资源简介

第1章 发酵工程
第1节　传统发酵技术的应用
年级 高二年级 授课时间 1课时
课题 第1节　传统发酵技术的应用
教材分析 一、教材分析 本节课是人教版高中生物 2019 选择性必修三《发酵工程》的开篇内容，是传统生物技术与现代发酵工程的衔接点，具有重要的承上启下作用。 从知识关联来看，本节课承接了初中生物学中微生物初步认知的基础，同时为后续学习 “发酵工程的基本原理与应用” 等核心内容搭建框架，帮助学生建立 “传统经验型发酵→现代技术化工程” 的认知脉络。教材围绕果酒、果醋、泡菜、腐乳等常见传统发酵食品，通过原理阐释、操作要点解析和实际应用拓展，呈现传统发酵技术的核心逻辑，既注重知识的系统性，又强调与生活实践的联系。 从学科素养培养来看，教材通过引导学生分析发酵过程中菌种的作用、环境条件的控制等内容，帮助学生理解微生物代谢与环境因素的关系，形成生命观念；通过设计探究实验、分析实际生产案例，培养学生的科学思维和科学探究能力；通过介绍传统发酵技术的历史传承与现代创新，让学生认识生物技术在食品生产、文化传承中的价值，增强社会责任意识。
教学目标 【知识目标】 掌握果酒、果醋、泡菜、腐乳制作的核心原理，明确每种发酵技术对应的菌种类型（酵母菌、醋酸菌、乳酸菌、毛霉等）及代谢特点。 理解各类传统发酵技术的关键条件（温度、氧气、pH 等）及其对发酵效果的影响。 梳理传统发酵技术的操作流程，辨析不同发酵过程的异同点，构建 “菌种→ 条件 →产物→ 应用” 的知识体系。 初步了解传统发酵技术与现代发酵工程的联系与区别，认识发酵技术的发展历程。 【素养目标】 1.生命观念：通过分析不同菌种在发酵过程中的代谢活动，理解微生物的生命活动与环境条件的适应性，建立结构与功能相适应的生命观念。 2.科学思维：基于传统发酵技术的原理和操作要点，分析实际生产中出现的问题（如发酵失败、产物风味异常等），培养逻辑推理和问题分析能力；通过对比不同发酵技术的异同，归纳总结传统发酵技术的共同规律。 3.科学探究：设计简易的传统发酵实验方案（如家庭自制果酒、泡菜），规范实验操作流程，记录实验现象，分析实验结果，体验科学探究的完整过程。 4.社会责任：了解传统发酵技术在食品工业、日常生活中的广泛应用，认识其在传承饮食文化、保障食品安全、促进可持续发展中的重要作用；关注发酵技术的现代创新，树立科学技术服务于人类的意识。
教学重、难点 【教学重点】 果酒、果醋、泡菜、腐乳制作的原理（菌种类型、代谢过程）。 各类传统发酵技术的关键条件控制（温度、氧气、原料处理等）。 传统发酵技术的实际应用及与生活的联系。 【教学难点】 理解不同菌种代谢特点与发酵条件控制之间的逻辑关系。 分析发酵过程中可能出现的问题及解决方法。 构建传统发酵技术与现代发酵工程的知识关联。
教学过程
教学内容 教师活动 学生活动
新知探究 新课导入 1、展示一组传统发酵食品的图片（如葡萄酒、陈醋、泡菜、腐乳、馒头等），播放一段介绍传统发酵食品制作工艺的短视频，提问引发学生思考：“这些美味的食品是如何制作出来的？为什么同样的原料，经过不同的处理会产生不同的风味？其中蕴含着怎样的生物学原理？” 2、播放一段凉州词的短视频。教师：“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。”（唐·王翰）诗中提及的葡萄酒是人类利用微生物发酵制作而来的。通过微生物的发酵作用还可以制作葡萄醋。葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄为原料发酵而来的饮品。为什么一个是醇厚浓香、耐人寻味的酒，一个却是酸味柔和、口感绵长的醋呢？ 学生观看视频，思考回答相应问题：葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来；但是一个经酵母菌的无氧呼吸产生了酒精，另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。
一、发酵与传统发酵技术 【知识讲解】 教师展示资料： 资料一：夏禹时期，已有了关于杜康造秫酒的传说。我国酿造白酒的工艺在世界上独树一帜，白酒一般是以谷物为原料，加酒曲发酵而成的。 资料二：1857年，法国的微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的。此后，人们才开始了解发酵的本质。 资料三：研究人员用显微镜观察酒曲，发现酒曲内含有根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等几十种微生物。 1.教师讲解发酵的概念、原理、类型、产品 【教师提问】 你知道腐乳是怎么制作的吗？ 根据学生的回答，针对腐乳制作这个实例，深入讲解传统发酵技术的应用，并将其分类，优缺点讲明白。 【知识讲解】 腐乳制作原理讲解： ①蛋白质在微生物（如毛霉）的作用下分解为小分子肽和氨基酸；脂肪分解为甘油和脂肪酸。 ②强调毛霉在腐乳制作中的主要作用。 ③制作过程 展示腐乳制作的流程图，讲解制作步骤：豆腐切块→接种毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。 学生思考： 1、酒曲是什么 2、酿酒加酒曲的目的是什么 （答：使原料通过微生物的代谢转化为人类所需的产物。 ） 学生阅读课本相关内容，深入分析，认真听讲做笔记。 学生阅读课文相关内容、认真做笔记并尝试回答。 学生思考讨论腐乳制作，理解毛霉在腐乳制作中的重要作用。认真听教师的讲解，并认真做笔记。
