传统发酵技术的应用(建议用时：40分钟)1．杨梅果实风味独特，甜酸适中，具有很高的营养和保健价值，利用杨梅制作杨梅酒和杨梅醋越来越受消费者青睐，其制作流程如图所示，回答下列问题：(1)果酒制作过程中，酵母菌产生酒精的场所为______________，该阶段应该控制的温度为____________，试写出果酒发酵的反应式：________________________。(2)下图表示果酒发酵过程中，发酵液的糖度(葡萄糖的浓度)和酒精度(酒精浓度)随时间的变化关系，发酵前24h，糖度变化很小，酒精度上升很慢，其原因是____________________________________，96h后酒精度和糖度的变化都趋于平缓，其原因是______________________________________。(3)杨梅醋发酵过程中需要持续不断地通入氧气，其原因是______________，酵母菌和醋酸菌在结构上最显著的区别是_________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)酵母菌产生的酒精是无氧呼吸的产物，其产生场所在细胞质基质，果酒发酵过程中需要控制的环境温度为18～25℃，该反应过程的反应方程式为：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。(2)酵母菌在发酵初期主要进行有氧呼吸，大量繁殖，此阶段消耗的葡萄糖较少，并且几乎不进行无氧呼吸，产生酒精的量也很少，后阶段，由于酒精浓度升高，代谢废物积累，影响了酵母菌的生长和发酵过程，导致其产生的酒精较少。(3)醋酸菌是好氧型细菌，其繁殖需要大量的氧气，因此需要持续不断地通入空气。酵母菌是真核细胞，醋酸菌是原核细胞，两者在结构上最显著的区别是酵母菌有以核膜为界限的细胞核，醋酸菌无以核膜为界限的细胞核。[答案] (1)细胞质基质 18～25℃ C6H12O62C2H5OH＋2CO2-8-\n＋少量能量 (2)此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸，大量繁殖 高浓度的酒精和代谢废物抑制了酵母菌的生长和发酵过程 (3)醋酸菌是好氧型细菌 酵母菌有以核膜为界限的细胞核，醋酸菌无以核膜为界限的细胞核2．(2020·河南省名校联盟高三质检)不同霉菌与人类的关系有所不同，一些“友好霉菌”的存在为我们带来了风味各异的发酵食品，如腐乳，而另一些霉菌可能会让食物变质而不能食用。回答下列问题：(1)制作腐乳主要利用了“友好霉菌”——毛霉，该霉菌的代谢类型为________。从微生物培养的角度来看，豆腐应该属于________。(2)相比豆腐，腐乳更容易被消化吸收，主要是由于_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)西红柿是一种常见的果蔬，可直接食用，也可酿造西红柿酒，可是西红柿不容易保存，很容易发霉腐烂。①酿西红柿酒时先制备果汁，然后接种酒曲，再放入18～25℃的环境中进行发酵，数小时后便可看到果汁表面泛起泡沫，原因是_______________；若环境温度在10℃以下，则需3～4天时间才能观察到该现象，这是因为________________________。西红柿汁发酵后是否有酒精产生，可以用________(填试剂名称)来检验。②一个部分发霉的西红柿，去掉了发霉部位，剩下未发霉的部分还能食用吗？若未确定其中是否还残留霉菌，请从微生物培养的角度设计一种鉴定方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)腐乳的发酵过程一般是暴露在空气中的，因此可推知，毛霉代谢类型为异养需氧型，豆腐为其提供营养物质，相当于培养基。(2)毛霉在发酵过程中会产生蛋白酶和脂肪酶，将豆腐中的蛋白质水解为氨基酸和小分子多肽，将脂肪水解为脂肪酸和甘油，因而更易吸收。(3)①酒精发酵过程利用了无氧呼吸的原理，产生的CO2形成气泡；而呼吸作用所需酶活性在低温条件下较低，因此产生CO2速度慢；酒精在酸性条件下可使橙色的重铬酸钾溶液变成灰绿色。②剩下未发霉的部位能否食用主要取决于其中是否有残留的霉菌，因此我们可以用实验室微生物培养的方式加以鉴定：将剩余的西红柿表面清洗并制备成提取液，接种到已灭菌的培养基中培养一段时间，观察其中是否有(较多)霉菌生成。[答案] (1)异养需氧型 培养基 (2)豆腐在制成腐乳过程中，其主要成分大分子蛋白质经毛霉产生的蛋白酶分解为小分子的氨基酸和肽(脂肪被脂肪酶水解为甘油和脂肪酸) (3)酵母菌发酵过程中会产生CO2-8-\n 温度过低会使酵母菌中相关酶活性降低，呼吸速率减慢 酸性重铬酸钾 将剩余的西红柿表面清洗并制备成提取液，接种到已灭菌的培养基中培养一段时间，观察其中是否有(较多)霉菌生成3．泡菜是我国的传统食品之一。请回答下列问题：(1)制作泡菜时，所用盐水通常需要煮沸，其目的是________________________。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是_______________________。