2020届高三生物人教一轮复习课件:选修1.1传统发酵技术的应用.pdf
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1、选修1 生物技术实践 第1课 传统发酵技术的应用 考点一 果酒和果醋的制作考点一 果酒和果醋的制作 【必备知识回顾】【必备知识回顾】 1.1.制作原理:制作原理: (1)(1)发酵菌种。发酵菌种。 发酵类型发酵类型酒精发酵酒精发酵醋酸发酵醋酸发酵 菌种名称菌种名称酵母菌酵母菌_ 菌种来源菌种来源 主要来自主要来自_ _上的野生型酵母菌上的野生型酵母菌 来自变酸的酒的表面的菌膜来自变酸的酒的表面的菌膜 菌种类型菌种类型_核生物核生物_核生物核生物 代谢类型代谢类型异养兼性厌氧型异养兼性厌氧型_ 醋酸菌醋酸菌 附着在葡萄附着在葡萄 皮皮 真真原原 异养需氧型异养需氧型 (2)(2)发酵原理及反应式
2、:发酵原理及反应式: 酒精发酵:酒精发酵: 发酵发酵 原理原理 有氧条件有氧条件无氧条件无氧条件 酵母菌通过酵母菌通过 _ 大量繁殖大量繁殖 酵母菌通过酵母菌通过_ 产生酒精产生酒精 反应反应 式式 C C6 6H H12 12O O6 6+6O +6O2 2_C C6 6H H12 12O O6 6_ _ 有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸 6CO6CO2 2+6H+6H2 2O O2C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2 醋酸发酵:醋酸发酵: 发酵发酵 原理原理 氧气、糖源充足氧气、糖源充足缺少糖源、氧气充足缺少糖源、氧气充足 醋酸菌将葡萄汁中的醋酸菌将葡萄汁中的 _分解成醋
3、酸分解成醋酸 醋酸菌将醋酸菌将_变为乙变为乙 醛,再将乙醛变为醋酸醛,再将乙醛变为醋酸 反应反应 式式 C C6 6H H12 12O O6 6+2O +2O2 2 2CH2CH3 3COOH+2COCOOH+2CO2 2 +2H+2H2 2O O C C2 2H H5 5OH+OOH+O2 2 _ 糖糖 乙醇乙醇 CHCH3 3COOH+HCOOH+H2 2O O 2.2.发酵条件的控制:发酵条件的控制: 发酵发酵 类型类型 酒精发酵酒精发酵醋酸发酵醋酸发酵 温度温度 一般控制在一般控制在_, 因为酵母菌的最适温度为因为酵母菌的最适温度为 _ _ 左右左右 最适生长温度为最适生长温度为_ 气
4、体气体前期:前期:_;后期:;后期:_需要充足的需要充足的_ _ 18182525 30303535 2020 需氧需氧无氧无氧氧气氧气 3.3.实验流程:实验流程: 酒精酒精 冲洗冲洗 18182525 酸性酸性 灰绿灰绿 30303535 4.4.发酵装置的设计:发酵装置的设计: (1)(1)各部位的名称及作用。各部位的名称及作用。 为为_:用来充入氧气:用来充入氧气( (无菌空气无菌空气) )。 为排气口:在酒精发酵时排出的是酒精发酵产生的为排气口:在酒精发酵时排出的是酒精发酵产生的 _。在醋酸发酵时排出的是。在醋酸发酵时排出的是_ _。长而弯曲的胶管的作用是。长而弯曲的胶管的作用是_
5、_。 充气口充气口 CO CO2 2 剩余的空气和醋酸菌代剩余的空气和醋酸菌代 谢产生的谢产生的COCO2 2 防止空气中防止空气中 微生物的进入微生物的进入 为出料口:便于取样检测,及时监测发酵进行的情为出料口:便于取样检测,及时监测发酵进行的情 况。况。 (2)(2)该装置的使用方法。该装置的使用方法。 使用该装置制作果酒时,应该使用该装置制作果酒时,应该_。 制作果醋时,应将充气口连接充气泵,适时输入制作果醋时,应将充气口连接充气泵,适时输入 无菌空气。无菌空气。 封闭充气口封闭充气口 5.5.实验结果分析:实验结果分析: (1)(1)若酵母菌数量少,产生的酒精少:原因是发酵若酵母菌数量
