选3.1新教材 人教版 高中生物选必3《生物技术与工程》 知识点——第1章 发酵工程

第1章　发酵工程

1.1 传统发酵技术的应用

一、 发酵与传统发酵技术

1. 发酵: 人们利用微生物, 在适宜的条件下, 将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产

物。

2. 传统发酵食品——腐乳:

(1) 原料: 豆腐。

(2) 参与发酵的微生物: 酵母、 曲霉和毛霉等, 起主要作用的是毛霉。

(3) 物质变化: 蛋白质 小分子的肽和氨基酸。

毛霉是怎样将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸的?

提示: 毛霉产生的蛋白酶将蛋白质分解。

3. 传统发酵技术:

(1) 概念: 直接利用原材料中天然存在的微生物, 或利用前一次发酵保存下来的面团、 卤汁等发

酵物中的微生物进行发酵、 制作食品的技术。

(2) 特点: 以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主, 通常是家庭式或作坊式的。

4. 下列食品是传统发酵食品的是②③④⑥⑦⑧⑨ 。

①豆腐 ②腐乳 ③酱油 ④香醋 ⑤豆油 ⑥泡菜

⑦豆豉 ⑧馒头 ⑨米酒 ⑩豆浆 酸奶 米饭

二、 尝试制作传统发酵食品

(一) 制作泡菜

1. 菌种来源: 植物体表面天然的乳酸菌。

2. 原理: 无氧的情况下, 乳酸菌将葡萄糖分解为乳酸。 反应简式: C 6 H 12 O 6 2C 3 H 6 O 3 (乳酸) +能量。

3. 方法步骤:

4. 结果分析与评价:

判一判: 结合泡菜的制作原理和过程, 判断下列实验分析的正误:

(1) 用水密封泡菜坛可以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境。 (√ )

(2) 随着发酵时间的延长, 泡菜中乳酸含量逐渐增加, 所以泡菜腌制时间越长越好。 (×)

提示: 当乳酸含量为 0. 4%～0. 8%时, 泡菜的口味、 品质最佳, 如果发酵时间过长, 乳酸含量过高,

口味不佳, 还需考虑亚硝酸盐含量的问题。

(3) 制作泡菜时配制的盐水可以直接使用。 (×)

提示: 盐水应该煮沸冷却后再使用。

(4) 蔬菜和香辛料不能装满泡菜坛, 只能装八成满。 (√ )

蔬菜中含有较多的硝酸盐, 试从泡菜的制作过程分析亚硝酸盐产生的原因。

提示: 泡菜是新鲜蔬菜经过乳酸菌等微生物的发酵制作而成的, 蔬菜中的硝酸盐在某些微生物

的作用下被还原成亚硝酸盐。

(二) 制作果酒和果醋

1. 菌种:

(1) 制作果酒菌种: 新鲜水果果皮表面附着的野生酵母菌。

(2) 制作果醋菌种: 醋酸菌。

2. 原理和反应简式:

3. 结果分析与评价:

判一判: 结合果酒和果醋的制作原理和过程, 判断下列实验分析的正误:

(1) 在制作果酒过程中, 发酵液中有气泡产生, 因此发酵瓶需要排气。 (√ )

(2) 在制作果醋时, 发酵液变浑浊, 液面会形成白色菌膜。 (√ )

(3) 在制作果酒过程中, 只有酵母菌进行发酵, 没有其他微生物生长。 (×)

提示: 葡萄皮上除酵母菌外, 还有其他杂菌, 所以发酵过程中, 有多种微生物参与。

(4) 在制作果醋的过程中, 酵母菌的酒精发酵被抑制。 (√ )

(5) 在制作果醋的过程中, 需将瓶盖打开为醋酸菌提供氧气, 盖上纱布以减少空气中尘土等杂

质的污染。 (√ )

三、 传统发酵食品的品质

1. 由于菌种差异、 杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等, 会造成发酵食品的品质不一。

2. 工业上大规模生产时, 通常会通过微生物培养技术获得单一菌种, 再将它们接种到物料中进

行发酵。

 

知识点一 泡菜的制作

1. 菌种——乳酸菌:

(1) 代谢类型: 异养厌氧型, 有氧存在时, 无氧呼吸会受到抑制。

(2) 结构特点: 无核膜包被的细胞核, 是原核生物。

(3) 生殖方式: 二分裂。

(4) 种类: 种类很多, 常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌。

2. 制作泡菜的材料选择:

(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) 选择新鲜蔬菜: 蔬菜中含有大量的硝酸盐, 若放置时间过长, 蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚

硝酸盐, 增加泡菜中的亚硝酸盐含量。

3. 泡菜发酵过程中乳酸菌、 乳酸和亚硝酸盐含量的变化分析:

