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2020-2021年高中生物 第1章 发酵工程 1 传统发酵技术的应用学案+练习新人教版选择性必修3

2020-2021年高中生物 第1章 发酵工程 1 传统发酵技术的应用学案+练习新人教版选择性必修3

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第1节　传统发酵技术的应用

必备知识·素养奠基
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:C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量。
3.方法步骤:
制作流程
具体操作
配制盐水
用清水和食盐配制质量百分比为5%～20%的盐水,煮沸冷却待用
原料加工
和装坛
将新鲜蔬菜洗净,切块,晾干后装入泡菜坛内,装至半坛时,加入蒜瓣、生姜及其他香辛料,继续装至八成满
加盐水
缓缓注入冷却的盐水,使盐水没过全部菜料,盖好坛盖
封坛发酵
向坛盖边沿的水槽中注满水,并注意经常向水槽中补充水,室温发酵
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:

原理
反应简式
果酒
制作
氧气充足,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖
C6H12O6+6O2+6H2O
6CO2+12H2O+能量
无氧条件,酵母菌进行无氧呼吸,产生酒精
C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量
果醋
制作
氧气、糖源都充足时,醋酸菌将糖分解成醋酸
C6H12O6+2O2
2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量
氧气充足,缺少糖源时,醋酸菌将乙醇转化为醋酸
C2H5OH+O2
CH3COOH+H2O+能量
3.方法步骤:

4.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。

关键能力·素养形成
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:
时
期
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
初
期
少(有氧气,乳酸菌活动受抑制)
少
增加(硝酸盐还原菌的作用)
中
期
最多(乳酸抑制其他菌活动)
增多,pH下降
下降(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解)
后
期
减少(乳酸继续积累,pH继续下降,抑制自身活动)
继续增多,pH继续下降
下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
变
化
曲
线

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CO2,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。

(2020·武汉高二联考)红酸汤是一种很有特色的火锅底料,制作流程如图所示。请分析回答以下问题:

