高中生物 第三部分 生物技术在食品加工中的应用课件 浙科版选修1.ppt

第三部分 生物技术在食品加工中的应用,考点 一 果酒及果醋的制作1.与果酒有关的微生物酵母菌是真核生物，异养，兼性厌氧型，多以出芽方式进行繁殖。2.与果醋有关的微生物醋杆菌是原核生物，异养，需氧型，以分裂方式进行繁殖。3.写出酵母菌和醋杆菌代谢产生乙醇和醋酸的反应式C6H12O62CO2+2C2H5OHC2H5OH+O2CH3COOH+H2O,4.果酒和果醋的制作(1)果酒制作的一般过程:,葡萄榨汁,活化酵母菌,发酵,过滤,沉淀得上清液(果酒),(2)果醋制作的一般过程:连接发酵装置加入醋化醋杆菌发酵并检测pH调节活塞，控制流量检测pH，监控发酵情况,5.果酒和果醋的制作原理及发酵条件比较,6.发酵装置及使用注意事项(1)发酵装置(如图)。(2)使用注意事项:充气口应插入发酵液液面以下，排气口外接一长而弯曲的胶管。出料口用以排出发酵液。果酒制作时应关闭充气口，果醋制作时应充入无菌空气。,【高考警示】果酒、果醋制作中防止杂菌污染的措施(1)榨汁机要清洗干净并晾干，发酵瓶需要清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒。(2)清洗葡萄时要先清洗后去除枝梗。(3)发酵瓶排气管用曲颈管不用直管。(4)装入葡萄汁后要封闭充气口，防止发酵液被污染。,考点 二 泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定1.有关微生物泡菜制作时起主要作用的微生物是假丝酵母和乳酸菌。2.泡菜制作原理在无氧的条件下，微生物利用菜中的糖和其他营养物进行发酵，发酵产物有有机酸和醇类物质。,3.亚硝酸盐测定原理亚硝酸盐可与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，这一产物再与N-1-萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，可用光电比色法定量。4.泡菜制作流程,5.操作关键(1)泡菜坛的选择:选择的泡菜坛要无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的，目的是防止空气进入坛内。(2)加入白酒: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。(3)水封闭坛口:使坛内与坛外空气隔绝，坛内蔬菜中天然存在的乳酸菌可进行乳酸发酵。(4)加少量泡菜汁:加入一些已腌制过的泡菜汁，相当于接种已扩增的发酵菌，可减少腌制时间。,6.亚硝酸盐的定量测定流程(1)样品处理:泡菜25 g制匀浆过滤后调pH至8.0加硫酸锌溶液25 mL加氢氧化钠溶液至产生白色沉淀水浴加热至60 过滤取滤液定容至500 mL。(2)测定:10 mL样品溶液+4.5 mL氯化铵缓冲液+2.5 mL 60%乙酸溶液+5 mL显色剂定容至25 mL暗处静置25 min用光程为1 cm的比色杯在550 nm处测定光密度值(10 mL水作空白对照),(3)标准曲线的绘制:以亚硝酸钠质量为横坐标，以光密度值为纵坐标，绘制标准曲线。(4)计算:公式:X1=(m2V1)/(m1V2)X1:样品中亚硝酸盐含量，单位mg/kg；m1:样品质量，单位g；m2:通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量，单位g；V1:样品处理液总体积；V2:测定用样品液体积。,【思维拓展】(1)亚硝酸盐与人体健康的关系:蔬菜中的硝酸盐容易被滋生的硝酸盐还原菌还原成亚硝酸盐，食用后导致红细胞内的亚铁血红蛋白氧化成高价铁血红蛋白，使血红蛋白失去携带氧气的能力，导致缺氧性中毒症状；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；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、亚硝酸盐含量随时间变化曲线:(3)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。,类型一 果酒和果醋的制作【典例1】(2011浙江高考)杨梅是浙江省的特色水果之一,为对其进行深加工,某厂进行了杨梅酒和杨梅醋的研制,基本工艺流程如下:,请回答:(1)在制备杨梅酒过程中,为了提高杨梅的出汁率,在压榨前可加入一定浓度的纤维素酶和酶。