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选修一


果酒和果醋的制作

一、制作果酒果醋的微生物: 1.制作果酒——酵母菌 2.制作果醋——醋酸菌 二、两种微生物的分类地位

酵母菌——真菌

醋酸菌——细菌

三、繁殖方式和代谢类型
代谢 类型 真核生 异养 物 酵母菌 兼性厌氧 醋酸菌 原核生 物 异养 需氧 菌种 名称 生物学 分类



控制空气的一些措施 适宜 繁殖方式 对氧的需求 温度 最适 出芽生殖 前期需氧, 20℃ 后期不需氧 30— 35℃ 二分裂 一直需氧

出 芽 生 殖

二 分 裂 生 殖

四、制作原理和发酵条件的比较 比较 果酒制作 果醋制作 醋酸菌在氧气、

酵母菌先在有 原理 再在无氧条件下进
行酒精发酵

糖源充足时,将糖分

制作 氧条件下大量繁殖, 解成醋酸;

当缺少糖源时,
将乙醇变为乙醛,再

将乙醛变为醋酸

制作果酒 最适发 酵温度 对氧 的需求 pH 发酵时间

制作果醋

18℃——25℃ 前期:需氧 后期:不需氧

30℃——35℃

需充足氧

酸性环境 (3.3~3.5)
10——12 d

酸性环境 (5.4~6.3)
7—— 8 d

㈠制作果酒(前期需氧,后期厌氧)
1、有氧呼吸:
出芽生殖,
增加酵母菌数量 酵母菌 制酒

酶 C6H12O6+6O2+6H2O → 6CO2+12H2O+能量 2、无氧呼吸:

产生酒精

酶 C6H12O6 →2C2H5OH+2 CO2+能量

㈡制作果醋(一直需要氧) 1、若氧气、糖源充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖 分解成醋酸,其反应式:

C6H12O6 →3CH3COOH(醋酸)



醋酸菌 制醋

2、若缺少糖源,氧气不足时,醋酸菌将乙醇变为 乙醛,再将乙醛变为醋酸,其反应式: 2C2H5OH+O2 →2CH3CHO(乙醛)+2H2O


2CH3CHO+O2 →2CH3COOH(醋酸)



五、实验流程示意图

六、实验操作 1、材料的选择与处理 选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄进行冲洗, 除去枝梗。

①、取葡萄500g,去除枝梗和腐烂的叶子。
②、用清水冲洗葡萄1-2次除去污物。 讨论:你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗? 为什么? 应该先冲洗,然后再除去枝梗,以避免除 去枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的机会

2、清洗(WHY?) 70%酒精消毒 防止榨汁机、发酵瓶带菌引起发酵液污染 3、榨汁 将冲洗除枝梗的葡萄放入榨汁机榨取葡萄汁。 4、发酵:发酵装置如下 5、注意事项 ①将葡萄汁装人发酵瓶, 要留大约1/3的空间 (如图右图所示),并封 闭充气口。(为什么?)

塑料瓶中不能装满葡萄液汁,应留一定空间, 有利于酵母菌有氧呼吸大量繁殖形成种群优势。

②制葡萄酒的过程中,要严格密闭,

将温度严格控制在18℃~25℃,
时间控制在10~12d左右,可通过出料口对发酵

的情况进行。及时的监测。
③制葡萄醋的过程中,要适时通过充气口充气。 将温度严格控制在30℃~35℃, 时间控制在前7~8d左右。

例:葡萄汁、葡萄酒都具有一定的保健养生功效,随着人 们生活水平的提高,我国葡萄汁、葡萄酒的需求量逐年 增长。请回答: ⑴葡萄可用来制作葡萄汁、葡萄酒,为减少资源浪费,提 高产品的附加值,可对葡萄做怎样的处理? 可先用来制作葡萄汁,滤渣等再用来发酵制作葡萄酒

