专题1 传统发酵技术应用

1、专题1传统发酵技术的应用专题1传统发酵技术的应用 一、与传统发酵有关的几类微生物的比较 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生活方式异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧适宜温度20 左右3035 1518 室温主要生殖方式出芽生殖二分裂生殖孢子生殖二分裂生殖主要用途酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸奶、泡菜专题1传统发酵技术的应用酵母菌的无氧呼吸和乳酸菌的无氧呼吸属于两种类型。前者产生酒精和二氧化碳,后者产生乳酸。二、果酒、果醋的制作原理1.果酒的制作原理酵母菌在有氧条件下能大量增殖,在无氧条件下,能通过无氧呼吸产生酒精,反应式如下:C6H12O62C2H5OH+2CO2

2、。专题1传统发酵技术的应用2.果醋的制作原理当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸,反应式如下:C6H12O6+2O22CH3COOH+2CO2+2H2O,当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变成乙醛,再将乙醛变为醋酸,反应式如下:C2H5OH+O2CH3COOH+H2O。三、果酒、果醋生产的操作步骤专题1传统发酵技术的应用 制果酒制果醋过程选材和材料处理:选择新鲜的葡萄,先用清水冲洗葡萄12遍除去污物后,再去枝梗制作发酵液,防止杂菌污染发酵:将葡萄汁注入发酵瓶,注意量不要超过塑料瓶总体积的2/3将温度严格控制在1825 ,时间控制在1012 d左右。发酵旺盛期的CO2产量非常大,要及时排

3、气,防止发酵瓶爆裂将温度严格控制在3035 ,时间控制在78 d 左右,并注意适时通过充气口充气专题1传统发酵技术的应用过程检测指标:710 d以后,可以开始进行取样检验工作。例如,可以嗅味和品尝、用重铬酸钾检验酒精含量、进行酵母菌的镜检、测定pH等工作检测指标:果醋的制作是否成功可以通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝初步鉴定,再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH进一步鉴定。还可以在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌,并统计其数量作进一步鉴定专题1传统发酵技术的应用(1)在制果酒时,为提高果酒的品质,更好地抑制其他微生物的生长,可以直接在果汁中加入人工培养的纯净的酵母菌。(2)在制果醋时,当糖源不足时

4、,可以用果酒制果醋。这种情况下,需要在果酒中加入醋酸菌或醋曲。(3)控制好发酵条件:专题1传统发酵技术的应用 果酒果醋温度20 左右,最适合繁殖;1825 ,酒精发酵3035 ,最适生长氧气前期通O2,然后控制无O2氧气充足其他时间:1012天;pH:5.06.0时间:约78天专题1传统发酵技术的应用果酒果醋制作装置 某同学利用葡萄汁来尝试制作果酒和果醋,选用了如图装置,请据图回答下列问题。(1)仔细观察装置,若用于制作果酒,装置中的不妥之处有哪些?1例专题1传统发酵技术的应用(2)在制作果酒和果醋时,充气口应怎样使用?为什么?(3)排气管用弯曲细长的玻璃管或弯曲的长胶管与瓶身相连,原因是什么

5、?(4)出料口有什么作用?解析:本题考查果酒、果醋简易装置的组成、应用及注意事项。制作果酒果醋简易装置的基本组成包括发酵瓶、橡皮塞、充气口、排气口及出料口。发酵装置清洗消毒后,将发酵液从瓶口装入,预留发酵瓶1/3空间,塞紧橡皮塞,密封出料口,充气口玻璃管应插在发酵液深处,排气口应离开液面一段距离,以防发酵产生的泡沫堵塞排气口。在果酒制作时,充气口应关闭,排气口的外端管口向下,防止外界杂菌进入解析解析专题1传统发酵技术的应用发酵瓶的同时,能及时排出瓶中废气。装置中出料口除排出废料外,还可以用来提取发酵过程中的液体,检测发酵产物浓度及菌体数量。答案:(1)该装置错误有两点:充气口应插入液面下一定深

6、度;出气口管口应在液面上方离液面一段距离。如图:专题1传统发酵技术的应用 (2)在制作果酒时,充气口应该密封,否则外界气体会通过充气口进入瓶内,影响酵母菌的无氧呼吸,即影响酒精产量;在制作果醋时,充气口应接气泵,不断充入空气。(3)排气口通过弯曲细长的玻璃管或橡皮管(最好用橡皮管)与瓶身相接,原因是既能防止空气中微生物污染发酵液,又能使瓶内气体顺利排出。(4)出料口是用来取样的,发酵过程中需定时检测发酵产物的浓度及菌体数量,还可用来排出废料。专题1传统发酵技术的应用四、腐乳制作的原理和实验设计(一)腐乳酿造的原理及条件菌种反应发酵条件操作提示毛霉等需氧型微生物蛋白质小分子的肽、氨基酸脂肪甘油、