甲罐顶上弯管中加水的主要目的是。发酵一定时间后,观察到发酵罐内液面不再有,说明发酵基本完毕。(2)在制备杨梅醋过程中,乙罐内先填充经处理的木材刨花,然后加入含菌的培养液,使该菌在刨花上,再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵,杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的来调节。,(3)若甲罐中的杨梅酒全部流经乙罐制成杨梅醋,则乙罐中CO2的产生量是。A.甲罐的两倍B.与甲罐的相等C.甲罐的一半 D.几乎为零(4)在杨梅酒和杨梅醋发酵的整个过程中,某物质浓度随时间变化的示意图如下,该物质是。,【解析】(1)纤维素酶和果胶酶能分解细胞壁中的纤维素和果胶,破坏细胞壁,以提高出汁率。酒精发酵罐顶上弯管中加水是为了防止空气进入,制造缺氧环境。发酵一段时间后,发酵罐内液面不再有气泡产生,说明发酵基本完成。(2)在制备杨梅醋过程中,醋酸发酵罐中填充的木材刨花要经过灭菌,然后加入含有醋杆菌的培养液,使该菌附着在刨花上,通过调节杨梅酒进入乙罐的流速来调节杨梅醋的pH。,(3)比较乙醇和醋酸的生成反应式即可得出答案:葡萄糖转化成乙醇的反应式:C6H12O6 2CO2+2C2H5OH乙醇氧化成醋酸的反应式:C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O(4)结合杨梅酒和杨梅醋的发酵全过程,分析图示曲线(先上升、后下降)可知,该物质应为乙醇。答案:(1)果胶防止空气进入气泡冒出(2)灭菌醋杆附着流速(3)D(4)乙醇,类型二 泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定【典例2】(2013绍兴模拟)萝卜干和泡菜是深受市场欢迎的腌制食品,如图是一般的生产流程,据图回答下列有关问题:,(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料,原因是。(2)腌制过程加入的盐水量不能过满,否则会出现溢坛现象,其原因是。(3)发酵过程主要利用了乳酸菌和菌对萝卜中有机物的分解作用,产生有机酸和醇类物质,使萝卜更可口美味。同时在生产过程中通过多种措施控制其他杂菌的繁殖,以保证产品的质量,下列不属于此种措施的是()A.加盐B.加白酒C.加水密封D.加糖,(4)为确保发酵所需的无氧环境,应注意。(5)泡菜的制作方法不当,很容易造成泡菜变质,甚至发霉变味,试写出其中一种可能的原因:_。(6)如果在腌制过程中,加入一些已经腌制过的泡菜汁效果更好,其原因是_。,(7)泡菜发酵过程中,会产生多种酸,其中主要是乳酸,还有少量的亚硝酸。若发酵后期密封不当,将会促使_菌繁殖而导致产品的酸度过大。(8)对泡菜中亚硝酸盐的定量测定可以用_法。,【解析】(1)新鲜的蔬菜或其他原料,亚硝酸盐的含量低,常作为制作泡菜的原料。(2)萝卜在盐水中发生渗透失水,因此泡菜汁不断增加,为防止泡菜汁溢出,加入的盐水量不能过满。(3)加盐制造一个高渗的外界溶液环境,使其他杂菌失水而死亡;加白酒可以杀死部分杂菌;加水密封,产生一个缺氧环境,使部分好氧菌无法生存。加糖的目的是加速发酵速率。,(4)为制造缺氧环境,泡菜坛口必须加水密封。(5)泡菜的制作方法不当,比如灭菌不彻底、坛子密封不严等,使空气中的霉菌进入坛内,很容易造成泡菜变质,甚至发霉变味。(6)泡菜汁中含有菌种,加入泡菜汁相当于接种了发酵菌,加速发酵过程。(7)泡菜发酵后期密封不当,空气中的醋化醋杆菌进入坛内,在有氧情况下分解有机物产生醋酸,导致产品的酸度过大。(8)常用光电比色法测定泡菜中亚硝酸盐的含量。,答案:(1)亚硝酸盐的含量低(2)萝卜会在盐水中发生渗透失水现象(3)假丝酵母D(4)将坛口用水密封(必须答出水封法)(5)泡菜坛子密封不严或取食工具不卫生或盐的比例过小(6)泡菜汁中含有已经扩增的一定量的发酵菌种(7)醋化醋杆(8)光电比色,【互动探究】(1)上题图中,制备泡菜的过程中加入的盐水为什么需煮沸并冷却后才能使用?提示:加热煮沸是为了杀灭杂菌,冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。(2)上题(3)中提到的两种菌的细胞结构最主要的区别是什么?