习题巩固 教师PPT展示三道针对性的选择题，让学生自主完成，以便及时诊断学情，查缺补漏。 1．下列有关发酵的叙述,正确的是(　 　) A.植物细胞无氧呼吸产生酒精的过程属于发酵 B.动物细胞无氧呼吸产生乳酸的过程属于发酵 C.乳酸菌无氧呼吸产生乳酸的过程属于发酵 D.发酵特指微生物细胞进行无氧呼吸的过程 2. 下列关于传统发酵技术的叙述，错误的( ) A.传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵 B.传统发酵利用的微生物一般为天然存在的单一菌种 C.传统饮食中的酱油、醋、泡菜等可通过传统发酵获得 D.传统发酵存在杂菌情况不明、过程控制缺乏标准等问题 3.下列关于腐乳发酵原理的叙述，不正确的是(　　) A．腐乳发酵有多种微生物参与，如毛霉、酵母、曲霉等 B．发酵后期需要密封腌制，由此可推知毛霉为厌氧微生物 C．发酵过程中，蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸 D．发酵过程中毛霉和曲霉为竞争关系 学生认真完成针对性训练，及时反思。
(一) 制作泡菜 【播放视频】 教师播放一段舌尖上的中国——四川泡菜制作的短视频。 【概念讲解】 1.教师展示PPT并讲解泡菜制作的菌种乳酸菌（原核生物）。 2.发酵原理：在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。 3.材料用具：食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛料、泡菜坛或其他密封性良好的罐子。 4.泡菜制作方法步骤： （1）用清水和食盐配制质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 (2)将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满。 (3)将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。 (4)向坛盖边沿的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间。 【小组讨论】 引导学生5、结果分析：如何判断腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？ ①泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定； ②可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态； ③根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定； ④根据亚硝酸盐的含量来评定。 【进一步探究】 教师提问：“泡菜制作过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况如何？”引导学生分析发酵初期、中期和后期的变化。 讲解乳酸含量和乳酸菌含量的曲线图 (3)讲解亚硝酸盐含量的曲线图 学生观看视频，明白泡菜的制作与乳酸菌有关，并思考乳酸菌的代谢类型。 学生阅读课文相关内容、认真做笔记并尝试回答。 学生分组进行小组讨论：1.如何判断腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？结合教师的讲解完善答案并做笔记。 学生根据教师提示，分析发酵初期、中期和后期的变化。阅读PPT内容思考，适当补充笔记。