7、脂肪酸 温度为1518 ,此温度不适于细菌、酵母菌和曲霉的生长防杂菌污染;控制盐、酒、香辛料的用量;控制前、后期的发酵条件专题1传统发酵技术的应用(二)实验设计1.实验流程让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制2.操作提示(1)操作过程的控制:水的控制:含水量约70%,用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形。盐的控制:盐浓度过高,会影响腐乳的口味,浓度过低,腐乳易腐败变质。酒的控制:酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关专题1传统发酵技术的应用系,一般控制在12%左右。酒精含量越高,对蛋白酶的抑制作用也越大,使腐乳成熟期延长。酒精含量过低,蛋白酶的活性高,加快蛋白质的水解,杂菌繁殖快,

8、豆腐易腐败,难以成块。温度的控制:温度1518 ,适合毛霉生长。发酵时间宜控制在6个月左右。(2)防止杂菌污染:用来腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干净后要用沸水消毒。装瓶时,操作要迅速小心。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。 (2012深圳模拟)下列关于腐乳制作过程的叙述,不正确的是( )2例专题1传统发酵技术的应用A.先将豆腐切成块放在消毒的笼屉中,保持温度在1518 ,并具有一定湿度B.腐乳制作中盐、卤汤中的酒和香辛料不仅起防腐杀菌的作用,还能调制腐乳的风味C.卤汤中酒的含量一般控制在12%左右D.卤汤中香辛料越多,口味越好解析:盐、酒和香辛料可以

9、调制腐乳的风味,也具有防腐杀菌的作用。我们可根据自己的口味来配制卤汤,但并不是香辛料越多,口味就越好。答案:D解析解析专题1传统发酵技术的应用五、泡菜制作及亚硝酸盐含量的检测1.制作流程 2.检测亚硝酸盐的含量(1)我国卫生标准规定专题1传统发酵技术的应用 肉制品酱腌菜婴儿奶粉亚硝酸盐的残留量(mg/kg)302023.测定亚硝酸盐含量(1)亚硝酸盐危害:当摄入总量较多时,可引起中毒或死亡。在特定条件(适宜温度、pH和微生物作用)下,亚硝酸盐可以转变成致癌物亚硝胺。专题1传统发酵技术的应用(2)检测原理N+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亚硝酸盐溶液的浓度高,颜色深些

10、;溶液浓度低,颜色浅些。(3)检测步骤:配制溶液制备标准显色液制备样品处理液比色2O实验成功的关键(1)蔬菜应新鲜:放置时间长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。(2)标准显色液、样品处理液的制备中计量要精确。专题1传统发酵技术的应用(3)清水和食盐的质量比为4 1,盐水要煮沸后冷却。(4)泡菜坛内要注满水,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经常补水。(5)每次取样用具要洗净,要迅速封口,防止杂菌污染。 泡菜是我国人民广泛喜爱的一种菜肴。但在腌制过程中,由于一些硝酸盐还原菌的作用,会产生一定量的亚硝酸盐,后者具有致癌作用。某综合实践活动小组进行了“探究泡菜在腌制过程中亚硝酸盐

11、的含量变化”的实验。下图为泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图,下表为测量结果:3例专题1传统发酵技术的应用 时间亚硝酸盐含量(mg/kg)坛号封坛前第4天第8天第12天第16天1号坛0.150.60.20.10.1专题1传统发酵技术的应用续表请根据上述情况,回答下列问题。(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜,原因是 。时间亚硝酸盐含量(mg/kg)坛号封坛前第4天第8天第12天第16天2号坛0.150.20.10.050.053号坛0.150.70.60.20.2专题1传统发酵技术的应用(2)为确保发酵过程所需的无氧环境,应注意 。(3)实验中3只坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异,最可能的原

12、因是 。(4)泡菜的制作方法不当,很容易造成泡菜变质,甚至发霉变味,试分析可能的原因: 。(5)测定亚硝酸盐含量的方法是 。解析:(1)有些蔬菜中含有丰富的硝酸盐。这些蔬菜放置过久,蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐,危害人体健康。(2)成功制作解析解析专题1传统发酵技术的应用泡菜的关键是营造无氧环境,常用的方法是将坛口用水封好,防止外界空气进入。因此要经常补充坛盖边沿水槽中的水。(3)泡菜在开始腌制时,坛内环境有利于某些细菌的繁殖(包括一些硝酸盐还原菌),这些细菌可以促进硝酸盐还原为亚硝酸盐。但随着腌制时间的延长,乳酸菌也大量繁殖,对硝酸盐还原菌产生一定的抑制作用,使其生长繁殖受到影响,

