《学霸笔记 同步精讲》第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用（课件）人教版生物选择性必修3
文档属性
| 名称 | 《学霸笔记 同步精讲》第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用（课件）人教版生物选择性必修3 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2026-03-09 00:00:00 | ||
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文档简介
(共48张PPT)
第1章
第1节 传统发酵技术的应用
生 物
2026
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
素养提升
课堂小结
课标定位
素养阐释
1.通过对腐乳等传统发酵产品的分析,阐明传统发酵技术的概念及特点。
2.学习泡菜、果酒和果醋的制作技术,举例说明泡菜、果酒和果醋的制作原理。
1.尝试运用传统发酵技术制作泡菜、果酒、果醋等发酵食品。
2.通过调查传统发酵技术在我国的历史,认同我国具有历史悠久的传统发酵技术,增强民族自信心和自豪感。
3.关注传统发酵技术在生产生活中的应用,认同传统发酵技术促进了我国丰富多彩的饮食文化的形成。
自主预习 新知导学
一、从传统发酵技术到发酵工程
约9 000年前,我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来,人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。
↓
3 000多年前古埃及人利用葡萄酿酒。
↓
1857年,巴斯德通过实验证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的。
↓
1897年,科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用,逐渐了解了发酵的本质。
↓
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20世纪40年代,利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。
↓
1957年,用微生物生产谷氨酸获得成功。
↓
20世纪70年代以后,基因工程、细胞工程等的发展,使发酵工程进入了定向育种的新阶段。
↓
20世纪80年代,科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵过程进行综合研究,以更加合理地控制发酵过程。
二、发酵与传统发酵技术
1.发酵:人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
2.传统发酵技术
(1)概念:直接利用原材料中天然存在的微生物,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)主要类型:以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式的。
三、尝试制作传统发酵食品
1.泡菜、果酒、果醋的制作原理
(1)制作泡菜的原理
①菌种
②原理:乳酸菌在无氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸。
反应简式:C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量。
(2)制作果酒的原理
①菌种
②原理:酵母菌在无氧条件下能进行酒精发酵。
反应简式:C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量。
(3)制作果醋的原理
①菌种:醋酸菌,是一种好氧细菌。最适生长温度为30~35 ℃。
②原理:当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸;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。反应简式分别为C6H12O6+2O2 2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2 +能量和C2H5OH+O2 CH3COOH(乙酸)+H2O+能量。
2.制作传统发酵食品
(1)制作泡菜
①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等。
②方法步骤
(2)制作果酒和果醋
①材料用具:新鲜的水果(如葡萄、苹果、山楂和龙眼等)、洗洁精、体积分数为70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。
②方法步骤
【预习检测】
1.判断正误。
(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生乙酸。( )
