1、届高考生物一轮总复习精品讲义 第41讲 传统发酵技术及酶的应用 新人教版第41讲传统发酵技术及酶的应用考纲要求1.利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用。2.酶活力测定的一般原理和方法。3.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。考点一果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作重要程度：果酒和果醋的制作腐乳的制作泡菜的制作主要菌种果酒：酵母菌果醋：醋酸菌毛霉等乳酸菌原理(1)果酒：酵母菌无氧呼吸C6H12O62C2H5OH2CO2(2)果醋：醋酸菌有氧呼吸当氧气、糖源都充足时，糖醋酸；当缺少糖源时，乙醇乙醛醋酸毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶，作用如下：蛋白质小分子的肽、氨基酸；脂肪甘油脂肪酸乳酸
2、菌发酵产生乳酸实验流程挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵果酒_醋酸发酵果醋长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制1制作果酒使用的葡萄先冲洗，然后再除去枝梗的原因避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。2制作果酒使用的葡萄不能反复冲洗的原因避免使酵母菌数量减少，发酵周期延长，产生的果酒中酒精含量下降。3制作腐乳时，所需豆腐的含水量以70%为宜的原因毛霉是异养需氧型生物，若含水量过高，影响毛霉的有氧呼吸；含水量过少，不利于毛霉的生长。4配制制作腐乳所需的卤汤要加适量的酒(含量为12%左右)的原因目的是抑制微生物的生长，同时能使腐乳具有独特的香味。酒精过少达不到目的，若过多则会抑制酶的活性，影响腐乳的成
3、熟，同时影响腐乳的风味。5影响腐乳品质的因素有：盐和酒的含量、香辛料、温度等。6泡菜制作时选用新鲜的蔬菜的原因是：若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。7在实际生产中，控制泡菜腌制的无氧条件应向泡菜坛的凹槽中注满水。易错警示(1)发酵微生物细菌。发酵微生物有的是原核生物，也有的是真核生物，如酵母菌、毛霉等都是发酵常用菌种，为真核生物。(2)酒精发酵为无氧发酵，并不是严格密封。前期通气，利于酵母菌的繁殖；在酵母菌发酵的过程中需封闭充气口，定期打开排气口，排出发酵时产生的CO2。1下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述，正确的是 ()A腐乳制作所需要的适宜温度最高B果醋发酵包括无氧发酵和
4、有氧发酵C使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌D使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA答案D解析果酒制作的菌种是酵母菌，酵母菌发酵时，最适温度在1825 ；制作果醋时用到的醋酸菌是一种好氧菌，最适生长温度为3035 ；制作腐乳时主要用的菌种是毛霉，其最适温度在1518 ；酵母菌、醋酸菌和毛霉都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA，故D正确。2(2012山东基本能力，53)关于酸奶制作，下列说法正确的是 ()A含抗生素的牛奶更容易发酵B温度越高，制作酸奶需要的时间越长C牛奶变酸的同时，其中的糖类发生了变化D所有物质都装瓶后再加热灭菌，酸奶凝固的会更好答案C解析制作酸奶时常用乳酸菌，抗生素
5、可以抑制乳酸菌的代谢活动，A错误；参与乳酸菌发酵过程的酶的活性受温度影响，在最适温度时，制作酸奶需要的时间最短，B错误；酸奶制作过程中，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸，故牛奶变酸，C正确；消毒灭菌工作应在装瓶前进行，确保乳酸菌的活性不受影响，D错误。3图1是果酒和果醋制作的实验流程，图2是某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵果酒果醋图1(1)完成图1中的实验流程。(2)冲洗的主要目的是_，冲洗应特别注意不能_，以防止菌种的流失。(3)图2装置中的充气口在_时关闭，在_时连接充气泵，并连续不断地向内_。(4)排气口在果酒发酵时排出的气体是由_产生的_，在果醋
6、发酵时排出的是_。(5)写出与(4)题有关的反应方程式：_。(6)若果汁中含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？并说明原因。_。(7)在酒精发酵时瓶内温度一般应控制在_。醋酸发酵时温度一般应控制在_。(8)果酒制作完成后，可以用_来检测酒精的生成，在酸性条件下，酒精与之 反应呈现_色。答案(1)醋酸发酵(2)洗去浮尘反复冲洗(3)果酒发酵果醋发酵泵入空气(氧气)(4)酵母菌CO2(含氧量少的)空气和CO2(5)C6H12O62C2H5OH2CO2、C2H5OHO2CH3COOHH2O(6)不能。因为果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌的生长，且醋酸菌的发酵条件是氧气充足(
