知识讲解——微生物利用专题

高考总复习微生物的利用专题【考纲要求】1．说明果酒及果醋的制作原理和过程，总结其注意事项。

2．说明腐乳的制作原理和过程，总结其注意事项。

3．说明泡菜的制作原理和过程，总结其注意事项。

4. 检测泡菜中亚硝酸盐的含量【考点梳理】考点一、比较与传统发酵技术有关的微生物酵母菌醋酸（杆）菌乳酸（杆）菌毛霉真核/原核生物真核生物原核生物原核生物真核生物主要生殖方式出芽生殖二分裂孢子生殖代谢类型同化作用异养型异化作用兼性厌氧型需氧型厌氧型需氧型温度要求20℃左右30℃－35℃15℃－18℃室温有关发酵技术酿酒酿醋泡菜（酸奶）的制作腐乳的制作主要发酵条件前期有氧，后期无氧一直有氧一直无氧前期有氧，后期密封菌种来源附着在葡萄皮上的野生酵母菌空气空气中的毛霉孢子蔬菜表面分布的乳酸菌也可用人工培养的菌种进行接种考点二、果酒及果醋的制作1.实验原理酵母菌能以葡萄汁中的葡萄糖为原料，在无氧的条件下进行酒精发酵。

醋酸杆菌在有氧的情况下，可将酒精转变为醋酸。

果酒制作果醋制作菌种酵母菌醋酸菌反应式①首先酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖，增加数量②然后酵母菌在无氧条件下，进行酒精发酵缺少糖时，进行有氧呼吸：C2H5OH+O2−−→酶CH3COOH+H2O适宜温度20℃左右30℃～35℃发酵时间10 d～12 d 7 d～8 d对氧的需求前期需要氧，后期不需氧一直需氧2.制作流程要点诠释：（1）材料处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗，再去枝梗。

以避免去枝梗时引起葡萄破损，增加杂菌污染机会。

冲洗时不要反复冲洗，以防菌种流失，使酵母菌数量减少，发酵周期加长，产品质量下降。

（2）防止发酵液被污染：①榨汁机要洗干净，晾干。

②发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%酒精消毒。

③装入葡萄汁后，封闭充气口。

（3）控制好发酵条件①葡萄汁装入发酵瓶时，要留出约1/3空间。

目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；还可防止发酵过程产生的CO2造成发酵液溢出。

②控制温度于18～25℃，利于酵母菌的繁殖和酒精发酵，时间为10-12d控制温度于30～35℃，利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵，时间为7-8d。

③充气：酒精发酵为无氧发酵，需要密闭充气口，醋酸发酵为需氧发酵，需经充气口充气。

（4）实验装置：充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气，若为酒精发酵应关闭充气口。

排气口：定期排出酒精发酵时产生的CO2，排气口应用曲颈管，不用直管（曲颈管可有效防止空气中的杂菌进入）。

出料口：用来取样，在制作过程中可通过取样检测来监测发酵情况。

注意：也可用简易装置——带盖的瓶子，制作果酒和果醋。

若用于制作果酒则需将瓶盖盖紧，并定期拧松瓶盖放气；若用于制作果醋，则不能密封（在瓶口盖一层干净的纱布，以防止杂菌污染）【高清课堂：微生物利用专题 411407 腐乳的制作】考点三、腐乳的制作1.实验原理（1）参与豆腐发酵的微生物有青霉、酵母、曲霉、毛霉等多种，其中起主要作用的是毛霉。

（2）毛霉是一种丝状真菌，常见于土壤、水果、蔬菜、谷物上，具有发达的白色菌丝。

（3）毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪分解成补充知识，了解即可：一般选用70％的酒精进行消毒，并不是酒精的浓度越高效果越好，因为浓度过高会使细菌周围形成一层菌膜，酒精不易进入细菌体内；70％的酒精可以迅速进入细菌体内，使体内的蛋白质变性，将细菌消灭。

