，保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境〕
发酵
20℃左右，发酵约 15 天，即可成为酸辣芳香、少有咸味、动听爽口的泡菜。
〔发酵时间长短受温度的影响〕
成品
测定亚硝酸盐含量
：配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色
→
→
→
称 榨 加 振
取 汁 蒸 荡
加 过
→
→
NaOH 滤
取 加 过部 → 氢 → 滤
→
泡 取 馏 分 氧
分
、
溶
滤
提
液
液
取
，
于
剂
定
容
容
量
瓶
中
菜 部 水 滤 化液 铝
于 乳
o 液
量 ，
瓶 定
中 容
留意掌握腌制条件：时间、温度和食盐用量。温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，都简洁造成细菌 大量生殖，亚硝酸盐含量增加。一般，在腌制10 天后，亚硝酸盐的含量开头下降。
发酵初期：亚硝酸盐含量增加〔硝酸盐复原菌的作用〕
发酵中期：亚硝酸盐含量下降〔硝酸盐复原菌受抑制，局部亚硝酸盐被分解〕 发酵后期：亚硝酸盐含量下降至相对稳定〔硝酸盐复原菌被完全抑制〕
〔三〕泡菜发酵的阶段
泡菜在发酵期间，由于乳酸菌的发酵作用，发酵产物乳酸不断累积，因此可以依据微生物的活动状况和乳酸积存量，将泡菜发酵过程分为三个阶段。
发酵初期：蔬菜刚入坛时，其外表带入的微生物，主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等较为活泼，它们 进展异型乳酸发酵和微弱的酒精发酵，发酵产物为乳酸、乙醇、醋酸和二氧化碳等。由于有 较多的二氧化碳产生，气泡会从坛沿水槽内的水中间歇性地放出，使坛内渐渐形成嫌气状态。此时泡菜液的含酸量约为 %～%，是泡菜初熟阶段，其菜质咸而不酸、有生味。
发酵中期：由于初期乳酸发酵使乳酸不断积存，pH 下降，嫌气状态形成，乳酸杆菌开头活泼，并进展同型乳酸发酵。%～%，pH 为 ～。大肠杆菌、腐败菌、酵母菌和霉菌的活动受到抑制。这一期间为泡菜完全成熟阶段，泡菜有酸味而且芳香。
发酵后期：在此期间连续进展的是同型乳酸发酵，乳酸含量连续增加，%以上。当乳酸含量到达
%以上时，乳酸杆菌的活性受到抑制，发酵速度渐渐变缓根本停顿。此阶段泡菜酸度过高、风味不协调。
以乳酸的含量、泡菜的风味品质来看，在初期发酵的末期和中期发酵阶段，泡菜的乳酸含量为 %～
%，风味品质最好，因此，常以这个阶段作为泡菜的成熟期。
★亚硝酸盐
亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水，在食品生产中用作食品添加剂。自然界中，亚硝酸盐分布广泛。据统计，蔬菜中亚硝酸盐的平均含量约为4mg/kg，咸菜中亚硝酸盐的平均含量在7mg/kg 以上，而豆粉中的平均含量可达 10mg/kg。
膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体安康，但是，当人体摄入总量到达3g 时，会引起死亡。我国卫生标准规定，亚硝酸盐的残留量在肉制品中不得超过30mg/kg，酱腌菜中不得超过 20mg/kg，而婴儿奶粉中不得超过 2mg/kg。
膳食中的绝大局部亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿排出，只有在特定的条件下〔适宜的 pH、温度和肯定的微生物作用〕才会转变成致癌物——亚硝胺。大量的动物试验说明，亚硝胺具有致癌作用，同时对动物具有致畸和致突变作用。争论说明，人类的某些癌症可能与亚硝胺有关。
留意：
①亚硝酸盐为白色粉末，外观与食盐相像，有咸味，易溶于水，可作食品添加剂。
②亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中携带氧的低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，从而导致缺氧性中毒 病症。
③亚硝酸盐在pH=3、温度适宜和肯定微生物的作用下转变成致癌物质亚硝胺，因此，霉变的食品中亚硝胺含量可增加数十倍至数百倍。
④亚硝胺对人或哺乳动物有致癌、致畸和致突变作用。致癌作用缘由为亚硝胺在细胞代谢过程中可转变为
甲基亚硝胺、重氮甲烷和自由甲基，自由甲基具亲电子性质，在细胞内可与DNA 的亲质子基团结合成共价键的化合物，使细胞内DNA 受损伤，稍微损伤在短期修复，严峻时细胞死亡，这种状况不会引起癌变，只有受损DNA 不能修复或修而不复，而且这种细胞仍能长期存在下去时，细胞癌变才开头；致
突变作用的由于亚硝胺能引起含-NH2的碱基产生氧化脱氨反响，使氨基变为酮基，从而转变配对性质造 成碱基置换突变，如GC→AT ；致畸作用是指作用于妊娠母体，干扰胚胎正常发育，导致生儿或幼小
动物先天性畸形。
