10-2傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)酵工程

第2課 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)酵工程【課標(biāo)要求】舉例說(shuō)明日常生活中的某些食品是運(yùn)用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的。說(shuō)明發(fā)酵工程利用現(xiàn)代工程技術(shù)及微生物的特定功能,工業(yè)化生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品。舉例說(shuō)明發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要的應(yīng)用價(jià)值。【素養(yǎng)目標(biāo)】運(yùn)用構(gòu)造與功能觀分析和解釋發(fā)酵工程相關(guān)技術(shù)的根本原理。(生命觀念)運(yùn)用歸納法比較果酒、果醋和泡菜的制作原理和過(guò)程。(科學(xué)思維)針對(duì)人類生產(chǎn)和生活的需求,嘗試設(shè)計(jì)試驗(yàn)解決現(xiàn)實(shí)生活問(wèn)題。(科學(xué)探究)關(guān)注食品安全,提倡安康的生活方式。(社會(huì)責(zé)任)一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵的概念和種類:發(fā)酵的概念:是指人們利用微生物,在適宜的條件下,將原料通過(guò)微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過(guò)程。種類:有氧發(fā)酵和無(wú)氧發(fā)酵。例如:醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵為有氧發(fā)酵;酒精發(fā)酵為無(wú)氧發(fā)酵。傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù):直接利用原材料中自然存在的微生物,或利用前一次發(fā)概念 酵保存下來(lái)的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)展發(fā)酵、制作食品的技術(shù)類型 固體發(fā)酵和半固體發(fā)酵實(shí)質(zhì) 有氧或無(wú)氧條件下的物質(zhì)氧化分解結(jié)果 生產(chǎn)人們需要的各種發(fā)酵食品應(yīng)用 制作果酒、果醋、泡菜、醬油等-1-發(fā)酵是利用微生物生產(chǎn)所需代謝產(chǎn)物的一種生產(chǎn)方式,通常說(shuō)的乳酸菌發(fā)酵是厭氧發(fā)酵。(√)傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過(guò)程中,制作的發(fā)酵食品往往品質(zhì)專一。(×)提示:傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過(guò)程中,沒(méi)有接種菌種,利用的自然菌種,菌種差異、雜菌狀況不明和發(fā)酵過(guò)程的掌握缺乏標(biāo)準(zhǔn)等,往往會(huì)造成發(fā)酵食品的品質(zhì)不一。家庭自釀米酒、米醋,屬于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用。(√)傳統(tǒng)發(fā)酵通常是家庭式或作坊式的。(√)二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品腐乳制作:原理:蛋白質(zhì)脂肪

小分子的肽和氨基酸。甘油和脂肪酸。:多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。備注:毛霉是一種絲狀真菌,其生殖方式為孢子生殖,代謝類型是異養(yǎng)需氧型。泡菜制作::附著在蔬菜上的乳酸菌。3 6 制作原理:在無(wú)氧條件下,3 6 :CH O6 12 6:

2CHO(乳酸)+能量。果酒制作:(1)菌種來(lái)源:穎水果果皮外表附著的酵母菌。(2)發(fā)酵原理:①在有氧條件下:CH6

O+6O6 2

6CO2

+6H2

O+能量

-2-②在無(wú)氧條件下:CH O 2CHOH+2CO+能量6 12 6 2 5 2:果醋制作:

溫度發(fā)酵條件 間pH

18~30℃10~12d初期需氧,后期不需氧酸性(pH4.5~5.0)菌種來(lái)源:空氣中的野生型醋酸菌或購(gòu)置的醋酸菌菌種或從食醋中分別醋酸菌。:O①氧氣、糖源都充分時(shí):OHC6 12HC