提示:乳酸菌没有核膜,没有成形的细胞核。,【变式训练】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0.3 g0.5 g时,会引起中毒;达到3 g时,会引起死亡。我国卫生标准规定,亚硝酸盐的残留量在酱腌菜中不得超过20 mg/kg。针对泡菜在发酵过程中会产生亚硝酸盐的事实,某中学生物活动小组设计实验,探究不同食盐浓度和发酵时间对亚硝酸盐含量变化的影响。,(1)请补充实验设计的空缺内容:制作泡菜的原理:。测量指标及方法:亚硝酸盐与某些化学物质发生反应后形成色染料。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,然后通过颜色,可以估测出泡菜样品中亚硝酸盐的含量。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%以下时,制作的泡菜容易发生腐败,而当食盐浓度在8%以上时,制作的泡菜又容易成为咸腌菜。因此,分别设计了3%、5%、7%的食盐浓度梯度来制作泡菜。,选择实验材料:红萝卜和白萝卜,哪种更适合于用作实验材料?,理由是_。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。从第3天开始,定期测定泡菜中的亚硝酸盐含量,请帮助该小组设计一个用于实验记录的表格。,(2)如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与发酵天数的关系图。,根据此图实验结果,请你给出制作泡菜的最佳指导意见 _。你给出此建议的理由是:食盐浓度为3%的泡菜中亚硝酸盐含量总体上在3坛泡菜中;食盐浓度为5%的泡菜在发酵初期亚硝酸盐含量迅速升高,且亚硝酸盐含量变化_,但从发酵11天后亚硝酸盐含量降到最低值;而食盐浓度为7%的泡菜中亚硝酸盐含量变化不大,虽一直处于较低数值,但容易成为。,【解析】(1)选择实验材料时首要是能够保证实验的顺利进行。本实验中需对比颜色,红萝卜中的色素会干扰实验结果,不是理想的实验材料。(2)对比不同食盐浓度的泡菜中亚硝酸盐含量,从图中曲线可看出食盐浓度为3%的泡菜中亚硝酸盐含量总体上是3坛泡菜中最高的;食盐浓度为5%的泡菜中亚硝酸盐含量变化最快,它的最高值是3坛中最高的,当亚硝酸盐含量降到最低值时,也是3坛泡菜中最低的;而食盐浓度为7%的泡菜中亚硝酸盐含量变化不大,一直处于较低的数值,但容易成为咸腌菜。,答案:(1)乳酸菌在无氧的环境中大量繁殖并发酵产生乳酸玫瑰红对比白萝卜避免红萝卜中的色素对显色反应的干扰制作(或培养、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11天以后食用才比较适宜最高最快咸腌菜,1.(2009浙江高考)下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答:(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_(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，这一过程可用_(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_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_。第三步:用_菌将乙醇转化成醋酸，这一过程_氧气。(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是_，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用_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_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_。,【解析】淀粉在-淀粉酶的作用下可先水解成糊精，然后在-淀粉酶、糖化淀粉酶的作用下最后水解成葡萄糖。酵母菌可以进行需氧呼吸，也可以进行厌氧呼吸产生乙醇。在泡菜发酵过程中，可能产生乳酸、亚硝酸等；醋化醋杆菌在有氧条件下可以将乙醇转化成醋酸。