13、则泡菜中亚硝酸盐的含量又有所下降。可见,亚硝酸盐的含量与坛内的微生物种类和数量有关。(4)腌制过程中,要严格控制腌制条件,注意创造无氧环境,密封不严,易滋生杂菌;要控制腌制的时间、温度和食盐的用量,温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短,容易造成细菌大量繁殖。(5)测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后,再与N专题1传统发酵技术的应用1萘基乙二胺盐酸盐结合,使溶液呈玫瑰红色。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色,即可计算出样品中的亚硝酸盐含量。答案:(1)亚硝酸盐的含量低(2)经常补充坛盖边沿水槽中的水(3)各坛中微生物种类和数量可能存在差异(4

14、)泡菜坛子密封不严或取食工具不卫生或盐的比例过小,都会引起杂菌滋生、泡菜变质(5)比色法专题1传统发酵技术的应用1.下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题。专题1传统发酵技术的应用 (1)完成图1中的实验流程,方框是 。(2)冲洗的主要目的是 ,冲洗应特别注意不能反复冲洗,以防止 的流失。(3)图2中排气口在果酒发酵时排出的气体是由 产生的 ,在果醋发酵时排出的是 。(4)写出与第(3)题有关的反应式: 。 。(5)若在果汁中就含有醋酸菌,在果酒发酵旺盛时,醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸?说明原因。专题1传统发酵技术的应用解析:酵母菌为兼性厌氧

15、菌,在制果酒时,应在无氧条件下进行,酵母菌无氧呼吸产生CO2气体,排气口排出的是CO2气体。醋酸菌为严格好氧菌,在发酵过程中要不断通入无菌空气,同时也产生CO2气体,因此排气口排出的是CO2和含氧量较低的空气。答案:(1)醋酸发酵(2)洗去浮尘菌种(3)酵母菌CO2剩余(含氧量少)的空气和CO2 (4)C6H12O62C2H5OH+2CO2C2H5OH +O2CH3COOH+H2O(5)不能。因为果酒发酵时缺氧能抑制醋酸菌生长,且醋酸菌发酵所需条件是氧气充足。专题1传统发酵技术的应用2.腐乳是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵的大豆食品,下面是腐乳制作的流程示意图:让豆腐长出毛霉加盐腌

16、制加卤汤装瓶密封腌制(1)现代科学研究表明,许多种微生物参与了豆腐的发酵,比如 、 、 和毛霉等。其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种 状真菌,分布广泛,常见于土壤、水果、蔬菜、谷物上。毛霉生长迅速,具有发达的白色菌丝。(2)腐乳制作的原理是 。专题1传统发酵技术的应用(3)传统的制作过程中,豆腐块上生长的毛霉来自 。而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下,将优良的毛霉菌种接种在豆腐上,这样做的目的是 。(4)加盐的作用是 。(5)卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的,卤汤中的酒可以选用料酒、黄酒、米酒、高粱酒等,含量一般控制在12%左右。加酒的作用是 。专题1传统发酵技术的应用解析:本题考查腐乳制作

17、的原理和制作过程中盐、酒的作用。(1)制作腐乳不同于果酒、果醋及泡菜的制作,它需要多种微生物的参与,但主要依赖毛霉的作用。(2)腐乳中的小分子氨基酸和多肽及甘油、脂肪酸等是腐乳的营养价值和特殊风味之所在,它们是蛋白酶、脂肪酶催化蛋白质和脂肪分解的产物。(3)和制作果酒一样,所用菌种是特殊的,这样可以避免一些杂菌的污染,如果毛霉来自空气中,则容易同时感染其他杂菌。(4)(5)盐和酒的作用有相似之处,都具有防止杂菌感染和调味作用。专题1传统发酵技术的应用答案:(1)青霉酵母曲霉丝(2)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(3)空气中的

18、毛霉孢子避免其他菌种的污染,保证产品质量(4)析出豆腐中的水分,使豆腐块变硬,抑制微生物的生长,避免豆腐变质(5)抑制微生物的生长,同时能使腐乳具有独特的香味专题1传统发酵技术的应用3.某兴趣小组就“泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化”展开了研究,具体操作如下:某年1月4日下午选取1、2、3三个相同的泡菜坛,在每个坛中加入洗净的新鲜莲花菜0.6 kg,再分别倒入相同量的煮沸过的20%盐水,将坛密封,置于同一环境中。封坛前进行第一次取样测定亚硝酸盐含量作为对照,后来定时测定,结果如图。请回答下列问题:专题1传统发酵技术的应用 (1)在腌制过程中,会出现坛中溶液量增加,这是由于 。专题1传统发酵技术的