+2O

2CH

COOH+2CO

+2H

能量23226②缺少糖源時(shí):23226H2C2 H2C2

CHCOOH+H

O+能量32:32溫度發(fā)酵條件 pH

30~35℃7~8d始終需要氧酸性(pH5.4~6.0)果酒、果醋制作流程:-3-在葡萄酒的自然發(fā)酵中,需要人工添加酵母菌菌種。(×)分析:在葡萄酒的自然發(fā)酵中,菌種來(lái)源于附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。在家庭中用穎葡萄制作果酒時(shí),需要給發(fā)酵裝置適時(shí)排氣。(√)泡菜制作的菌種主要是醋酸菌。(×)分析:泡菜制作的菌種主要是乳酸菌。制作泡菜時(shí),鹽水煮沸后可以馬上使用。(×)分析:制作泡菜時(shí),鹽水煮沸后應(yīng)先冷卻,防止殺死菌種。泡菜壇的選擇、發(fā)酵過(guò)程中壇沿要注滿水都有利于泡菜的無(wú)氧發(fā)酵。(√)三、發(fā)酵工程及其應(yīng)用-4-發(fā)酵工程概念:利用微生物的特定功能,通過(guò)現(xiàn)代工程技術(shù),規(guī)?；a(chǎn)對(duì)人類有用的產(chǎn)品。發(fā)酵工程的特點(diǎn):生產(chǎn)條件溫順。原料來(lái)源豐富且價(jià)格低廉。(3)產(chǎn)物專一。(4)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染小、簡(jiǎn)潔處理等。發(fā)酵工程的根本環(huán)節(jié):發(fā)酵工程的應(yīng)用:在食品工業(yè)上的應(yīng)用。①生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品。②生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑。③生產(chǎn)酶制劑。在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用。①獲得具有某種藥物生產(chǎn)力量的微生物。②直接對(duì)菌種進(jìn)展改造,再通過(guò)發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。③利用基因工程,將病原體的某個(gè)或某幾個(gè)抗原基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)奈⑸锛?xì)胞,獲得的表達(dá)產(chǎn)物作為疫苗使用。-5-在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用:生產(chǎn)微生物肥料、農(nóng)藥和飼料。(4)在其他方面的應(yīng)用。①利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)。②極端微生物的應(yīng)用:,嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比,發(fā)酵工程具有生產(chǎn)條件溫順、原料來(lái)源豐富且價(jià)格低廉、產(chǎn)物專一等優(yōu)點(diǎn)。(√)可將冠病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入某種微生物體內(nèi),再通過(guò)發(fā)酵工程大量生產(chǎn)冠病。(√)(×)分析:在菌種確定之后,要選擇原料制備培育基,培育基的配方要經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)才能確定。培育。(√)發(fā)酵過(guò)程中必需嚴(yán)格地監(jiān)測(cè)并掌握發(fā)酵條件。(√)探究延長(zhǎng):為什么泡菜壇只能裝八成滿?提示:菜料裝至八成滿時(shí),要注入鹽水,使鹽水沒(méi)過(guò)菜料,防止菜料變質(zhì)腐爛;假設(shè)菜料裝得太滿,鹽水就會(huì)太少,鹽水濃度不夠,不利于發(fā)酵催熟,還簡(jiǎn)潔起白花等。資料延長(zhǎng):制作葡萄酒時(shí),18~30℃,制作葡萄醋時(shí),要將溫度掌握30~35℃,嘗試作出解釋。提示:溫度影響酵母菌和醋酸菌的生長(zhǎng)和發(fā)酵。釀酒酵母的最適生長(zhǎng)溫度約為28℃18~30℃30~35℃。探究延長(zhǎng):與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比,發(fā)酵工程中,怎樣對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)展調(diào)控以滿足微生物的生長(zhǎng)需要?提示:可通過(guò)向冷卻夾層通入冷水來(lái)調(diào)控溫度;pH;依據(jù)微生物的代謝類型調(diào)整溶解氧,假設(shè)微生物是需氧型的,可通過(guò)空氣入口通入空氣,,需封閉空氣入口,建立厭氧環(huán)境等。-6-★考點(diǎn)1 利用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)制作食品泡菜制作過(guò)程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化分析:

乳酸菌有氧氣,乳酸菌的活動(dòng)受到抑制)他菌活動(dòng))

乳酸 亞硝酸鹽少 菌的作用)積存增多,pH下降菌受抑制,局部亞硝酸鹽被分解)

削減(乳酸積存,pH 連續(xù)增多,pH連續(xù)下降,抑制其活動(dòng)) 下降

下降至相對(duì)穩(wěn)定完全抑制)曲線模型果酒和果醋改進(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)當(dāng)關(guān)閉充氣口;制作果醋時(shí),應(yīng)將充氣口連接充氣泵,通入無(wú)菌空氣。果酒、果醋制作結(jié)果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):果酒制作的結(jié)果評(píng)價(jià):-7-發(fā)酵后取樣,可通過(guò)嗅味和品嘗進(jìn)展初步鑒定。此外,還可用顯微鏡觀看酵母菌,也可用酸性重鉻酸鉀與酒精反響呈現(xiàn)灰綠色來(lái)檢驗(yàn)酒精。制作成功的葡萄酒應(yīng)色澤明媚、爽口、嚴(yán)峻、有濃郁的果香。果醋制作的結(jié)果評(píng)價(jià):可通過(guò)觀看菌膜的形成、嗅味和品嘗進(jìn)展初步鑒定,再通過(guò)檢測(cè)和比較醋酸發(fā)酵前后發(fā)酵液的pH(pH試紙)進(jìn)一步鑒定。此外,還可通過(guò)在顯微鏡下觀看發(fā)酵液中是否有醋酸菌,并統(tǒng)計(jì)其數(shù)量進(jìn)一步鑒定。制作成功的果醋具有特別的果香,酸味嚴(yán)峻,稍有甜味,不澀?！靖呖季剧姟恐谱髌咸丫坪推咸汛妆嫖鲋谱髌咸丫?利用酵母菌,先通氧讓酵母菌生殖,后斷氧,厭氧發(fā)酵產(chǎn)酒精,溫度掌握18~30℃。制作葡萄醋利用醋酸菌,通氧,30~35℃。A.無(wú)氧條件下酵母菌能存活但不能大量生殖自然發(fā)酵①制作葡萄酒時(shí)起主要作用的菌是野生型酵母菌葡萄酒的顏色②是葡萄皮中的色素進(jìn)入發(fā)酵液形成的制作過(guò)程中隨著發(fā)酵的進(jìn)展發(fā)酵液中糖含量增加【題眼破譯】提升信息轉(zhuǎn)化力量信息