(1)密封发酵时,常在坛中加入成品红酸汤,其目的是____________________。乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行____________________的过程,该过程发生在乳酸菌细胞的________________中。 
(2)装坛时坛口留有一点空间而不装满的目的是____________________,红酸汤腌制过程的初期会有气泡冒出,但气泡的产生逐渐停止,试分析原因是________________________________________。 
(3)红酸汤有利于人体肠道内多种益生菌的生长。消化道炎症往往与益生菌群减少、有害菌群增多有关。研究表明,治疗消化道慢性炎症时,不宜滥用抗生素,滥用抗生素的害处有____________________。 
(4)亚硝酸盐的含量影响红酸汤的品质,在发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有____________________。 
【解题导引】解答本题的两个关键点是:
(1)制作泡菜的原理:乳酸发酵(无氧呼吸)。
(2)泡菜的发酵过程:
①发酵初期乳酸菌数量少,其他微生物发酵产生二氧化碳。
②发酵中期,无氧状态,乳酸菌增加,乳酸不断积累,其他菌受抑制。
③发酵后期,乳酸含量继续增加,乳酸菌受抑制或死亡,发酵速度变缓或停止。
【解析】(1)在坛中加入成品红酸汤的目的是增加乳酸菌含量,乳酸发酵是利用了乳酸菌的无氧呼吸,该过程发生在乳酸菌的细胞质基质中。(2)装坛时坛口留有一点空间而不装满的目的是防止西红柿发酵后液体膨胀外溢,红酸汤腌制过程的初期会有气泡冒出,但气泡的产生逐渐停止,其原因是刚入坛时,西红柿表面的杂菌呼吸产生二氧化碳,随着乳酸积累抑制了杂菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生二氧化碳。(3)根据题意分析,人体肠道内有很多益生菌,若使用抗生素会杀死肠道内多种益生菌,因此不宜滥用抗生素。(4)发酵过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度高低、食盐用量、腌制时间、腌制方法等。
答案:(1)增加乳酸菌含量(以缩短制作时间)　无氧呼吸　细胞质基质　(2)防止西红柿发酵后液体膨胀外溢　刚入坛时,西红柿表面的杂菌呼吸产生二氧化碳,随着乳酸积累抑制了杂菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生二氧化碳　(3)抗生素会杀死肠道内多种益生菌　(4)温度、食盐用量、腌制时间、腌制方法等
【误区警示】泡菜制作的两个易错点
(1)误认为只有乳酸菌发酵:前期主要是有氧发酵消耗氧气,形成无氧环境,后期主要是乳酸发酵。
(2)误认为泡菜制作全过程都是无氧发酵,蔬菜装坛能装满:装八成满,防止早期发酵产生的CO2使发酵液溢出。
【素养·探究——母题追问】
(1)科学探究——实验设计
结合题目中红酸汤的制作过程,分析在制作泡菜时,可以采取哪些措施营造“无氧环境”?
提示:①选择的泡菜坛要密封性好;②加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水,使盐水没过全部菜料;③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
(2)科学思维——分析与推理
酸奶是一种对人体健康有益的发酵食品,也是利用乳酸菌发酵制作的。制作酸奶时用的鲜奶原料不能含有抗生素,试分析原因。
提示:抗生素会抑制乳酸菌的生长,使发酵受到抑制。
【素养·迁移】
家庭中制作泡菜的方法:新鲜的蔬菜经过整理、清洁后,放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中,然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”,密封后置于温度适宜的地方。下列与此过程相关的叙述,不正确的是 (　　)
A.用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒
B.加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种
C.制作泡菜的过程中,有机物的干重和种类将减少
D.若制作的泡菜“咸而不酸”,最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌的发酵过程
【解析】选C。用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒,A正确;“陈泡菜水”中含有大量的乳酸菌菌种,制作泡菜时,加入“陈泡菜水”可以实现接种乳酸菌菌种的目的,B正确;制作泡菜的过程中,由于呼吸作用的消耗,有机物的干重将减少,但坛内有机物的种类将增加,C错误;若放入的食盐过多,抑制了乳酸菌的发酵,就会使制作的泡菜“咸而不酸”,D正确。
【补偿训练】
　　关于泡菜发酵的叙述,不正确的是 (　　)
A.泡菜发酵过程中乳酸会不断积累
B.煮沸盐水的目的是除去水中的氧气和杀灭盐水中的其他杂菌
C.制作泡菜利用的菌种是乳酸菌,其代谢类型为异养厌氧型
D.泡菜腌制时间过长,容易造成细菌大量滋生,亚硝酸盐含量增加
【解析】选D。泡菜腌制时间过短,乳酸含量低,容易造成细菌大量滋生,亚硝酸盐含量增加;腌制时间过长,乳酸含量高,影响泡菜口味。在整个发酵过程中,亚硝酸盐的含量表现为先增加后下降的趋势,D错误。
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:

果酒制作
果醋制作
发
酵
菌
种
来源
附着在葡萄皮上
的野生酵母菌
变酸酒表面的菌膜或
人工接种醋酸菌
结构特点
有以核膜为界限的细胞核,有多种细胞器
无以核膜为界限的细胞核,只有核糖体一种细胞器
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养需氧型
发
酵
条
件
温度
18～30 ℃
30～35 ℃
时间
10～12天
7～8天
氧气
前期需氧,
后期无氧
一直需要充足氧气
pH
酸性
酸性
联系
醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行,
酒精发酵为醋酸发酵提供原料
【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CO2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CO2,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CO2。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O2后再进行酒精发酵,还可防止发酵过程中产生的CO2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:
发酵
酒精发酵
醋酸发酵
味道
酒味
酸味
泡沫
有泡沫
无泡沫
发酵液颜色
浑浊
浑浊,液面形成白色菌膜
(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。