★乳酸菌与酸奶
酸奶是用鲜牛奶经过乳酸发酵而制成的。其中，鲜牛奶中的奶酪蛋白遇乳酸菌产生的酸，结成微细颗粒的凝乳，颜色白，气味芳香，酸甜可口，而且人体对它的消化率和吸取率都高，奶中钙的吸取率也有所 提高。同时，乳酸菌在酸奶中还产生抗菌物质，在肠道中有抑制腐败菌生殖的作用。消化功能不好，或正 患腹泻的痢疾患者，适当饮用酸奶是有益的。
例题精讲
【例1】 图示果酒和果醋制作流程的发酵装置简图，与此有关描述不正确的选项是〔 〕
A．选取颖葡萄去除枝梗，再反复冲洗干净后备用 B．葡萄汁装瓶发酵时，要留出约1/3 空间，以保证发酵前期氧气供给C．果酒接种醋酸菌后，需适当提高温度，并不断通入无菌空气 D．排气口承受长而弯曲的胶管，其目的是防止杂菌污染
【答案】A
【例2】 如图是某同学尝试制作果酒的装置，他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中，以下恰当的做法是
〔 〕〔多项选择〕
A．参加适量的酵母菌 B．始终翻开阀b 通气
C．始终关紧阀a，间或翻开阀b 几秒钟 D．把发酵装置放到 4℃冰箱中进展试验
【答案】AC
【例3】 图甲是果醋发酵装置。发酵初期不通气，溶液中有气泡产生；中期可以闻到酒香；后期接种醋酸菌，适当上升温度并通气，酒香渐渐变成醋香。图乙中能表示整个发酵过程培育液 pH 变化的曲线是〔 〕
A．① B．② C．③ D．④
【答案】B
【例4】 如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，以下表达正确的选项是〔 〕
A．过程①和②都只能发生在缺氧条件下 B．过程①和③都只发生在酵母细胞的线粒体C．过程③和④都需要氧气的参与 D．过程①~④所需的最适温度根本一样
【答案】C
【例5】
利用酵母菌酿制啤酒，需要先通气，后密封，以下说法不正确的选项是〔 〕
A．酵母菌是兼性厌氧型微生物
B．先通气酵母菌大量生殖，其种群的增长曲线为“S”型
C．密封后酵母菌可进展无氧呼吸，产生酒精
D．密封的时间越长，产生的酒精越多
【答案】D
【例6】
请依据某同学尝试使用罐头瓶在常温〔21 3℃〕下制作果酒的过程答复以下问题：
〔1〕开头时向消过毒的罐头瓶参加颖的葡萄汁和酵母菌，添加酵母菌的目的是
，
添加葡萄汁的目的是为酵母菌发酵和生长发育供给 。
〔2〕葡萄汁装入瓶中时要留出大约 1/3 的空间，这样做的目的是
。
在以后的过程中，每隔 12h 左右将瓶盖拧松一次〔不是翻开瓶盖〕，此后再拧紧，这样做的目的是 。
制果酒过程的开头阶段的生化反响式为 ，
这一反响主要在 〔构造〕中进展。制果酒过程的后一阶段的生化反响式为 ，这一反响在酵母细胞
的 〔构造〕中进展。其主要意义是 。
参加的颖葡萄汁没有进展过灭菌处理，但是在制出的果酒中根本检测不出酵母菌以外的杂菌，从生态学角度分析：一是酵母菌与杂菌之间存在的 关系有利于酵母的生长生殖；二是果酒中的 不利于杂菌生长。
【答案】〔1〕利用酵母菌分解葡萄糖产生酒精 原料和养分物质
有利于酵母菌有氧呼吸，进展生殖 放掉发酵中产生的大量 CO2，同时尽量不让氧气进入瓶中
略 线粒体 略 细胞质基质 为酵母的生命活动供给能量；为体内其他化合物的合成供给原料 〔4〕竞争 酒精
【例7】 下面是家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至 30℃时，加少许水和肯定量的酵母菌菌种，与米饭混匀后置于一瓷坛内并在米饭中挖一洞，加盖后置于适当的地方保温〔28℃〕，一段时间后即成。现请你从以下几个方面对其发酵过程作一简洁的分析。
在米饭中间挖一个洞的目的是增加 的含量，保证酵母菌在一开头时进展
，从而有利于酵母菌数量的增加。
请你在以下图的坐标上画动身酵坛内酵母菌种群数量增长的曲线。
在家庭酿酒过程中，产生大量的水，这些水的主要来源是 。
上述过程中，酵母菌所进展的两种代谢假设消耗等物质的量的养分物质〔葡萄糖〕，所产生的气体的体积之比为 。
请你在上图的坐标中绘动身酵坛内有氧呼吸和无氧呼吸此消彼长的变化过程的曲线图，用实线和虚线分别表示有氧呼吸和无氧呼吸。
【答案】〔1〕氧气，有氧呼吸 〔2〕如下图 〔3〕有氧呼吸产生水
〔4〕3：1〔或 1：3〕 〔5〕如下图
【例8】 图为腐乳制作过程的流程图，以下说法不正确的选项是〔 〕
A．毛霉为好氧型真菌，为避开其无氧呼吸，码放豆腐时要留出肯定缝隙 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．用胶条密封瓶口时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，以防止瓶口污染
【答案】C
【例9】 〔1〕腐乳制作过程中影响其风味和品质的因素有哪些〔 〕
①盐的用量 ②酒的种类和用量 ③发酵温度 ④发酵时间 ⑤辛香料的用量