甘油和脂肪酸。

糖类分解发酵成乙醇和其他醇类及形成有机酸，同时辅料中的酒类和各种香辛料等也共同参与作用，合成复杂的酯类，最后形成腐乳所特有的色、香、味等，品质细腻、柔软可口。

酿造腐乳的主要生产工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。

前期发酵所发生的主要变化是毛霉在豆腐（白坯）上的生长。

前期发酵的作用，一是使豆腐表面有一层菌膜包住，形成腐乳的“体”；二是毛霉分泌以蛋白酶为主的各种酶，有利于豆腐所含有的蛋白质水解为各种氨基酸。

后期发酵主要是酶与微生物协同参与生化反应的过程。

通过腌制并配入各种辅料（红曲、面曲、酒酿），使蛋白酶作用缓慢，促进其他生化反应，生成腐乳的香气。

2. 实验流程：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制要点诠释：选用豆腐的含水量控制含水量为70％左右，水分过多则腐乳不易成形且不利于毛霉生长，水分过低会影响口感，且毛霉生长也需要水温度控制毛霉的最适生长温度为15～18℃，控制适宜的温度，可缩短发酵时间盐用量腌制时，豆腐块与盐的质量分数比为以5∶1为宜，盐的浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。

要分层加盐，并随层加高而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以有效防止杂菌从瓶口进入。

卤汤中酒精用量控制在12％左右为宜，加酒的目的之一是杀死微生物。

酒精含量过低，杂菌繁殖快，豆腐易腐败，难以成块；酒精含量过高，对蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延长。

有效防止杂菌污染所用器械要沸水消毒，加入卤汤和辅料后，将瓶口酒精灯灭菌后再密封【高清课堂：微生物利用专题 411407 泡菜的制作和亚硝酸盐含量的测定】考点五、泡菜的制作及亚硝酸盐含量的测定1.实验原理（1）腌制泡菜的原理：在无氧的条件下，天然微生物乳酸菌、假丝酵母等（主要是乳酸菌）利用蔬菜中的糖或其他营养物质补充知识，了解即可：制作腐乳的具体操作如下：（1）制腐乳胚：将豆腐切成若干块。

（2）让豆腐块长出毛霉（2）①将豆腐块平放在铺有干粽叶的盘内，粽叶可以提供菌种，并能起到保温的作用。

每块豆腐等距离排放，周围留有一定的空隙。

豆腐上面再铺上干净的粽叶。

气候干燥时，将平盘用保鲜膜包裹，但不要封严，以免湿度太高，不利于毛霉的生长。

②将平盘放入温度保持在15～18℃的地方，毛霉逐渐生长。

③当毛霉生长旺盛，并呈淡黄色时，去除包裹平盘的保鲜膜以及铺在上面的粽叶，使豆腐块的热量和水分能够迅速散失，同时散去霉味。

（3）腌制①当豆腐凉透后，将豆腐间连接在一起的菌丝拉断，并整齐排列在容器内，准备腌制。

②腌制时，长满毛霉的豆腐块（以下称毛坯）与盐的质量分数比为5∶1。

将培养毛坯时靠近平盘没长直立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶边，将毛坯分层摆放在容器中。

（4）加卤汤调味进行发酵，产物有乳酸、醇类等物质，不仅使泡菜酸脆可口，也抑制了杂菌的生长。

主要原理为：乳酸菌在无氧条件发酵产生乳酸，反应式为：C6H12O62C3H6O3+能量（2）测定亚硝酸盐含量的原理：膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，绝大多数亚硝酸盐会随尿液排出，但人体摄入总量达0.3－0.5g时，会引起中毒，总量达3g时，会引起死亡。

在腌制泡菜的发酵过程中，会产生一定量的亚硝酸盐，需对其中的亚硝酸盐进行含量测定，原理如下：①在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应②重氮化反应的产物可与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色产物③将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比色，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。

