高中生物001-知识讲解-微生物利用专题

高考总复习 微生物的利用专题编稿：宋辰霞 审稿：闫敏敏【考纲要求】说明果酒及果醋的制作原理和过程，总结其注意事项。说明腐乳的制作原理和过程，总结其注意事项。说明泡菜的制作原理和过程，总结其注意事项。检测泡菜中亚硝酸盐的含量【考点梳理】菌种来源附着在葡萄皮上的菌种来源附着在葡萄皮上的野生酵母菌空气空气中的毛霉孢子蔬菜表面分布的乳酸菌也可用人工培养的菌种进行接种酵母菌醋酸（杆）菌乳酸（杆）菌毛霉真核/原核生物真核生物原核生物原核生物真核生物主要生殖方式出芽生殖二分裂孢子生殖代谢 同化作类型 异化作兼性厌氧型需氧型异养型厌氧型需氧型温度要求20℃左右30℃－35℃15℃－18℃室温有关发酵技术酿酒酿醋泡菜（酸奶）的制作腐乳的制作主要发酵条件前期有氧，后期无氧一直有氧一直无氧前期有氧，后期密封【高清课堂：微生物利用专题411407 果酒果醋的制作考点二、果酒及果醋的制作实验原理菌种果酒制作酵母菌菌种果酒制作酵母菌①首先酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖，增加数量醋酸菌缺少糖时，进行有氧呼吸：反应式②然后酵母菌在无氧条件下，进行酒精发酵CHOH+OCHCOOH+HO2 5232适宜温度发酵时间20℃左右10d～12d前期需要氧，后期不需氧30℃～35℃7d～8d一直需氧制作流程要点诠释：污染机会。冲洗时不要反复冲洗，以防菌种流失，使酵母菌数量减少，发酵周期加长，产品质量下降。防止发酵液被污染：①榨汁机要洗干净，晾干。②发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%酒精消毒。补充知识，补充知识，了解即可：一般选用70％的酒精进行消毒，并不是酒精的浓度越高效果越好，因为浓度过高会使细菌周围形成一层③装入葡萄汁后，封闭充气口。控制好发酵条件①葡萄汁装入发酵瓶时，要留出约1/3空间。目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O后再进2行酒精发酵；还可防止发酵过程产生的CO造成发酵液溢出。2②控制温度于18～25℃，利于酵母菌的繁殖和酒精发酵，时间为10-12d控制温度于30～35℃，利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵，时间为7-8d。③充气：酒精发酵为无氧发酵，需要密闭充气口，醋酸发酵为需氧发酵，需经充气口充气。实验装置：充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气，若为酒精发酵应关闭充气口。排气口：定期排出酒精发酵时产生的CO，排气口应用曲颈管，不用直管（曲颈管可有效防止空气中的2杂菌进入。出料口：用来取样，在制作过程中可通过取样检测来监测发酵情况。注意：也可用简易装置——带盖的瓶子，制作果酒和果醋。若用于制作果酒则需将瓶盖盖紧，并定期拧松瓶盖放气；若用于制作果醋，则不能密封（在瓶口盖一层干净的纱布，以防止杂菌污染）【高清课堂：微生物利用专题411407 腐乳的制作考点三、腐乳的制作实验原理毛霉。丝状真菌，常见于土壤、水果、蔬菜、谷物上，具有发达的白色菌丝。蛋白酶脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。糖类分解发酵成乙醇和其他醇类及形成有机酸，同时辅料中的酒类和各种香辛料等也共同酿造腐乳的主要生产工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。前期发酵所发生的主要变化是毛霉在豆腐（白坯）上的生长酶与微生物协同参与生化反应的过程。通过腌制并配入各种辅料（红曲、面曲、酒酿），应，生成腐乳的香气。让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制补充知识，了解即可 ：制作腐乳的具体操作如下：制腐乳胚：将豆腐切成若干块。让豆腐块长出毛霉以免湿度太高，不利于毛霉的生长。②将平盘放入温度保持在15～18℃的地方，毛霉逐渐生长。分能够迅速散失，同时散去霉味。腌制①当豆腐凉透后，将豆腐间连接在一起的菌丝拉断，并整齐排列在容器内，准备腌制。②腌制时，长满毛霉的豆腐块（以下称毛坯）与盐的质量分数比为5∶1立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶边，将毛坯分层摆放在容器中。加卤汤调味要点诠释：选用豆腐的含水量控制温度控制盐用量卤汤中酒精用量