(2)制作葡萄酒时,为防止发酵液被污染,应采取的措
施是 将器具洗净且用酒精消毒 ;在制作过程中,一

般将温度控制在18~25℃,原因是 在该范围的温度是 。 酵母菌生长发酵较适宜的温度

(3)为研究发酵罐中酵母菌的生长状况,常要取样统计 分析,并测定pH,判断取样先后顺序的主要依据 是 pH的大小,pH越小取样时间越靠后。WHY? 。

(4)葡萄梗的主要成分为木质素、纤维素和半纤维素, 但是酵母菌无法直接利用,原因是其 缺乏相应分解酶系 (或缺乏纤维素酶和半纤维素酶) 。请你提出一种 在酵母菌中转入分解酶系相关基因(或 解决该问题的方法 。 利用酶或微生物分解葡萄梗;利用物理和化学方法分解葡

萄梗;将酵母菌与其他能分解葡萄梗的微生物混合发酵等)

⑸为提高葡萄酒的品质并降低生产成本,许多厂家使用固 定化酵母细胞。下面是制备固定化酵母细胞的实验过程: A.使干酵母与蒸馏水混合并搅拌,使酵母菌活化。 B.将无水氯化钙溶解在自来水中,配成氯化钙溶液。 C.用酒精灯大火连续加热配制海藻酸钠溶液。 D.向刚溶化好的海藻酸钠溶液中加放入已活化的酵母 细胞,充分搅拌并混合均匀转入注射器。 E.将与酵母细胞混匀的海藻酸钠溶液注入蒸馏水中, 观察凝胶珠形成。 请你改正其中错误的操作: B中自来水应改用蒸馏水、

C中大火应改为小火或间断加热、 D中刚溶化的海藻酸钠
溶液应冷却至室温、 E中蒸馏水应改用CaCl2

解析
本题综合考查微生物发酵、酵母细胞的固定化等知识。

(1)为减少资源浪费,提高产品的附加值,葡萄可先制
作葡萄汁,剩下的葡萄渣等再用于发酵制作葡萄酒。

(2)用于发酵的器具要洗净且酒精消毒,防止发酵液受

污染;温度为18~25℃是酵母菌生长发酵的较适宜的温度。

(3)由于发酵过程中酵母菌产生CO2,随发酵时间的推移,
发酵液的pH会逐渐变小,即pH越小取样时间越靠后。

1、在制作葡萄酒的实验中,将葡萄浆加入发酵瓶的装量 不要超过2/3,其原因是 。 保证酵母菌在有氧时代谢旺盛,快速增殖(出芽生 殖),当无氧时,进行发酵可以产生较多酒精。
2、甲同学是利用酵母菌研究种群增长规律: (1)该实验制备的5%葡萄糖溶液,须加热、冷却后再使 用,原因是 。

(2)取A、B两个锥形瓶,各加入等量恒定容积的葡萄糖溶
液,A组接种少量酵母菌,B组不做处理。本实验设置B 瓶作为对照实验的目的是 。 (1)消灭杂菌和防止温度过高酵母不能生存 (2)排除无菌葡萄糖溶液浑浊度变化对实验结果的影响

(3)分别对A、B瓶进行

取样,通过测定

培养液的浑浊度,可估算酵母菌的
目的是 定期 (等时间取样) 种群数量




进行取样计数之前,需将锥形瓶轻轻震荡几次,

使培养液中的酵母菌均匀分布,以减少实验中的 计数误差。

课题3 泡菜制作

泡菜制作原理
一、乳酸菌在无氧的条件下,利用牛奶或蔬
菜中的营养物质进行无氧呼吸,产生乳酸等 物质。
C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)+少量能量

二、乳酸大量积累后又可抑制其他对酸敏感 的杂菌的生长,从而酸奶或泡菜不腐烂变质

乳酸菌
凡可使糖类发酵产生乳酸的细菌,都称乳酸 菌,包括乳酸杆菌、嗜乳链球菌、酵母等。

三、设备及用品 泡菜罐、菜刀、菜板 四、材料

(1) 各种蔬菜均可,一般用白菜、洋白菜、 黄瓜、柿子椒、胡萝卜、白萝卜等。
(2) 添加的调味品,如花椒、八角等。 (3) 白酒。 (4) 食糖和盐。

五、腌制条件 腌制过程中,要注意控制腌制的时间、 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,亚硝酸盐 含量增加。 一般在腌制10天后,亚硝酸盐的含量开 始下降。

