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2022届高考生物一轮复习 第1讲 传统发酵技术和酶的应用教案 新人教版必修1

2022届高考生物一轮复习 第1讲 传统发酵技术和酶的应用教案 新人教版必修1

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姓名：

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第1讲　传统发酵技术和酶的应用
[考纲要求]　1.利用微生物发酵来生产特定的产物。　2.运用发酵加工食品的基本方法及测定食品加工中可能产生的有害物质。
3.酶活力测定的一般原理和方法。　4.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。　5.制备和应用固相化酶。
考点一　果酒和果醋的制作

1．制作原理与发酵条件

果酒制作
果醋制作
菌种
酵母菌
醋酸菌
菌种
来源
附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
变酸酒表面的菌膜
发酵
过程
有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2
氧气、糖源充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O；
缺少糖源、氧气充足时：
C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O
温度
一般酒精发酵18～25 ℃，繁殖最适为20 ℃左右
最适为30～35 ℃
气体
前期：需氧，后期：无氧
需要充足的氧气
时间
10～12天
7～8天
2.制作流程
挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵

　 　　　　　　　　　　果酒　　 果醋
3．葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液。
4．现在工厂生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，采取的措施是直接在果汁中加入人工培养的酵母菌。
1.果酒、果醋制作的注意事项
(1)材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，并除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的，且不要太干净，以防洗去野生型酵母菌。
(2)防止发酵液被污染的方法
①榨汁机要清洗干净并晾干。
②发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤。
③装入葡萄汁后要封闭充气口。
2．制作果酒和果醋的发酵装置分析

(1)各部位的作用
①充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。
②排气口：排出酒精发酵时产生的CO2；与排气管相连的长而弯曲的胶管，可有效阻止空气中微生物的进入，避免来自空气的污染。
③出料口：用来取样。
(2)该装置的使用方法：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口，制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。

判断正误：
(1)条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖氧化分解成醋酸(√)
(2)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸(×)
(3)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度(×)
(4)在制作果酒、果醋时，适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖(√)
(5)在果酒发酵后期，拧松瓶盖的间隔时间可适当延长(√)
(6)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，需向发酵装置中通入空气(×)
(7)果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵(×)
(8)在果酒自然发酵中，需人工添加酵母菌种(×)
(9)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(√)
(10)变酸的酒表面的菌膜是酵母菌大量繁殖形成的(×)
(11)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(×)

(2017·浙江11月选考单科卷，节选)回答与酿酒和制醋有关的问题：
(1)为了获得优良的酿酒红曲霉菌株，将原菌株的孢子诱变处理后制成较稀浓度的单孢子悬液，这样做的目的是在培养时利于获得________。
(2)大米经蒸煮、红曲霉菌糖化后，用某酿酒酵母进行酒精发酵，发酵完毕后得到新鲜红曲酒，酒中乙醇浓度不超过15%。其主要原因是当发酵液中的乙醇浓度接近15%时，________。
A．乙醇氧化逐渐增强直至平衡
B．葡萄糖分解逐渐增强直至平衡
C．乙醇氧化逐渐减弱直至停止
D．葡萄糖分解逐渐减弱直至停止
(3)已知葡萄糖与蒽酮试剂反应能产生颜色。采用光电比色法测定红曲酒中的葡萄糖含量的步骤如下：第一步，标准曲线的制作。用蒸馏水配制
_______________________________________________________________________，
与蒽酮试剂反应后，用比色计测定，并制作以________________的标准曲线。第二步，样品处理。将待测酒样品通过活性炭脱色，其目的是
_______________________________________________________________________。
第三步，样品测定与计算。
(4)影响红曲酒风味的主要因素，除了温度、pH、氧气等环境因素外，还有
_______________________________________________________________________(答出2点即可)。
(5)在红曲醋生产工艺中，将适量的红曲酒、水和醋化醋杆菌等混合。再添加一定量谷壳糠等制成松散的发酵料，其主要目的是
_______________________________________________________________________，以利于醋酸发酵。
解析：：　(1)在适当的稀释度下，可培养得到相互分开的菌落，即单菌落。(2)乙醇浓度接近15%时，抑制了酵母菌的活性，可推知葡萄糖的分解会逐渐减弱直至停止。(3)标准曲线的制作：用蒸馏水配制不同浓度葡萄糖标准溶液，与蒽酮试剂反应后，用比色计测定，并制作以葡萄糖浓度为横坐标，以光密度值为纵坐标的标准曲线。样品处理：因为要用比色杯测光密度值，所以将待测酒样品通过活性炭脱色，其目的是防止酒样的颜色影响比色。(4)酿酒过程中，除了温度、pH、氧气等环境因素外，还有酿酒原料、菌种活性、糖含量、杂菌污染、次级代谢产物等都会影响酒的风味。(5)酿醋过程中，添加一定量谷壳糠等制成松散的发酵料，可在发酵过程中为醋酸菌积存氧气，有利于空气流通。
答案：　(1)单菌落　(2)D　(3)一系列浓度的葡萄糖标准溶液　葡萄糖浓度与光密度值关系　排除酒原有颜色的干扰　(4)不同的菌株、不同的原料　(5)增加通气性考点二　腐乳和泡菜的制作

