资源简介

生物学案
第1节传统发酵技术的应用（2个课时）
【学习目标】
1.说出泡菜制作过程，并分析影响泡菜腌制的条件（生命观念）
2.说出果酒、果醋制作的原理和过程（生命观念）
3.尝试设计发酵装置，并完成果酒和果醋的制作（科学探究）
【基础梳理】
发酵与传统发酵技术
（1）发酵：是指人们利用 ，在适宜的条件下，将原料通过微生物的 转化为人类所需要的产物的过程。
(2)传统发酵技术
①概念：直接利用原材料中 的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
②实例——腐乳的制作
a．经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成 。
b．参与的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是 。
③特点：传统发酵以 及半固体发酵为主，通常是 式或作坊式。
尝试制作传统发酵食品
1.制作泡菜
(1)菌种来源：植物体表面天然的 。
(2)原理:在 条件下,乳酸菌将 分解成 。
反应式： 。
(3)制作流程
制作流程 具体操作
配制盐水 用清水和食盐配制质量百分比为 的盐水， 待用
原料加工和装坛 将新鲜蔬菜洗净，切块，晾干后装入泡菜坛内，装至 时，加入蒜瓣、生姜及其他 ，继续装至 。
加盐水 缓缓注入 ，使盐水没过全部菜料， 。
封坛发酵 向坛盖边沿的水槽中 ，并注意 ,室温发酵
2.制作果酒和果醋
(1).酿酒的菌种——酵母菌
①分布：酵母菌是一类单细胞 ,在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面经常可以发现酵母菌的存在，许多新鲜水果（如葡萄）的果皮表面附着有大量的不同种类的 酵母菌。
②代谢特点：酵母菌是 厌氧微生物，在无氧条件下能进行 发酵，有氧条件下大量繁殖。
③影响因素： 是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为 ℃。
(2).酿醋的菌种——醋酸菌
①代谢特点：醋酸菌是 细菌。
②影响因素：多数醋酸菌的最适生长温度为 。
(3).酿醋原理
当 都充足时，醋酸菌能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸；当缺少 时，则直接将乙醇转化为 ,再转为乙酸。
（4）.制作果醋的方法步骤
①将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为 的酒精消毒，晾干备用。
②取 葡萄，用清水冲洗1~2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。
③用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶中（注意：要留有大约 的空间）,盖好瓶盖。
④将温度控制在 进行发酵。在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意：不是打开瓶盖）,此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10~12d。可通过从 来对发酵的情况进行监测。
⑤当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为 ，时间为 。
注意： 葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3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O2,再进行酒精发酵，还可防止因发酵过程中产生的CO2过多而造成发酵液溢出。
易错易混辨析：
(1)泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵(　 　)
(2)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件( )
(3)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵(　 　)
(4)泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜(　 　)
(5)制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少(　 　)
(6)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸(　 　)
(7)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度(　 )
(8)在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长(　 　)
(9)在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气(　 　)
(10)在制作葡萄酒的过程中，应先去除葡萄的枝梗，再进行反复冲洗，这样才可以洗得彻底(　 　)
课堂合作探究
【情境探究1】如图为制作泡菜的过程，请据图思考回答问题：
(1)在泡菜制作的发酵过程中，为什么要经常向泡菜坛的水槽中补充水？
(2)制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？
(3)为什么泡菜坛只能装八成满？
(4).乳酸菌是厌氧菌，发酵时需控制严格的无氧环境。尝试说出泡菜制作过程中制造无氧环境的措施。
【归纳总结】．泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸及亚硝酸盐含量的变化
项目 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少(有O2、乳酸菌活动受抑制) 少 增加(硝酸盐还原菌的作用)
发酵中期 最多(乳酸抑制其他菌活动) 积累、增多、pH下降 下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)