六、泡菜的制作

七、泡菜腌制过程中,乳酸菌、乳酸和亚硝 酸盐的变化

发酵 时期
发酵 初期

乳酸菌 少(有O2,乳酸 菌活动受抑制)

乳酸

亚硝酸盐



增加 (硝酸盐还 原菌的作用)

发酵 中期

下降 积累、增 最多(乳酸抑制 多、pH下 (硝酸盐还原菌受 其它菌活动) 抑制,部分亚硝酸 降 盐被分解)

发酵 减少(乳酸继续 继续增多, 下降至相对稳定 后期 积累,pH继续下 pH继续下 (硝酸盐还原菌被 降,抑制其活动)降 完全抑制)

提醒: (1)亚硝酸盐与人体健康的关系 ①膳食中绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的 形式随尿排出,但当摄入总量较多时,可引起中毒或死亡。 ②亚硝酸盐在一定条件下可转化为致癌、致畸和致突变的 物质——亚硝胺。 (2)乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量随时间变化的曲线 如下乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量随时间变化的曲线如 下:

亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而 不是硝化细菌氧化氨形成的。

制作泡菜并检测亚硝酸盐含量 1. 制作泡菜的原理。利用乳酸菌在无氧的环境下 大量繁殖制作泡菜。 2.检测亚硝酸盐的原理和方法
名称 原理或方法 在盐酸酸化条件下,亚硝酸盐与对氨基苯 显色反应 磺酸发生重氮化反应生成重氮盐,重氮盐 与N-1-萘基乙二胺偶联,形成紫红色产物 比色 将标准比色液与显色液(实验液)进行比 较,以确定显色液中亚硝酸盐的含量

例题: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 亚硝酸盐总量达到0.3g~0.5g时,会引起中毒; 当摄入总量达到3g时,会引起死亡。我国卫生标 准规定,亚硝酸盐的残留量在酱菜中不得超过 20mg/kg。
为此,某课外小组通过实验来测定泡菜在腌 制过程中亚硝酸盐含量的变化,了解其在腌制过 程中亚硝酸盐含量的高峰期和加热状态下亚硝酸 盐含量的变化。

具体操作步骤: (1)泡菜的腌制过程 2006年11月1日上午,课外小组同学选取 1.2.3号三只容积相同的泡菜坛,用清水洗净,用 开水消毒,然后在1.2.3号坛中分别加入洗净并用 开水焯过的白萝卜和洋白菜各1kg,再倒入倒满煮 沸过的10%的NaCl溶液,用水封坛,置于温度为 18—20°C的同一环境中,封坛前进行第一次测定 以作对照。后来每隔三天测定一次,直到泡菜腌 熟能够食用为止(此周期为15天)——定期取样。

(2)取样及亚硝酸盐含量的测定 在1.2.3号坛中分别吸取40ml滤液(从三只坛 子中分别取等量的白萝卜和洋白菜和50ml溶液混 合后过滤)于3只50ml比色管中,贴标签标记,作 样品。 另吸取0.00ml、0.20ml、0.40ml、0.60ml、 0.80ml、1.00ml亚硝酸钠标准使用液(相当于0ug、 1ug、2ug、3ug、4ug、5ug亚硝酸钠),分别置于 50ml比色管中。 在标准使用液和样品中分别加入2ml0.4%的对 氨基苯磺酸溶液,混匀,静置3 —5min,然后各 加入1ml0.2%的盐酸萘乙二胺溶液,加水至刻度 (50ml),混匀,静置15min,用目测法比色,测得 1.2.3号坛内亚硝酸盐含量,记录下来。

测定以后,在1.2.3号坛中再分别取40ml滤液 (方法同前),置于酒精灯上加热煮沸半小时, 再重新用目测比色法测定(方法同前)。观察在 加热情况下的亚硝酸盐含量是否变化。

随着泡菜腌制过程中亚酸盐含量的逐渐增加,
取样量可以逐渐减半,而标准使用液量不变。每

隔3—4天测定1次。

⑸测定结果

何时亚硝酸盐的含量最高?