(2)酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精。( )
(3)条件适宜时,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成乙酸。( )
(4)酒精发酵需要无氧条件,而果醋的整个制作过程必须在有氧条件下进行。 ( )
(5)用带盖的瓶子制作果酒时,要适时将瓶盖拧松进行排气。 ( )
(6)制备泡菜时,食盐水煮沸后可以立即使用。( )
(7)泡菜的制作用到的微生物主要是醋酸菌,应严格控制无氧条件。( )
(8)随着发酵时间的延长,泡菜中乳酸含量逐渐增加,所以泡菜腌制时间越长越好。( )
×
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2.下列关于果酒制作过程的叙述,正确的是( )
A.应先去除葡萄枝梗,然后反复冲洗
B.将葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间
C.酵母菌在自然界中分布广泛,生命力强,因此在制作果酒时不需要对所用器具进行消毒
D.对发酵产物的检测可以在碱性条件下进行
答案:B
3.下列关于果醋制作的说法,正确的是( )
A.醋酸菌是好氧细菌,在制作过程中要打开发酵瓶,盖上一层纱布
B.在制作葡萄醋的过程中,温度应严格控制在18~30 ℃
C.当O2不足时,醋酸菌可将酒精直接转变为乙酸
D.制作果醋时,需要接种醋酸菌
答案:A
4.在果醋制作过程中,下列哪项操作会引起发酵液受污染 ( )
A.对榨汁机进行清洗、消毒并晾干
B.清洗发酵瓶,再用体积分数为70%的酒精擦拭并晾干
C.葡萄先去除枝梗,再冲洗多次
D.每次排气时,只需拧松瓶盖,不能将盖揭开
答案:C
5.下列与制作泡菜有关的叙述,错误的是( )
A.配制的食盐水需煮沸,冷却
B.制作泡菜时,原料要接种乳酸菌
C.泡菜只能装至八成满
D.要在坛盖边沿的水槽中注满水,以保证坛内的无氧环境
答案:B
解析:制作泡菜用的是天然存在的菌种,不需要接种。
6.下图是泡菜的制作流程图,请据图回答下列问题。
(1)制作泡菜时,起作用的菌种是 。
(2)为了保证无杂菌且所需菌种能正常发挥作用,应如何处理所用食盐水 。
(3)泡菜制作过程中,经常向坛口边缘的水槽中补充水分的目的是 。
(4)写出乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸的反应简式: 。
答案:(1)乳酸菌
(2)先将食盐水煮沸,然后冷却至室温再用
(3)保证发酵过程所需的无氧环境
(4)C6H12O6 2C3H6O3+能量
合作探究 释疑解惑
[问题引领]
知识点一 泡菜的制作
1.简述泡菜制作的原理。
提示:在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。反应简式为C6H12O6
2C3H6O3+能量。
2.泡菜制作过程中加入食盐的作用是什么
提示:一是防腐,二是使蔬菜组织中的水分析出,使成品质地柔韧。
[归纳提升]
1.乳酸菌是异养厌氧菌,常见类型有乳酸链球菌和乳酸杆菌。在无氧条件下,乳酸菌可将葡萄糖分解成乳酸,反应简式为C6H12O6 2C3H6O3+能量。在发酵过程中,通过检测乳酸的含量可以判断泡菜的制作是否成功。
2.泡菜制作成功的关键点
(1)材料的选择及用量
①蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐,泡菜中的亚硝酸盐含量会增加,从而危害人体健康。
②食盐水的质量分数为5%~20%,食盐水要煮沸、冷却后再用。煮沸的目的有两个,一是除去水中的氧气,二是杀灭食盐水中的微生物。
(2)防止杂菌污染:每次取样的用具要洗净,要迅速封口。
(3)创造无氧环境
①盐水要没过全部菜料。
②泡菜坛坛盖边沿的水槽内要注满水,以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境,并注意在发酵过程中经常补水。
(4)温度:发酵温度控制在室温即可。温度过高,则易滋生杂菌;温度过低,则发酵时间延长。
(5)装坛方法:装至半坛时,放入蒜瓣、生姜及其他香辛料,继续装至八成满。防止发酵过程中发酵液溢出。
3.泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
比较 项目 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵 初期 少(有氧气,乳酸菌活动受抑制) 少 增多(硝酸盐还原菌的作用)
发酵 中期 最多(乳酸抑制其他微生物的活动) 积累增多,pH下降 减少(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解)
发酵 后期 减少(乳酸积累,pH下降,抑制乳酸菌的活动) 继续增多,pH继续下降 减少至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
[典型例题]
