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2020-2021学年高中生物 第1章 发酵工程 1 传统发酵技术的应用作业新人教版选择性必修3

2020-2021学年高中生物 第1章 发酵工程 1 传统发酵技术的应用作业新人教版选择性必修3

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姓名：

- 10 -

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                     
                      __。 
(2)葡萄汁装入甲装置时,要留有约1/3的空间,这种做法的目的是     

      __(答出两点即可)。 
(3)某同学若用乙装置进行发酵,并设置两个不同处理组(乙A和乙B),乙A装置中保留一定量的氧气,乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下,测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势,如曲线图所示。

图中曲线①、②、③依次表示____________、____________、____________含量的变化趋势。 
(4)从细胞呼吸类型看,酵母菌属于__________生物;从同化作用的类型看,酵母菌属于________(填“自养”或“异养”)生物。 
【解析】(1)与乙装置相比,用甲装置酿制葡萄酒的优点是不需要开盖放气,避免了因开盖引起的杂菌污染。(2)葡萄汁装入甲装置时,要留有约1/3的空间,这种做法的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气;防止发酵时液体溢出。(3)题图中曲线①、②、③依次表示乙A中的氧气、乙B中的酒精、乙A中的酒精含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看,酵母菌属于兼性厌氧生物;从同化作用的类型看,酵母菌属于异养生物。
答案:(1)不需要开盖放气,避免了因开盖引起的杂菌污染　(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气;防止发酵时液体溢出　(3)乙A中的氧气　乙B中的酒精　乙A中的酒精　(4)兼性厌氧　异养
9.(10分)某兴趣小组就“泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化”开展了研究,操作如下:某年1月4号下午选取1、2、3号三只相同的泡菜坛,在每个坛中加入洗净的新鲜莲花菜0.6 kg,再分别倒入等量的煮沸并冷却的10%的盐水,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。请问:

(1)在腌制过程中,会出现坛中溶液量增加,这是由于__________________
______________________。 
(2)根据图中数据,可知在腌制过程中的第________天,泡菜中的亚硝酸盐含量达到最大值。若要食用,至少要在腌制后的第________天比较好。 
(3)该小组对实验数据的处理方法是否合理?____________。原因是__ 
______________________________________________________________。 
(4)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? ______
__________________________________________________________________。
【解题关键】关键信息:分析题图,在1、2、3号坛中,亚硝酸盐的含量变化都表现为先增加后减少的趋势,其中在1月7号亚硝酸盐含量最高,1月14号亚硝酸盐的含量下降到最低水平,之后亚硝酸盐的含量基本保持不变。
【解析】(1)因为盐水浓度大于细胞液浓度,植物细胞会通过渗透作用失水,因此腌制过程中泡菜坛中的溶液量会增加。(2)由题图可知,从1月4号开始腌制,1月7号亚硝酸盐含量达到最高,1月14号亚硝酸盐的含量下降到最低水平,之后亚硝酸盐的含量基本保持不变。因此,在腌制过程中的第3天,泡菜中的亚硝酸盐含量达到最大值,若要食用,至少要在腌制后的第10天比较好。(3)由题图知,该小组对每个坛中的数据分别画出曲线,这是不科学的,设置三个泡菜坛的目的是进行平行重复实验,取平均值,使实验数据更准确,因此应该将三个坛中每次测定的亚硝酸盐含量分别记录,求出平均值,然后以时间为横坐标,亚硝酸盐含量为纵坐标画曲线图。(4)为了降低亚硝酸盐含量,泡菜加工过程中应该采取的措施有:防止杂菌的污染;在腌制过程中注意腌制的时间,控制好温度和食盐的用量等。温度过高、食盐用量不足10%、腌制时间过短,都易使细菌大量繁殖导致亚硝酸盐含量增加。
答案:(1)外界溶液浓度过高使细胞渗透失水
(2)3　10
(3)不合理　应将三个坛中每次测定的亚硝酸盐含量分别记录,求出平均值,然后以时间为横坐标,亚硝酸盐含量为纵坐标画曲线图
(4)防止杂菌的污染;在腌制过程中注意腌制的时间,控制好温度和食盐的用量等
(10分钟·30分)
1.(6分)(不定项)蓝莓富含花青素,对人体有增强视力、消除眼睛疲劳、消脂减肥、解酒护肝等功效。利用蓝莓可生产蓝莓果汁、蓝莓酒、蓝莓醋、蓝莓果酱等。下列叙述不正确的是 (　　)
A.蓝莓酒发酵过程中应严格控制无氧条件,以保证酵母菌只进行无氧呼吸
B.发酵产生的果醋和泡菜都呈酸味,但形成酸味的物质不同
C.制作蓝莓酒和蓝莓醋时所需控制的最适温度不同
D.在制作蓝莓醋时,高温灭菌后的果酒需冷却后才能接种醋酸菌
【解析】选A、D。酵母菌前期需要进行有氧呼吸大量繁殖,之后再进行无氧呼吸酒精发酵,A错误;发酵产生的果醋酸味是由于醋酸,泡菜形成酸味是由于乳酸,B正确;酒精发酵的最佳温度是在18～30 ℃,醋酸发酵的最佳温度是在30～35 ℃,C正确;果酒制成后,在发酵液中加入醋酸菌接着进行醋酸发酵,不需高温灭菌,温度应控制在30～35 ℃,D错误。
【补偿训练】
　　(2020·无锡高二检测)下列关于果酒和果醋制作的叙述,正确的是
(　　)
A.果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度
B.果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可缩短
C.在制作果醋时适当加大接种量可以提高发酵速率
D.醋酸菌在无氧条件下可以利用乙醇产生醋酸
【解析】选C。果酒发酵所需的最适温度低于果醋发酵温度,A错误;在果酒发酵后期,由于营养物质减少、代谢废物积累等因素,酵母菌呼吸速率减慢,产生的二氧化碳减少,因此拧开瓶盖的间隔时间可延长,B错误;在制作果酒和果醋时,适当加大接种量,可以提高发酵速率,并抑制杂菌繁殖,C正确;醋酸菌是好氧菌,其发酵产生醋酸必须在有氧条件下才能进行,D错误。
2.(6分)(不定项)(2019·江苏高考改编)下列关于传统发酵技术应用的叙述,正确的是 (　　)
A.利用乳酸菌制作酸奶过程中,先通气培养,后密封发酵
B.家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵
C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低,果酒制作过程中情况相反
D.为提高发酵产品的品质,可以加入人工培养的单一菌种
【解析】选B、D。乳酸菌是一种严格的厌氧菌,利用乳酸菌制作酸奶的过程中,应一直处于密闭状态,否则会导致发酵失败,A错误;家庭制作果酒、果醋与腐乳过程中所用的菌种均来源于自然环境,有多种微生物参与发酵过程,所以都不是纯种发酵,会影响产品品质,为提高产品品质,可以加入人工培养的单一菌种,B、D正确;果酒、果醋制作过程中有CO2产生,溶液的pH都是逐渐降低,C错误。
3.(18分)利用发酵技术生产泡菜、果酒和果醋等产品,在我国有着悠久的历史。请据此回答以下问题:
(1)在果酒发酵旺盛时,向发酵液中添加醋酸菌菌种,醋酸菌________(填“能”或“不能”)将果汁中的糖发酵为醋酸。理由是__。 
(2)为了优化发酵工艺,科研人员研究了酵母菌接种量对果酒中酒精度的影响,结果如表:
酵母菌
接种量/%
5
10
15
20
25
酒精
度/%
5.05
5.41
5.37
5.21
5.13
由表可知,酵母菌接种量为________%时,果酒的酒精度最高;当酵母菌接种量过高时,果酒的酒精度会随接种量增大而下降,分析其原因是__________________
______________________。果汁发酵后是否有酒精产生,可以用________________来检测。 
(3)制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是______________________。泡菜制作过程中,乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行________的过程。与酵母菌相比,乳酸菌在细胞结构上的显著特点是 _________________________________。 
(4)如图是某生物活动小组记录的3种食盐浓度下泡菜中的亚硝酸盐含量与发酵天数的关系图。

据图分析选择__________浓度的食盐制作,且在________天以后食用较为适宜。 
【解析】(1)酒精发酵时需要无氧环境,而醋酸菌为好氧菌,因此醋酸菌不会进行醋酸发酵。(2)根据表中数据可知,酵母菌接种量为10%时,果酒的酒精度最高;当酵母菌接种量过高时,酵母菌种内斗争加剧,影响酒精生成,从而导致果酒的酒精度会随接种量增大而下降。果汁发酵后是否有酒精产生,可以用酸性的重铬酸钾来检测。如果颜色由橙色变成灰绿色,说明有酒精产生。(3)制作泡菜时,通过煮沸盐水,可以除去杂菌和氧气;乳酸发酵是乳酸菌细胞的无氧呼吸的过程;乳酸菌是原核生物,无核膜包被的细胞核。(4)在亚硝酸盐含量最低时选择该食盐浓度及发酵天数。
答案:(1)不能　醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵需要无氧环境　(2)10　酵母菌种内斗争加剧,影响酒精生成　酸性的重铬酸钾　(3)除去杂菌、除去溶氧　无氧呼吸　无核膜包被的细胞核　(4)5%　11
【互动探究】
请你结合所学知识分析,如何降低泡菜中的亚硝酸盐含量?
提示:选择密封性好的泡菜坛,保证无氧环境;适当提高盐水的浓度;适当延长发酵时间使亚硝酸盐含量下降。