　(2019·海南高考改编)从古至今人们广泛利用微生物发酵进行食品加工,如酿酒、制醋等。请回答下列相关问题。
(1)传统发酵技术经常采用野生菌种,在家庭中以葡萄为原料制作葡萄酒时,可以不添加菌种,原因是________________________,但现代发酵工业常采用纯化的优良菌种,这样可以________________________。 
(2)酿酒时,温度应该控制在________。某同学在通过发酵制作果酒时,发现在制作原料中添加一定量的糖,可以提高酒精度,原因是__。 
在制作葡萄酒的过程中,如果密封不严混入空气,发酵液会变酸,可能的原因是________________________,反应简式是________________________。 
(3)在果酒制作中,加入的新鲜葡萄汁没有经过灭菌处理,但是在制出的果酒中基本检测不出酵母菌以外的杂菌,从生态学角度分析:一是酵母菌与杂菌之间存在____________关系;二是由于果酒中的____________不利于杂菌的生长。  
【解题导引】需明确以下三个知识点:
(1)果酒制作菌种来源:葡萄皮上附着的野生酵母菌。
(2)制作果酒和果醋的通气情况差异:制作果酒需要密封,制作果醋需要通气。
(3)果酒制作过程中酵母菌抑制其他杂菌的原因:酵母菌与其他杂菌是竞争关系,并且酵母菌产生的酒精不利于其他微生物生长。
【解析】(1)在家庭中以葡萄为原料制作葡萄酒时,不添加酵母菌,原因是在葡萄皮表面附着有大量的野生酵母菌;现代工业发酵用纯化的优良菌种进行发酵,可以避免杂菌污染,保证产品的质量。(2)酒精发酵时一般将温度控制在18～30 ℃。制作果酒时,在原料中添加一定量的糖,可以提高酒精度,原因是酵母菌可以利用糖进行无氧呼吸产生酒精;在制作葡萄酒的过程中,如果密封不严混入空气,发酵液会变酸,可能的原因是醋酸菌发酵产生醋酸。在书写反应式时,反应物是C2H5OH和O2,生成物是CH3COOH和水,还有能量,箭头上注明酶。(3)加入的新鲜葡萄汁没有进行灭菌处理,但是在制出的果酒中基本检测不出酵母菌以外的杂菌,从生态学角度分析:一是酵母菌在与杂菌之间的竞争中取得优势,二是果酒中的酒精不利于杂菌生长,从而淘汰掉杂菌。
答案:(1)葡萄皮表面附着有大量的野生酵母菌　避免杂菌污染,保证产品的质量　(2)18～30 ℃　酵母菌可以利用糖进行无氧呼吸产生酒精　醋酸菌发酵产生醋酸　C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量　(3)竞争　酒精
【素养·探究——母题追问】
　(1)科学思维——分析与推理
某同学以新鲜葡萄为原料制作葡萄酒时,为了防止杂菌污染,他将葡萄反复冲洗干净后榨汁进行发酵,结果他制作的葡萄酒酒精含量低于其他同学的葡萄酒,请你帮这位同学分析一下原因。
提示:他在反复冲洗葡萄时,导致果皮表面的野生酵母菌菌种流失,产生的酒精少。
(2)科学探究——实验设计
果酒发酵过程中产生了酒精,请你设计一个实验,证明果酒发酵后产生了酒精。
提示:取三支试管,标号A、B、C。A中加入2 mL发酵前的果汁,B中加入2 mL发酵后的发酵液,C中加入2 mL酒精,然后用酸性的重铬酸钾溶液检测,观察各组的颜色变化。如果A组没有出现灰绿色,而B组和C组出现灰绿色,则证明果酒发酵后产生了酒精。
【素养·迁移】
　(2020·江苏高考)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告,他的做法错误的是 (　　)
A.选择新鲜的葡萄略加冲洗,除去枝梗后榨汁
B.将玻璃瓶用酒精消毒后,装满葡萄汁
C.酒精发酵期间,根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D.酒精发酵后去除瓶盖,盖一层纱布,再进行醋酸发酵
【解析】选B。本题主要考查果酒、果醋的制作过程。选择新鲜的葡萄清洗1到2次,除去枝梗后榨汁,A正确;葡萄汁不能装满,需装至玻璃瓶的2/3空间,B错误;酒精发酵期间会产生二氧化碳,故需适时拧松瓶盖,防止发酵瓶爆裂,C正确;醋酸菌是好氧菌,故醋酸发酵时应去除瓶盖,加一层纱布,D正确。
【补偿训练】
　　下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程,下列叙述正确的是 (　　)