7、7)1825 3035 (8)重铬酸钾灰绿解析(1)酒精发酵后可进行醋酸发酵。(2)冲洗的主要目的是洗去浮尘，不能反复冲洗，以防止菌种流失。(3)酵母菌是兼性厌氧型微生物，有氧时：C6H12O66O26CO26H2O；缺氧时：C6H12O62C2H5OH2CO2，因此在制作果酒时，应在缺氧的环境中进行。醋酸菌是好氧细菌，能够利用糖在有氧时生成醋酸，即C6H12O62O22CH3COOH2CO22H2O；在糖源不足时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应简式为C2H5OHO2CH3COOHH2O。(4)在果酒制作过程中排气口排出的是CO2，而在果醋制作过程中因醋酸菌是好氧细菌，需要连续泵入空气
8、，因此排气口排出的既有CO2，又有含氧量较低的空气。(6)醋酸菌发酵的条件是氧气充足，在果酒发酵旺盛时的缺氧环境下能抑制醋酸菌生长，所以醋酸菌不能将果汁中的糖类发酵为醋酸。(7)醋酸菌和酵母菌正常生长都需要一定的温度，在适宜温度时可得到较多代谢产物。(8)在酸性条件下，酒精与重铬酸钾发生颜色反应呈现灰绿色。发酵技术中常用菌种的比较酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型异养需氧型异养厌氧型发酵条件前期需氧，后期不需氧一直需氧一直需氧无氧生长适宜温度1825 3035 1518 室温生产应用酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸奶、泡菜考点二酶活力的
9、测定的一般原理和方法重要程度：1果胶酶(1)组成：包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等，是分解果胶的一类酶的总称。(2)作用分解果胶为可溶性的半乳糖醛酸，瓦解植物的细胞壁和胞间层。使浑浊的果汁变得澄清，增加出汁量。2酶的活性与影响酶活性的因素(1)酶的活性：指酶催化一定化学反应的能力，可用反应速度来表示。(2)影响酶活性的因素：温度、pH和酶的抑制剂等。1探究温度和pH对酶活性的影响(1)实验原理果胶酶的活性受温度和pH的影响，处于最适温度和最适pH时，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。(2)实验结果：温度和pH在很大程度上对酶的空间结构会产生影响，过高或过
10、低都会影响酶的活性。2探究果胶酶用量的实验设计(1)实验原理：在一定的条件下，随着酶浓度的增加，果汁的体积增加；当酶的浓度达到一定值后，再增加酶的用量，果汁的体积不变，此值就是果胶酶的最适用量。(2)变量分析：本实验的自变量是酶的用量，因变量可以用果肉的出汁率或是果汁的澄清度来体现。(3)实验结果：榨出的果汁量与果胶酶用量的关系(或反应速率与酶用量的关系)如图所示。易错警示(1)在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可靠性。(2)同等条件下的酶促反应速率的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速率仍然是两个完全不同的
11、概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度可以影响酶促反应速率，但不能影响酶的活性。1下列说法不正确的是 ()A在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的B植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶C通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低D人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题答案C解析在探究果胶酶的用量实验中，参照研究温度和pH对酶活性的影响实验，采用梯度测定法，只是将原实验中的pH梯度和温度梯度改成酶的用量梯度而已，基本实验思路不变，即A正确；植物、霉菌、酵母菌和细菌在其生活过程中，都会发生分解果胶的
12、过程，因此，它们都可产生果胶酶，故B正确；在制作果汁过程中，由于果胶、纤维素的存在，影响榨出的果汁量及果汁的透明度，加入纤维素酶和果胶酶后，果汁榨出量及透明度均有提高，即D正确；在使用梯度测定酶的用量及活性时，可以通过榨出的苹果汁的体积大小来判断，因此C错误。2食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据上图可知，_更适宜作为食品添加剂，理由是_。蛋白酶的活力可用_的量来表示。(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下：兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.020.