习题巩固 教师PPT展示四道针对性的选择题，让学生自主完成，以便及时诊断学情，查缺补漏。 1．《舌尖上的中国》讲述四川泡菜时曾强调“腌泡菜也有大讲究”。下列有关泡菜制作的叙述，正确的是(　　) A．泡菜制作过程中食盐用量越低越有利于乳酸菌的生长 B．制作泡菜时泡菜坛要密封，主要目的是避免外界杂菌的污染 C．蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高 D．将配制好的盐水煮沸后冷却待用，冷却的目的是降低水中氧气的含量 2．如图为泡菜制作过程中乳酸、乳酸菌和亚硝酸盐含量的变化曲线。据图分析，下列叙述不合理的是( ) A.发酵初期，发酵液中的O2抑制部分乳酸菌代谢，乳酸产量少 B.发酵初期，亚硝酸盐含量较低，是泡菜风味品质最好的时期 C.发酵中期，乳酸大量积累导致pH下降，抑制其他微生物生长 D.发酵后期，乳酸含量增加到一定浓度后，会导致乳酸菌数量下降 3．为研究添加有机酸对泡菜品质的影响，研究者以未添加有机酸的发酵萝卜泡菜为对照，在老母水（反复使用的泡菜水）中添加0.089mol/L的不同有机酸（乳酸、乙酸、柠檬酸）来制作发酵萝卜泡菜，部分实验结果如图1、2所示。下列叙述错误的是（ ） A．为保证泡菜不被杂菌污染，使用的器具都需提前进行灭菌处理 B．加入柠檬酸能促进泡菜的发酵，且比CK组的亚硝酸盐含量低 C．与加入乙酸相比，加入乳酸组发酵速度更快但5d亚硝酸盐含量略高 D．加入3种有机酸，均可加速发酵进程且加入乙酸效果最佳 4.某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为5%的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图。 (1) 据图分析，从亚硝酸盐的含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？ (2)他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？ (3) 加入“陈泡菜水”的目的是什么？ 答案：C B D 发酵11天后，亚硝酸盐含量降到较低水平。 可能是食盐浓度过高、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”相当于接种乳酸菌。 学生认真完成针对性训练，及时反思。
(二) 制作果酒和果醋 【知识讲解】 教师讲解果酒的制作相关原理、材料用具以及方法步骤。 1.制作果酒原理讲解：酵母菌在无氧条件下将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳。 2.制作果醋原理讲解：醋酸菌在 O 2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸（反应简式 1）；当缺少糖源时，则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸（反应简式 2）。 3材料用具：.新鲜的葡萄、洗洁精、70%的酒精、榨汁机、发酵瓶和纱布等。 4.方法步骤： 【播放视频】制作果酒和果醋 【知识讲解】 引导学生阅读课本相关内容，讲解： （1）器具消毒 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70%的酒精消毒，晾干备用。 （2）冲洗葡萄 取新鲜葡萄，先用清水冲洗 1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。 （3）榨汁装瓶 用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。 （4）果酒发酵 将温度控制在18-30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。 （5）果醋发酵 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30-35℃，时间为7-8d。 【小组讨论】 教师PPT展示问题：1.如何检测果酒和果醋的制作是否成功？ 结合讨论结果，引导学生得出答案 ①果酒： a.闻 b.品尝 c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测 ②果醋： a.闻 b.品尝 c.使用pH试纸检测和比较发酵前后的pH值 d.观察醋酸菌膜是否形成。 【课堂小结】教师引导学生总结果酒制作和果醋制作的不同 学生观看视频，阅读课文相关内容、认真做笔记并尝试回答。 学生思考回答，加深理解发酵与传统发酵技术的应用。 学生分组进行小组讨论：1.如何检测果酒和果醋的制作是否成功？ 回应互动，进一步归纳总结本模块的核心知识。