含水量为70％左右，水分过多则腐乳不易成形且不利于毛霉生长，水分过低会影响口感，且毛霉生长也需要水毛霉的最适生长温度为15～18℃，控制适宜的温度，可缩短发酵时间腌制时，豆腐块与盐的质量分数比为以5∶1为宜，盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。要分层加盐，并随层加高而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以有效防止杂菌从瓶口进入。控制在12快，豆腐易腐败，难以成块；酒精含量过高，对蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延长。所用器械要沸水消毒，加入卤汤和辅料后，将瓶口酒精灯灭菌后再密封【高清课堂：微生物利用专题411407 泡菜的制作和亚硝酸盐含量的测定考点五、泡菜的制作及亚硝酸盐含量的测定实验原理腌制泡菜的原理：（主要是乳酸菌进行发酵，产物有乳酸、醇类等物质，不仅使泡菜酸脆可口，也抑制了杂菌的生长。主要原理为：乳酸菌在无氧条件发酵产生乳酸，反应式为：C6H12O6 2C3H6O3+能量测定亚硝酸盐含量的原理：膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，绝大多数亚硝酸盐会随尿液排出，但人体摄入总量达0.3－0.5g时，会引起中毒，总量达3g时，会引起死亡。在腌制泡菜的发酵过程中，会产生一定量的亚硝酸盐，需对其中的亚硝酸盐进行含量测定，原理如下：①在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应②重氮化反应的产物可与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色产物③将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比色，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含补充知识，了解补充知识，了解即可：将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行光电比色，可精确计算出亚硝酸盐的含量。需用到光电比色实验流程（1）泡菜制作流程要点诠释：密封，以保证乳酸菌所需的无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。的其他细菌。③材料装坛时预留1/4空间，不宜过满。10%，腌制时间过短，会造成细菌10d甚至影响乳酸菌的发酵。⑤泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化。发酵时期 乳酸菌 乳酸少

亚硝酸盐增加发酵初期（以不产酸的大肠杆菌和酵母菌活动为主，同时还有一部分硝酸盐还原菌活动）最多

少积累、增多，

（硝酸盐还原菌的活动，亚硝酸盐含量有所增加）下降（由于硝酸盐还原菌受到抑制，发酵中期发酵后期

（其他细菌的活动受到抑制，乳酸菌活动强烈）减少（由于乳酸的积累，酸度继续增强，乳酸菌活动也受到抑制）

PH下降继续增多，PH继续下降

同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降）下降至相对稳定（硝酸盐还原菌完全被抑制）亚硝酸盐含量测定流程要点诠释（所用试剂）：提取剂[组成：由氯化镉、氯化钡、浓盐酸配制而成]NaOH溶液氢氧化铝乳液[作用：吸附泡菜样品滤液中的杂质，使滤液变得无色透明，便于观察颜色变化]

