高中生物新人教版 选择性必修3 传统发酵技术的应用 教案

第1节传统发酵技术的应用

新课标核心素养

1.生命观念：比较乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的

细胞结构的差异，以及代谢过程中对氧的不

L简述发酵和传统发酵技术的含义。

同需求。

2.说明制作泡菜、果酒和果醋的原理。

2.科学探究：设计泡菜、果酒和果醋制作的实

3.完成泡菜、果酒和果醋的制作。

验流程，探究无菌操作和控制发酵条件的方

法.

知识点(一)发酵与传统发酵技术

自主学习

1.发酵

⑴概念：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)实例：腐乳的制作。

①原理：蛋白质生蛆肽+氨基酸；

②参与的微生物：酵母、曲霉和毛霉等，主要是毛霉。

2.传统发酵技术

(1)概念：直接利用原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、制作食物的技术。

(2)类型：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。

【正误判断】

(1)腐乳的制作需要多种微生物的参与，起主要作用的是曲霉(X)

(2)豆腐中的蛋白质被蛋白酶全部分解成了氨基酸(X)

(3)不同的微生物产生的代谢物不同，从而可以生产出人们所需要的多种产物(V)

(4)传统发酵技术可以利用前一次发酵保存下来的卤汁中的代谢产物进行发酵(X)

互动探究触A

1.(社会责任)现代利用传统发酵技术可以生产哪些产品？

提示：腐乳、酱、醋等。

2.(科学探究)在腐乳的制作过程中有哪些微生物参于？产生了哪些物质使豆腐变成腐

乳？

提示：需要参加的微生物有酵母、曲霉和毛霉等，豆腐的蛋白质经过微生物发酵形成

小分子的肽和氨基酸。

【针对训练】

下列关于传统发酵食品的叙述，不正确的是()

A.传统发酵产品需要多种多样的微生物

B.腐乳的制作直接利用了原料中天然存在的毛霉、酵母等微生物

C.传统发酵食品以单一菌种的固体发酵和半固体发酵为主

D.腐乳的制作需通过微生物的代谢把蛋白质转化为人需要的氨基酸

解析：选C传统发酵菌通常以混合菌为主，故C错误。

知识点(二)尝试制作传统发酵食品——泡菜

「课前自主学习院

1.乳酸菌

⑴分布：空气、土壤、植物的体表、人或动物的肠道内部等。

(2)种类：常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌。

(3)代谢特点：厌氧细菌,其反应简式为：

C6Hl2。6』*2c3H6。3(乳酸)+能量。

(4)用途：乳制品的发酵、泡菜的制作等。

2.泡菜制作的方法步骤

【正误判断】

⑴制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵(V)

(2)发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量百分比为0.04%〜0.08%时，泡菜的口味、

品质最佳（X）

（3）选材装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装满（义）

（4）泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生，腌制方法、时间长短和温度高低等条件都对

亚硝酸盐的含量有影响（J）

跳回互动探究靖畿》

1.（生命观念）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。

提示：（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。

2.（科学思维）在下列坐标图中画出泡菜发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量的变化曲线，

并分析原因。

。发酵发酵发酵时期。发酵发酹发酵时期

初期中期后期初期中期后期

（1）乳酸菌数量变化的原因：____________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

（2）乳酸含量变化的原因：____________________________________________________

提示：

。发酵发酵发酵时期。发酵发酵发醒时期

初期中期后期初期中期后期

（1）发酵初期泡菜坛中残留一定氧气，乳酸菌繁殖较慢；发酵中期无氧环境形成后乳酸

菌迅速繁殖，达到顶峰；发酵后期又因乳酸积累而导致乳酸菌数量下降。

（2）乳酸是乳酸菌细胞代谢的产物，因此其含量因乳酸菌的生长繁殖而大量累积，在发

酵后期达到最大值。

3.（社会责任）了解亚硝酸盐对人体的危害，关注食品安全问题。

（1）为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜？

提示：有些蔬菜，如小白菜和萝卜等含有丰富的硝酸盐。这些蔬菜放置过久会发生变

质（发黄、腐烂），煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人

体健康。

(2)根据泡菜的制作过程，分析腌制条件有哪些？

提示：在腌制过程中，要控制腌制的时间、温度和食盐的用量，温度过高、食盐用量

过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。

【针对训练】

1.制作四川泡菜时要用特殊的坛子，坛子需加水密封，密封坛口的目的是()