家庭式泡菜的制作方法:将新鲜的蔬菜整理、洗净后,放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中。泡菜坛一般是两头小、中间大的陶器,坛口有坛沿,凡有裂缝的菜坛都不能用。然后加入食盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”,密封后置于阴凉处。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”。试据此分析并回答下列问题。
(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是 。
(2)泡菜坛密封的原因是 。若菜坛有裂缝,可能会出现的结果是 。
(3)加入一些“陈泡菜水”的作用是 。
(4)若制作的泡菜“咸而不酸”,最可能的原因是 。
(5)在制作泡菜的过程中,有机物的干重如何变化 菜坛内有机物的种类如何变化 。
答案:(1)消毒
(2)乳酸菌是厌氧细菌 抑制乳酸菌发酵,导致好氧微生物大量繁殖,使发酵失败
(3)提供乳酸菌菌种,使其在短时间内形成菌种优势
(4)食盐水的浓度过高,使乳酸菌失水死亡,没有产生乳酸,或产生乳酸过少
(5)有机物的干重减少,坛内有机物的种类增多
解析:(1)用白酒擦拭泡菜坛可以起到消毒的目的。
(2)乳酸菌是厌氧细菌,密封的泡菜坛可以形成无氧环境,利于乳酸菌大量繁殖,产生乳酸。
(3)陈泡菜水中含有大量乳酸菌,因此可以提供发酵所需的菌种。
(4)泡菜“咸而不酸”说明食盐水的浓度过高,使乳酸菌失水死亡,没有产生乳酸, 或产生乳酸过少。
(5)在制作泡菜的过程中,乳酸菌的分解作用使有机物的含量减少,种类增多。
【变式训练】
1.某人利用乳酸菌制作泡菜时因操作不当导致泡菜腐烂。造成泡菜腐烂的原因可能是( )
①罐口密闭缺氧,抑制了乳酸菌的生长繁殖
②罐口封闭不严,氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖
③罐口封闭不严,氧气抑制了其他腐生菌的生长和繁殖
④罐口封闭不严,氧气促进了需氧腐生菌的生长和繁殖
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
答案:B
2.下列关于泡菜制作的叙述,错误的是( )
A.食盐水的质量分数为5%~20%
B.发酵时间长短受室内温度影响
C.泡菜坛应选择密封性好的
D.发酵过程无须向水槽中补充水
答案:D
[问题引领]
知识点二 果酒和果醋的制作
1.在果酒和果醋的制作过程中,哪些方法可防止发酵液被污染
提示:①冲洗葡萄时应先冲洗再去除枝梗和腐烂的籽粒。
②发酵瓶、榨汁机要清洗干净,并用体积分数为70%的酒精消毒,晾干备用。
③排气时只需拧松瓶盖,不要完全打开瓶盖,防止杂菌污染。
2.果酒制作过程中,在不灭菌的情况下,酵母菌是如何成为优势菌种的
提示:发酵后期在缺氧和酸性发酵液中,绝大多数微生物的生命活动受到抑制,而酵母菌可以适应这一环境从而成为优势菌种。
3.发酵瓶为什么要留1/3的空间
提示:在果酒制作过程中,发酵瓶留有大约1/3的空间,可以给酵母菌提供氧气,酵母菌进行有氧呼吸(产生CO2),大量繁殖。后期缺氧,酵母菌进行酒精发酵,产生大量的CO2,发酵瓶中的空间可暂时储存CO2,起到缓冲作用,防止瓶内气压过大,引起发酵装置爆裂。
[归纳提升]
1.果酒与果醋制作的比较
比较项目 果酒制作 果醋制作
发 酵 菌 种 来源 附着在葡萄皮上的野生酵母菌 空气中的醋酸菌
生物学分类 单细胞真核生物 单细胞原核生物
繁殖方式 出芽生殖、孢子生殖 分裂生殖
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型
发 酵 条 件 温度 18~30 ℃ 30~35 ℃
时间 10~12 d 7~8 d
氧气 前期需氧,后期不需氧 一直需要充足的氧气
pH 酸性 酸性
比较项目 果酒制作 果醋制作
检测指标 可以通过嗅味或用酸性重铬酸钾检测是否有酒精生成,酒精与酸性的重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色 通过观察菌膜的形成、嗅味初步鉴定,再通过检测和比较乙酸发酵前后的pH进一步鉴定
联系 乙酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行,酒精发酵为乙酸发酵提供原料 2.制作果酒和果醋的发酵装置
(1)各部位的作用
①充气口:连接充气泵充入O2(无菌空气),充气管下端
要插入发酵液液面以下近瓶底处。
②排气口:酒精发酵时排出酵母菌无氧呼吸产生的CO2,平衡容器内外压力;在乙酸发酵时排出的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的CO2。排气管下端离发酵液有一段距离,外部要弯曲,并尽量保证管口向下,可以防止空气中微生物的污染。
③出料口:便于取样检测,及时监测发酵进行的情况或排出废料。
(2)该装置的使用方法
使用该装置制作果酒时,应该关闭充气口;制作果醋时,应将充气口连接气泵,输入O2(无菌空气)。
3.发酵过程中关注“两个变化”
