資源簡介

生物學案
第1節傳統發酵技術的應用（2個課時）
【學習目標】
1.說出泡菜制作過程，并分析影響泡菜腌制的條件（生命觀念）
2.說出果酒、果醋制作的原理和過程（生命觀念）
3.嘗試設計發酵裝置，并完成果酒和果醋的制作（科學探究）
【基礎梳理】
發酵與傳統發酵技術
（1）發酵：是指人們利用 ，在適宜的條件下，將原料通過微生物的 轉化為人類所需要的產物的過程。
(2)傳統發酵技術
①概念：直接利用原材料中 的微生物，或利用前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發酵物中的微生物進行發酵、制作食品的技術。
②實例——腐乳的制作
a．經過微生物的發酵，豆腐中的蛋白質被分解成 。
b．參與的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是 。
③特點：傳統發酵以 及半固體發酵為主，通常是 式或作坊式。
嘗試制作傳統發酵食品
1.制作泡菜
(1)菌種來源：植物體表面天然的 。
(2)原理:在 條件下,乳酸菌將 分解成 。
反應式： 。
(3)制作流程
制作流程 具體操作
配制鹽水 用清水和食鹽配制質量百分比為 的鹽水， 待用
原料加工和裝壇 將新鮮蔬菜洗凈，切塊，晾干后裝入泡菜壇內，裝至 時，加入蒜瓣、生姜及其他 ，繼續裝至 。
加鹽水 緩緩注入 ，使鹽水沒過全部菜料， 。
封壇發酵 向壇蓋邊沿的水槽中 ，并注意 ,室溫發酵
2.制作果酒和果醋
(1).釀酒的菌種——酵母菌
①分布：酵母菌是一類單細胞 ,在一些含糖量較高的水果、蔬菜表面經常可以發現酵母菌的存在，許多新鮮水果（如葡萄）的果皮表面附著有大量的不同種類的 酵母菌。
②代謝特點：酵母菌是 厭氧微生物，在無氧條件下能進行 發酵，有氧條件下大量繁殖。
③影響因素： 是影響酵母菌生長的重要因素，釀酒酵母的最適生長溫度約為 ℃。
(2).釀醋的菌種——醋酸菌
①代謝特點：醋酸菌是 細菌。
②影響因素：多數醋酸菌的最適生長溫度為 。
(3).釀醋原理
當 都充足時，醋酸菌能通過復雜的化學反應將糖分解成乙酸；當缺少 時，則直接將乙醇轉化為 ,再轉為乙酸。
（4）.制作果醋的方法步驟
①將發酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分數為 的酒精消毒，晾干備用。
②取 葡萄，用清水沖洗1~2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。
③用榨汁機榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發酵瓶中（注意：要留有大約 的空間）,蓋好瓶蓋。
④將溫度控制在 進行發酵。在發酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一次（注意：不是打開瓶蓋）,此后再擰緊瓶蓋。發酵時間為10~12d。可通過從 來對發酵的情況進行監測。
⑤當葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進行葡萄醋的發酵。發酵溫度為 ，時間為 。
注意： 葡萄汁裝入發酵瓶時，要留有大約1/3的空間，目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡瓶內O2,再進行酒精發酵，還可防止因發酵過程中產生的CO2過多而造成發酵液溢出。
易錯易混辨析：
(1)泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸發酵(　 　)
(2)泡菜的制作前期需要通入氧氣，后期應嚴格保持無氧條件( )
(3)泡菜壇的選擇、發酵過程中壇沿要注滿水都有利于泡菜的無氧發酵(　 　)
(4)泡菜制作過程可以隨時取出食用不同酸味的泡菜(　 　)
(5)制作泡菜過程中，有機物的干重和種類將減少(　 　)
(6)醋酸菌在無氧條件下利用乙醇產生醋酸(　 　)
(7)酵母菌是嗜溫菌，所以果酒發酵所需的最適溫度高于果醋發酵溫度(　 )
(8)在果酒發酵后期擰開瓶蓋的間隔時間可延長(　 　)
(9)在家庭中用新鮮葡萄制作果酒時，需給發酵裝置適時排氣(　 　)