轉(zhuǎn)化信息(對(duì)接問(wèn)題)自然發(fā)酵的菌種來(lái)自附著在葡萄皮上的野生型酵母菌葡萄酒的顏色為紅色是由于紅葡萄皮的色素進(jìn)入發(fā)酵液【解析】選D。酵母菌進(jìn)展有氧呼吸獲得能量大量生殖,在無(wú)氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生酒精,無(wú)氧條件下酵母菌能進(jìn)展無(wú)氧呼吸存活,但不能大量生殖,A正確;自然發(fā)酵制作葡萄酒時(shí)起主要作用的菌是葡萄皮上的野生型酵母菌,B正確;葡萄皮中的色素進(jìn)入發(fā)酵液使葡萄酒呈現(xiàn)顏色,C正確;制作過(guò)程中隨著發(fā)酵的進(jìn)展發(fā)酵液中糖含量削減,D錯(cuò)誤?！咀兪窖娱L(zhǎng)】提升長(zhǎng)句應(yīng)答力量工廠生產(chǎn)果酒,菌種主要來(lái)源是:直接在果汁中參加人工培育的酵母菌。-8-在制作果酒的過(guò)程中,除了酵母菌,是否還有其他微生物生長(zhǎng)?它們會(huì)對(duì)果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎?假設(shè)有,如何避開(kāi)這種影響?提示:制作果酒的過(guò)程中,除酵母菌之外,還會(huì)有其他雜菌生長(zhǎng),它們會(huì)在酒精發(fā)酵中污染發(fā)酵液,而避開(kāi)發(fā)酵液污染需要從發(fā)酵制作的過(guò)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(kāi)瓶蓋等。1.以下關(guān)于果酒和果醋制作的表達(dá),正確的選項(xiàng)是( )在果酒和果醋的制作過(guò)程中,發(fā)酵液的pH都會(huì)降低果酒制成后只需要將裝置移至溫度略高的環(huán)境中就能釀成果醋制作所用原料和器具都須嚴(yán)格滅菌,且發(fā)酵全過(guò)程都須在無(wú)菌環(huán)境,醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?再將乙醛變?yōu)橐宜帷窘馕觥窟xA。果酒制作過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳和果醋制作過(guò)程中產(chǎn)生的醋酸都會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵液中的pH下降,A正確;果酒制成后需要將裝置移至溫度略高的環(huán)境中,還應(yīng)持續(xù)通入無(wú)菌空氣才能釀成果醋,B錯(cuò)誤;為避開(kāi)菌種被殺死,所用制作原料不需要進(jìn)展嚴(yán)格滅菌,發(fā)酵全過(guò)程無(wú)須在無(wú)菌環(huán)境,C錯(cuò)誤;糖源時(shí),醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?再將乙醛變?yōu)橐宜?D錯(cuò)誤。2.(2023·南通模擬《書(shū)經(jīng)中的“假設(shè)作酒醴,爾惟曲糵”提到釀酒必需要用酒曲酒曲是以谷物為原料,裂開(kāi)加水壓制而成,富含多種微生物,經(jīng)水浸泡后投入蒸熟的米即可用于釀酒。相關(guān)表達(dá)正確的選項(xiàng)是( )A.酒曲中富含酵母菌等多種微生物,可將糖徹底分解成酒精B.將米蒸熟后應(yīng)馬上參加酒曲進(jìn)展發(fā)酵,可防止雜菌污染C.酒曲與蒸熟的米混合后需隔絕空氣,為發(fā)酵供給無(wú)氧環(huán)境D.向發(fā)酵罐中參加酸性重鉻酸鉀,檢測(cè)是否有酒精產(chǎn)生【解析】選C。酒曲中富含酵母菌等多種微生物,可將糖分解成酒精,糖徹底分解產(chǎn)物是二氧化碳和水,A錯(cuò)誤;將米蒸熟之后,用涼開(kāi)水將糯米飯沖淋一次,冷卻到30℃,再參加酒曲進(jìn)展發(fā)酵,將米蒸熟后馬上參加酒曲會(huì)導(dǎo)致微生物死亡,B錯(cuò)誤;酒曲與蒸熟的米混合后需隔絕空氣,為發(fā)酵供給無(wú)氧環(huán)境,由于氧氣會(huì)抑制酒精-9-發(fā)酵,C正確;應(yīng)從發(fā)酵罐中取樣后,在樣本中參加酸性重鉻酸鉀,檢測(cè)是否有酒精產(chǎn)生,D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練·拔高】泡菜(乳酸發(fā)酵過(guò)的蔬菜)是很多亞洲國(guó)家的傳統(tǒng)食品,在發(fā)酵液中通常覺(jué)察的微生物包括乳酸菌、酵母菌和絲狀真菌。如圖表示這3種不同微生物群中活細(xì)胞數(shù)和卷心菜乳酸發(fā)酵過(guò)程中pH的變化。發(fā)酵液中的溶解氧隨時(shí)間下降,22天被完全耗盡。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()pH13天的下降主要由乳酸菌產(chǎn)生的乳酸引起1022天的生長(zhǎng)與發(fā)酵液中的氧氣有關(guān)26天后開(kāi)頭產(chǎn)生酒精一些絲狀真菌在低pH下表現(xiàn)出較高的耐受性C,13pH下降主要由乳酸菌代謝產(chǎn)生乳酸引起,A正確;酵母細(xì)胞在有氧條件下大量生殖,1022天,酵母菌大量生殖,與發(fā)酵液中的氧氣有關(guān),B正確;22天發(fā)酵液中的溶解氧耗盡,因此酵母細(xì)26天之前就已經(jīng)開(kāi)頭無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精,C錯(cuò)誤;由題圖分析可知,低pH下,絲狀真菌活細(xì)胞數(shù)較多,表現(xiàn)出較高的耐受性,D正確。