(1)果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化
①菌体数量的变化:发酵初期,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖;发酵中期形成无氧环境,酵母菌数量增加缓慢,最后达到稳定;发酵后期由于酒精含量较高,可能会导致酵母菌大量死亡。
②酒精含量的变化:发酵初期,酵母菌进行有氧呼吸,酒精含量很低;发酵中期,酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精,酒精含量增加;发酵后期,由于酒精含量升高,大量酵母菌死亡,酒精含量不再增加。
(2)果酒、果醋制作过程中pH的变化
①果酒发酵时产生的部分CO2会溶于发酵液,使发酵液pH下降,最后趋于稳定。
②果醋发酵时产生的乙酸溶于发酵液,使发酵液pH下降,最后趋于稳定。
[典型例题]
图甲表示以苹果为原料生产果酒、果醋的工艺流程,图乙中曲线表示酒精的体积分数对乙酸发酵的影响。请据此回答下列问题。
甲
乙
(1)酒精发酵时一般将温度控制在 ,温度过高时,酵母菌代谢减慢甚至死亡,原因是 。
(2)乙酸发酵的适宜温度为 ,由图乙可知,乙酸发酵时适宜的酒精体积分数为 (填范围)。酒精的体积分数较高时通常不适宜进行乙酸发酵,原因是 。
(3)酒精发酵后转入乙酸发酵前,除改变温度外,还需要调整的发酵条件是 。
答案:(1)18~30 ℃ 温度过高,影响酶的活性
(2)30~35 ℃ 6.0%~6.5% 较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢,使产酸量下降
(3)通入无菌空气
解析:(1)酒精发酵时适宜的温度是18~30 ℃,如果温度过高,会影响酶的活性,从而影响酒精发酵的过程。(2)乙酸发酵需要的温度较高,一般为30~35 ℃。由图乙可知,当酒精的体积分数为6.0%~6.5%时,乙酸的体积分数最高,说明此范围最适合乙酸发酵。如果酒精的体积分数较高,则会抑制醋酸菌的生长和代谢,不利于乙酸发酵。(3)醋酸菌是好氧细菌,因此发酵时要通入无菌空气。
【变式训练】
某同学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,去除枝梗后榨汁
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,再进行乙酸发酵
答案:B
解析:选择新鲜的葡萄清洗1~2次,去除枝梗后榨汁,A项正确。葡萄汁不能装满玻璃瓶,需留有大约1/3的空间,B项错误。酒精发酵期间会产生CO2,故需适时拧松瓶盖,防止发酵瓶爆裂,C项正确。醋酸菌是好氧细菌,故乙酸发酵时应去除瓶盖,盖一层纱布,D项正确。
素养提升
1.传统发酵技术是指直接利用原材料中天然存在的微生物,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。一般不需要专门接种微生物。
2.严格控制发酵条件
发酵过程没有经过严格的灭菌,主要通过控制发酵条件及添加的物质来抑制其他微生物的繁殖,因此发酵过程需要严格控制发酵条件,包括发酵温度、pH、氧气供给等。果酒和泡菜的制作需要无氧环境,而果醋的制作则必须提供氧气。醋酸菌是严格的好氧细菌,即使短暂的缺氧,也会引起醋酸菌的死亡。
3.防止杂菌污染
(1)所用的器具要清洗干净、晾干并用体积分数为70%的酒精消毒。
(2)添加的食盐等的量要适宜,起到抑制其他微生物生长的作用。
(3)果酒、泡菜的发酵要封闭发酵瓶,取样检测时要迅速等。
4.注意材料的选择和处理,要用新鲜的材料,冲洗次数要合适。
5.若制作果酒和果醋的装置过于简易,不方便放气和充气,不方便取样检测等,可以进行改进。
某校学生学习果酒和果醋的制作之后,部分同学根据掌握的知识进行操作体验。下面是甲、乙、丙三名同学的改进装置。甲、乙、丙三名同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中,在温度等适宜的条件下进行发酵,如下图所示。发酵过程中,每隔一段时间均排气一次。
注:各发酵瓶的左侧管为充气管,右侧管为排气管。
(1)据图分析,甲同学和丙同学的操作有误,其中甲同学的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 。
(2)丙同学的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 。上述发酵过程结束后,甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是 、 、 。
(3)在上述制作葡萄酒的过程中,若乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开,则该错误操作是 。
答案:(1)未夹住发酵瓶的充气管 发酵液从充气管流出,发酵液变酸
(2)瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口 排气时发酵液从排气管流出 葡萄醋(或果醋) 葡萄酒(或果酒) 葡萄酒(或果酒)
(3)未及时排气
课堂小结