A.过程①和②都只能发生在无氧条件下
B.过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中
C.过程③和④都需要氧气的参与
D.过程①～④所需的最适温度基本相同
【解析】选C。图中①过程为细胞呼吸第一阶段,有氧无氧条件均可以发生;②过程为无氧呼吸第二阶段,只能发生在无氧条件下,故A错误。①过程在细胞质基质中进行,③过程为有氧呼吸第二、三阶
段,在酵母菌线粒体内进行,需要氧气参与,故B错误。④过程为醋酸发酵阶段,在醋酸菌细胞内进行,需要氧气参与,③过程也需要氧气参与,故C正确。过程①②③为酵母菌的呼吸作用,最适宜温度为18～30 ℃;④为醋酸菌的代谢过程,最适宜温度为 30～35 ℃,故D错误。
【方法规律】酵母菌和醋酸菌呼吸场所的判断
(1)有氧呼吸的场所:酵母菌和醋酸菌均能进行有氧呼吸,但是场所不同。
①酵母菌是真核生物,在细胞质基质和线粒体中进行有氧呼吸。
②醋酸菌是原核生物,无线粒体,其有氧呼吸全过程均在细胞质基质中进行。
(2)酵母菌的无氧呼吸场所:在细胞质基质中。
【课堂回眸】
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 课堂检测·素养达标
【概念·诊断】　　　　　　　　　　
1.我国的传统发酵食品历史悠久,种类繁多,因其独特风味深受欢迎。下列关于泡菜、果酒和果醋的制作过程描述合理的是________。 
①制作泡菜时应该将泡菜坛装满以制造无氧环境
②制作泡菜时应先加入盐水再加入蔬菜和香辛料
③制作果醋时应打开瓶盖,保证氧气供应
④制作果酒和果醋可以用同一装置完成
⑤清洗葡萄时应先清洗再去除枝梗
⑥制作果醋时应将温度控制在18 ～30 ℃
⑦制作果酒时需要一直将瓶盖拧紧,防止空气进入
【解析】选③④⑤。制作泡菜时蔬菜装至八成满,不能将泡菜坛装满,①错误;制作泡菜时应先加入蔬菜和香辛料再缓缓注入盐水,②错误;醋酸菌是好氧菌,所以制作果醋时应打开瓶盖,保证氧气供应,③正确;制作果酒和果醋可以用同一装置完成,④正确;清洗葡萄时应先清洗再去除枝梗,以防葡萄汁流失及污染,⑤正确;制作果醋时应将温度控制在30～35 ℃,⑥错误;制作果酒时需要定期拧松瓶盖,排放容器中的CO2,⑦错误。
2.(2020·北京高二检测)发酵食品是中国传统食品中一个重要的类别,承载了中华民族悠久的历史和丰富的文化内涵。请结合所学发酵知识和生活经验,指出下列哪项属于未经发酵的食品 (　　)
A.泡菜 B.食醋 C.豆腐 D.酸奶
【解析】选C。泡菜制作过程中需要乳酸菌发酵,A不符合题意;食醋制作过程中需要醋酸菌发酵,B不符合题意;豆腐是用豆子加工而形成的,未经微生物发酵,C符合题意;酸奶制作中需要乳酸菌发酵,D不符合题意。
3.腌制泡菜时,抑制有害菌繁殖是关键,不利于抑制有害菌繁殖的是 (　　)
A.接入含有菌种的“老汤”
B.腌制泡菜的温度较高
C.利用无氧环境抑制有害菌
D.利用发酵产物抑制有害菌
【解析】选B。接入含有菌种的“老汤”是为制作泡菜提供乳酸菌菌种,尽快形成种群优势,有利于抑制有害菌繁殖,A错误;腌制泡菜的温度较高会造成细菌大量繁殖,B正确;利用无氧环境可抑制需氧微生物的繁殖,C错误;发酵产物是乳酸菌,可抑制对酸耐受性低的微生物的繁殖,D错误。
4.在制果酒、果醋、泡菜时,发酵过程中对氧气的需求分别是 (　　)
A.无氧、有氧、无氧 B.有氧、无氧、无氧
C.无氧、有氧、有氧 D.兼氧、无氧、有氧
【解析】选A。果酒制作的原理是利用酵母菌进行无氧呼吸产生酒精;果醋的制作原理是利用醋酸菌在氧气、糖源都充足时,将果汁中的糖分解成醋酸,或在氧气充足、缺少糖源时,先将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸;泡菜发酵的原理是乳酸菌在无氧条件下,将糖分解为乳酸。综上分析,A项正确。
5.(2020·山东等级考)我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是 (　　)
A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
【解析】选C。本题主要考查酒精发酵。由题干信息可知,“浸曲发”是将酒曲浸到活化,在酵母菌活化的过程中酵母菌细胞吸水代谢加快,A项正确;“鱼眼汤”是冒出鱼眼大小的气泡,气泡是酵母菌进行呼吸作用产生的CO2释放形成的,B项正确;酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长,“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质,C项错误;“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透,其目的是防止蒸熟的米温度过高致使酒曲中的微生物死亡,D项正确。
【思维·跃迁】
6.如图为苹果酒的发酵装置示意图,下列叙述正确的是 (　　)