用于制备泡菜样液时显色剂[组成：对氨基苯磺酸溶液（盐酸酸化）、N－1－萘基乙二胺盐酸盐溶液作用：与亚硝酸盐发生颜色反应][0μg/mL0.1μg/mL0.2μg/mL0.3μg/mL0.5μg/mL作用：与显色剂反应，产生颜色梯度，与泡菜样品产生的颜色进行对比]【典型例题】例1．下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；后期接种醋例1．下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升高温度并通气，酒香逐渐变成醋香图乙中能表示整个发酵过程培养液pH变化的曲线（ A．① B．② C．③ D．④【答案】B【解析】在果醋的发酵过程中,首先瓶中进行的是有氧呼吸产生CO2,会使pH下降;一段时间后由于氧气消耗殆尽,开始进行无氧呼吸,也可产生CO2,会使pH继续下降;最后进行醋酸发酵生成醋酸,会使pH迅速下降【点评】本题考查果酒和果醋的发酵过程。举一反三：【变式1】低度的果酒、果醋不但好喝，还具有一定的保健养生功能。下图是两位同学制果酒和果醋时使用的装置。带盖的瓶子12h30－35℃，进行制果醋的发酵。同学乙用B装置，温度控制与甲相同，不同的是制果酒阶段除充气口用夹子夹紧外，排气的橡胶管也用12h左右松一松夹子放出多余的气体。制果醋阶段适时向充气口充气。经过20天左右，两位同学先后完成了自己的发酵制作。据此回答有关问题：酵母菌与醋酸杆菌在结构上的最大区别是后从制酒和制醋两阶段对装置的理方式判断，酵母菌和醋酸杆菌的异化作用类型依次。同学甲在制酒阶段每隔12h左右就要将瓶盖拧松一次但又不打开这样做的目的用反应式表示出A和B装置酿酒过程刚开始时发生的主要化学变化： 。B装置中排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的原因是 。18－25℃，而制葡萄醋时要将温度控制在30－35℃，原因是 。葡萄汁为酵母菌、醋酸杆菌等微生物的生长提供的营养成分。制作过程一般不需额外添加酵母菌和醋酸杆菌即可完成为了提高果酒品质也可在果汁中加入人培养的酵母菌。利培养基可分离获得较为纯净的酵母菌菌种。【答案】（1）无成形细胞核；兼性厌氧型、需氧型；拧松瓶盖是为了放出无氧呼吸产生的CO2排出CO2（18－25℃是醋酸菌的生长和发酵的合适温度）；碳源、氮源、水、无机盐和生长因子选择；类型二、腐乳的制作例2（2015江苏卷）关于“腐乳的制作”实下列叙述错误的是（ ）【答案】C生长，勤喷水又会改变湿度，导致杂菌滋生，故C错误。【点评】本题考查腐乳制作的原理、过程及注意事项，是一道难度较低的题目。举一反三：【变式1】一位同学在探究酒对腐乳制作的影响时，设计了如下的实验步骤：酒（酒（12％）熬制成汤二锅头（56°） 京酒（38°）威士忌（40°）①让豆腐上长出毛霉②加盐腌制③配制卤汤多种香辛料卤汤1一定量卤汤2同左3同左水一定量同左同左分组：取三块腌制好的豆腐块，分别装入三个瓶子，分别加入卤汤13。实验观察：在相同的适宜条件下，将三个组的瓶子密封腌制。结果分析：观察三组腐乳的外观，品尝三组腐乳的味道，进行比较、分析。请你指出这位同学实验步骤中的不足，并重新设计探究酒对腐乳制作影响的实验步骤：现将实验步骤重新设计如下：熬制成汤酒（占汤总量12％）加入占汤总量的水二锅头（56°）京酒（38°）威士忌（40°）熬制成汤酒（占汤总量12％）加入占汤总量的水二锅头（56°）京酒（38°）威士忌（40°）①让豆腐上长出毛霉②加盐腌制③配制卤汤多种香辛料卤汤1一定量2一定量卤汤3同左4同左水一定量一定量同左同左分组：将腌制好的豆腐块，均分为四个组，分别装入四个瓶子中，分别加入卤汤、卤汤3、卤汤4。实验观察：在相同的适宜条件下，将四个组的瓶子密封腌制。四组腐乳的味道，进行比较、分析。（而应是每组多个实验材料，保证每组的实验材料在总量上的一致）；设置对照的原则：（探究实验中应该有对照组，像这个实验中应该有一个不加酒，而加等量水的标准对照）；单一变量的原则：（各试验组之间，只有一个变量不同，便于进行有效的比较，这个原则在这个实验中有较好的体现）。题干中的实验设计，违背了大样本的原则和设置对照的原则。类型三、泡菜的制作【高清课堂：微生物利用专题411407 典型例题7】例3．泡菜是人们日常生活中比较喜欢的一种食品，但是泡菜中却含有亚硝酸盐。当人体摄入的亚硝酸0.3g0.5g3g菜中不得超过20mg/kg。膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿液排出，只有在特定的请补充实验设计的空缺内容：①制作泡菜的原理。②测量指标及方法：亚硝酸盐与某些化学物质发生反应后形色。先使泡菜样品及一系列已知浓度的亚硝酸盐溶液分别与化学物质发生显色反应然后通可以估测出泡菜液品亚硝酸盐的含量。③确定浓度梯度：经过查找资料和初步实验，发现当食盐浓度为3而当食盐浓度在83%5%7%的食盐浓度梯度来制作泡菜。④选择实验材料：红萝卜和白萝卜，哪种更适合于用做实验材，理由。⑤制作泡菜：将实验材料分成3组制作泡菜，除了实验材料的重量相同外，还要保证每组泡菜的 相同。⑥从第三天开始，定期测定泡菜中的亚硝酸盐含量。下图是该生物活动小组记录的三种食盐浓度的泡菜中的亚硝酸盐含量mg根据此图实验结果，请你给出制作泡菜的最佳指导意见。【答案】（1）①利用乳酸菌在无氧环境下大量繁殖并发酵产生乳酸而制作泡菜 ②玫瑰红；比色法④白萝卜；避免植物中色素对显色反应的干扰 ⑤制作（培发酵）条件（2）用5%的食盐浓度制作泡菜比较适合食用，但要在发酵时间达10天以后食用才比较适宜【解析】解答本题除需知道泡菜制作