如圖是以鮮藍(lán)莓為原料自然發(fā)酵制作藍(lán)莓酒和藍(lán)莓醋的過(guò)程簡(jiǎn)圖以下表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是( )去除藍(lán)莓枝梗應(yīng)在沖洗后,目的是防止雜菌污染-10-過(guò)程③在氧氣、糖源充分條件下可直接發(fā)酵為藍(lán)莓醋在過(guò)程④時(shí),榨出的藍(lán)莓汁需經(jīng)過(guò)高壓蒸汽滅菌后才能密閉發(fā)酵D.過(guò)程⑤中酒精可作為醋酸菌的碳源和能源C,目的是防止雜菌污染,A正確;過(guò)程③在氧氣、糖源充分條件下可直接發(fā)酵為藍(lán)莓醋,B正確;過(guò)程④藍(lán)莓酒制作的菌種是來(lái)源于藍(lán)莓皮上的野生型酵母菌,所以藍(lán)莓汁不需要經(jīng)過(guò)高壓蒸汽滅菌,C錯(cuò)誤;過(guò)程⑤中酒精可作為醋酸菌的碳源和能源,D正確?！锟键c(diǎn)2 發(fā)酵工程及其應(yīng)用啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的:“精釀”啤酒與“工業(yè)”啤酒的區(qū)分:-11-發(fā)酵罐示意圖分析:攪拌葉輪在發(fā)酵過(guò)程中的作用。①通過(guò)葉輪的攪拌作用,使培育基在發(fā)酵罐內(nèi)得到充分混合,盡可能使微生物在發(fā)酵罐里的每一處均能得到充分的氧氣和培育基中的養(yǎng)分物質(zhì);②良好的攪拌有利于微生物發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的熱量傳遞給冷卻介質(zhì);③攪拌能使發(fā)酵液充分混合,發(fā)酵罐的發(fā)酵液中的固型物質(zhì)保持懸浮狀態(tài)。發(fā)酵罐中發(fā)酵條件的掌握。①溫度的掌握:發(fā)酵過(guò)程中可以通過(guò)溫度傳感器和掌握裝置進(jìn)展監(jiān)測(cè)和由冷卻水進(jìn)、出口水流來(lái)調(diào)整;②溶解氧的掌握:通過(guò)通氣量和攪拌速度加以調(diào)整;③pH的掌握:可以通過(guò)pH計(jì)檢測(cè),并由加料裝置添加酸和堿進(jìn)展調(diào)整,也可以在培育基中添加pH緩沖液等。計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)酵工程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、酸堿度、通氣量、轉(zhuǎn)速的自動(dòng)記錄和自動(dòng)掌握。與傳統(tǒng)的容器相比,發(fā)酵罐最明顯的優(yōu)勢(shì)。發(fā)酵罐能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn),最大限度地利用原料和設(shè)備,獲得高產(chǎn)量和高效率。①進(jìn)展嚴(yán)格滅菌,能使空氣按需要流通,從而供給良好的發(fā)酵環(huán)境;②實(shí)施攪拌、振蕩以促進(jìn)微生物生長(zhǎng);-12-③對(duì)溫度、壓力、空氣流量實(shí)行自動(dòng)掌握;④通過(guò)各種生物傳感器測(cè)定發(fā)酵罐內(nèi)菌體濃度、養(yǎng)分成分、產(chǎn)品濃度等,并用電腦隨時(shí)調(diào)整發(fā)酵進(jìn)程?！靖呖季剧姟堪l(fā)酵工程操作中的幾個(gè)留意事項(xiàng)發(fā)酵工程所用菌種一般使用保存于冷凍管或冰箱中的斜面菌種,正式使用前先轉(zhuǎn)接到穎斜面培育基上活化后,再用于擴(kuò)大培育。發(fā)酵過(guò)程監(jiān)控和發(fā)酵條件掌握直接會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量,嚴(yán)格掌握溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件,來(lái)保證產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。,假設(shè)發(fā)酵產(chǎn)品是菌體本身,;假設(shè)發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物,如次生代謝物,需要依據(jù)代謝物的性質(zhì)承受蒸餾、萃取、離子交換等方法獲得產(chǎn)品?！就卣寡娱L(zhǎng)】為了縮短發(fā)酵時(shí)間,確保品質(zhì)穩(wěn)定,工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)時(shí),先通過(guò)微生物培育技術(shù)獲得單一菌種,再將它們接種到物料中進(jìn)展發(fā)酵。發(fā)酵技術(shù)是從生活、生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生的,人們?cè)谏a(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品時(shí)需要科學(xué)爭(zhēng)論的指導(dǎo)和技術(shù)的改進(jìn);科學(xué)理論和技術(shù)進(jìn)展到肯定程度,就可以進(jìn)入工程應(yīng)用階段等。(多項(xiàng)選擇)發(fā)酵工程①在現(xiàn)代生物工程中地位越來(lái)越重要。以下有關(guān)發(fā)酵工程表達(dá)正確的選項(xiàng)是( )首先要對(duì)發(fā)酵設(shè)備和培育基嚴(yán)格滅菌,檢測(cè)培育液的細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度等,以了解發(fā)酵進(jìn)程②C.發(fā)酵工程產(chǎn)品主要是指微生物的代謝物、酶和菌體本身D.要嚴(yán)格掌握溫度、pH、溶解氧等環(huán)境因素③【題眼破譯】提升信息轉(zhuǎn)化力量信息