A.发酵过程中酒精的产生速率越来越快
B.集气管中的气体是酵母菌无氧呼吸产生的CO2
C.发酵过程中酵母菌种群呈“J”形增长
D.若发酵液表面出现菌膜,最可能原因是发酵瓶漏气
【解析】选D。酵母菌首先进行有氧呼吸,然后进行无氧呼吸。发酵过程中由于营养物质的减少、有害代谢产物的积累、pH的改变,酒精的产生速率逐渐减慢,A错误;集气管中的气体是酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2,B错误;发酵过程中酵母菌种群先呈“S”形增长,而后减少,C错误;若发酵液表面出现菌膜,是因为出现了醋酸菌,醋酸菌是需氧型微生物,可能是发酵瓶漏气引起的,D正确。
7.天津独流老醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如图。
淀粉类原料葡萄糖成熟酒醅成熟醋醅成品醋
(1)在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高________的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。酵母菌产生酒精的反应简式是__。 
(2)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。

①在发酵过程中,定期取样测定醋酸菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸菌在颠倒后密度变化是____________,由此推测,影响醋酸菌密度变化的主要环境因素是营养物质、pH和________。 
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中颠倒前的________层和颠倒后的________层的物质有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。 
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的________,淘汰了部分乳酸菌种类。 
【解析】(1)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高酵母菌的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物,反应简式见答案。(2)①据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸菌在颠倒后密度变化是先快速增长后趋于稳定,由此推测,影响醋酸菌密度变化的主要环境因素是氧气、营养物质、pH等。②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。乳酸菌为厌氧菌,发酵过程中,发酵缸中T2时期的B层和T3时期的A层有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因可能是营养物质消耗、醋酸过多、pH过低,加剧了不同种类乳酸菌的竞争,淘汰了部分乳酸菌种类。
答案:(1)酵母菌　C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量　(2)①先快速增长后趋于稳定　氧气　②B　A
③竞争
【拓展·探究】
8.在葡萄酒中存在大量的多酚类物质,具有养颜护肤、抑癌抗瘤、抗衰老、抗辐射、增进食欲等多种保健作用。所以现在家庭自制葡萄酒也越来越普遍,2020年1月份在周口发生了6人饮用自制葡萄酒中毒事件。请回答下列问题:
(1)下列关于自制葡萄酒中产生有毒物质的原因分析正确的是________。 
A.制作葡萄酒的容器没有消毒
B.葡萄破损或腐烂带入了有害微生物
C.发酵过程中产生了有害物质
D.发酵过程中,发酵罐密封不严
(2)酵母菌利用葡萄汁中的糖类产生酒精,酒精是在酵母菌细胞的____________(填场所)产生的,在氧气充足时,CO2是在________(填场所)产生的。 
(3)泡菜制作过程也会产生对人体有害的物质——亚硝酸盐,所以,有人认为传统发酵食品是不能食用的,你认为这种说法正确吗?
【解析】(1)制作葡萄酒的容器如果没有消毒,酒中可能产生有毒物质;葡萄破损或腐烂带入了有害微生物,可能产生有毒物质;酵母菌在发酵过程中也可能产生有害物质;发酵过程中发酵罐密封不严,微生物进行有氧呼吸可能产生有毒物质。(2)酒精是无氧呼吸的产物,在细胞质基质中产生,氧气充足时,有氧呼吸第二阶段产生CO2,场所是线粒体基质。(3)在泡菜制作过程中会产生丰富的营养物质,也会产生有害物质亚硝酸盐,但一般不会危害人体健康,如果人体摄入总量达到0.3～0.5 g时则会引起中毒,所以传统的发酵食品只要符合食品安全,是可以食用的。
答案:(1)A、B、C、D　(2)细胞质基质　线粒体基质　(3)这种说法不正确。制作过程中虽然会产生有害的物质——亚硝酸盐,但是食品经过发酵,营养物质更丰富,只要是符合食品安全的发酵食品是可以食用的。