(2)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料纯化乳酸菌。分离纯化乳酸菌时，首先需要用________对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在下图A和图B中，图________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是________________________________________。A B(4)腐乳又称豆腐乳，亦是中国流传数千年的传统民间美食。腐乳制作过程中有多种微生物参与，其中起主要作用的是毛霉，主要利用的是毛霉产生的______________________酶。通过发酵，豆腐中营养物质的种类________(填“减少”或“增多”)。[解析] (1)制作泡菜时，为了避免杂菌的污染，配制的盐水要煮沸冷却后才可使用。制作泡菜是利用乳酸菌在无氧条件下将糖分解为乳酸的原理，而陈泡菜中含有现成的乳酸菌，可为泡菜提供菌种，因此为了缩短制作时间，有人会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液。(2)以新鲜的泡菜滤液为实验材料，应采用稀释涂布平板法分离纯化乳酸菌。首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的乳酸菌将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。(3)根据培养的效果图可以判断：获得图A效果的接种方法是平板划线法，获得图B效果的接种方法是稀释涂布平板法。在涂布接种前，为了检测培养基平板灭菌是否合格，可随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，若该空白平板的培养基表面没有菌落生长，则说明培养基平板灭菌合格。(4)腐乳制作的原理：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；脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。可见，腐乳制作过程中，主要利用的是毛霉等微生物产生的蛋白酶和脂肪酶。通过发酵，豆腐中营养物质的种类增多。[答案] (1)去除杂菌，防止污染 为泡菜提供菌种(陈泡菜液中含乳酸菌) (2)无菌水 在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的乳酸菌将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落 (3)B 检测培养基平板灭菌是否合格 (4)蛋白酶和脂肪 增多-8-\n4．(2020·河北省唐山市高三模拟)甜橙含有多种维生素、有机酸和矿物质，可作为原料发酵制备甜橙酒，其果皮通过压榨可制备甜橙油。请回答下列问题：(1)制备甜橙果酒的菌种为酵母菌，酵母菌的新陈代谢类型是________。果酒制作后期，发酵液呈现________的环境。在该环境下酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数微生物无法适应这一环境。制作甜橙酒的过程中，若发酵罐密封不严，发酵液表面会出现白色的菌膜，原因是______________________。(2)为了筛选出用于甜橙发酵的酵母菌，研究人员从甜橙果皮以及果园的土壤中筛选取样，原因是__________________________________________。筛选酵母菌的培养基上要加入一定量的抗生素，目的是______________________。(3)用压榨法提取甜橙油时，压榨前要将甜橙果皮干燥去水，目的是____________。压榨后向压榨液中加入小苏打和硫酸钠的作用是__________________________________。[解析] (1)酵母菌的新陈代谢类型为异养、兼性厌氧型。果酒制作后期，发酵液呈现缺氧、酸性的环境，在该环境下其他杂菌难以繁殖。制作甜橙酒的过程中，如果发酵罐密封不严，会导致醋酸菌在有氧的条件下大量增殖形成白色菌膜。(2)从甜橙果皮上以及果园的土壤中筛选取样的原因是从中可以筛选出最适合甜橙果酒制作的酵母菌。加入抗生素的作用是抑制细菌等杂菌的繁殖。(3)用压榨法提取甜橙油时，压榨前要将甜橙果皮干燥去水，以提高出油率。压榨后向压榨液中加入小苏打和硫酸钠能促进甜橙油和水分离。[答案] (1)异养、兼性厌氧型 缺氧、酸性 醋酸菌在有氧的条件下大量增殖形成白色菌膜 (2)甜橙果皮上以及果园的土壤中有适合甜橙果酒制作的酵母菌 抑制细菌等杂菌的繁殖 (3)提高出油率 促进甜橙油和水分离5．请回答下列与发酵应用有关的问题：图1图2-8-\n(1)用白萝卜、豇豆、辣椒为材料制作泡菜，图1和图2分别是三种材料制作过程泡制液的化学指标变化，根据微生物活动情况和乳酸积累量，发酵过程分为以下阶段：初期，蔬菜入坛，表面会带有微生物，由于泡菜罐加盖并水封，会使代谢类型为________的细菌的生命活动逐渐受到抑制；中期，乳酸菌大量繁殖，泡菜液体pH为3.5～3.8，如图1所示，此时，绝大部分微生物的活动受到抑制，原因是______________________________；后期，乳酸达到1.2%以上时，乳酸菌活性受到抑制，泡制液pH保持相对稳定，结合图1和图2曲线趋势，在泡制________天后可食用，是因为________的含量降低，且结合考虑泡菜的____________等均较好。