轉(zhuǎn)化信息(對(duì)接問(wèn)題)-13-術(shù)所用的菌種來(lái)自自然界,一般不是純種信息②在發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié),需要隨時(shí)掌控發(fā)酵狀況pH、溶解氧等發(fā)酵條件進(jìn)展嚴(yán)格掌握,信息③使其最適合微生物的生長(zhǎng)生殖,同時(shí)準(zhǔn)時(shí)添加必要的養(yǎng)分組分【解析】選A、B、C、D。首先要對(duì)發(fā)酵設(shè)備和培育基嚴(yán)格滅菌,A正確;要隨時(shí)取樣,檢測(cè)培育液的細(xì)菌數(shù)目、產(chǎn)物濃度等,以了解發(fā)酵進(jìn)程,B正確;發(fā)酵工程產(chǎn),C正確;要嚴(yán)格掌握溫度、pH、溶解氧等環(huán)境因素,D正確?！咀兪窖娱L(zhǎng)】提升長(zhǎng)句應(yīng)答力量?提示:滅菌是微生物發(fā)酵過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),一旦有雜菌污染,可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降,產(chǎn)品質(zhì)量降低。,選擇發(fā)酵工程用的菌種時(shí)需要考慮哪些因素?提示:假設(shè)生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物,則可以從自然界中先分別出相應(yīng)菌種,再用物理或化學(xué)方法誘變育種,從突變個(gè)體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。假設(shè)生產(chǎn)的是微生物不能合成的產(chǎn)品,則可用基因工程、細(xì)胞工程等對(duì)菌種的遺傳特性進(jìn)展定向改造,以構(gòu)建工程菌,從而到達(dá)生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的,同時(shí)還應(yīng)留意溫度、pH、溶解氧等對(duì)菌種的影響。1.(多項(xiàng)選擇)蘋(píng)果可用于制作蘋(píng)果酒、蘋(píng)果醋和提取具有抗過(guò)敏、抗癌細(xì)胞增生、調(diào)整脂質(zhì)代謝等多種生理功能的蘋(píng)果多酚。圖示為通過(guò)發(fā)酵工程工業(yè)化制作蘋(píng)果酒和蘋(píng)果醋的裝置。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()-14-發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是擴(kuò)大培育1/3的空間,目的是有利于酵母菌的早期生殖甲罐連接的雙U形管中一側(cè)注滿水的作用是密閉裝置,利于自動(dòng)化排氣,防止發(fā)酵液從排氣管溢出假設(shè)圖中A代表無(wú)菌空氣,則乙罐排出的氣體中氧氣的含量降低1/3的空間,目的是有利于酵母菌的早期生殖,B正確;甲罐連接的雙U形管中一側(cè)注滿水,一方面可以密閉裝置,利于自動(dòng)化排氣;另一方面可以防止發(fā)酵液從排氣管溢出,C正確;假設(shè)圖中A通入無(wú)菌空氣,則乙罐中的醋酸菌為好氧菌,消耗氧氣,排出的氣體中氧氣的含量降低,D正確。2.(2023·宿遷模擬)由于發(fā)酵工程生產(chǎn)條件溫順、原料來(lái)源豐富、價(jià)格低廉等,在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)等很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,以下有關(guān)發(fā)酵工程在食品工業(yè)上應(yīng)用的描述,正確的選項(xiàng)是()日常生活中食用醬油的制作以大麥為主要原料,利用產(chǎn)蛋白酶的霉菌的作用,將原料中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸啤酒發(fā)酵的過(guò)程分為主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個(gè)階段,其中,酵母菌的生殖在主發(fā)酵階段完成,大局部糖的分解和代謝物的生成在后發(fā)酵階段完成味精是由谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵得到的谷氨酸經(jīng)過(guò)一系列處理而獲得的D.精釀啤酒發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)量低、價(jià)格高,所以飲用更安康、保質(zhì)期更長(zhǎng)【解析】選C。制作醬油的主要原料是大豆,A錯(cuò)誤;啤酒發(fā)酵的過(guò)程分為主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個(gè)階段,但酵母菌的生殖、大局部糖的分解和代謝物的生成都在主發(fā)酵階段完成,,B錯(cuò)誤;味精的生產(chǎn)是谷氨酸棒狀桿菌在有氧條件下發(fā)酵產(chǎn)生谷氨酸,谷氨酸經(jīng)過(guò)一系列-15-處理而獲得的,C正確;精釀啤酒發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)(2個(gè)月)價(jià)格高,但保質(zhì)期更短(在發(fā)酵工藝上,精釀啤酒發(fā)酵完成后,不會(huì)過(guò)濾和消毒,保質(zhì)期只有幾十天,存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)易變質(zhì),而工業(yè)啤酒經(jīng)過(guò)殺菌后,1~2年,甚至更久),D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練·拔高】受到越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞,其釀造工藝如下圖。以下表達(dá)錯(cuò)誤的選項(xiàng)是( )生產(chǎn)啤酒用的發(fā)酵罐和大麥汁等原料都需要經(jīng)過(guò)滅菌消毒2屢次分批補(bǔ)加葡萄糖可以削減發(fā)酵初期的高滲透壓對(duì)酵母細(xì)胞代謝的影響C.主發(fā)酵過(guò)程中復(fù)原糖主要用于有氧呼吸,其產(chǎn)生的CO會(huì)使pH下降2D.發(fā)酵過(guò)程中要適時(shí)往外排氣,后發(fā)酵時(shí)期可以延長(zhǎng)排氣時(shí)間間隔【解析】選C。生產(chǎn)啤酒用的發(fā)酵罐和大麥汁等原料都需要經(jīng)過(guò)滅菌消毒,防止原料自帶的雜菌污染發(fā)酵液,A正確;屢次分批補(bǔ)加葡萄糖可以削減發(fā)酵初期的高滲透壓對(duì)酵母細(xì)胞代謝的影響,B正確;主發(fā)酵過(guò)程中復(fù)原糖主要用于無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精,同時(shí)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO2