(10)在制作葡萄酒的過程中，應先去除葡萄的枝梗，再進行反復沖洗，這樣才可以洗得徹底(　 　)
課堂合作探究
【情境探究1】如圖為制作泡菜的過程，請據圖思考回答問題：
(1)在泡菜制作的發酵過程中，為什么要經常向泡菜壇的水槽中補充水？
(2)制作泡菜時，鹽水為什么煮沸后冷卻？
(3)為什么泡菜壇只能裝八成滿？
(4).乳酸菌是厭氧菌，發酵時需控制嚴格的無氧環境。嘗試說出泡菜制作過程中制造無氧環境的措施。
【歸納總結】．泡菜發酵過程中乳酸菌、乳酸及亞硝酸鹽含量的變化
項目 乳酸菌 乳酸 亞硝酸鹽
發酵初期 少(有O2、乳酸菌活動受抑制) 少 增加(硝酸鹽還原菌的作用)
發酵中期 最多(乳酸抑制其他菌活動) 積累、增多、pH下降 下降(硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解)
發酵后期 減少(乳酸繼續積累，pH繼續下降，抑制其活動) 繼續增多，pH繼續下降，直至穩定 下降至相對穩定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)
含量變化 曲線
注意 亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進硝酸鹽還原形成的，而不是硝化細菌氧化氨形成
提醒　營造“無氧環境”的3項措施
①選擇的泡菜壇要密封性好。
②加入蔬菜后要注入煮沸冷卻的鹽水，使鹽水沒過全部菜料。
③蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿清水。
【情境探究2】下圖為果酒和果醋制作的流程，請思考回答：
(1)從防止材料被污染的角度思考是先沖洗葡萄還是先去梗，并闡述其原因。
(2)為什么葡萄處理時不能夠反復沖洗？
(3)為什么將葡萄汁裝入發酵瓶時要留1/3空間？
(4)制作葡萄酒過程中，每隔12h左右擰松一次瓶蓋，目的是什么？能否打開瓶蓋？為什么？
(5)當葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進行葡萄醋的發酵。蓋上一層紗布的目的是什么？
(6).制作葡萄酒時，為什么要將溫度控制在18～30 ℃？制作葡萄醋時，為什么要將溫度控制在30～35 ℃？
(7).在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物生長？它們會對果酒發酵產生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？
【歸納總結】．果酒制作與果醋制作的比較
項目 果酒制作 果醋制作
發酵菌種 酵母菌 醋酸菌
菌種來源 新鮮水果果皮表面附著的大量不同種類的酵母菌 空氣中的野生型醋酸菌或購買醋酸菌的菌種或從食醋中分離醋酸菌
發酵原理 ①在有氧條件下： C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O＋能量 ②在無氧條件下： C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2＋能量 ①氧氣、糖源都充足時： C6H12O6＋2O2 2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量 ②缺少糖源時： C2H5OH＋O2 CH3COOH＋H2O＋能量
發酵條件 溫度 一般控制在18～30 ℃ 30～35 ℃
時間 10～12 d 7～8 d
氧氣 初期需氧，后期不需氧 始終需要氧
pH 最適pH為4.5～5.0 最適pH為5.4～6.0
【典例分析1】．微生物發酵可用于食品加工。下列敘述錯誤的是(　　)
A．葡萄酒發酵的溫度若超過30 ℃，則需要采取適當的降溫措施
B．制作果酒時，向果汁中加入一定量蔗糖，可提高果酒酒精含量
C．制作果醋時，應持續向發酵裝置中通入潔凈空氣
D．從果醋中分離出的菌種可用于制作酸奶
【典例分析2】．(2020·江蘇卷)某同學在線提交了在家用帶蓋玻璃瓶制作果酒和果醋的實驗報告，他的做法錯誤的是(　　)
A．選擇新鮮的葡萄略加沖洗，除去枝梗后榨汁
B．將玻璃瓶用酒精消毒后，裝滿葡萄汁
C.酒精發酵期間，根據發酵進程適時擰松瓶蓋放氣
D.酒精發酵后去除瓶蓋，蓋一層紗布，再進行醋酸發酵