第1章
第1节 传统发酵技术的应用
生 物
2026
内容索引
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
素养提升
课堂小结
课标定位
素养阐释
1.通过对腐乳等传统发酵产品的分析,阐明传统发酵技术的概念及特点。
2.学习泡菜、果酒和果醋的制作技术,举例说明泡菜、果酒和果醋的制作原理。
1.尝试运用传统发酵技术制作泡菜、果酒、果醋等发酵食品。
2.通过调查传统发酵技术在我国的历史,认同我国具有历史悠久的传统发酵技术,增强民族自信心和自豪感。
3.关注传统发酵技术在生产生活中的应用,认同传统发酵技术促进了我国丰富多彩的饮食文化的形成。
自主预习 新知导学
一、从传统发酵技术到发酵工程
约9 000年前,我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来,人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。
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3 000多年前古埃及人利用葡萄酿酒。
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1857年,巴斯德通过实验证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的。
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1897年,科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用,逐渐了解了发酵的本质。
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20世纪40年代,利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。
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1957年,用微生物生产谷氨酸获得成功。
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20世纪70年代以后,基因工程、细胞工程等的发展,使发酵工程进入了定向育种的新阶段。
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20世纪80年代,科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵过程进行综合研究,以更加合理地控制发酵过程。
二、发酵与传统发酵技术
1.发酵:人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
2.传统发酵技术
(1)概念:直接利用原材料中天然存在的微生物,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)主要类型:以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,通常是家庭式或作坊式的。
三、尝试制作传统发酵食品
1.泡菜、果酒、果醋的制作原理
(1)制作泡菜的原理
①菌种
②原理:乳酸菌在无氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸。
反应简式:C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量。
(2)制作果酒的原理
①菌种
②原理:酵母菌在无氧条件下能进行酒精发酵。
反应简式:C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量。
(3)制作果醋的原理
①菌种:醋酸菌,是一种好氧细菌。最适生长温度为30~35 ℃。
②原理:当O2、糖源都充足时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸;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。反应简式分别为C6H12O6+2O2 2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2 +能量和C2H5OH+O2 CH3COOH(乙酸)+H2O+能量。
2.制作传统发酵食品
(1)制作泡菜
①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等。
②方法步骤
(2)制作果酒和果醋
①材料用具:新鲜的水果(如葡萄、苹果、山楂和龙眼等)、洗洁精、体积分数为70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。
②方法步骤
【预习检测】
1.判断正误。
(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生乙酸。( )