會(huì)使pH下降,C錯(cuò)誤;發(fā)酵過(guò)程中要適時(shí)往外排氣,后發(fā)酵時(shí)期由于糖類物質(zhì)不充分,產(chǎn)生的氣體變少,可以延長(zhǎng)排氣時(shí)間間隔,D正確。以下圖是制作泡菜及測(cè)定泡菜中亞硝酸鹽含量的試驗(yàn)流程示意圖,請(qǐng)據(jù)圖答復(fù)以下問(wèn)題。制作泡菜宜選用穎的蔬菜,緣由是 。-16-配制泡菜鹽水時(shí),鹽水的質(zhì)量百分比為 ,鹽水需煮沸并冷卻后才可使用,緣由是 試說(shuō)明鹽在泡菜制作過(guò)程中的作用 。泡菜風(fēng)味形成的關(guān)鍵在于 的參加。泡菜發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)定期測(cè)定亞硝酸鹽的含量,緣由是 。泡菜的制作方法不當(dāng),很簡(jiǎn)潔造成泡菜變質(zhì),試分析可能的緣由: ?！窘馕觥恳罁?jù)下面的根底學(xué)問(wèn)解答此題。答案:(1)穎的蔬菜中亞硝酸鹽的含量低,養(yǎng)分物質(zhì)豐富5%~20% 加熱煮沸殺滅雜菌,并除去水中的氧氣,冷卻之后使用保證乳酸菌等微生物的生命活動(dòng)不受影響 有殺菌、析出蔬菜中過(guò)多的水以及調(diào)味的作用調(diào)味料發(fā)酵不同時(shí)期亞硝酸鹽的含量會(huì)發(fā)生變化,準(zhǔn)時(shí)檢測(cè)以便把握食用泡菜的最正確時(shí)機(jī)泡菜壇密封不嚴(yán)或取菜工具不衛(wèi)生或鹽的比例過(guò)小等,都會(huì)引起雜菌滋生、泡菜變質(zhì)角度一 從科學(xué)思維角度,考察制作果酒-17-1.(2023·山東等級(jí)考)我國(guó)的釀酒技術(shù)歷史悠久,古人在實(shí)際生產(chǎn)中積存了很多閱歷。《齊民要術(shù)》記載:將蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲發(fā),如魚(yú)眼湯,凈淘米八斗,炊作飯,舒令極冷”。意思是將酒曲浸到活化,冒出魚(yú)眼大小的氣泡,把八斗米淘凈,蒸熟,攤開(kāi)冷透。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()“浸曲發(fā)”過(guò)程中酒曲中的微生物代謝加快2“魚(yú)眼湯”CO釋放形成的2“凈淘米”是為消退雜菌對(duì)釀酒過(guò)程的影響而實(shí)行的主要措施“舒令極冷”的目的是防止蒸熟的米溫度過(guò)高導(dǎo)致酒曲中的微生物死亡突破口:釀酒是利用酵母菌進(jìn)展無(wú)氧呼吸,產(chǎn)生酒精的同時(shí)釋放二氧化碳即為“魚(yú)眼湯”,同時(shí),微生物無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酒精會(huì)抑制其他微生物的生長(zhǎng)?！窘馕觥窟xC。此題主要考察酒精發(fā)酵。由題干信息可知,“浸曲發(fā)”是將酒曲浸到活化,在酵母菌活化的過(guò)程中酵母菌細(xì)胞吸水代謝加快,A項(xiàng)正確“魚(yú)眼湯”是冒出魚(yú)眼大小的氣泡,氣泡是酵母菌進(jìn)展呼吸作用產(chǎn)生的CO2