(2)国外制作青贮饲料时可用乳酸菌水剂喷洒，在青贮缸中厌氧条件下利用乳酸菌发酵产生乳酸，提高青贮品质。若从泡菜汁中分离提纯乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行________，再用________的方法在专用的培养基中进行筛选。该培养基需含有________________________，以便于观察是否产酸，而后将提纯的乳酸菌通过液体发酵罐继续生产。[解析] (1)泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，隔绝空气，会使代谢类型为好氧型的细菌的生命活动逐渐受到抑制。发酵中期，乳酸菌大量繁殖，较低的pH会使不耐酸菌的酶的活性受到抑制。发酵后期，乳酸生产过多，酸度的进一步下降也会使乳酸菌自身受到抑制。硝酸盐对人体无直接危害，但转化成亚硝酸盐后，就会产生危害。分析图1和图2曲线趋势中的数据可以看出，10～12天后亚硝酸盐的含量降低到最低水平，此时泡菜的口味、色泽、口感如硬脆等均较好，可以适量食用。(2)从泡菜汁中可分离提纯乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行稀释，再用涂布平板的方法在专用的培养基中进行初步筛选乳酸菌。所用培养基须经高压蒸汽灭菌法进行灭菌。培养基中需含有酸碱指示剂，以便于观察是否产酸。[答案] (1)好氧(或需氧)型 较低的pH抑制了不耐酸菌的酶的活性 10～12(填10天、或12天均可) 亚硝酸盐 口味、色泽、口感如硬脆 (2)稀释 涂布平板 酸碱指示剂(填酚红等也可以)6．回答下列有关微生物应用的问题。(1)利用酵母菌发酵生产果酒时，为尽快得到更多果酒，首先要将淀粉类原料糖化为葡萄糖，在这个过程中，除需要添加相应酶制剂外，还需要控制温度，原因是酶__________________________________________。若从反应液中提取出酵母菌进行培养，应将酵母菌接种在________(填“牛肉膏蛋白胨”“伊红美蓝”或“麦芽汁琼脂”)培养基中，置于适宜条件下培养。(2)利用酵母菌发酵产生的果酒进一步发酵得到果醋时，除需要加入醋酸菌外，还需要调整的两个环境条件是______________。给予适宜的条件，即使没有经过严格的灭菌过程，也能够获得果酒、果醋，这是因为____________________________________________。-8-\n(3)利用毛霉腌制腐乳时，要随着豆腐层的加高而增加盐的用量，原因是____________________________________；卤汤中酒精的含量应控制在12%左右，原因是__________________________________________________。(4)在泡菜的腌制过程中，要注意控制腌制的条件，如______________________等(答出3点即可)，若条件不适，容易造成细菌的大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。[解析] (1)由酶的特性可知，酶催化化学反应需要适宜的温度，且在最适温度时酶的催化能力最强。伊红美兰为鉴别培养基，不适合酵母菌的培养，培养酵母菌用麦芽汁琼脂培养基，因为它的碳氮比高于牛肉膏蛋白胨培养基，而且麦芽汁含糖高，更适合酵母菌的繁殖。(2)醋酸发酵属于有氧发酵，需要通入氧气，醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。酵母菌无氧发酵产生的酒精和醋酸菌的发酵产生的醋酸均能抑制其他微生物的生长。(3)越接近瓶口杂菌污染的可能性越大，因此要随着豆腐层的加高增加盐的用量，在接近瓶口的表面盐要铺厚一些，以有效防止杂菌污染。酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系，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，豆腐易腐败，难以成块。(4)泡菜腌制过程中，要控制腌制时间、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，亚硝酸盐含量增加。[答案] (1)在最适温度条件下催化能力最强 麦芽汁琼脂 (2)通入氧气、温度为30～35℃ 酵母菌、醋酸菌的发酵产物会抑制其他微生物的生长 (3)盐可抑制微生物生长，越接近瓶口，杂菌污染的可能性越大 酒精含量过高，腐乳成熟时间延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，豆腐腐败 (4)腌制的时间、温度和食盐用量7．如图1是某同学制作果酒、果醋的实验流程示意图。