(2)酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精。( )
(3)条件适宜时,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成乙酸。( )
(4)酒精发酵需要无氧条件,而果醋的整个制作过程必须在有氧条件下进行。 ( )
(5)用带盖的瓶子制作果酒时,要适时将瓶盖拧松进行排气。 ( )
(6)制备泡菜时,食盐水煮沸后可以立即使用。( )
(7)泡菜的制作用到的微生物主要是醋酸菌,应严格控制无氧条件。( )
(8)随着发酵时间的延长,泡菜中乳酸含量逐渐增加,所以泡菜腌制时间越长越好。( )
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2.下列关于果酒制作过程的叙述,正确的是( )
A.应先去除葡萄枝梗,然后反复冲洗
B.将葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间
C.酵母菌在自然界中分布广泛,生命力强,因此在制作果酒时不需要对所用器具进行消毒
D.对发酵产物的检测可以在碱性条件下进行
答案:B
3.下列关于果醋制作的说法,正确的是( )
A.醋酸菌是好氧细菌,在制作过程中要打开发酵瓶,盖上一层纱布
B.在制作葡萄醋的过程中,温度应严格控制在18~30 ℃
C.当O2不足时,醋酸菌可将酒精直接转变为乙酸
D.制作果醋时,需要接种醋酸菌
答案:A
4.在果醋制作过程中,下列哪项操作会引起发酵液受污染 ( )
A.对榨汁机进行清洗、消毒并晾干
B.清洗发酵瓶,再用体积分数为70%的酒精擦拭并晾干
C.葡萄先去除枝梗,再冲洗多次
D.每次排气时,只需拧松瓶盖,不能将盖揭开
答案:C
5.下列与制作泡菜有关的叙述,错误的是( )
A.配制的食盐水需煮沸,冷却
B.制作泡菜时,原料要接种乳酸菌
C.泡菜只能装至八成满
D.要在坛盖边沿的水槽中注满水,以保证坛内的无氧环境
答案:B
解析:制作泡菜用的是天然存在的菌种,不需要接种。
6.下图是泡菜的制作流程图,请据图回答下列问题。
(1)制作泡菜时,起作用的菌种是 。
(2)为了保证无杂菌且所需菌种能正常发挥作用,应如何处理所用食盐水 。
(3)泡菜制作过程中,经常向坛口边缘的水槽中补充水分的目的是 。
(4)写出乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸的反应简式: 。
答案:(1)乳酸菌
(2)先将食盐水煮沸,然后冷却至室温再用
(3)保证发酵过程所需的无氧环境
(4)C6H12O6 2C3H6O3+能量
合作探究 释疑解惑
[问题引领]
知识点一 泡菜的制作
1.简述泡菜制作的原理。
提示:在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。反应简式为C6H12O6
2C3H6O3+能量。
2.泡菜制作过程中加入食盐的作用是什么
提示:一是防腐,二是使蔬菜组织中的水分析出,使成品质地柔韧。
[归纳提升]
1.乳酸菌是异养厌氧菌,常见类型有乳酸链球菌和乳酸杆菌。在无氧条件下,乳酸菌可将葡萄糖分解成乳酸,反应简式为C6H12O6 2C3H6O3+能量。在发酵过程中,通过检测乳酸的含量可以判断泡菜的制作是否成功。
2.泡菜制作成功的关键点
(1)材料的选择及用量
①蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐,泡菜中的亚硝酸盐含量会增加,从而危害人体健康。
②食盐水的质量分数为5%~20%,食盐水要煮沸、冷却后再用。煮沸的目的有两个,一是除去水中的氧气,二是杀灭食盐水中的微生物。
(2)防止杂菌污染:每次取样的用具要洗净,要迅速封口。
(3)创造无氧环境
①盐水要没过全部菜料。
②泡菜坛坛盖边沿的水槽内要注满水,以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境,并注意在发酵过程中经常补水。
(4)温度:发酵温度控制在室温即可。温度过高,则易滋生杂菌;温度过低,则发酵时间延长。
(5)装坛方法:装至半坛时,放入蒜瓣、生姜及其他香辛料,继续装至八成满。防止发酵过程中发酵液溢出。
3.泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
比较 项目 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵 初期 少(有氧气,乳酸菌活动受抑制) 少 增多(硝酸盐还原菌的作用)
发酵 中期 最多(乳酸抑制其他微生物的活动) 积累增多,pH下降 减少(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解)
发酵 后期 减少(乳酸积累,pH下降,抑制乳酸菌的活动) 继续增多,pH继续下降 减少至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
[典型例题]