釋放形成的,B項(xiàng)正確;釀酒過(guò)程中酵母菌進(jìn)展無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的酒精會(huì)抑制其他微生物的生長(zhǎng),“凈淘米”是防止一些雜質(zhì)影響酒的品質(zhì),C項(xiàng)錯(cuò)誤“舒令極冷”是將蒸熟的米攤開(kāi)冷透,其目的是防止蒸熟的米溫度過(guò)高致使酒曲中的微生物死亡,D項(xiàng)正確?！緦W(xué)問(wèn)縱橫】發(fā)酵液的抑菌作用,酵母菌可以生長(zhǎng)生殖,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。在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的酒精也能抑制雜菌的生長(zhǎng)。角度二 從生命觀念角度,考察傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的綜合應(yīng)用2.(2023·全國(guó)乙卷)工業(yè)上所說(shuō)的發(fā)酵是指微生物在有氧或無(wú)氧條件下通過(guò)分解與合成代謝將某些原料物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特定產(chǎn)品的過(guò)程。利用微生物發(fā)酵制作醬油在我國(guó)具有悠久的歷史。某企業(yè)通過(guò)發(fā)酵制作醬油的流程示意圖如下。答復(fù)以下問(wèn)題:-18-米曲霉發(fā)酵過(guò)程中,參加大豆小麥和麥麩可以為米曲霉的生長(zhǎng)供給養(yǎng)分物質(zhì),大豆中的 可為米曲霉的生長(zhǎng)供給氮源,小麥中的淀粉可為米曲霉的生長(zhǎng)供給 。米曲霉發(fā)酵過(guò)程的主要目的是使米曲霉充分生長(zhǎng)生殖,大量分泌制作醬油過(guò)程所需的酶類,這些酶中的 、 能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸取風(fēng)味獨(dú)特的成分,如將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和 米曲霉發(fā)酵過(guò)程需要供給養(yǎng)分物質(zhì)、通入空氣并攪拌,由此可以推斷米曲霉屬于 (填“自養(yǎng)厭氧”“異養(yǎng)厭氧”或“異養(yǎng)好氧”)微生物。在發(fā)酵池發(fā)酵階段添加的乳酸菌屬于 (填“真核生物”或“原核生物”)添加的酵母菌在無(wú)氧條件下分解葡萄糖的產(chǎn)物是 ;在該階段抑制雜菌污染和生殖是保證醬油質(zhì)量的重要因素,據(jù)圖分析該階段中可以抑制雜菌生長(zhǎng)的物質(zhì)是 。(答出1點(diǎn)即可)突破口:大豆含有豐富的蛋白質(zhì),含有氮元素,肪酶,乳酸菌是原核生物。解答此題的關(guān)鍵是結(jié)合腐乳制作的原理理解米曲霉發(fā)酵制作醬油的原理,同時(shí)結(jié)合乳酸菌、酵母菌的代謝特點(diǎn),理解發(fā)酵過(guò)程中抑制雜菌污染的原理?！窘馕觥看祟}主要考察傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)及其應(yīng)用。米曲霉發(fā)酵過(guò)程中,大豆中的蛋白質(zhì)含有氮元素,可為米曲霉的生長(zhǎng)供給氮源,小麥中的淀粉是糖類,可為米曲霉的生長(zhǎng)供給碳源。米曲霉發(fā)酵過(guò)程中,蛋白酶和脂肪酶能分別將發(fā)酵池中的蛋白質(zhì)和脂肪分解成易于吸取、風(fēng)味獨(dú)特的成分,比方蛋白酶將蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸。由于發(fā)酵過(guò)程需要為米曲霉供給養(yǎng)分物質(zhì),所以米曲霉屬于異養(yǎng)微生物;需要通入空氣,所以米曲霉屬于好氧微生物。乳酸菌屬于原核生物;酵母菌在無(wú)氧條件下將葡萄糖分解為酒精和二氧化碳;發(fā)酵過(guò)程中抑制雜菌生長(zhǎng)的物質(zhì)可以是酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生的酒精、乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸或參加的食鹽。答案:(1)蛋白質(zhì)碳源蛋白酶脂肪酶氨基酸異養(yǎng)好氧-19-原核生物 酒精和二氧化碳 乳酸或食鹽)角度三 從科學(xué)探究角度,考察傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用3.(2023·湖北選擇考)很久以前,勤勞的中國(guó)人就制造了制飴(麥芽糖)技術(shù),這種技術(shù)在民間沿用至今。麥芽糖制作的大致過(guò)程如下圖。以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是( )麥芽含有淀粉酶,不含麥芽糖麥芽糖由葡萄糖和果糖結(jié)合而成5~60℃保溫可抑制該過(guò)程中細(xì)菌的生長(zhǎng)麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度低突破口:麥芽糖酶和淀粉酶的作用及影響因素?！窘馕觥窟xC。麥芽糖屬于植物細(xì)胞特有的二糖,在麥芽中存在麥芽糖,A錯(cuò)誤;麥芽糖是由2分子葡萄糖脫水縮合而成的,B錯(cuò)誤;細(xì)菌的生長(zhǎng)需要適宜溫度,據(jù)圖可知,55~60℃6小時(shí)左右,目的是抑制細(xì)菌的生長(zhǎng),避開(kāi)雜菌污染,C正確;一般而言,植物體內(nèi)酶的最適溫度高于動(dòng)物,故麥芽中的淀粉酶比人的唾液淀粉酶的最適溫度高,D錯(cuò)誤。角度四 從科學(xué)思維角度,考察各種傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的原理及過(guò)程4.(2023·湖北選擇考)中國(guó)的很多傳統(tǒng)美食制作過(guò)程蘊(yùn)含了生物發(fā)酵技術(shù)以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是( )2A.泡菜制作過(guò)程中,酵母菌將葡萄糖分解成乳酸B.饅頭制作過(guò)程中,酵母菌進(jìn)展呼吸作用產(chǎn)生CO2C.米酒制作過(guò)程中,將容器密封可以促進(jìn)酵母菌生長(zhǎng)D.酸奶制作過(guò)程中,后期低溫處理可產(chǎn)生大量乳酸桿菌突破口:酵母菌和乳酸菌的作用。-20-【解析】選B。泡菜制作過(guò)程中,主要是乳酸菌將葡萄糖分解形成乳酸,A錯(cuò)誤;2做饅頭或面包時(shí),常常要用到酵母菌,酵母菌可以分解面粉中的葡萄糖,產(chǎn)生22CO,CO2