13、06 mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.08.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。答案(1)木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化单位时间内、单位体积中底物减少(或产物增加)(2)课题：探究酶保护剂的浓度和提取液的pH的最佳组合提取液的Ph底物的减少量(或产物的产生量)酶保护剂浓度mol/L6.06.57.07.58.00.020.030.040.050.06解析(1)题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食
14、品添加剂应该有较广的酸碱度适应范围，由图可知，木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化，所以可以选作食品添加剂。酶的活力可用单位时间内、单位体积中底物的减少量(或产物的增加量)来表示。(2)由题中信息已知酶保护剂的适宜浓度范围和提取液pH的适宜范围，故实验的自变量是酶保护剂的浓度和提取液的pH，需在适宜范围内确定较小的梯度进行实验。实验结果记录表要包含自变量酶保护剂的浓度和提取液的pH以及因变量底物的减少量(或产物的产生量)。考点三加酶洗衣粉在洗涤中的作用重要程度：1加酶洗衣粉：指含有酶制剂的洗衣粉。2酶制剂的种类与洗涤原理种类洗涤原理洗涤的物质种类蛋白酶蛋白质氨基酸和小分子的肽血渍、奶渍及各种食
15、品类的蛋白质污垢脂肪酶脂肪甘油和脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶淀粉麦芽糖、葡萄糖来自面条等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松棉纺品的表面浮毛加酶洗衣粉洗涤效果的探究实验中三种变量的分析实验自变量因变量无关变量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果洗衣粉种类(普通和加酶)洗涤效果水的用量，污物的量，实验用布的质地与大小，不同洗衣粉的用量，搅拌、洗涤时间等探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果加酶洗衣粉中酶的种类探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响温度易错警示(1)一般说来，丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤，是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。(2)酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可
16、以缩短衣物的浸泡时间，加快洗涤。(3)人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀，而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。(4)加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶，因为肽本身易溶于水。1下图是围绕加酶洗衣粉洗涤效果进行的研究结果。下列有关叙述，不正确的是 ()A本研究的自变量有温度和洗衣粉是否加酶B本研究的因变量可能是污渍残留量C两类洗衣粉的最佳使用温度都为t1D温度超过t2后加酶洗衣粉中的酶可能失活 答案C解析根据图像可以看出，该实验探究温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响，普通洗衣粉和加酶洗衣粉洗涤效果的比较，可以污渍残留量作为因变量，从图中可以看出只有加
17、酶洗衣粉的最适温度为t1。2有关加酶洗衣粉使用注意事项的叙述，不正确的是 ()A蛋白质类织物不能用加酶洗衣粉来洗涤B加酶洗衣粉使用的水温一般在50 以上C加酶洗衣粉不宜存放太久，加酶洗衣粉有保质期D使用添加了碱性蛋白酶的洗衣粉后应立即冲洗双手答案B解析加酶洗衣粉一般含有碱性蛋白酶，能将蛋白质类织物及皮肤表面蛋白质分解，所以A、D项正确；酶的活性受温度等因素影响，一般酶的活性在3550 之间，高温会破坏酶的结构，使酶的活性丧失，酶存放太久，也会使酶丧失活性，所以加酶洗衣粉有保质期，B项错误，C项正确。高考模拟 提能训练高考题组1(2013江苏卷，14)某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果
18、醋发酵实验。下列相关叙述正确的是 ()A酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度较高 B先供氧进行果醋发酵，然后隔绝空气进行果酒发酵C与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品品质更好D适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖答案D解析醋酸菌是嗜温菌，果醋发酵所需的最适温度较高，A错误；进行果酒、果醋发酵实验，要先隔绝空气进行果酒发酵，再供氧进行果醋发酵，B错误；人工接种的菌种品质更好，且不容易存在杂菌污染，故C错误；适当加大接种量，让菌体快速形成优势菌群，可以抑制杂菌生长，提高发酵速率，D正确。2(2012江苏卷，16)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是