发酵后期 减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动) 继续增多，pH继续下降，直至稳定 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
含量变化 曲线
注意 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
提醒　营造“无氧环境”的3项措施
①选择的泡菜坛要密封性好。
②加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料。
③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。
【情境探究2】下图为果酒和果醋制作的流程，请思考回答：
(1)从防止材料被污染的角度思考是先冲洗葡萄还是先去梗，并阐述其原因。
(2)为什么葡萄处理时不能够反复冲洗？
(3)为什么将葡萄汁装入发酵瓶时要留1/3空间？
(4)制作葡萄酒过程中，每隔12h左右拧松一次瓶盖，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？
(5)当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。盖上一层纱布的目的是什么？
(6).制作葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～30 ℃？制作葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35 ℃？
(7).在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？
【归纳总结】．果酒制作与果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 新鲜水果果皮表面附着的大量不同种类的酵母菌 空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌
发酵原理 ①在有氧条件下： C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O＋能量 ②在无氧条件下： C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2＋能量 ①氧气、糖源都充足时： C6H12O6＋2O2 2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量 ②缺少糖源时： C2H5OH＋O2 CH3COOH＋H2O＋能量
发酵条件 温度 一般控制在18～30 ℃ 30～35 ℃
时间 10～12 d 7～8 d
氧气 初期需氧，后期不需氧 始终需要氧
pH 最适pH为4.5～5.0 最适pH为5.4～6.0
【典例分析1】．微生物发酵可用于食品加工。下列叙述错误的是(　　)
A．葡萄酒发酵的温度若超过30 ℃，则需要采取适当的降温措施
B．制作果酒时，向果汁中加入一定量蔗糖，可提高果酒酒精含量
C．制作果醋时，应持续向发酵装置中通入洁净空气
D．从果醋中分离出的菌种可用于制作酸奶
【典例分析2】．(2020·江苏卷)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是(　　)
A．选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁
B．将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁
C.酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D.酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵
【典例分析3】.下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是(　　)
A.利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵
B.家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵
C.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反
D.毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵
答案 课前自主探究
一、(1) 微生物 代谢 (2) ① 天然存在 ② a．小分子的肽和氨基酸。b．毛霉
③ 混合菌种的固体发酵 家庭
二、1. (1) 乳酸菌 （2）无氧 葡萄糖 乳酸 C6H12O62C3H6O3＋能量
(3)5%~20% 煮沸冷却 半坛 香辛料 八成满 冷却的盐水 盖好坛盖 注满水 经常向水槽中补充水
2.(1).①真菌 野生 ②异养兼性 酒精 ③温度 28
(2).①异养好氧 ②30~35℃
（3）O2、糖源 糖源 乙醛
（4）①70% ②新鲜 ③1/3 ④ 18~30℃ 发酵瓶口取样 ⑤30~35℃ 17~8d
易错易混：
　√×√× ×　 　×　×　√　 √　 ×　
课堂合作探究
【情境探究1】
(1)为了保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。
(2)煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止杀死坛内的乳酸菌等微生物。
(3)蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌为主，它们进行代谢时会产生较多的CO2,如果泡菜坛装太满，发酵液可能溢出