1．腐乳的制作
(1)菌种：主要是毛霉。
(2)原理
①蛋白质小分子的肽、氨基酸
②脂肪甘油＋脂肪酸
(3)腐乳的制作流程

(4)防止杂菌的污染
①前期发酵条件的控制：提供有利于毛霉生长的温度、水分等条件，创造毛霉生长的良好环境，形成毛霉的生长优势，抑制杂菌的生长。
②后期发酵条件的控制：
a．用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。
b．装瓶腌制时，操作要迅速小心，且要逐层加盐，瓶离口表面的盐要铺厚一些。
c．加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。
腐乳制作的注意事项
(1)豆腐选取：其含水量以70%为宜。
(2)控制好材料的用量：对卤汤中盐(盐∶豆腐＝1∶5)和酒(12%左右)的用量需要严格控制。
(3)防止杂菌污染的方法
①用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。
②装瓶腌制时，操作要迅速小心，且要逐层加盐，近瓶口表面的盐要铺厚一些。
③加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。
(4)温度会影响菌丝的生长和代谢，如温度过低，则菌丝生长缓慢，不能进入豆腐块的深层；温度过高，菌丝易老化和死亡，影响腐乳的品质。
(5)发酵时间影响生化反应速度及生化产物的量
2．泡菜的制作原理
(1)菌种来源：附着在蔬菜上的乳酸菌。
(2)制作原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。反应式：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。
(3)制作流程(将“”中的内容补充完整)

(4)影响因素
①泡菜坛的选择：应选用火候好、无裂痕、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。
②控制腌制时间、温度和食盐的用量。
③防止杂菌污染，严格密封。
3．测定亚硝酸盐的含量
(1)亚硝酸盐与人体健康的关系：当摄入总量较多时，可引起中毒或死亡；在特定条件下可转化为致癌物——亚硝胺。
(2)检测方法：比色法。
(3)检测原理
①有关反应：NO＋对氨基苯磺酸→反应物；
反应物＋N­1­萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料。
②判断方法：观察样品颜色变化，并与标准显色液比较，然后计算亚硝酸盐含量。亚硝酸盐溶液的浓度高，颜色深些；溶液浓度低，颜色浅些。
(4)检测步骤：配制溶液→制备→标准显色液制作样品处理液→比色。
泡菜制作成功的关键点
(1)材料的选择及用量：
①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。
②清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却待用。盐水煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。
(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，取样后要迅速封口。
(3)氧气需求：
①泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。
②坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注意在发酵过程中要经常补充坛盖边沿水槽中的水。
(4)温度：发酵过程控制在室温即可，最好在26～36 ℃。温度过高，则易滋生杂菌；温度过低，则发酵时间延长。

判断正误：
(1)将腐乳坯堆积起来会导致堆内温度升高，影响毛霉生长(√)
(2)腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶(√)
(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)制作腐乳时用到的菌种只有毛霉(×)
(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)制作泡菜时，盐水煮沸后可以立即使用(×)
(7)泡菜发酵过程中坛沿要注满水有利于泡菜的无氧发酵(√)
(8)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件(×)

1．(2019·淄博期末)下图为腐乳制作过程的流程图，下列说法错误的是(　　)
→→→
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．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
C　[毛霉是异养需氧型微生物，所以为避免缺氧，码放豆腐时要留出一定缝隙；加盐可以析出豆腐中的水分使之变硬，同时能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；加卤汤、密封腌制，具有防腐杀菌的作用，同时使腐乳具有一定的香味，在此条件下毛霉不能生长增殖；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。]
2．腐乳是中国流传数千年的传统民间美食，通常分为青方、红方、糟方三大类。请结合相关知识回答问题：
(1)在制作果酒、果醋、泡菜、腐乳的过程中全程需要氧气的是________。毛霉能在豆腐块上生长，是因为豆腐块能为其提供水、无机盐、________和________等四大类基本营养物质。
(2)腐乳的发酵过程中能起到防腐作用的物质有________________三类。青方、红方和糟方三类腐乳中，________类没有加入辅料。现代工业生产腐乳，必须严格控制无菌条件，对豆腐灭菌宜采用的方法是____________。
(3)科学家研究了食盐用量对豆腐乳品质及发酵周期的影响，结果如图：