【典例分析3】.下列關于傳統發酵技術應用的敘述，正確的是(　　)
A.利用乳酸菌制作酸奶過程中，先通氣培養，后密封發酵
B.家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是純種發酵
C.果醋制作過程中發酵液pH逐漸降低，果酒制作過程中情況相反
D.毛霉主要通過產生脂肪酶、蛋白酶和纖維素酶參與腐乳發酵
答案 課前自主探究
一、(1) 微生物 代謝 (2) ① 天然存在 ② a．小分子的肽和氨基酸。b．毛霉
③ 混合菌種的固體發酵 家庭
二、1. (1) 乳酸菌 （2）無氧 葡萄糖 乳酸 C6H12O62C3H6O3＋能量
(3)5%~20% 煮沸冷卻 半壇 香辛料 八成滿 冷卻的鹽水 蓋好壇蓋 注滿水 經常向水槽中補充水
2.(1).①真菌 野生 ②異養兼性 酒精 ③溫度 28
(2).①異養好氧 ②30~35℃
（3）O2、糖源 糖源 乙醛
（4）①70% ②新鮮 ③1/3 ④ 18~30℃ 發酵瓶口取樣 ⑤30~35℃ 17~8d
易錯易混：
　√×√× ×　 　×　×　√　 √　 ×　
課堂合作探究
【情境探究1】
(1)為了保證壇內乳酸菌發酵所需的無氧環境。
(2)煮沸有兩大作用，一是除去水中氧氣，二是殺滅鹽水中的微生物。冷卻是為了防止殺死壇內的乳酸菌等微生物。
(3)蔬菜剛入壇時，其表面帶入的微生物主要以不抗酸的大腸桿菌和酵母菌為主，它們進行代謝時會產生較多的CO2,如果泡菜壇裝太滿，發酵液可能溢出
(4)①選擇氣密性好的泡菜壇。②鹽水煮沸后冷卻待用。③裝壇時壓實，鹽水沒過全部菜料。④蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿清水；發酵期間不宜開蓋，并注意在發酵過程中經常向水槽中補水。
【情境探究2】
(1)應該先沖洗葡萄再去梗。防止先去梗時損傷葡萄，再沖洗時增加被雜菌污染的機會。
(2)反復沖洗會洗去吸附在葡萄表面的酵母菌菌種，不利于發酵的進行。
(3)先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，消耗完氧氣后再進行酒精發酵；同時防止發酵過程中因為產生CO2造成發酵液溢出。
(4)擰松瓶蓋是為了放出CO2,防止發酵瓶爆裂。不能打開瓶蓋，避免雜菌污染。
(5)防止發酵液被污染。
(6)溫度是影響酵母菌和醋酸菌生長和發酵的重要因素。釀酒酵母的最適生長溫度為28 ℃。因此需要將溫度控制在其最適溫度范圍內。而醋酸菌是嗜溫菌，最適生長溫度為30～35 ℃，因此要將溫度控制在30～35 ℃。
(7)　制作果酒的過程中，除酵母菌之外，還會有其他雜菌生長，它們會在酒精發酵中污染發酵液，而避免發酵液污染需要從發酵制作的過程全面考慮。例如，榨汁機、發酵瓶要清洗干凈，裝入葡萄汁后，封閉充氣口；每次排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋等。
【典例分析1】 D【典例分析2】． B【典例分析3】. B　
【基礎演練】
一．選擇題
1．下列關于微生物發酵的敘述，錯誤的是( )
A．制作葡萄酒的過程中，將葡萄漿放入發酵瓶中時，應盡可能裝滿
B．制作果酒的過程中，添加適量蔗糖可獲得酒精含量和甜度均較高的果酒
C．制作果醋的過程中，發揮作用的優勢菌種是醋酸菌
D．泡菜腌制過程中，可加入已腌制過的泡菜汁來加快發酵進程
2．在《詩經·邶風·谷風》中有“我有旨蓄，亦以御冬”的記載“旨蓄”就是儲藏的美味食品， 也就是今天腌制的酸菜、泡菜。下列敘述正確的是( )
A．制作泡菜時腌制時間過長會引起細菌大量繁殖
B．條件適宜時蔬菜中的糖轉化成醋酸降低溶液pH
C．發酵壇表面可能出現一層由乳酸菌繁殖形成的白膜
D．通過向泡菜壇沿邊水槽注水可保持發酵所需的環境
3．黃酒是世界上最古老的酒類之一。源于中國，與啤酒、葡萄酒并稱世界三大古酒。以糯米、黍米、粟為原料。一般酒精含量為14%~20%，酒的品質取決于菌種。下圖表示釀制黃酒的一種工藝流程。下列有關敘述正確的是( )
A．菌種a能產生淀粉酶，淀粉可作為菌種a的碳源和氮源
B．菌種b在增殖過程中，應保證發酵裝置內嚴格的無氧環境
C．發酵后通過壓榨過濾可以提高酒精產量
D．工藝c表示滅菌，目的與“蒸煮”相同
4．在傳統發酵技術中，果醋的制作往往在果酒制作基礎上進行。下圖甲是醋酸發酵裝置，乙是培養液pH變化曲線圖，下列敘述不正確的是( )