(4)①选择气密性好的泡菜坛。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，盐水没过全部菜料。④盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水；发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补水。
【情境探究2】
(1)应该先冲洗葡萄再去梗。防止先去梗时损伤葡萄，再冲洗时增加被杂菌污染的机会。
(2)反复冲洗会洗去吸附在葡萄表面的酵母菌菌种，不利于发酵的进行。
(3)先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，消耗完氧气后再进行酒精发酵；同时防止发酵过程中因为产生CO2造成发酵液溢出。
(4)拧松瓶盖是为了放出CO2,防止发酵瓶爆裂。不能打开瓶盖，避免杂菌污染。
(5)防止发酵液被污染。
(6)温度是影响酵母菌和醋酸菌生长和发酵的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度为28 ℃。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃。
(7)　制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵中污染发酵液，而避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，封闭充气口；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。
【典例分析1】 D【典例分析2】． B【典例分析3】. B　
【基础演练】
一．选择题
1．下列关于微生物发酵的叙述，错误的是( )
A．制作葡萄酒的过程中，将葡萄浆放入发酵瓶中时，应尽可能装满
B．制作果酒的过程中，添加适量蔗糖可获得酒精含量和甜度均较高的果酒
C．制作果醋的过程中，发挥作用的优势菌种是醋酸菌
D．泡菜腌制过程中，可加入已腌制过的泡菜汁来加快发酵进程
2．在《诗经·邶风·谷风》中有“我有旨蓄，亦以御冬”的记载“旨蓄”就是储藏的美味食品， 也就是今天腌制的酸菜、泡菜。下列叙述正确的是( )
A．制作泡菜时腌制时间过长会引起细菌大量繁殖
B．条件适宜时蔬菜中的糖转化成醋酸降低溶液pH
C．发酵坛表面可能出现一层由乳酸菌繁殖形成的白膜
D．通过向泡菜坛沿边水槽注水可保持发酵所需的环境
3．黄酒是世界上最古老的酒类之一。源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。以糯米、黍米、粟为原料。一般酒精含量为14%~20%，酒的品质取决于菌种。下图表示酿制黄酒的一种工艺流程。下列有关叙述正确的是( )
A．菌种a能产生淀粉酶，淀粉可作为菌种a的碳源和氮源
B．菌种b在增殖过程中，应保证发酵装置内严格的无氧环境
C．发酵后通过压榨过滤可以提高酒精产量
D．工艺c表示灭菌，目的与“蒸煮”相同
4．在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行。下图甲是醋酸发酵装置，乙是培养液pH变化曲线图，下列叙述不正确的是( )
A．发酵初期不通气，溶液中没有气泡产生
B．中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵
C．后期接种醋酸菌，适当通气并提高发酵温度
D．图乙中能正确表示pH变化的曲线是②
5．下列关于果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的叙述中，正确的是( )
A．制作果酒时冲洗葡萄应先去枝再冲洗以避免杂菌污染
B．酵母、毛霉、曲霉等真核生物均参与了腐乳的发酵
C．果醋制作过程中打开发酵瓶是为了排出产生的CO2
D．为了加快泡菜的自然发酵过程需要人工接种酵母菌
6．老坛酸菜古称菹，《周礼》中就有其名。北魏的《齐民要术》中更是详细介绍了祖先用白菜(古称菘)等原料腌渍酸菜的多种方法。2022年3.15消费者权益日曝光的“土坑酸菜” 由于制作过程中操作不规范导致其中含有的杂质较多，给食品安全留下隐患。下列说法正确的是( )
A．腌制酸菜主要是利用植物体表面天然的醋酸菌在无氧环境中进行发酵
B．腌制的酸菜“咸而不酸”的原因很可能是加入食盐过多，抑制了菌种发酵
C．酸菜要尽快食用，以免腌制发酵时间过长导致亚硝酸盐含量增加
D．“土坑酸菜”发酵过程中可以添加一定量的抗生素抑制杂菌生长，防止其腐败变质
7.下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是( )
A．利用醋酸菌制作果醋时，需先通气再密封以提高发酵效率
B．利用乳酸菌制作泡菜时，加大用盐量可缩短发酵时间
C．利用酵母菌制作果酒时，控制 30℃左右可提高产酒量
D．制作果醋、泡菜、果酒的过程中发酵液 pH 都下降
8.下列关于腐乳制作原理的叙述，错误的是( )
A．腐乳制作的实质是将大分子有机物分解为小分子有机物的过程
B．腐乳发酵中，起作用的微生物为异养型真菌
C．发酵过程中，毛霉、曲霉等微生物为互利共生关系
D．家庭自制腐乳时，一般不需单独接种菌种
9.泡菜酸脆可口，深受人们的喜爱。有关泡菜腌制的叙述错误的是( )
A．腌制泡菜中蔬菜、盐水应加满泡菜坛
B．腌制泡菜时加入少量白酒，可以减少杂菌的污染
C．腌制泡菜时，为了缩短发酵的时间可以加入一些原来的泡菜汁
D．腌制泡菜的早期可能有一些气体产生
10.某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是( )
A．果酒发酵时，每日迅速打开瓶盖放气，避免空气回流进入发酵容器
B．果酒发酵时，用斐林试剂检测还原糖的含量，砖红色沉淀逐日增多
C．果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵产生的气泡量
D．果醋发酵时，重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深
11.泡菜起源于中国，是我国的传统食品之一。贾思勰《齐民要术》中已有制作泡菜的专述：“作盐水，令极咸，于盐水中洗菜。若先用淡水洗者，菹烂。洗菜盐水，澄取清者，泻者瓮中，令没菜把即止，不复调和。”该表述说明食盐的用量非常关键。研究小组探究泡菜制作过程中不同浓度的食盐对亚硝酸盐产生的影响，结果如图。下列相关叙述正确的是( )