,答案:(1)第一步:糊精 碘碘化钾溶液(KI-I2溶液)第二步:酵母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第三步:醋化醋杆 需要消耗(2)乳酸(或有机酸)光电比色 紫红 作为对照,【方法技巧】与传统发酵有关的几种微生物比较,2.(2013浙江五校联考)泡菜作为一种风味食品，广受人们欢迎，它是利用天然微生物发酵制成的。请回答下列有关泡菜制作的问题。(1)制作泡菜的原理是微生物在_条件下利用菜中的糖类等有机物进行发酵，家庭制作泡菜时常用白酒擦拭泡菜坛的目的是_。,(2)如果做测定泡菜中亚硝酸盐含量的实验，紫甘蓝不适合作实验材料的原因是_。测定时，必须先制备已知浓度的亚硝酸钠标准溶液，利用光电比色法测定_，绘制_，将显色反应后的样品与其进行比对，可以大致计算出泡菜中亚硝酸盐的含量。,(3)乳酸菌培养液中常含有一定浓度的葡萄糖，但当葡萄糖浓度过高时，反而抑制微生物的生长，原因是()A.能源供应太充足B.细胞会发生质壁分离C.改变了乳酸菌的pHD.葡萄糖不是乳酸菌的原料,【解析】(1)制作泡菜的原理是乳酸菌在缺少氧气的条件下分解有机物，产生乳酸等物质。为了防止杂菌的污染，新鲜蔬菜装入菜坛前，需对坛子进行消毒、灭菌。家庭制作泡菜时，常用白酒擦拭泡菜坛，起到消毒、灭菌作用。(2)紫甘蓝液泡中的色素呈现紫红色，与亚硝酸盐的重氮化反应颜色相似，干扰光电比色。亚硝酸钠标准溶液用来测定光密度值，并绘制成标准光密度曲线。再利用此标准曲线，估算泡菜中亚硝酸盐的含量。(3)当葡萄糖浓度过高时，细胞外液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，发生质壁分离，抑制乳酸菌的生长和繁殖。,答案:(1)无氧 消毒(2)紫甘蓝中的色素会干扰显色反应所产生的紫红色 光密度值 标准曲线(3)B,3.葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题:(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是_。(2)该微生物通过厌氧呼吸可分解_，产生的终产物是_和_。,(3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度适宜的条件下进行发酵，如图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是_，导致发酵中出现的主要异常现象是_。丙同学的错误是_，导致发酵中出现的主要异常现象是_。上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是_、_、_。,(4)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作错误是_。,【解析】制酒常用酵母菌做菌种，其进行厌氧呼吸分解葡萄糖，产生乙醇和二氧化碳；酵母菌酒精发酵进行的是厌氧呼吸，所以甲同学未夹住发酵瓶的充气管，有氧气进入，导致葡萄糖被氧化，且需氧呼吸产生较多的二氧化碳，使发酵液从充气管流出，发酵液变酸；而丙同学的错误是瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，一般来说，发酵液不超过容器的2/3；上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是葡萄醋、葡萄酒、葡萄酒。,答案:(1)酵母菌(2)葡萄糖 乙醇 CO2(3)未夹住发酵瓶的充气管 发酵液从充气管流出，发酵液变酸 瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口 排气时发酵液从排气管流出 葡萄醋 葡萄酒 葡萄酒(4)未及时排气,4.(能力挑战题)泡菜是我国人民广泛喜爱的一种菜肴。但在腌制过程中，由于一些硝酸盐还原菌的作用，会产生一定量的亚硝酸盐，后者具有致癌作用。某校自然科学课外研究小组为探究泡菜在腌制过程中亚硝酸盐含量变化及出现高峰期的时期。进行了如下实验:选3只容积相同的泡菜坛，分别标号为1、2、3，并分别加入等量的新鲜蔬菜；再在坛中加满经煮沸、冷却的质量分数为10%的食盐溶液；封坛前分别测量各坛中溶液的亚硝酸盐含量；封坛，并置于15 20 环境中；以后每隔4天测量一次，直至泡菜腌好能够食用为止，周期约为16天。