是氣體,遇熱膨脹而形成小孔,使得饅頭或面包暄軟多孔,B正確;酵母菌在有氧條件下可以大量生殖,在密封也就是無(wú)氧條件下產(chǎn)生酒精,C錯(cuò)誤;酸奶制作過(guò)程中,后期低溫處理不利于乳酸桿菌生存,乳酸桿菌不會(huì)大量生殖,D錯(cuò)誤。大腸桿菌的培育大腸桿菌大都有PUC118質(zhì)粒,該質(zhì)粒的某限制酶唯一酶切序列位于該質(zhì)粒的lacZt基因中,lacZt基因中假設(shè)沒(méi)有插入外源基因,便可表達(dá)出β-半乳糖苷酶。當(dāng)培育基中含有X-galIPTG物質(zhì)時(shí),會(huì)被β-半乳糖苷酶水解成藍(lán)色沉淀物質(zhì),使大腸桿菌形成藍(lán)色菌落;否則,形成白色菌落。PUC118質(zhì)粒還攜帶了氨芐青霉素抗性基因。大腸桿菌在基因工程中具有重要的作用,既可作供體細(xì)胞,供給 ,又可作受體細(xì)胞,優(yōu)點(diǎn)是 。,供給質(zhì)粒作運(yùn)載體、DNA連接酶和限制性內(nèi)切核酸酶作基因工程的工具酶,又可作受體細(xì)胞,優(yōu)點(diǎn)是細(xì)胞體積小,代謝旺盛,基因工程產(chǎn)物表達(dá)快。答案:運(yùn)載體和工具酶 細(xì)胞體積小,代謝旺盛,基因工程產(chǎn)物表達(dá)快假設(shè)選用PUC118質(zhì)粒作運(yùn)載體要篩選能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌,培育基中除含有大腸桿菌必需的葡萄糖、氮源、無(wú)機(jī)鹽、水、生長(zhǎng)因子等養(yǎng)分物質(zhì)外,還應(yīng)參加 、 和氨芐青霉素等物質(zhì),從功能上看此培育基屬于 (填“選擇培育基”“鑒別培育基”或“選擇和鑒別培育基”)。【解析】假設(shè)選用PUC118質(zhì)粒作運(yùn)載體要篩選能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌,培育基中除含有大腸桿菌必需的葡萄糖、氮源、無(wú)機(jī)鹽、水、生長(zhǎng)因子等養(yǎng)分物質(zhì)外,還應(yīng)參加X(jué)-gal和IPTG發(fā)生顏色反響鑒別菌落種類,參加氨芐青霉素作為選擇培育基以便篩選是否導(dǎo)入的菌落,參加瓊脂作凝固劑形成固體培育基,所以從功能上看此培育基屬于選擇和鑒別培育基。答案:X-gal、IPTG 瓊