4. 泡菜制作过程中四个注意问题:

(1) 盐水的比例和使用方法:

①盐水比例适中: 食盐用量过高, 乳酸菌发酵受抑制, 泡菜风味差; 食盐用量过低, 会导致杂菌

大量繁殖, 泡菜腐败。

②盐水要煮沸后冷却使用: 盐水煮沸有两大作用, 一是除去水中的氧气, 二是杀灭盐水中的细

菌。 冷却后使用是防止入坛蔬菜表面带入的微生物被高温杀死。

(2) 蔬菜装至八成满, 不能装满泡菜坛:蔬菜刚入坛时, 其表面带入的微生物, 进行发酵产生较

多的 CO 2 , 蔬菜装至八成满, 可以防止发酵液溢出。

(3) 坛盖边沿的水槽中要注满水, 并经常补充, 以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境。

(4) 发酵温度和时间的控制: 若温度过高, 则易滋生杂菌; 若温度过低, 则发酵时间延长。 时间过

短, 会造成细菌大量繁殖, 亚硝酸盐含量增加; 泡菜的发酵时间长, 亚硝酸盐含量低, 但是发酵

时间过长, 乳酸含量过高, 口味不佳。

5. 进一步探究: 亚硝酸盐含量的测定

(1) 原理: 在盐酸酸化条件下, 亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后, 与 N-1-萘基乙二胺

盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。

(2) 方法: 比色法。 将显色后的样品与标准显色液进行对比, 估算亚硝酸盐含量。

(3) 过程: 配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。

 

 

知识点二 果酒和果醋的制作

1. 制作果酒和果醋的菌种和发酵条件的比较:

【特别提醒】 发酵过程中关注“两个变化”

(1) 果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化:

①菌体数量的变化: 发酵初期, 酵母菌进行有氧呼吸, 大量繁殖。 发酵中期形成无氧环境, 酵母

菌数量增加缓慢, 最后达到稳定。 发酵后期由于酒精含量较高, 可能会导致酵母菌大量死亡。

②酒精含量的变化: 发酵初期, 酵母菌进行有氧呼吸, 酒精含量很低。 发酵中期, 酵母菌进行无

氧呼吸产生大量酒精, 酒精含量增加。 发酵后期, 由于酒精含量升高, 大量酵母菌死亡, 酒精含

量不再增加。

(2) 果酒、 果醋制作过程中 pH 的变化:

①果酒发酵时产生的部分 CO 2 会溶于发酵液, 使发酵液 pH 下降, 最后趋于稳定。

②果醋发酵时产生的醋酸溶于发酵液, 使发酵液 pH 下降, 最后趋于稳定。

2. 制作果酒和果醋的发酵装置:

(1) 各部位的作用:

①充气口: 连接充气泵充入氧气(无菌空气) 。 充气管下端要插入发酵液面以下近瓶底处。

②排气口: 酒精发酵时排出酵母菌无氧呼吸产生的 CO 2 , 平衡容器内外压力; 在醋酸发酵时排出

的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的 CO 2 。 排气管下端离发酵液有一段距离, 外部要弯曲, 并尽

量保证管口向下, 可以防止空气中微生物的污染。

③出料口: 便于取样检测, 及时监测发酵进行的情况或排出废料。

(2) 该装置的使用方法:

使用该装置制果酒时, 应该关闭充气口; 制果醋时, 应将充气口连接气泵, 输入氧气(无菌空

气) 。

【特别提醒】 果酒和果醋制作成功的四个关键点

(1) 选择新鲜的葡萄, 榨汁前先将葡萄进行冲洗, 再除去枝梗, 以防葡萄汁流失及污染。

(2) 葡萄汁装入发酵瓶时, 要留有大约 1/3 的空间: 目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,

耗尽瓶内 O 2 后再进行酒精发酵, 还可防止发酵过程中产生的 CO 2 造成发酵液溢出。

(3) 果酒发酵时要适时排气: 防止发酵装置爆裂。 果醋发酵时要及时通气:防止醋酸菌死亡。

(4) 严格控制温度: 18～30 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵; 30～35 ℃利于醋酸菌的繁殖和果

醋的发酵。

3. 实验现象及检测:

(1) 实验现象:

(2) 检测:

①酒精发酵: 果酒发酵后取样, 可通过嗅味和品尝进行初步鉴定, 也可以利用酸性重铬酸钾与

酒精反应出现灰绿色来检测酒精。

②醋酸发酵: 可通过观察菌膜的形成、 嗅味和品尝进行初步鉴定, 也可通过检测和比较醋酸发

酵前后的 pH(可用 pH 试纸) 做进一步的鉴定。