19、应用(2)根据图中数据可知,在腌制过程中的第几天,泡菜中的亚硝酸盐含量达到最高值? 。若要食用,至少要在腌制的第几天以后比较好? 。(3)为了降低亚硝酸盐含量,泡菜加工过程中可以采取什么措施?请简要谈一点你的想法: 。(4)若探究不同食盐浓度对亚硝酸盐含量变化的影响,选择萝卜作为实验材料。在进行实验时分为三组,除了实验材料的质量相同外,还要保证每组泡菜的 相同。专题1传统发酵技术的应用解析:(1)在泡菜腌制初期,由于周围溶液的浓度大于细胞液的浓度,使细胞内的水分外渗,另外细菌进行有氧呼吸产生了水,导致坛中溶液量增加。(2)开始时由于硝酸盐还原菌活动,亚硝酸盐含量有所增加,在1月7日其含量最高;

20、随着腌制时间延长,乳酸菌大量繁殖,对硝酸盐还原菌有一定的抑制作用,使其生长繁殖受到影响,加上泡菜中含有大量抗突变或抗癌物质(如维生素C),能阻断亚硝酸盐及亚硝胺的合成,使泡菜中亚硝酸盐含量下降,到1月14日下降到最低水平,此后基本保持不变。专题1传统发酵技术的应用(3)如果温度过高,食盐用量不足20%,腌制时间过短,细菌大量繁殖,导致亚硝酸盐含量增加。(4)由于乳酸菌是异养厌氧型,因此,必须保证每组泡菜的制作条件(如温度、无氧等)相同。答案:(1)外界溶液浓度过高使细胞渗透失水,另外细菌进行有氧呼吸产生了水(2)第3天第10天(3)防止杂菌的污染;注意腌制的时间,控制好温度和食盐的用量(4)制

21、作条件专题1传统发酵技术的应用4.(2012湖南)某同学尝试在适宜的条件下制作果酒和果醋,发酵装置如甲图所示,在消毒后的锥形瓶中装入新鲜的葡萄汁后封闭通气口,进行自然发酵。发酵初期将温度控制在1825 ,可见溶液中有大量气泡产生;中期可以闻到酒香;后期接种醋酸菌,适当升高温度并通气,酒香逐渐变成醋香。分析并回答下列问题:专题1传统发酵技术的应用 (1)发酵开始时封闭通气口的原因是酵母菌 。与醋酸菌相比较,酵母菌在细胞结构上最大的特点是 。(2)接种醋酸菌,需升高温度到 ,并且需要通气,这是因为醋酸菌为 。(3)图乙中能表示整个发酵过程培养液pH变化的曲线是 。(4)工业生产中可通过重离子束辐照

22、啤酒酵母获得呼吸缺陷型酵母菌菌种来提高果酒的产量。专题1传统发酵技术的应用经过重离子束辐照后的酵母菌可以接种到TTC(一种显色剂)培养基中快速筛选,在此培养基中呼吸正常的酵母菌菌落呈红色,呼吸缺陷型酵母菌菌落呈白色,此培养基从用途上划分属于 培养基。选育此菌种的方法称为 。选育出的菌种需经多次 后才能接种到发酵罐中进行工业生产。呼吸缺陷型酵母菌细胞内的丙酮酸可大量转化为酒精,说明其细胞代谢过程中 被阻断,因此在啤酒工业生产中具有潜在的经济价值。专题1传统发酵技术的应用解析:(1)因为酒精是酵母菌通过无氧呼吸产生的,所以在发酵开始时需要密封发酵装置,为酵母菌提供一个无氧环境。醋酸菌是原核生物,但

23、酵母菌是真核生物,二者的细胞结构主要区别在于有无以核膜为界限的细胞核。(2)醋酸杆菌属于好氧菌,代谢的适宜温度为3035 。(3)在果酒发酵阶段,由于产生CO2,所以酸碱度持续下降,但速度较慢。由于进入果醋发酵阶段后,直接产生酸性物质醋酸,所以酸碱度下降速度更快,因此发酵过程中的酸碱度变化为曲线。(4)用重离子束辐照产生呼吸缺陷型酵母菌,这是利用了人工诱变的育种方法,筛选的方法是利用了鉴别培养基,通过观察菌落的颜色获专题1传统发酵技术的应用答案:(1)在无氧条件下进行酒精发酵(在无氧条件下产生酒精)有以核膜为界限的细胞核得所需菌种的。选育出的菌种要经过扩大培养后才能用于工业生产。根据有氧呼吸和无氧呼吸的原理可知,呼吸缺陷型酵母菌最可能是因为无法进行有氧呼吸的第二、第三阶段,使得更多的糖类用于无氧呼吸,所以产生更多的酒精。(2)3035好氧型细菌(3)(4)鉴别 (人工)诱变育种扩大培养有氧呼吸第二、第三阶段专题1传统发酵技术的应用5.(2011安徽合肥)(1)传统生物技术与我们现代的生活依旧很贴近,下面