6、少,产生的酒精少:原因是发酵_ 期,酵母菌期,酵母菌_不足。不足。 (2)(2)若酵母菌数量充足,但是产生的酒精较少或不能若酵母菌数量充足,但是产生的酒精较少或不能 产生酒精:原因是发酵产生酒精:原因是发酵_期期_。 前前 有氧呼吸有氧呼吸 后后密封不严密封不严 【特别提醒】【特别提醒】 果酒制作的五点提醒果酒制作的五点提醒 (1)(1)葡萄酒呈现深红色的原因:红葡萄皮的色素进入发葡萄酒呈现深红色的原因:红葡萄皮的色素进入发 酵液。酵液。 (2)(2)冲洗葡萄时不能反复冲洗:防止洗去野生酵母菌,冲洗葡萄时不能反复冲洗:防止洗去野生酵母菌, 导致菌种流失,不能正常发酵。导致菌种流失,不能正常发酵
7、。 (3)(3)葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/31/3的空间:目的空间:目 的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽瓶内的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽瓶内O O2 2 后再进行酒精发酵,防止发酵过程中产生的后再进行酒精发酵,防止发酵过程中产生的COCO2 2造成发造成发 酵液溢出。酵液溢出。 (4)(4)果酒发酵时要适时排气:防止发酵装置爆裂。果酒发酵时要适时排气:防止发酵装置爆裂。 (5)(5)检测酒精的原理是:在酸性条件下,重铬酸钾与酒检测酒精的原理是:在酸性条件下,重铬酸钾与酒 精反应呈现灰绿色。精反应呈现灰绿色。 【核心素养提升】【核心素养提
8、升】 【典例示范】【典例示范】 (2016(2016全国卷全国卷)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而 成的。回答下列问题:成的。回答下列问题: 世纪金榜导学号世纪金榜导学号1412021214120212 (1)(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程和和 是苹果醋生产的第一阶段,在酵母菌细胞的是苹果醋生产的第一阶段,在酵母菌细胞的_ 中进行,其产物乙醇与中进行,其产物乙醇与_试剂反应呈现灰绿试剂反应呈现灰绿 色,这一反应可用于乙醇的检验;过程色,这一反应可用于乙醇的检验;过程在酵母菌细在酵母菌细 胞的胞的_中进行。与无氧条件
9、相比,在有氧条件中进行。与无氧条件相比,在有氧条件 下,酵母菌的增殖速度下,酵母菌的增殖速度_。 (2)(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的 乙醇转变为醋酸的过程,根据醋酸杆菌的呼吸作用类乙醇转变为醋酸的过程,根据醋酸杆菌的呼吸作用类 型,该过程需要在型,该过程需要在_条件下才能完成。条件下才能完成。 (3)(3)在生产过程中,第一阶段和第二阶段的发酵温度不在生产过程中,第一阶段和第二阶段的发酵温度不 同,第一阶段的温度同,第一阶段的温度_(_(填填“低于低于”或或“高于高于”) ) 第二阶段。第二阶段。 (4)(4)醋酸杆菌属于醋酸杆
10、菌属于_核生物,其细胞结构中核生物,其细胞结构中_ _ ( (填填“含有含有”或或“不含有不含有”) )线粒体。线粒体。 【素养解读】【素养解读】本题主要考查的核心素养有生命观念、本题主要考查的核心素养有生命观念、 科学思维,具体表现在三个角度:科学思维,具体表现在三个角度: 核心素养核心素养素养角度素养角度具体表现具体表现 生命观念生命观念 结构与结构与 功能观功能观 (1)(1)中发酵过程在一定结构中进行中发酵过程在一定结构中进行 (4)(4)中醋酸杆菌的结构分析中醋酸杆菌的结构分析 科学思维科学思维 分析与综合分析与综合(1)(2)(1)(2)中关于发酵过程的分析中关于发酵过程的分析 比
11、较与分类比较与分类(3)(3)中发酵两个阶段的比较分析中发酵两个阶段的比较分析 【解析】【解析】本题主要考查果酒与果醋制作的原理及过程。本题主要考查果酒与果醋制作的原理及过程。 (1)(1)从题目的代谢图示看,过程从题目的代谢图示看,过程和和表示酒精发酵过表示酒精发酵过 程,该过程是在细胞质基质中完成的。其产物乙醇能程,该过程是在细胞质基质中完成的。其产物乙醇能 使酸性条件下橙色的重铬酸钾溶液变为灰绿色。过程使酸性条件下橙色的重铬酸钾溶液变为灰绿色。过程 的产物是的产物是COCO2 2 和和H H2 2O O,是彻底呼吸的产物,这一过程,是彻底呼吸的产物,这一过程 的反应场所是线粒体。与无氧呼