A.隔绝空气，抑制细菌繁殖

B.阻止尘埃，防止污染

C.造成缺氧环境，利于乳酸菌发酵

D.防止污染，利于醋酸菌发酵

解析：选C制作泡菜利用的微生物主要是乳酸菌，为厌氧型微生物，加水封坛是为

了营造无氧环境，利于乳酸菌发酵。

2.在农村，泡菜的制作方法是：新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洗并用白

酒擦拭过的泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于阴

凉处，最适环境温度为28〜30C。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者

是用盐过多，后者是用盐过少。在实验室或工厂化生产泡菜时，还要跟踪检测泡菜腌制过

程中产生的亚硝酸盐含量。

(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是,加入“陈泡菜水”的作用是

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(2)菜坛需要密封的原因是。若菜坛有裂缝，可能

会出现的结果是_________________________________________________________________

(3)若制作的泡菜咸而不酸，最有可能的原因是,如何进行调整？

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)到发酵中期，无氧状态形成，乳酸菌开始活跃，并产生大量乳酸，乳酸积累量达到

0.6%〜0.8%,pH为3.5〜3.8,试分析此时坛内其他微生物的活动情况及原因：

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(5)发酵后期，乳酸含量继续增加，当达到1.2%以上时，发酵速度逐渐变缓甚至停止，

主要原因是____________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

解析：(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒、杀菌。“陈泡菜水”含乳酸菌，为泡菜发

酵提供乳酸菌菌种。(2)乳酸菌是厌氧生物，密封能造成缺氧环境；菜坛有裂缝，将导致乳

酸菌不能正常生长，而一些杂菌大量繁殖，便泡菜变质。(3)制成的泡菜''威而不酸”可能

是盐过多，抑制了乳酸菌发酵。(4)随着发酵过程的进行，乳酸不断积累，当积累到一定程

度时，会抑制其他微生物的生长，甚至杀死微生物。(5)到发酵后期，乳酸含量过高，pH过

低会抑制乳酸菌的生长。

答案：（1）消毒提供乳酸菌菌种（2）乳酸菌是厌氧生物，密封能造成缺氧环境乳酸

菌不能正常生长，而一些杂菌大量繁殖，泡菜会变质（3）盐过多，抑制了乳酸菌发酵减

少盐的投放量（4）因为pH不适宜，其他微生物代谢活动减慢甚至停止（5）pH过低抑制了

乳酸菌的生长

［归纳提升］

1.泡菜制作的注意事项

⑴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。

②用清水和食盐配制质量百分比为5%〜20%的盐水，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大

作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。

（2）防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。

（3）氧气需求

①泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐

烂。

②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，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，温度过低则延长发酵时

间。

2.泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化

发酵

乳酸菌乳酸亚硝酸盐

时期

发酵少（有02,乳酸菌活动受抑

少增加（硝酸盐还原菌的作用）

初期制）

发酵下降（硝酸盐还原菌受抑

最多（乳酸抑制其他菌活动）积累、增多、pH下降

中期制，部分亚硝酸盐被分解）

发酵减少（乳酸继续积累，pH继下降至相对稳定（硝酸盐还

继续增多，pH继续下降

后期续下降，抑制其活动）原匚菌被完全抑制）

含量二

变化

曲线

°发酵时间0发酵时间0发酵时间

注意：亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的。

知识点（三）尝试制作传统发酵食品——果酒和果醋

弹债事自主学习虞爵a

1.酵母菌

（1）分布：含糖量较高的水果、蔬菜表面。

（2）代谢特点

①兼性厌氧微生物,无氧条件下，其反应式为C6Hl2。6-22C2H50H（酒精）+2CC>2+

能量。

②酿酒酵母的最适生长温度约为287C.

（3）用途：可用于酿酒、制作馒头和面包等。

2.醋酸菌

（1）代谢特点

①好氧细菌,02、糖源充足：C6Hl2O6+2O2-5^2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+

能量。糖源不足：C2H5OH+O2-JCH3coOH（醋酸）+%0+能量。

②大多数醋酸菌的最适生长温度是30〜351co

（2）用途：可制作各种风味的醋。

3.方法步骤

EKKIVU——I--------------1

-L酒精发酵一■酸发酵

挑选葡萄一冲冼一榨汁」果木嬴

【正误判断】

⑴酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精(J)

(2)各种葡萄都可以酿制出红葡萄酒(X)

(3)由于醋酸菌对氧气的含量相当敏感，所以在醋酸发酵过程中要始终通入氧气(V)

(4)只有在糖源充足的情况下才能进行醋酸发酵(X)

(5)果酒发酵的温度一般控制在30〜35℃,果醋发酵的温度一般控制在18〜25℃(X)