19、 ()A先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度B实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度C相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉 D衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果答案B解析由于温度会影响酶的活性，高温会导致加酶洗衣粉中的酶变性失活，A项错误；本实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短，B项正确；在适宜的pH下，加酶洗衣粉的洗涤效果高于普通洗衣粉，但pH过高或过低时酶都会变性失活，则两者洗涤效果相似，C项错误；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗涤真丝、羊毛等衣料，适当增加洗衣粉的用量会使洗涤
20、效果增强，D项错误。3(2012海南卷，30)回答下列关于腐乳制作的问题。(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是_，其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为_和_；其产生的_能将豆腐中的脂肪水解为_和_。(2)发酵完成后需加盐腌制，加盐还可以抑制_生长。(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐杀菌作用外，还能使腐乳具有独特的_。答案(1)毛霉小分子的肽氨基酸脂肪酶甘油脂肪酸(2)微生物(3)风味解析(1)腐乳是以豆腐为原料，在毛霉以及多种微生物参与下发酵而制成的食品，富含易被人体吸收的多种营养物质，如多
21、肽、氨基酸等。腐乳制作过程中，豆腐中的蛋白质在蛋白酶的作用下被水解为小分子的肽和氨基酸；脂肪在脂肪酶的作用下被分解为甘油和脂肪酸。(2)在发酵完成后的腌制过程中，盐能抑制微生物的生长，防止豆腐块腐败变质。(3)卤汤除能防腐杀菌外，还可使腐乳具有独特的风味。模拟题组4如图装置可用于生物技术实践的相关实验，有关叙述不正确的是(双选) ()A甲装置可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作B利用装置甲制作腐乳时，应随着豆腐块层数的加高而增加盐量C用装置乙制作果酒时温度应控制在30 左右，制作果醋时应适当降温D装置乙的排气口是一个长而弯曲的胶管，可防止空气中微生物的污染答案AC解析用乙装置可先用于果酒的制作
22、，后用于果醋的制作。用装置乙制作果酒时温度应控制在1825 ，制作果醋时温度控制在3035 。5在“探究pH对酶活性的影响”的实验中，不正确的是 ()A自变量是pHB控制不变的量有温度、底物浓度、酶浓度、反应时间等C可以通过测定滤出的果汁的体积来判断果胶酶的最适pHDpH过低时，果胶酶活性变小，但是不会失活答案D解析pH过低时，酶会失活。6下图甲是以苹果为原料生产果醋的生产工艺，乙曲线表示温度、酒精度对醋酸发酵的影响，请分析回答问题：(1)酒精发酵的适宜温度为1825 ，温度过高，酵母菌代谢减慢甚至死亡，原因是_。(2)酒精发酵转入醋酸发酵时，酒精度范围为_，并将温度控制在_ 左右，此外还需调
23、整的发酵条件是_。(3)发酵初期溶液中有气泡产生，气泡的成分是_。在整个发酵过程中pH的变化趋势是_。(4)调整糖度，是为了给酵母菌提供丰富的_。为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，除接入合适的菌种外，还应对原料和装置进行_。答案(1)温度过高，影响酶的活性(2)6.06.5%3035通入无菌空气(3)CO2逐渐下降(4)碳源(或能源)消毒和灭菌解析(1)温度过高，影响酶的活性，酵母菌代谢减慢甚至死亡。(2)酒精发酵转入醋酸发酵时，酒精度范围为6.06.5%，并将温度控制在3035 左右，此外还需通入无菌空气。(3)发酵初期溶液中有气泡产生，气泡是CO2。在整个发酵过程中pH逐渐下降
24、。7某生物研究小组为了探究果胶酶的某些特性，进行了如下实验：(1)实验方法：按如图所示的顺序进行操作。(2)实验结果：对照组与实验组进行了相同时间的实验，结果如下图(曲线甲)所示：图中自变量是温度，除此之外还可用_来表示。A酶的浓度 B苹果泥的量C水的加入量 DpH图中的纵坐标还可用_来表示。实验小组改变了实验条件后重复做以上实验，得到曲线乙，苹果汁的澄清度最高点对应的横坐标与曲线甲的是同一位置的原因是_。步骤b中在果胶酶和苹果泥混合前，将两者分装在不同试管中恒温的目的是_。答案(2)D苹果汁的体积同一种酶的最适温度是一定的，不会因酶的浓度、底物的量的不同而改变保证底物和酶在混合时的温度是相同
25、的，避免底物和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶的活性解析果胶酶的活性受温度、pH等条件的影响，而与底物的量、酶的浓度和水的加入量没有关系，所以每一种酶的最适pH和最适温度是一定的。衡量实验结果的指标有两个，一个是果汁的量，另一个是果汁的澄清度。为使实验达到相应的设计温度，必须使酶与底物分别保温，达到要求后才能混合。1下列关于果酒和果醋的制作原理、发酵过程的叙述中，错误的是 ()A果酒和果醋的发酵菌种不同，但代谢类型相同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变酸果酒的表面观察到的菌膜可能是醋酸菌的菌落D果酒和果醋的制作可用同一装置，但需控制不同的发酵条件答案A解析果酒发酵利用的是酵母菌，酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，果醋发酵利用的是醋酸菌，醋酸菌的代谢类型是异养需氧型。2以下关于传统发酵技术的描述，正确的是(双选) ()A酿酒过程中密封的时间越长，酵母菌产生的酒精量就越多B酵母菌和醋酸菌所需的发酵底物、条件不相同C制作腐乳时需利用毛霉产生的酶分解豆腐中的蛋白质等物质D制作泡菜时，乳酸菌可以将葡萄糖分解成乳酸和CO2答案BC解析酵母菌产生的酒精量并不与密封时间成正比；醋酸菌所需的发酵条件是通入氧气，温度控制在3035