家庭式泡菜的制作方法:将新鲜的蔬菜整理、洗净后,放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中。泡菜坛一般是两头小、中间大的陶器,坛口有坛沿,凡有裂缝的菜坛都不能用。然后加入食盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”,密封后置于阴凉处。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”。试据此分析并回答下列问题。
(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是 。
(2)泡菜坛密封的原因是 。若菜坛有裂缝,可能会出现的结果是 。
(3)加入一些“陈泡菜水”的作用是 。
(4)若制作的泡菜“咸而不酸”,最可能的原因是 。
(5)在制作泡菜的过程中,有机物的干重如何变化 菜坛内有机物的种类如何变化 。
答案:(1)消毒
(2)乳酸菌是厌氧细菌 抑制乳酸菌发酵,导致好氧微生物大量繁殖,使发酵失败
(3)提供乳酸菌菌种,使其在短时间内形成菌种优势
(4)食盐水的浓度过高,使乳酸菌失水死亡,没有产生乳酸,或产生乳酸过少
(5)有机物的干重减少,坛内有机物的种类增多
解析:(1)用白酒擦拭泡菜坛可以起到消毒的目的。
(2)乳酸菌是厌氧细菌,密封的泡菜坛可以形成无氧环境,利于乳酸菌大量繁殖,产生乳酸。
(3)陈泡菜水中含有大量乳酸菌,因此可以提供发酵所需的菌种。
(4)泡菜“咸而不酸”说明食盐水的浓度过高,使乳酸菌失水死亡,没有产生乳酸, 或产生乳酸过少。
(5)在制作泡菜的过程中,乳酸菌的分解作用使有机物的含量减少,种类增多。
【变式训练】
1.某人利用乳酸菌制作泡菜时因操作不当导致泡菜腐烂。造成泡菜腐烂的原因可能是( )
①罐口密闭缺氧,抑制了乳酸菌的生长繁殖
②罐口封闭不严,氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖
③罐口封闭不严,氧气抑制了其他腐生菌的生长和繁殖
④罐口封闭不严,氧气促进了需氧腐生菌的生长和繁殖
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
答案:B
2.下列关于泡菜制作的叙述,错误的是( )
A.食盐水的质量分数为5%~20%
B.发酵时间长短受室内温度影响
C.泡菜坛应选择密封性好的
D.发酵过程无须向水槽中补充水
答案:D
[问题引领]
知识点二 果酒和果醋的制作
1.在果酒和果醋的制作过程中,哪些方法可防止发酵液被污染
提示:①冲洗葡萄时应先冲洗再去除枝梗和腐烂的籽粒。
②发酵瓶、榨汁机要清洗干净,并用体积分数为70%的酒精消毒,晾干备用。
③排气时只需拧松瓶盖,不要完全打开瓶盖,防止杂菌污染。
2.果酒制作过程中,在不灭菌的情况下,酵母菌是如何成为优势菌种的
提示:发酵后期在缺氧和酸性发酵液中,绝大多数微生物的生命活动受到抑制,而酵母菌可以适应这一环境从而成为优势菌种。
3.发酵瓶为什么要留1/3的空间
提示:在果酒制作过程中,发酵瓶留有大约1/3的空间,可以给酵母菌提供氧气,酵母菌进行有氧呼吸(产生CO2),大量繁殖。后期缺氧,酵母菌进行酒精发酵,产生大量的CO2,发酵瓶中的空间可暂时储存CO2,起到缓冲作用,防止瓶内气压过大,引起发酵装置爆裂。
[归纳提升]
1.果酒与果醋制作的比较
比较项目 果酒制作 果醋制作
发 酵 菌 种 来源 附着在葡萄皮上的野生酵母菌 空气中的醋酸菌
生物学分类 单细胞真核生物 单细胞原核生物
繁殖方式 出芽生殖、孢子生殖 分裂生殖
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型
发 酵 条 件 温度 18~30 ℃ 30~35 ℃
时间 10~12 d 7~8 d
氧气 前期需氧,后期不需氧 一直需要充足的氧气
pH 酸性 酸性
比较项目 果酒制作 果醋制作
检测指标 可以通过嗅味或用酸性重铬酸钾检测是否有酒精生成,酒精与酸性的重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色 通过观察菌膜的形成、嗅味初步鉴定,再通过检测和比较乙酸发酵前后的pH进一步鉴定
联系 乙酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行,酒精发酵为乙酸发酵提供原料 2.制作果酒和果醋的发酵装置
(1)各部位的作用
①充气口:连接充气泵充入O2(无菌空气),充气管下端
要插入发酵液液面以下近瓶底处。
②排气口:酒精发酵时排出酵母菌无氧呼吸产生的CO2,平衡容器内外压力;在乙酸发酵时排出的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的CO2。排气管下端离发酵液有一段距离,外部要弯曲,并尽量保证管口向下,可以防止空气中微生物的污染。
③出料口:便于取样检测,及时监测发酵进行的情况或排出废料。
(2)该装置的使用方法
使用该装置制作果酒时,应该关闭充气口;制作果醋时,应将充气口连接气泵,输入O2(无菌空气)。
3.发酵过程中关注“两个变化”