一　传统发酵技术的应用
(20分钟·70分)
一、选择题(共7小题,每小题6分,共42分)
1.下列关于乳酸菌的叙述,不正确的是 (　　)
A.乳酸菌的种类很多,常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌
B.在自然界中分布广泛,空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内均有分布
C.一个泡菜坛内的所有乳酸菌构成一个种群
D.乳酸菌是厌氧细菌,无氧条件下将葡萄糖分解为乳酸
【解析】选C。乳酸菌是一类将葡萄糖分解成乳酸的微生物的总称,常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌,A正确;乳酸菌分布广泛,在空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内均有分布,B正确;乳酸链球菌、乳酸杆菌等属于不同的物种,因此一个泡菜坛里的所有乳酸菌不构成一个种群,C错误;乳酸菌是厌氧细菌,在无氧条【补偿训练】
　　下列有关乳酸菌代谢的叙述中,正确的是 (　　)
A.乳酸菌没有细胞器,只能进行无氧呼吸
B.乳酸菌的蛋白质合成在自身的核糖体上进行
C.乳酸菌的代谢终产物是CO2和H2O
D.乳酸菌的细胞壁与植物细胞壁的成分相同
【解析】选B。乳酸菌属于原核生物,细胞器只有核糖体,可以在核糖体上合成蛋白质,细胞壁由肽聚糖组成,植物细胞的细胞壁由纤维素和果胶组成,A、D错误,B正确;乳酸菌是厌氧细菌,只能进行无氧呼吸产生乳酸,代谢终产物不会有CO2和H2O,C错误。
2.下列操作,不会引起泡菜污染的是 (　　)
A.坛盖边沿的水槽应注满水,并且要时常补充水槽中的水
B.腌制时温度过高,食盐含量低
C.腌制的时间过短
D.盐水入坛前不用煮沸,直接入坛
【解析】选A。坛盖边沿的水槽注满水,阻止了外界空气进入泡菜坛,也阻止了空气中杂菌进入泡菜坛,该做法不会引起泡菜污染;腌制时温度过高,食盐含量低会导致蔬菜腐败,滋生大量细菌;腌制时间过短,乳酸含量过少,有利于杂菌的繁殖;盐水中会含有一些杂菌,煮沸可以杀死一部分,不煮沸直接入坛有可能将杂菌带入坛内引起污染。
【方法规律】发酵过程中控制杂菌的方法
(1)泡菜坛的密闭性及灭菌。
(2)蔬菜的清洗可以防止杂菌繁殖。
(3)食盐的用量合适可以控制杂菌的繁殖。
(4)调味料也具有抑菌的作用。
(5)泡菜盐水的浸泡提供的无氧环境为乳酸菌的繁殖提供条件,同时又能抑制好氧菌繁殖。
3.(2020·大同高二检测)在果酒的制作过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.为避免污染,在处理葡萄时应先除去枝梗再冲洗
B.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
C.酵母菌属于异养厌氧型生物
D.果酒暴露在空气中容易产生酸味主要是因为产生了乳酸
【解析】选B。为了避免污染,在处理葡萄时应先冲洗再除去枝梗,A错误;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,B正确;制作果酒的微生物是酵母菌,属于兼性厌氧型生物,C错误;果酒暴露在空气中,由于氧气充足,空气中醋酸菌容易将酒精转化为醋酸而产生酸味,D错误。
4.网传“酵素能够减肥、美颜”,某同学搜索“水果酵素”相关知识得到下面的信息。
酵素概念:
①酵素本义是酶的别称
②《酵素产品分类导则》中将酵素定义为以动物、植物、菌类等为原料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性的产品
水果酵素制作:
①把水果小块和水按比例放入容器,密封,注意容器内留下20%空间
②置于阴凉处6个月后,过滤得到的滤液即为“酵素”
有关叙述不正确的是 (　　)
A.在酵素制作时容器内留下20%空间有防止发酵液溢出造成杂菌污染的作用
B.发酵装置在阴凉处放置时,需要间隔一定时间放气,间隔时间保持相等
C.由于水果酵素是低热量的饮品,因此酵素具有一定的减肥功能
D.“酵素”中多种有益微生物、氨基酸、维生素等,是发挥功能的有效成分
【解析】选B。在酵素制作时容器内留下20%空间既保证酵母菌大量繁殖时对微量氧的需求,又防止发酵旺盛时发酵液溢出造成杂菌污染,A正确;发酵装置放置在阴凉处,需要间隔一定时间放气,因为发酵前期微生物有氧呼吸产生较多CO2,到发酵后期会以无氧呼吸为主,CO2释放量降低,故放气间隔可延长避免杂菌污染,B错误;由于水果酵素是低热量的饮品,因此酵素具有一定的减肥功能,C正确;“酵素”中多种有益微生物、氨基酸、维生素等,是发挥功能的有效成分,D正确。
5.如图是果醋发酵装置。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,适当提高温度并通气,酒香逐渐变成醋香。关于发酵过程叙述正确的是 (　　)