所得数据如表所列:,请根据上述情况，回答下列问题:(1)在该项研究中，要同时取经同样处理的3只坛的目的是_。(2)实验中3只坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异，最可能的原因是_(举出一种即可)。(3)仔细分析上述主要研究步骤，发现该项研究中缺乏对照组，对照组主要设计思路是_。,(4)试以坐标曲线表示上述实验结果，并根据曲线得出合理结论:_。,【解题指南】(1)考查实质:本题主要考查了泡菜的腌制以及亚硝酸盐含量的测定。(2)解题关键:明确实验过程应遵循单一变量原则，降低无关变量对实验结果的干扰；依据单一变量来设置对照组。,【解析】题中设置3只泡菜坛的目的是减小误差，准确判断亚硝酸盐含量在泡菜腌制过程中的变化。实验结果发现3只坛中亚硝酸盐含量存在一定程度的差异，主要是因为3只泡菜坛中所含的乳酸菌等微生物的种类不同。但是3只泡菜坛中亚硝酸盐含量大体的变化趋势相似，均在封坛后第4天最高，以后逐渐减少，至12天达到稳定。该实验的不足之处在于未设置1组不加食盐的对照组。,答案:(1)减小实验误差，使结论更可靠(2)各坛中微生物种类和数量可能存在差异(3)取同样的泡菜坛，并加入同种等量新鲜蔬菜，但不加食盐溶液代之以等量的冷开水，其他实验条件相同(4)曲线如图泡菜腌制过程中封坛后至第4天亚硝酸盐含量最高，以后逐渐减少,5.如图为酿制葡萄酒的两个简易装置，请分析回答:(1)葡萄酒是一种很容易消化的低度发酵酒。葡萄酒的酿制过程是先通气使酵母菌进行_，通过出芽生殖方式增加数量，然后再进行发酵获得葡萄酒。,(2)喝剩的葡萄酒放置一段时间后酒味变酸的原因是_。(3)甲装置中，A液体是_，Na2CO3溶液的作用是_；若用乙装置酿制葡萄酒，在发酵过程中，必须进行的操作是_。(4)葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，这是因为_。,【解析】利用酵母菌酿制葡萄酒时，为增加酵母菌数量，提高生产速度，在生产时先通气，使酵母菌进行需氧呼吸，大量繁殖，酵母菌数量达到环境容纳量后，再封闭发酵罐进行酒精发酵。葡萄酒在有氧环境中可被醋杆菌进一步发酵生成葡萄醋。酵母菌进行酒精发酵时，会产生一定量的CO2影响发酵液的pH，应用Na2CO3溶液吸收。,答案:(1)需氧呼吸(2)醋杆菌发酵产生醋酸(3)葡萄汁 吸收酵母菌发酵产生的CO2 每隔12 h左右(一定的时间)将瓶盖拧松一次(4)既为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又防止发酵旺盛时汁液溢出,6.(2013浙江联考)“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。”酒自古就与人类生活息息相关。请回答下列酿制葡萄美酒的有关问题。(1)人类酿制葡萄酒使用的微生物主要是酵母菌，它的同化作用类型是_，其厌氧呼吸的反应式是_。(2)酵母菌繁殖的最适温度是_；酒精发酵一般将温度控制在_。传统葡萄酒发酵技术所使用的酵母菌的来源是_。,(3)葡萄酒呈现深红色的原因是_。(4)现在工厂化生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，采取的措施是_，并接入合适的菌种。(5)某同学自酿葡萄酒时，在发酵后期向发酵液中通入空气，并将发酵液置于30 35 环境中，结果发现发酵液中有_出现，这类微生物在糖类缺乏时可以使_转化为乙醛，后者再转化为醋酸。,【解析】(1)酵母菌是异养型生物，厌氧呼吸产物为酒精和CO2。(2)酵母菌繁殖的最适温度是20 左右，而酒精发酵一般将温度控制在25 30，传统葡萄酒发酵技术所使用的酵母菌来源于附着在葡萄皮上的野生酵母菌。(3)红葡萄皮中含有大量色素，色素进入发酵液后，葡萄酒就会呈现深红色。,(4)酿酒过程中可通过对原料和设备进行消毒和灭菌来抑制其他微生物的生长，提高果酒的品质。(5)酿制葡萄酒时，发酵后期向发酵液中通入空气，并将发酵液置于30 35 环境中，为醋杆菌的生长提供了最适条件，因此发酵液中有醋杆菌出现，醋杆菌在糖类缺乏时可以使乙醇转化为乙醛，乙醛再转化为醋酸。,答案:(1)异养型C6H12O62C2H5OH2CO2(2)20 左右 25 30 附着在葡萄皮上的野生酵母菌(3)红葡萄皮的色素进入发酵液(4)对原料和设备进行消毒和灭菌(5)醋杆菌 乙醇,