2.实验流程（1）泡菜制作流程要点诠释：①泡菜坛要选择透气性差的容器，且封坛时，要向坛沿注满水，并注意在发酵过程中经常补水，控制严格密封，以保证乳酸菌所需的无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。

②盐水按水盐质量比4：1配制，煮沸冷却后待用。

煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。

③材料装坛时预留1/4空间，不宜过满。

④注意控制温度、食盐水浓度和发酵时间。

温度过高，食盐水浓度低于10%，腌制时间过短，会造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量升高，亚硝酸盐含量在10d后开始下降，食盐水浓度过高，则会使泡菜口味不佳，甚至影响乳酸菌的发酵。

⑤泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化。

发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少（以不产酸的大肠杆菌和酵母菌活动为少增加（硝酸盐还原菌的活动，补充知识，了解即可：将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行光电比色，可精确计算出亚硝酸盐的含量。

需用到光电比色主，同时还有一部分硝酸盐还原菌活动）亚硝酸盐含量有所增加）发酵中期最多（其他细菌的活动受到抑制，乳酸菌活动强烈）积累、增多，PH下降下降（由于硝酸盐还原菌受到抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降）发酵后期减少（由于乳酸的积累，酸度继续增强，乳酸菌活动也受到抑制）继续增多，PH继续下降下降至相对稳定（硝酸盐还原菌完全被抑制）（2）亚硝酸盐含量测定流程要点诠释（所用试剂）：提取剂[组成：由氯化镉、氯化钡、浓盐酸配制而成]NaOH溶液氢氧化铝乳液[作用：吸附泡菜样品滤液中的杂质，使滤液变得无色透明，便于观察颜色变化]显色剂[组成：对氨基苯磺酸溶液（盐酸酸化）、N－1－萘基乙二胺盐酸盐溶液作用：与亚硝酸盐发生颜色反应]亚硝酸钠标准溶液[组成：亚硝酸钠浓度分别为0μg/mL、0.1μg/mL、0.2μg/mL、0.3μg/mL、0.5μg/mL 作用：与显色剂反应，产生颜色梯度，与泡菜样品产生的颜色进行对比]【典型例题】类型一、果酒及果醋的制作例1．下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（） A．① B．② C．③D．④【答案】B【解析】在果醋的发酵过程中,首先瓶中进行的是有氧呼吸产生CO2,会使pH下降;一段时间后由于氧气消耗殆尽,开始进行无氧呼吸,也可产生CO2,会使pH继续下降;最后进行醋酸发酵生成醋酸,会使pH迅速下降【点评】本题考查果酒和果醋的发酵过程。

举一反三：【变式1】低度的果酒、果醋不但好喝，还具有一定的保健养生功能。

下图是两位同学制果酒和果醋时用于制备泡菜样液时使用的装置。

同学甲用A（带盖的瓶子）装置制葡萄酒，在瓶中加入适量葡萄汁，发酵温度控制在18－25℃，每隔12h 左右将瓶盖拧松一次，之后再将瓶盖拧紧。

当发酵产生酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，温度控制在30－35℃，进行制果醋的发酵。

同学乙用B装置，温度控制与甲相同，不同的是制果酒阶段除充气口用夹子夹紧外，排气的橡胶管也用夹子夹住，并且每隔12h左右松一松夹子放出多余的气体。

制果醋阶段适时向充气口充气。

经过20天左右，两位同学先后完成了自己的发酵制作。

据此回答有关问题：（1）酵母菌与醋酸杆菌在结构上的最大区别是后者________________。

从制酒和制醋两阶段对装置的处理方式判断，酵母菌和醋酸杆菌的异化作用类型依次是_____________________。

（2）同学甲在制酒阶段，每隔12h左右就要将瓶盖拧松一次，但又不打开，这样做的目的是__________。

用反应式表示出A和B装置酿酒过程刚开始时发生的主要化学变化：。