习题巩固 教师PPT展示四道针对性的选择题以及一道讨论题，让学生自主完成，以便及时诊断学情，查缺补漏。 1.下列有关果酒、果醋制作原理及装置的叙述,错误的是(　　) A.酵母菌进行酒精发酵时的温度一般为30~35 ℃ B.果酒表面出现菌膜可能会导致果酒变酸 C.果醋发酵时必须保证氧气充足 D.用于制作果醋的装置也可以用于制作果酒 答案A 2．下列鉴定果酒和果醋制作是否成功的方法中,不合理的是 (　　) A.通过向果酒发酵液中加入重铬酸钾试剂进行鉴定 B.通过检测果酒发酵前后杂菌的数量变化进行鉴定 C.对于果醋通过品尝的方法进行鉴定 D.通过检测果醋发酵前后发酵液的pH变化进行鉴定 答案：B 3．下图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程图和发酵装置示意图。下列相关分析正确的是(　　) A．①过程要先切块后清洗以减少杂菌的污染 B．②过程发酵所用的酵母菌无具膜结构的细胞器 C．②过程中为保证无氧环境，应将发酵装置中发酵瓶装满 D．③过程需要将发酵装置中的充气口开关打开 答案：D 3．下图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程图和发酵装置示意图。下列相关分析正确的是(　　) A．①过程要先切块后清洗以减少杂菌的污染 B．②过程发酵所用的酵母菌无具膜结构的细胞器 C．②过程中为保证无氧环境，应将发酵装置中发酵瓶装满 D．③过程需要将发酵装置中的充气口开关打开 答案：D 4.有3位同学分别采用了3种不同的发酵装置来制作果醋。 A同学用的是带盖的塑料瓶； B同学用了没有盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的8层纱布覆盖； C同学则设计了如右图所示的发酵装置。 结合果醋的制作原理，你认为哪一种发酵装置更适合制作果醋？你还能继续改进这种装置吗 C同学的装置更适合制作果醋。 学生认真完成针对性训练，及时反思。
课堂小结
板书设计 传统发酵技术的应用 一、发酵与传统发酵技术 1.概念 2.原理 3.类型 4.产品 二、尝试制作传统发酵食品 1.腐乳的制作 2.泡菜的制作 3.果酒果醋的制作 三、练习与应用
练习与应用 1. 油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。判断下列相关表述是否正确。 （1）卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌不存在竞争关系。 （ ） （2）乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2。（ ） （3）微生物发酵产生了不同的代谢物使得该臭豆腐具有特殊的味道。（ ） 答案：× × √ 2. 传统发酵食品的制作需要各种各样的微生物。下列相关叙述错误的是（ ） A. 腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸发酵 B. 制作腐乳利用了毛霉等产生的蛋白酶 C. 制作果酒利用了酵母菌在无氧条件下产生酒精 D. 制作果醋利用了醋酸菌在无氧条件下产生醋酸 答案：D 3.请举例说说你身边的传统发酵食品有哪些，它们的制作原理是什么。有机会的话，你也可以尝试做一做。 提示：腐乳、泡菜、酱、豆豉等都是生活中常见的传统发酵食品。 4.（2025高考重庆卷生物）豆瓣酱是我国地方特色调味品，生产豆瓣酱时要将蚕豆瓣制作成豆瓣曲，再添加调料进一步发酵，下列说法错误的是（ ） A．沸水浸泡能杀死蚕豆细胞，减少有机物消耗 B．面粉可为菌种的快速繁殖和生长提供营养 C．菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物 D．豆瓣酱的制备主要是利用厌氧微生物发酵 答案：D 5．古代劳动人民意外发现在特殊环境下生产得到的食物别有风味，并将这些生产环节口耳相传，就得到了我们现在美味的发酵食品。 (1)泡菜的酿造一般用到的菌种为 ，其代谢类型为 。从结构方面分析，其与酵母菌的本质区别是 。 (2)工厂进行米酒生产一般需要进行包括“原料准备→原料蒸熟→冷却→加酒曲→密封发酵→检测成品”等几个阶段。 ①生产中冷却操作的目的是 。 ②检测成品实际是为了查看原料中的淀粉是否全部分解，可用 进行检测。对最终获得的甜酒进行品质分析时，可以借助仪器对酒精度和含糖量进行品质测定，也可以通过__________________等方法进行初步品质鉴定。 ③若酿造不成功，最终产生的甜酒会有酸味，在变酸的甜酒表面可以观察到什么现象？ 。请描述该过程酵母菌含量变化 。 答案：乳酸菌 （异养）厌氧型 乳酸菌无以核膜为界的细胞核 避免高温杀死酒曲中的微生物 碘液 色泽、嗅味、品尝 在甜酒表面可以观察到产生一层特有的菌膜 先增加后减少
教学反思 本节课通过情境导入、资料分析和实验探究等多种教学方式，激发了学生的学习兴趣，注重理论与实践的结合，有助于学生理解和掌握核心知识，培养科学探究能力。但在教学过程中，部分学生对微生物代谢与发酵条件的关系理解不够深入，实验方案设计的逻辑性有待加强。后续教学中，可增加更多生活化的实例和动画演示，帮助学生理解抽象概念；在实验探究环节，提前预留更多时间进行方案讨论和指导，确保实验的顺利开展。同时，加强课后实验的跟踪和反馈，及时解决学生在实验中遇到的问题，提升教学效果。
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