A．發酵初期不通氣，溶液中沒有氣泡產生
B．中期可以聞到酒香，說明進行了酒精發酵
C．后期接種醋酸菌，適當通氣并提高發酵溫度
D．圖乙中能正確表示pH變化的曲線是②
5．下列關于果酒、果醋、腐乳和泡菜制作的敘述中，正確的是( )
A．制作果酒時沖洗葡萄應先去枝再沖洗以避免雜菌污染
B．酵母、毛霉、曲霉等真核生物均參與了腐乳的發酵
C．果醋制作過程中打開發酵瓶是為了排出產生的CO2
D．為了加快泡菜的自然發酵過程需要人工接種酵母菌
6．老壇酸菜古稱菹，《周禮》中就有其名。北魏的《齊民要術》中更是詳細介紹了祖先用白菜(古稱菘)等原料腌漬酸菜的多種方法。2022年3.15消費者權益日曝光的“土坑酸菜” 由于制作過程中操作不規范導致其中含有的雜質較多，給食品安全留下隱患。下列說法正確的是( )
A．腌制酸菜主要是利用植物體表面天然的醋酸菌在無氧環境中進行發酵
B．腌制的酸菜“咸而不酸”的原因很可能是加入食鹽過多，抑制了菌種發酵
C．酸菜要盡快食用，以免腌制發酵時間過長導致亞硝酸鹽含量增加
D．“土坑酸菜”發酵過程中可以添加一定量的抗生素抑制雜菌生長，防止其腐敗變質
7.下列關于傳統發酵技術應用的敘述，正確的是( )
A．利用醋酸菌制作果醋時，需先通氣再密封以提高發酵效率
B．利用乳酸菌制作泡菜時，加大用鹽量可縮短發酵時間
C．利用酵母菌制作果酒時，控制 30℃左右可提高產酒量
D．制作果醋、泡菜、果酒的過程中發酵液 pH 都下降
8.下列關于腐乳制作原理的敘述，錯誤的是( )
A．腐乳制作的實質是將大分子有機物分解為小分子有機物的過程
B．腐乳發酵中，起作用的微生物為異養型真菌
C．發酵過程中，毛霉、曲霉等微生物為互利共生關系
D．家庭自制腐乳時，一般不需單獨接種菌種
9.泡菜酸脆可口，深受人們的喜愛。有關泡菜腌制的敘述錯誤的是( )
A．腌制泡菜中蔬菜、鹽水應加滿泡菜壇
B．腌制泡菜時加入少量白酒，可以減少雜菌的污染
C．腌制泡菜時，為了縮短發酵的時間可以加入一些原來的泡菜汁
D．腌制泡菜的早期可能有一些氣體產生
10.某同學選用新鮮成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相關敘述正確的是( )
A．果酒發酵時，每日迅速打開瓶蓋放氣，避免空氣回流進入發酵容器
B．果酒發酵時，用斐林試劑檢測還原糖的含量，磚紅色沉淀逐日增多
C．果醋發酵時，發酵液產生的氣泡量明顯少于果酒發酵產生的氣泡量
D．果醋發酵時，重鉻酸鉀測定醋酸含量變化時，溶液灰綠色逐日加深
11.泡菜起源于中國，是我國的傳統食品之一。賈思勰《齊民要術》中已有制作泡菜的專述：“作鹽水，令極咸，于鹽水中洗菜。若先用淡水洗者，菹爛。洗菜鹽水，澄取清者，瀉者甕中，令沒菜把即止，不復調和。”該表述說明食鹽的用量非常關鍵。研究小組探究泡菜制作過程中不同濃度的食鹽對亞硝酸鹽產生的影響，結果如圖。下列相關敘述正確的是( )
A．腌制過程中，壇中出現溶液量增多現象的主要原因是細胞呼吸產生水
B．食鹽的濃度越低，亞硝酸鹽含量的峰值越高，這與雜菌繁殖數量有關
C．在泡菜發酵過程中，壇中無氧環境的創設僅依靠鹽水浸沒蔬菜就能實現
D．達到峰值后，亞硝酸鹽含量下降的原因是亞硝酸鹽被微生物轉變成亞硝胺
12．下列關于腐乳制作的敘述，錯誤的是( )
A．毛霉可利用其體內的酶將豆腐中的蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸
B．鹵湯中酒的含量越高，雜菌繁殖越快，豆腐易腐敗
C．用鹽腌制腐乳的過程中，要控制鹽的用量，鹽的濃度過高會影響口味，過低則不足以抑制雜菌的生長，導致豆腐腐敗
D．制作過程可以表示為讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制
二．非選擇題
13．下圖是生物小組設計的簡單發酵的實驗裝置進行果酒和果醋的制作。回答下列問題：
(1)利用此裝置進行蘋果酒的發酵，裝置中管道②呈曲線形，其作用是_____。 將蘋果汁裝入發酵瓶前，發酵瓶可用體積分數為70%的酒精進行消毒。果汁倒入瓶中后要留出1/3的空間，這樣做的目的是_____。
(2)在進行發酵過程中，裝置充氣口①關閉，此過程中主要由_____(填物質)提供碳源，發酵后可以用_____溶液來 檢測發酵產物。
