1.1传统发酵技术的应用导学案-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用 【核心知识点】 发酵工程是指利用 的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及 、 等方面。 一、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 菌种的 发酵及半固体发酵为主，通常是 式或 式的。 二、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 。常见的乳酸菌有 和 。 (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 ①配制盐水 用清水和食盐配制质量分数为 的盐水， 待用 ②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 。 ③加盐水 缓缓注入 ，使盐水没过全部菜料，盖好 。 ④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。 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。 酿酒时的反应式： 。 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 ℃。制果酒时将温度控制在 ℃。 注意：在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。 (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 转化为 ,再转为乙酸。 反应式： 。 反应式： 。 (4)制作果酒和果醋的方法步骤 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 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 。 【归纳提升】 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的 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)酒精的检验：在 条件下， 色的 与酒精反应呈现 色。 (4)发酵装置 ①用带盖的瓶子，在发酵过程中每隔12 h左右将瓶盖 ，目的是 。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 ，将温度由 变为 ，进行葡萄醋的发酵。 ②右图是制果酒和果醋的简易发酵装置。制果酒时，对充气口的操作是 ；制果醋时，对充气口的操作是 。长而弯曲的排气口的作用是 。出料口的作用是 。 ③葡萄汁装入发酵瓶时，要留出约1/3的空间，目的是① ；② 。 (5)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】传统发酵技术的比较 项目 制果酒 制果醋 制腐乳 制泡菜 发酵菌种 原核、真核 菌种来源 新鲜水果果皮表面附着的大量不同种类的野生酵母菌 空气中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 空气中的毛霉等 植物体表面天然的乳酸菌 新陈代谢类型 发酵温度 \ \ 氧气 初期 氧气，后期 氧气 始终 氧气 \ 始终 氧气 发酵原理 （代谢过程） 【检测案】 1.判断正误 ( )(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 (　 　)(11)红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的。 (　 　)2.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 (　 　)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 4.苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的，回答下列为题： （1）酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的_________________中进行，其产物乙醇与_________________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的____________中进行，与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增值速度___________。 （2）第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，该过程需要在________________条件下才能完成。 （3）在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度____________（填“低于”或“高于”）第二阶段。 （4）醋酸杆菌属于____核生物，其细胞结构中 （填“含有”或“不含有”）线粒体。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$