A．腌制过程中，坛中出现溶液量增多现象的主要原因是细胞呼吸产生水
B．食盐的浓度越低，亚硝酸盐含量的峰值越高，这与杂菌繁殖数量有关
C．在泡菜发酵过程中，坛中无氧环境的创设仅依靠盐水浸没蔬菜就能实现
D．达到峰值后，亚硝酸盐含量下降的原因是亚硝酸盐被微生物转变成亚硝胺
12．下列关于腐乳制作的叙述，错误的是( )
A．毛霉可利用其体内的酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸
B．卤汤中酒的含量越高，杂菌繁殖越快，豆腐易腐败
C．用盐腌制腐乳的过程中，要控制盐的用量，盐的浓度过高会影响口味，过低则不足以抑制杂菌的生长，导致豆腐腐败
D．制作过程可以表示为让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
二．非选择题
13．下图是生物小组设计的简单发酵的实验装置进行果酒和果醋的制作。回答下列问题：
(1)利用此装置进行苹果酒的发酵，装置中管道②呈曲线形，其作用是_____。 将苹果汁装入发酵瓶前，发酵瓶可用体积分数为70%的酒精进行消毒。果汁倒入瓶中后要留出1/3的空间，这样做的目的是_____。
(2)在进行发酵过程中，装置充气口①关闭，此过程中主要由_____(填物质)提供碳源，发酵后可以用_____溶液来 检测发酵产物。
(3)制作苹果醋时应将①打开，通过③检测发酵液，发酵液中的H+浓度会_____(填“增大”、“变小”或“不变”)。
[答案](1) 防止空气中的微生物的污染 防止发酵液溢出 (2) 葡萄糖 酸性重铬酸钾 (3)增大
14．杨梅果实风味独特，酸甜适中，具有很高的营养价值和保健价值。下列是制作杨梅酒和杨梅醋的流程图。请回答下列问题。
制取发酵液：向杨梅汁中加入白砂糖，将糖的质量分数调至8%，灭菌冷却 → 酒精发酵：接种酵母菌，恒温发酵 → 果醋发酵：加入酒精，接种醋酸菌 →取样检测：对发酵产物进行检测
(1)传统发酵中，发酵液虽然未经过严格的灭菌处理，但杂菌却不能正常生长繁殖，这是由于果酒发酵的________________条件抑制了杂菌的生长。
(2)果酒制作过程中，酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是_______________，该阶段应该将温度控制在___________；温度适宜时果酒发酵时间较短，原因是________________。
(3)杨梅醋的发酵过程中，除去必需的营养物质外，还需要往发酵液中持续地通入________________，发生的化学反应式是：________________________________
(4)如图表示果酒发酵过程中，发酵液的糖度(葡萄糖的质量分数)和酒精度(酒精的体积分数)随时间变化的关系。发酵前24 h，糖度变化很小，酒精度上升很慢，其原因是____________。
(5)泡菜也是传统发酵食品，深受大家喜爱。泡菜制作利用的主要微生物是____________。若制作的泡菜“咸而不酸”，最可能的原因是______________________
[答案](1)缺氧、酸性
(2) 细胞质基质 18-25℃ 此时与果酒发酵相关的酶活性高，发酵速度快
(3) #无菌氧气##无菌空气# C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O
(4)此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸，大量增殖
(5) 乳酸菌 在缺氧的环境条件下，乳酸菌发酵可产生大量乳酸盐过多，抑制了乳酸菌发酵
15.近年来，纪录片《舌尖上的中国》引发全民关注美食的热潮，其中多次讲述了利用不同微生物的发酵作用制作的美味食品。请分析回答下列问题：
(1)在果醋制作时，运用醋酸菌在供应________和糖源充足时，将果糖分解成醋酸；在糖源不充足时，也可以利用酒精生成醋酸。
(2)腐乳生产过程有多种微生物的参与，其中起主要作用的是________。腐乳制备过程中，加盐可以______________________，使豆腐块变硬。腐乳制作的流程是：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。用盐腌制时，应注意控制_______；配制卤汤时，要使卤汤中酒的含量控制在________%左右。
(3)制作泡菜的原理是乳酸菌在无氧的环境下大量繁殖，将葡萄糖分解成乳酸。蔬菜在腌制过程中，会产生亚硝酸盐，在___________条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________________反应后，再与N -1- 萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色染料。
15.[答案](1)氧气 (2) 毛霉 析出豆腐中的水分 盐的用量 12
(3) 盐酸酸化 重氮化 玫瑰红
【课后P8练习与应用答案】
(1)X (2） X （3）V 2. D
拓展应用：1.提示 腐乳 、泡菜、酱、豆豉等都是生活中常见的传统发酵食品
（1）在发酵10天后食用比较合适，因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低。
可能食盐浓度不合适、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。
“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种。
3.C合适。出料口可用来取样；充气口充气有利于醋酸杆菌更好地进行有氧呼吸，提高发酵效率。排气口可以用来排出发酵过程中产生的气体，连接的弯管可以防止空气中微生物的污染。改进：可以在充气口填充棉花或安装过滤装置防外来杂菌污染。
第17页 第18页
（北京）股份有限公司

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