表2:未加热和加热情况下亚硝酸盐含量的对比(mg/kg)

实验结果分析和讨论: 三只泡菜坛中的亚硝酸盐含量变化的绝对数 量虽然不同,但整体的变化趋势却基本相同。 在腌制后的第四天,三只泡菜坛中亚硝酸盐 的含量都达到最高峰(1.2.3号坛中的亚硝酸盐分 别达到0.6mg/kg、0.2mg/kg、0.8mg/kg),也就 是说,在腌制后的前5天内,泡菜中的亚硝酸盐含 量就可以达到最高峰。 这可能是由于泡菜在开始腌制时,坛内环境 有利于几种细菌的繁殖(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。

第8天后泡菜中的亚硝酸盐含量开始有明显下

降。
这是因为随着腌制时间的延长,乳酸细菌也 大量繁殖,对硝酸盐还原菌产生一定的抑制作, 使其生长繁殖受到影响,造成泡菜中亚硝酸盐的 含量又有所下降。 另一方面,加热和未加热的泡菜中,测得的 亚硝酸盐含量基本没有发生变化。这说明泡菜煮 熟后食用,并不会减少泡菜中亚硝酸盐对人体的 危害。

思考: 1、加入白酒有什么作用? 白酒可抑制泡菜表面杂菌的生长,它也是 一种调味剂,可增加醇香感。 2、用水封闭坛口起什么作用?不封闭有什 么结果?

水封闭坛口起着使坛内与坛外空气隔绝的作用, 空气中21%是氧气,这是最简易的造成无氧环境 的方法。这样,坛内可利用蔬菜中天然存在的乳酸 菌进行乳酸发酵。如不封闭,则会有许多需氧菌生 长,蔬菜会腐烂。

3、为什么泡菜坛内有时会长一层白膜,这层白膜 是怎么形成的? 形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼 性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,其表面氧气 含量也很丰富,适合酵母菌的繁殖。 4、为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜,不吃存放 时间过长、变质的蔬菜?

有些蔬菜,如小白菜和萝卜等含有丰富的硝酸 盐。当这些蔬菜放置过久时发生变质(发黄、腐烂) 或者煮熟后存放太久时,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。

课题2 1.原理

腐乳的制作

(1)毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶。

(2)蛋白酶能将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸; 脂肪酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸。 2.流程

让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密
封腌制。 P280

3.影响腐乳品质的条件 (1)盐 长满毛霉的豆腐块(毛坯)与盐的质量分数 比为5∶1。 盐的浓度过高,影响腐乳口味;浓度过低, 不足以抑制微生物生长,导致腐乳腐败变质 (2)酒 卤汤中酒的含量控制在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,不足以 抑制微生物生长,豆腐易腐败,难以成块。

(3)香辛料

既可调制腐乳的风味,又具有防腐杀菌的作用。
(4)含水量

以70%为宜,若过高则影响毛霉的有氧呼吸,且腐乳
不易成形;若过低,则不利于毛霉的代谢和生长。 (5)发酵温度 (6)发酵时间 太长或太短都会影响腐乳的品质。

前期的发酵温度控制在15—18℃,利于毛霉的生长。

前期发酵和后期发酵的作用不同,所需时间应控制好,

4.腐乳是通过微生物发酵制成的佐餐食品,其制 作流程如下,请回答有关问题:
让豆腐上 长出毛霉 加盐 腌制 加卤汤 装瓶 密封 腌制

(1)民间制作腐乳时,豆腐块上生长的毛霉来自 空气中的毛霉孢子,现代的腐乳生产是在严格的 无菌条件下,将优良的毛霉菌种直接接种在豆腐 上,这样做的目的是什么? 可以避免其他菌种污染,保证产品的质量