图1图2-8-\n(1)发酵罐1和发酵罐2中的微生物在结构上的主要区别是前者__________________________________________________。要保证酒精发酵和醋酸发酵的正常进行，除了满足适宜的温度、pH等条件外，还需注意_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)判断发酵罐1中优势菌种的数量最简单的实验方法是______________________，通过此种方法统计获得的优势菌种的数量往往________(填“大于”或“小于”)发酵罐1优势菌种活菌的实际数量。(3)图2表示分离纯化菌种的操作过程，过程一代表的分离方法是______________法，过程二代表的分离方法是__________________法，欲从发酵罐2中分离出优势菌种并进行计数应选用过程__________________________。(4)分离并获得菌种后，若需长期保存，应使用________________法。[解析] (1)发酵罐1中的微生物是酵母菌，是真核生物，发酵罐2中的微生物是醋酸杆菌，是原核生物，在结构上的主要区别是前者有核膜包被的细胞核。要保证酒精发酵和醋酸发酵的正常进行，需要适宜的温度、pH等条件，酒精发酵不需要通入氧气，醋酸发酵需要连续不断地通入氧气。(2)根据发酵罐1中微生物形态、数量可以判断哪种类型是优势菌种，最简单的方法是显微镜直接计数法；由于显微计数法可能将死的酵母菌计数在内，因此此种方法获得的优势菌种的数量大于活菌的数量。(3)图示过程一是平板划线法，过程二是稀释涂布平板法，欲从发酵罐2分离出优势菌种应选用过程二，原因是过程二不但能分离菌种，还可以计数。(4)分离并获得菌种后，若需长期保存，应使用甘油管藏法。[答案] (1)有核膜包被的细胞核(有成形的细胞核) 酒精发酵时不通入氧气，醋酸发酵时连续不断地通入氧气(2)显微镜直接计数法 大于 (3)平板划线 稀释涂布平板 二 (4)甘油管藏8．蓝莓是一种营养价值非常高的水果，富含花青素。花青素是一种热敏性活性物质，不易挥发，易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂中，在pH小于3.0时比较稳定。研究表明花青素具有抗炎症、延缓衰老等作用，因此人们将蓝莓加工，制成了蓝莓汁、果酒、果醋等系列产品。请回答下列问题：(1)从蓝莓中提取花青素不采用水蒸气蒸馏法的原因是________________________________________________________________。提取的花青素常作为食品添加剂，从安全角度考虑，以下方案最佳的是__________。①盐酸＋甲醇 ②柠檬酸＋乙醇 ③柠檬酸＋丙酮(2)超临界流体萃取是目前最先进的物理萃取技术。萃取剂在常压和室温下为气体，在温度、压力高于临界值时为流体。利用超临界CO2-8-\n为溶剂，可将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。与传统有机溶剂萃取法相比，超临界流体萃取法有哪些优点？______________________________(至少答出2点)。(3)制作蓝莓汁时，为提高出汁率和澄清度，可向果汁中加入________。酿造蓝莓酒时，若要实现酵母菌的反复利用，可进行____________。为保证果酒发酵正常进行，需要严格控制的发酵条件有________________________________(答出2种即可)。(4)蓝莓酒如果暴露在空气中，酒味会逐渐消失而散发出酸味，在炎热的夏天更是如此，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________。[解析] (1)根据题意，花青素是一种热敏性活性物质，不易挥发，又易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂中，不能随水蒸气蒸馏出来，且高温会破坏花青素，故从蓝莓中提取花青素不采用水蒸气蒸馏法。甲醇和丙酮有毒性，故从安全角度考虑，最佳方案是②。(2)利用超临界CO2为溶剂，可将基质与萃取物有效分离、提取和纯化。与传统有机溶剂萃取法相比，超临界流体萃取法的优点有提取率高、无有害溶剂的残留、操作条件温和、对有效成分的破坏少、不燃烧、不污染环境等。(3)制作蓝莓汁时，可向果汁中加入纤维素酶和果胶酶，以破坏细胞壁，可提高出汁率和澄清度。酿造蓝莓酒时，若要实现酵母菌的反复利用，可进行酵母细胞的固定化。为保证果酒发酵正常进行，需要严格控制的发酵条件有温度和密闭条件。(4)若将蓝莓酒暴露在空气中，酒味会逐渐消失而散发出酸味，在炎热的夏天更是如此，其原因是有氧条件抑制酵母菌的无氧发酵，而醋酸菌是好氧细菌，在较高温度下更有利于其生长、繁殖。[答案] (1)花青素不易挥发，不能随水蒸气蒸馏出来，且高温会破坏花青素 ② (2)提取率高、无有害溶剂的残留、操作条件温和、对有效成分的破坏少、不燃烧、不污染环境等 (3)纤维素酶和果胶酶 酵母细胞的固定化 温度和密闭条件 (4)醋酸菌是好氧细菌，在较高温度下更有利于其生长、繁殖；有氧条件抑制酵母菌的无氧发酵-8-