互动探究墙畿》

一、(生命观念)通过模式图，比较制作果酒和果醋的菌种及原理

1.比较发酵菌种

观察下面酵母菌与醋酸菌结构模式图，试比较发酵菌种的不同。

细胞壁

细胞核英膜

细胞质细胞壁

细胞膜DNA

液泡细

细

鞭毛

隧母菌结构醋酸菌结构

⑴酵母菌与醋酸菌的本质区别是什么？

提示：酵母菌具有以核膜为界限的细胞核，属于真核生物，醋酸菌没有以核膜为界限

的细胞核，属于原核生物。

(2)根据酵母菌和醋酸菌的代谢特点，分析它们在代谢过程中吸收和释放的气体。

提示：酵母菌属于兼性厌氧型微生物，在有氧呼吸过程中需要氧气，在无氧呼吸过程

中不需要氧气，但都能产生二氧化碳；醋酸菌属于好氧菌，在代谢过程中需要吸收氧气，

糖源充足时产生二氧化碳，缺少糖源时不产生二氧化碳。

(3)酵母菌和醋酸菌的细胞分裂方式分别是什么？

提示：有丝分裂；二分裂。

2.明确发酵原理

(1)从酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸代谢产物的角度思考酒精发酵过程中“先来水”和

“后来酒”的原因是什么？

提示：“先来水”的原因是酵母菌先进行有氧呼吸产生水。“后来酒”的原因是在无

氧条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。

(2)传统米酒制作中常在米坛中挖出一定空间，这样做的目的是什么？

提示：使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，增加菌种数量。

二、(科学探究)制作果酒和果醋的实验设计

1.材料的选择和处理

(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。

提示：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)为什么葡萄处理时不能够反复冲洗？

提示：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。

2.发酵条件的控制

(1)为什么将葡萄汁装入发酵瓶时要留1/3空间？

提示：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。

(2)制作葡萄酒过程中，每隔12h左右拧松瓶盖，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？

提示：拧松瓶盖是放出CO2,防止发酵瓶爆裂。不能打开瓶盖，避免杂菌污染。

(3)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？

提示：防止发酵液被污染。

(4)你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？

提示：榨汁机要洗净并晾干；发酵装置要洗净并用70%的酒精消毒；封闭充气口；若

用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。

【针对训练】

1.下列有关酵母菌和醋酸菌的叙述，错误的是()

A.两者的正常繁殖都离不开氧气

B.在无氧条件下，酵母菌可以产生酒精，醋酸菌则不能产生醋酸

C.两者都是异养生物，生存都离不开葡萄糖

D.醋酸菌可以酵母菌的某种代谢产物为原料来合成醋酸

解析：选C醋酸菌是好氧型生物，在氧气充足的环境中才能完成其正常的生理活动；

酵母菌属于兼性厌氧型生物，在有氧和无氧环境中都能生存，但其无氧呼吸产生的能量少，

仅能满足其自身代谢的需求，基本不繁殖，所以两者的正常繁殖都离不开氧气。醋酸菌在

缺乏糖源时，能以酒精为原料合成醋酸，酵母菌在无氧环境中能产生酒精。

2.如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述错误的是()

气体小学基然

出口R"北

A.改变通入气体种类，可以研究呼吸作用类型对发酵的影响

B.果酒发酵中期通入氮气，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸

C.果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关

D.气体入口与气体出口可以交换使用

解析：选D改变通入气体的种类，例如分别通入氮气和氧气，可研究无氧呼吸和有

氧呼吸对发酵的影响；果酒发酵中期通入氮气，更利于创造无氧条件，酵母菌将从有氧呼

吸转变为无氧呼吸；果醋发酵的菌种是醋酸菌，其生长的适宜温度是30〜35°C,温度能影

响醋酸菌的代谢，从而影响果醋的发酵周期；气体的入口必须伸入培养液中，气体出口不

能伸入培养液中，如果气体的入口和出口交换，会导致发酵液喷出。

［归纳提升］

1.发酵装置

排气口

(1)各部位的作用

①充气口：进行充气。

②排气口：排出酒精发酵时产生的co2；与排气口相连的长而弯曲的胶管，可有效阻

止空气中微生物的进入，避免来自空气的污染。

③出料口：用来取样。

(2)装置的使用：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

连接充气泵，输入无菌空气。

2.果酒、果醋制作中防止杂菌污染的措施

(1)榨汁机要洗净并晾干，发酵瓶要清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒。

(2)清洗葡萄时要先冲洗后除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污

染的机会。

(3)装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口。

(4)发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时

只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。

［学习小结］

例

念和实

酵的概

「发

技术

发酵

传统

传

种类

技术及

统发酵

统一传

发

布

酵一分

特点

代谢

菌十

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共同

验的

三个实

和泡菜

、果醋

果酒

制作

1.

再发酵

灭菌后

将原料

B.

核生物

异养原

菌种为

A.

下发酵

氧环境

保证无

C.

现酸性

最终呈

发酵液

D.

兼

异养

菌，

的真

物中

核生

于真

它属