12、吸相比,有氧呼吸供的反应场所是线粒体。与无氧呼吸相比,有氧呼吸供 能多,酵母菌细胞增殖速度快。能多,酵母菌细胞增殖速度快。 (2)(2)醋酸杆菌是好氧菌,只有在有氧条件下,才能将乙醋酸杆菌是好氧菌,只有在有氧条件下,才能将乙 醇氧化为乙酸。醇氧化为乙酸。 (3)(3)生产过程中,酒精发酵时一般将温度控制在生产过程中,酒精发酵时一般将温度控制在1818 25 25 ,而醋酸杆菌的适宜生长温度为,而醋酸杆菌的适宜生长温度为303035 35 。 (4)(4)醋酸杆菌无核膜包被的细胞核,属于原核生物,细醋酸杆菌无核膜包被的细胞核,属于原核生物,细 胞内只有核糖体一种细胞器。胞内只有核糖体一种细胞器。
13、 答案:答案:(1)(1)细胞质基质 重铬酸钾细胞质基质 重铬酸钾( (酸性条件下酸性条件下) ) 线粒体 快 线粒体 快 (2)(2)有氧 有氧 (3)(3)低于 低于 (4)(4)原 不含有原 不含有 【母题变式】【母题变式】 变式变式1 1 生产过程理解 生产过程理解 苹果醋的生产首先进行的是图中的过程苹果醋的生产首先进行的是图中的过程_。目的。目的 是是_ _。 酵母菌通过有氧呼吸大量增殖,消耗发酵液中的溶酵母菌通过有氧呼吸大量增殖,消耗发酵液中的溶 解氧,为酵母菌无氧呼吸提供条件解氧,为酵母菌无氧呼吸提供条件 变式变式2 2 生产过程改变 生产过程改变 与本题第一阶段不同,若要将发酵
14、液中的葡萄糖直接与本题第一阶段不同,若要将发酵液中的葡萄糖直接 发酵产生醋酸,除需要接种醋酸杆菌外,还应控制的发酵产生醋酸,除需要接种醋酸杆菌外,还应控制的 发酵条件是发酵条件是_。 通入无菌空气,并提高发酵温度通入无菌空气,并提高发酵温度 【高考角度全练】【高考角度全练】 角度一角度一 果酒制作原理果酒制作原理 1.(20181.(2018忻州模拟忻州模拟) )蓝莓果实中富含花青素等营养成蓝莓果实中富含花青素等营养成 分,具有保护视力、防止脑神经老化、强心、抗癌、分,具有保护视力、防止脑神经老化、强心、抗癌、 软化血管、增强机体免疫等功能。下面是获取蓝莓花软化血管、增强机体免疫等功能。下面是
15、获取蓝莓花 青素、蓝莓酒和蓝莓醋的流程。结合所学知识,回答青素、蓝莓酒和蓝莓醋的流程。结合所学知识,回答 下列问题:下列问题: (1)(1)酿制蓝莓酒时,一般要先通气的目的是酿制蓝莓酒时,一般要先通气的目的是_ _ _。通常不需要对蓝莓进行严格的消。通常不需要对蓝莓进行严格的消 毒处理,是因为在缺氧、呈酸性的发酵液中毒处理,是因为在缺氧、呈酸性的发酵液中_ _ _。 (2)(2)醋酸菌将乙醇变为醋酸的环境条件是糖源醋酸菌将乙醇变为醋酸的环境条件是糖源_ ( (填填“充足充足”或或“缺少缺少”) )。酿制成功的蓝莓果酒如果。酿制成功的蓝莓果酒如果 暴露在空气中会逐渐出现醋酸味,气温高的夏天更易暴
16、露在空气中会逐渐出现醋酸味,气温高的夏天更易 如此,其原因是如此,其原因是_ _ _。 (3)(3)若蓝莓果汁中已含有醋酸菌,在蓝莓果酒发酵旺盛若蓝莓果汁中已含有醋酸菌,在蓝莓果酒发酵旺盛 时,醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸?时,醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸?_, 说明原因说明原因_ _ _。 (4)(4)为鉴定蓝莓果醋是否酿制成功,除可以通过观察菌为鉴定蓝莓果醋是否酿制成功,除可以通过观察菌 膜、尝、嗅之外,还可以通过检测膜、尝、嗅之外,还可以通过检测_作进一步作进一步 的鉴定。的鉴定。 【解析】【解析】(1)(1)酿制蓝莓酒时先通气有利于酵母菌大量繁酿制蓝莓酒时先通气有利于酵母菌大量