(3)制作蘋果醋時應將①打開，通過③檢測發酵液，發酵液中的H+濃度會_____(填“增大”、“變小”或“不變”)。
[答案](1) 防止空氣中的微生物的污染 防止發酵液溢出 (2) 葡萄糖 酸性重鉻酸鉀 (3)增大
14．楊梅果實風味獨特，酸甜適中，具有很高的營養價值和保健價值。下列是制作楊梅酒和楊梅醋的流程圖。請回答下列問題。
制取發酵液：向楊梅汁中加入白砂糖，將糖的質量分數調至8%，滅菌冷卻 → 酒精發酵：接種酵母菌，恒溫發酵 → 果醋發酵：加入酒精，接種醋酸菌 →取樣檢測：對發酵產物進行檢測
(1)傳統發酵中，發酵液雖然未經過嚴格的滅菌處理，但雜菌卻不能正常生長繁殖，這是由于果酒發酵的________________條件抑制了雜菌的生長。
(2)果酒制作過程中，酵母菌無氧呼吸產生酒精的場所是_______________，該階段應該將溫度控制在___________；溫度適宜時果酒發酵時間較短，原因是________________。
(3)楊梅醋的發酵過程中，除去必需的營養物質外，還需要往發酵液中持續地通入________________，發生的化學反應式是：________________________________
(4)如圖表示果酒發酵過程中，發酵液的糖度(葡萄糖的質量分數)和酒精度(酒精的體積分數)隨時間變化的關系。發酵前24 h，糖度變化很小，酒精度上升很慢，其原因是____________。
(5)泡菜也是傳統發酵食品，深受大家喜愛。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) 細胞質基質 18-25℃ 此時與果酒發酵相關的酶活性高，發酵速度快
(3) #無菌氧氣##無菌空氣# C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O
(4)此階段酵母菌主要進行有氧呼吸，大量增殖
(5) 乳酸菌 在缺氧的環境條件下，乳酸菌發酵可產生大量乳酸鹽過多，抑制了乳酸菌發酵
15.近年來，紀錄片《舌尖上的中國》引發全民關注美食的熱潮，其中多次講述了利用不同微生物的發酵作用制作的美味食品。請分析回答下列問題：
(1)在果醋制作時，運用醋酸菌在供應________和糖源充足時，將果糖分解成醋酸；在糖源不充足時，也可以利用酒精生成醋酸。
(2)腐乳生產過程有多種微生物的參與，其中起主要作用的是________。腐乳制備過程中，加鹽可以______________________，使豆腐塊變硬。腐乳制作的流程是：讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制。用鹽腌制時，應注意控制_______；配制鹵湯時，要使鹵湯中酒的含量控制在________%左右。
(3)制作泡菜的原理是乳酸菌在無氧的環境下大量繁殖，將葡萄糖分解成乳酸。蔬菜在腌制過程中，會產生亞硝酸鹽，在___________條件下，亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發生________________反應后，再與N -1- 萘基乙二胺鹽酸鹽結合形成________色染料。
15.[答案](1)氧氣 (2) 毛霉 析出豆腐中的水分 鹽的用量 12
(3) 鹽酸酸化 重氮化 玫瑰紅
【課后P8練習與應用答案】
(1)X (2） X （3）V 2. D
拓展應用：1.提示 腐乳 、泡菜、醬、豆豉等都是生活中常見的傳統發酵食品
（1）在發酵10天后食用比較合適，因為這時亞硝酸鹽含量已經降到較低。
可能食鹽濃度不合適、發酵溫度過低等原因導致泡菜未能正常發酵。
“陳泡菜水”中含有純度較高的乳酸菌，加入“陳泡菜水”相當于接種。
3.C合適。出料口可用來取樣；充氣口充氣有利于醋酸桿菌更好地進行有氧呼吸，提高發酵效率。排氣口可以用來排出發酵過程中產生的氣體，連接的彎管可以防止空氣中微生物的污染。改進：可以在充氣口填充棉花或安裝過濾裝置防外來雜菌污染。
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（北京）股份有限公司

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