由图可知，随食盐用量的增加，豆腐乳品质的综合评分总体上呈现________________趋势，选择食盐用量为________较为适宜。发酵周期与食盐的用量呈________相关，原因可能是
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
解析：：　(1)在制作果酒、果醋、泡菜、腐乳的过程中全程需要氧气的是果醋，果酒和腐乳的制作过程中都是先供气后密封，泡菜制作过程全程需要密封。毛霉能在豆腐块上生长，是因为豆腐块能为其提供无机盐、碳源、氮源、水等四大类基本营养物质。(2)腐乳的发酵过程中能起到防腐作用的物质有酒、香辛料、盐三类。青方、红方和糟方三类腐乳中，青方类没有加入辅料。现代工业生产腐乳，必须严格控制无菌条件，对豆腐灭菌宜采用高压蒸汽灭菌。(3)由图可知，随食盐用量的增加，豆腐乳品质的综合评分总体上呈现先上升后下降趋势，选择食盐用量为10%较为适宜。随食盐浓度的增加，对发酵微生物的抑制作用增强，因此发酵周期与食盐的用量呈正相关。
答案：　(1)果醋　碳源　氮源　(2)酒、香辛料、盐　青方　高压蒸汽灭菌　(3)先上升后下降　10%　正　随食盐浓度的增加，对发酵微生物的抑制作用增强(或随食盐浓度的增加，对脂肪酶和蛋白酶活性的抑制作用增强)
考点三　酶的应用

1．果胶酶在果汁生产中的作用
(1)果胶酶
①种类：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等。
②作用：能够分解果胶成为可溶性的半乳糖醛酸，使浑浊的果汁变得澄清。
(2)酶的活性及影响酶活性的因素
①酶的活性：指酶催化一定化学反应的能力，可用反应速率来表示。
②影响酶活性的因素：温度、pH和酶的抑制剂等条件都会影响酶的活性。
2．探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)加酶洗衣粉的去污原理
①蛋白酶：蛋白质小分子的肽＋氨基酸
②脂肪酶：脂肪甘油＋脂肪酸
③淀粉酶：淀粉麦芽糖＋葡萄糖
④纤维素酶：使纤维素的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果。
(2)影响酶活性的因素：温度、酸碱度和表面活性剂。
3．固定化酶和固定化细胞技术
(1)概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
(2)方法及适用对象：

一般来讲，酶更适合用化学结合法和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶则易从包埋材料中漏出。

判断正误：
(1)在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的(√)
(2)使用加酶洗衣粉时先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到适宜温度(×)
(3)洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥作用(×)
(4)从酶的固定方式来看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小(√)
(5)固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应(×)
(6)凝胶与被包埋细胞之间不是通过共价键结合(√)

1．果胶酶与纤维酶的比较

组成
作用
果胶酶
多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等
催化果胶水解成为可溶性半乳糖醛酸
纤维
素酶
C1酶
Cx酶
葡萄糖苷酶
纤维素纤维二糖葡萄糖
2.固定化酶与固定化细胞的比较

固定化酶
固定化细胞
固定酶的种类
一种
一系列
适用方法
化学结合法、物理吸附法
包埋法
特点
优
点
酶既可与反应物结合，又可与产物分离，固定在载体上的酶可反复利用
成本低，操作容易
缺
点
一种酶只能催化一种或一类化学反应
可能导致反应效率下降
实例
固定化葡萄糖异构酶
固定化酵母细胞
3.固定化技术方法的比较
名称
原理
图示
包埋法
将酶或细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中

化学结合法
利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上

物理吸附法
通过物理吸附作用，把酶或细胞固定在纤维素、琼脂糖、多孔玻璃和离子交换树脂等载体上

　如图为酵母细胞固定化及其应用的相关图解，请据图回答下列问题。

(1)某实验小组利用海藻酸钠制备固定化酵母细胞，应使用图甲中方法[　]________(填出号码及名称)。而制备固定化酶不宜用此方法，原因是____________________________。
部分同学实验制得的凝胶珠如图乙，其原因可能有________________________、
_______________________________________________________________________等。
(2)某实验小组用图丙所示的装置来进行葡萄糖发酵。a是________，b是________。从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
解析：：　酶的固定化适宜用化学结合法、物理吸附法；酵母细胞的固定化适宜用包埋法。如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高或注射器中的溶液推进速度过快(或针筒口离CaCl2液面距离过近，高度不够)。
答案：　(1)③　包埋法　酶分子很小，容易从包埋材料中漏出　海藻酸钠浓度过高　注射器中的溶液推进速度过快(或针筒口离CaCl2液面距离过近，高度不够)
(2)固定化酵母　反应柱　葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞因失水过多而死亡