17、繁 殖。通常不需对蓝莓进行严格的消毒处理,是因为绝殖。通常不需对蓝莓进行严格的消毒处理,是因为绝 大多数微生物无法适应缺氧、呈酸性这一环境,生长大多数微生物无法适应缺氧、呈酸性这一环境,生长 受抑制。在糖源不足的情况下,醋酸菌在有氧条件下受抑制。在糖源不足的情况下,醋酸菌在有氧条件下 可以将果酒发酵成果醋。可以将果酒发酵成果醋。 (2)(2)醋酸菌是好氧细菌,最适生长温度为醋酸菌是好氧细菌,最适生长温度为303035 35 , 所以酿制成功的蓝莓果酒如果暴露在空气中会导致醋所以酿制成功的蓝莓果酒如果暴露在空气中会导致醋 酸菌大量生长而逐渐出现醋酸味。酸菌大量生长而逐渐出现醋酸味。 (3)(3)
18、如果果汁中已含有醋酸菌,在果酒发酵旺盛时,醋如果果汁中已含有醋酸菌,在果酒发酵旺盛时,醋 酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸,因为果酒发酵是酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸,因为果酒发酵是 在缺氧环境中进行的,而醋酸菌是好氧细菌,果酒发在缺氧环境中进行的,而醋酸菌是好氧细菌,果酒发 酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长。酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长。 (4)(4)果醋是否酿制成功可以通过观察菌膜、尝、嗅,还果醋是否酿制成功可以通过观察菌膜、尝、嗅,还 可以检测发酵前后的可以检测发酵前后的pHpH。 答案:答案:(1)(1)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 绝大多数让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 绝大多数 微生
19、物无法适应这一环境而受抑制 微生物无法适应这一环境而受抑制 (2)(2)缺少 醋酸菌缺少 醋酸菌 是好氧细菌,最适生长温度为是好氧细菌,最适生长温度为303035 (35 (夏天温度较夏天温度较 高高) ),导致醋酸菌大量生长产生醋酸 ,导致醋酸菌大量生长产生醋酸 (3)(3)不能 果酒不能 果酒 发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长 发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长 (4)(4)发酵前后的发酵前后的 pHpH 2.(20152.(2015江苏高考改编江苏高考改编) )如图为葡萄酒的发酵装置示如图为葡萄酒的发酵装置示 意图,回答下列问题:意图,回答下列问题: (1)(1)发酵初期,集气管中收集不到
20、气体,原因是发酵初期,集气管中收集不到气体,原因是 _。 (2)(2)集气管中的气体主要是集气管中的气体主要是_,可用,可用_检检 测。测。 (3)(3)发酵过程中,酵母菌种群数量呈发酵过程中,酵母菌种群数量呈“_”_”型增型增 长。长。 (4)(4)若发酵液表面出现菌膜,最可能的原因是若发酵液表面出现菌膜,最可能的原因是_ _ _,该菌膜中的微生物最可能是,该菌膜中的微生物最可能是_ _ _。 【解题指南】【解题指南】解答本题需要注意以下两点:解答本题需要注意以下两点: (1)(1)隐含信息:发酵瓶中的发酵液体积是一定的。隐含信息:发酵瓶中的发酵液体积是一定的。 (2)(2)关键信息:发酵液
21、表面出现菌膜。关键信息:发酵液表面出现菌膜。 【解析】【解析】(1)(1)本题主要考查果酒的制作原理、步骤和注本题主要考查果酒的制作原理、步骤和注 意事项。发酵初期,酵母菌只进行有氧呼吸,吸收氧意事项。发酵初期,酵母菌只进行有氧呼吸,吸收氧 气的体积与产生二氧化碳的体积相等。气的体积与产生二氧化碳的体积相等。 (2)(2)集气管中的气体主要来自酵母菌无氧呼吸产生的集气管中的气体主要来自酵母菌无氧呼吸产生的 COCO2 2,可使澄清的石灰水变浑浊。,可使澄清的石灰水变浑浊。 (3)(3)由于发酵瓶中的发酵液体积一定,因此酵母菌的种由于发酵瓶中的发酵液体积一定,因此酵母菌的种 群数量会呈群数量会呈
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