A.发酵初期产生的气体是氧气
B.发酵初期产生的气体是二氧化碳
C.发酵后期的醋酸菌进行无氧呼吸
D.发酵后期的pH升高
【解析】选B。发酵初期不通气,酵母菌仍能进行有氧呼吸产生二氧化碳,A错误、B正确;果醋制作需要氧气,所以发酵后期接种醋酸菌,应适当通气,让醋酸菌进行有氧呼吸,C错误;果醋发酵后期产生醋酸,使pH下降,D错误。
6.发酵一般泛指利用微生物制造工业原料或产品的过程。下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述,错误的是 (　　)
A.果酒和果醋的发酵菌种不同,但细胞中消耗葡萄糖的部位相同
B.制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒
C.在变酸的果酒表面所观察到的菌膜一般是乳酸菌形成的
D.果酒和果醋的制作可用同一装置,但需控制不同发酵条件
【解析】选C。果酒用到的是酵母菌,果醋用到的是醋酸菌,但都在细胞质基质消耗葡萄糖,A正确;制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶消毒,B正确;在变酸的果酒表面所观察到的菌膜一般是醋酸菌大量繁殖形成的,C错误;果酒和果醋的制作可用同一装置,制葡萄酒的过程中,将温度严格控制在18～30 ℃,时间控制在10～12 d左右,注意后期关闭充气口;制果醋的过程中,将温度严格控制在30～35 ℃,时间控制在7～8 d左右,并注意适时通过充气口通气,D正确。
7.2020年新冠肺炎期间,山西向武汉捐赠了古法发酵的陈醋50吨。下列关于发酵和传统发酵技术的说法错误的是 (　　)
A.发酵是利用微生物的代谢将原料转化成人类所需要的产物
B.发酵产物都是微生物细胞无氧呼吸的产物
C.传统发酵一般是利用天然存在的菌种进行发酵
D.传统发酵通常是家庭式或作坊式的
【解析】选B。发酵产物并非都是微生物细胞无氧呼吸的产物。酒精是酵母菌无氧呼吸的产物;而醋酸是醋酸菌特有的代谢过程产生的代谢产物,不是醋酸菌的细胞呼吸产物。
【互动探究】
(1)结合细胞呼吸相关知识分析,传统发酵常用微生物乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的细胞呼吸产物分别是什么?
提示:乳酸菌是厌氧生物,只进行无氧呼吸,产物是乳酸;酵母菌是兼性厌氧生物,有氧呼吸产物是CO2和H2O,无氧呼吸产物是酒精和二氧化碳;醋酸菌是好氧细菌,细胞呼吸的产物是CO2和H2O。
(2)传统发酵用的菌种都是纯种吗?
提示:不是。基本都是用的天然的混合菌种。
二、非选择题(共2小题,共28分)
8.(18分)葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的。如图是酿制葡萄酒的两个简易装置,回答下列问题:

(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定,与乙装置相比,用甲装置酿制葡萄酒的优点是