(2)制作腐乳的原料中哪种有机物含量比较高?毛霉可 利用体内的酶将其分解成哪些小分子有机物? 制作腐乳的原料中蛋白质含量比较高;毛霉可利用体

内产生的蛋白酶将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸 (3)在用盐腌制腐乳的过程中,若盐的浓度过低会出现
什么现象? 不足以抑制微生物生长,导致豆腐腐败变质 (4)卤汤中酒的含量为什么要控制在12%左右? 酒精含量过低,不足以抑制微生物生长,导致豆腐腐 败变质;含量过高,腐乳成熟的时间将会延长

苯酚是工业生产排放的有毒污染物质,自然界中存在着降 解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚,为了降解废水中 的苯酚,研究人员从土壤中筛选获得了只能降解利用苯酚的细菌菌 株,筛选的主要步骤如下图所示,①为土壤样品。下列相关叙述错

误的是

C

A.图中②培养目的菌株的选择培养基中应加入苯酚作为碳源 B.如果要测定②中活细菌数量,常采用稀释涂布平板法 C.若图中④为对照实验,则其中应以苯酚作为惟一碳源

D.使用平板划线法可以在⑥上获得单菌落

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变化的曲线是 ( B)

A.①

B.②

C.③

D.④

解析 果醋制作的基本过程是挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精 发酵→醋酸发酵→获得果醋。 在酒精发酵过程中,产生的CO2溶于水后形成碳酸 (酸性较弱),pH会下降,但不会急剧下降; 当接入醋酸菌后,在有氧的情况下,醋酸菌能将乙醇 变成乙醛,再将乙醛变成醋酸,酸性物质持续增加,pH持 续下降,4条曲线中曲线②是比较符合pH变化的。

(09· 浙江自选模块)下面是有关食醋和泡菜制作的

实验。请完成下列问题:
(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作: 第一步:大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶,将原料中的淀 粉分解成 糊精 (填中间产物),然后进一步分解成葡 萄糖,这一过程可用 碘液 (填淀粉指示剂)来检

测,因为该试剂遇淀粉呈蓝色,遇上述中间产物呈红色。
第二步:用 酵母 菌将葡萄糖转化成乙醇,这一发酵过 程中,玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是 发酵过程 中会产生大量CO2,使瓶内压力升高而可能引起爆裂 。

(2)泡菜发酵过程中,会产生多种酸,其中主要是 乳酸 定可以用

,还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测
比色 法,因为亚硝酸盐与对氨基苯磺

酸的反应产物能与N-1-萘基乙二胺偶联成 紫红色化合物。
进行样品测定时,还要取等量水进行同样的测定,目的是 。 作为对照

例1 下列对生物技术在实践中应用的叙述,错误的 B A.在沸水浴的条件下,DNA遇二苯胺会被染成蓝色 B.普通洗衣粉只是缺少酶,不会污染环境 C.制葡萄醋所需的温度要比制葡萄酒所需的温度高些

D.凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质
的一种方法 解析 果酒的制作离不开酵母菌,酵母菌在20℃左右的 环境中最适合代谢和繁殖;果醋的制作需要醋酸菌,醋 酸菌的最适生长温度为30~35℃;普通洗衣粉虽然没有

酶,但含有一定量的磷,所以使用较多时也会污染环境。

4、乙同学分别利用酵母菌做了如下实验,请就他的实验 步骤、现象和结果,回答相应问题: I.乙同学是利用图20所示的实 验装置,进行相关问题的研究: a.本实验所用的酵母液是 由5%的葡萄糖溶液+10克酵母 干粉,搅拌而成。 b.BTB试剂在不同pH的溶液中呈 现不同的颜色,当pH<7时为黄色, pH>7时为蓝色。 (1)利用该实验装置研究的问题是 ,酵 母菌是本实验恰当的试材,因为 。 (1)探究酵母菌的呼吸方式 酵母菌在有氧和无氧的 条件下都能生存(是兼性厌氧型)

(2)观察1、2试管的颜色 变化,一段时间后两个 试管的实验现象是:


本实验中选用BTB试剂检

测的代谢产物是
此外甲、乙试管中还分别



物质生成。

均变黄,2号试管较1号试管黄色更深 CO2 甲试管产生的酒精(C2H5OH)、乙试管产生的水 (H2O)(酒精和水顺序颠倒不得分)


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