(1)果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化
①菌体数量的变化:发酵初期,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖;发酵中期形成无氧环境,酵母菌数量增加缓慢,最后达到稳定;发酵后期由于酒精含量较高,可能会导致酵母菌大量死亡。
②酒精含量的变化:发酵初期,酵母菌进行有氧呼吸,酒精含量很低;发酵中期,酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精,酒精含量增加;发酵后期,由于酒精含量升高,大量酵母菌死亡,酒精含量不再增加。
(2)果酒、果醋制作过程中pH的变化
①果酒发酵时产生的部分CO2会溶于发酵液,使发酵液pH下降,最后趋于稳定。
②果醋发酵时产生的乙酸溶于发酵液,使发酵液pH下降,最后趋于稳定。
[典型例题]
图甲表示以苹果为原料生产果酒、果醋的工艺流程,图乙中曲线表示酒精的体积分数对乙酸发酵的影响。请据此回答下列问题。
甲
乙
(1)酒精发酵时一般将温度控制在 ,温度过高时,酵母菌代谢减慢甚至死亡,原因是 。
(2)乙酸发酵的适宜温度为 ,由图乙可知,乙酸发酵时适宜的酒精体积分数为 (填范围)。酒精的体积分数较高时通常不适宜进行乙酸发酵,原因是 。
(3)酒精发酵后转入乙酸发酵前,除改变温度外,还需要调整的发酵条件是 。
答案:(1)18~30 ℃ 温度过高,影响酶的活性
(2)30~35 ℃ 6.0%~6.5% 较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢,使产酸量下降
(3)通入无菌空气
解析:(1)酒精发酵时适宜的温度是18~30 ℃,如果温度过高,会影响酶的活性,从而影响酒精发酵的过程。(2)乙酸发酵需要的温度较高,一般为30~35 ℃。由图乙可知,当酒精的体积分数为6.0%~6.5%时,乙酸的体积分数最高,说明此范围最适合乙酸发酵。如果酒精的体积分数较高,则会抑制醋酸菌的生长和代谢,不利于乙酸发酵。(3)醋酸菌是好氧细菌,因此发酵时要通入无菌空气。
【变式训练】
某同学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,去除枝梗后榨汁
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,再进行乙酸发酵
答案:B
解析:选择新鲜的葡萄清洗1~2次,去除枝梗后榨汁,A项正确。葡萄汁不能装满玻璃瓶,需留有大约1/3的空间,B项错误。酒精发酵期间会产生CO2,故需适时拧松瓶盖,防止发酵瓶爆裂,C项正确。醋酸菌是好氧细菌,故乙酸发酵时应去除瓶盖,盖一层纱布,D项正确。
素养提升
1.传统发酵技术是指直接利用原材料中天然存在的微生物,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。一般不需要专门接种微生物。
2.严格控制发酵条件
发酵过程没有经过严格的灭菌,主要通过控制发酵条件及添加的物质来抑制其他微生物的繁殖,因此发酵过程需要严格控制发酵条件,包括发酵温度、pH、氧气供给等。果酒和泡菜的制作需要无氧环境,而果醋的制作则必须提供氧气。醋酸菌是严格的好氧细菌,即使短暂的缺氧,也会引起醋酸菌的死亡。
3.防止杂菌污染
(1)所用的器具要清洗干净、晾干并用体积分数为70%的酒精消毒。
(2)添加的食盐等的量要适宜,起到抑制其他微生物生长的作用。
(3)果酒、泡菜的发酵要封闭发酵瓶,取样检测时要迅速等。
4.注意材料的选择和处理,要用新鲜的材料,冲洗次数要合适。
5.若制作果酒和果醋的装置过于简易,不方便放气和充气,不方便取样检测等,可以进行改进。
某校学生学习果酒和果醋的制作之后,部分同学根据掌握的知识进行操作体验。下面是甲、乙、丙三名同学的改进装置。甲、乙、丙三名同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中,在温度等适宜的条件下进行发酵,如下图所示。发酵过程中,每隔一段时间均排气一次。
注:各发酵瓶的左侧管为充气管,右侧管为排气管。
(1)据图分析,甲同学和丙同学的操作有误,其中甲同学的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 。
(2)丙同学的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 。上述发酵过程结束后,甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是 、 、 。
(3)在上述制作葡萄酒的过程中,若乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开,则该错误操作是 。
答案:(1)未夹住发酵瓶的充气管 发酵液从充气管流出,发酵液变酸
(2)瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口 排气时发酵液从排气管流出 葡萄醋(或果醋) 葡萄酒(或果酒) 葡萄酒(或果酒)
(3)未及时排气
课堂小结