1.3.1 传统发酵食品及制作果酒、果醋和泡菜-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修3 生物技术与工程（浙科版）

第三节　发酵工程为人类提供多样的生物产品 第1课时　传统发酵食品及制作果酒、果醋和泡菜 [学习目标]　1.简述影响传统发酵食品风味的因素。2.尝试制作果酒、果醋和泡菜。 一、传统发酵食品和制作果酒、果醋 1．传统发酵食品 (1)传统发酵食品中的微生物种类多样，且许多都包含酵母菌和乳酸菌。 (2)不同微生物或同种微生物在不同环境条件下进行的代谢活动，所形成的代谢产物不同，制成的发酵食品的风味也就不同。 (3)发酵食品中不同微生物相互作用导致发酵制品风味不同。传统发酵菌种中微生物的种类、代谢特点、种间关系等都是造成不同发酵制品的风味和营养物质有差异的原因。 2．活动：体验传统发酵——利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋 (1)制作原理 ①果酒：酵母菌在无氧条件下，通过厌氧呼吸，将葡萄糖氧化为乙醇和二氧化碳。 ②果醋：醋酸菌在有氧条件下可将乙醇氧化为醋酸。 (2)方法步骤 判断正误 (1)微生物发酵产生了不同的代谢产物使得该发酵食品具有独特的风味(　　) (2)菌种中微生物的种间关系也是造成发酵制品风味差异的原因之一(　　) (3)制作果酒的葡萄去皮后挤碎加入发酵装置中(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)× 任务一：果酒、果醋发酵过程的注意事项和发酵装置的改进 1．瓶中的葡萄的总体积为什么不要超过矿泉水瓶体积的1/2? 提示　留有1/2的空间，其中的氧气能促进酵母菌快速繁殖。酵母菌发酵会产生CO2，葡萄过多可能导致发酵液溢出。 2．制作果醋时，为什么要给发酵好的果酒通入空气？ 提示　醋酸菌是好氧菌，将乙醇(酒精)转化为醋酸时需要O2参与。 3．请分析如图发酵装置，回答下列问题： (1)使用该装置制作果醋时，充气口、排气口和出料口的作用分别是什么？ 提示　充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气，有利于醋酸菌进行需氧呼吸；排气口可以用来排出在发酵过程中产生的气体；出料口可以用来取样。 (2)使用该装置制作果酒时，应该如何处理？ 提示　应该关闭充气口。 (3)排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接的目的是什么？ 提示　目的是防止空气中微生物的污染。 　制作果酒和果醋的菌种和发酵条件的比较 比较项目 果酒制作 果醋制作 发酵菌种 菌种 酵母菌 醋酸菌 代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 发酵条件 温度 25 ℃左右 30～35 ℃ 氧气 前期需氧，后期无氧 一直需要充足的氧气 pH 酸性 酸性 联系 醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，酒精发酵为醋酸发酵提供原料 1．实验室制作葡萄酒与葡萄醋的过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．挑选葡萄是因为葡萄的种类与品质会影响发酵产品的口感 B．冲洗葡萄能除去葡萄表面杂质并达到消毒的目的 C．酒精发酵与醋酸发酵需提供不同的温度和氧分压 D．适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖 答案　B 解析　不同种类与品质的葡萄含有的糖类等成分存在差异，会对酿制的葡萄酒的味道、香气和口感产生影响，因此挑选葡萄是因为葡萄的种类与品质会影响发酵产品的口感，A正确；冲洗葡萄能除去葡萄表面的杂质，但不能达到消毒的目的，B错误；酒精发酵与醋酸发酵所需的温度分别为25 ℃、30～35 ℃，酵母菌是兼性厌氧菌，厌氧呼吸产生酒精，因此前者是在无氧条件下进行的，醋酸菌是好氧菌，因此后者需要给予充足的氧气，C正确。 2.如图是探究果酒、果醋发酵的装置示意图。下列叙述错误的是(　　) A．用于探究果醋发酵时，打开阀a，转动搅拌器有利于提高产量 B．打开阀b，经管口3可取样检测酒精和CO2的产生情况C.用于探究果酒发酵时，发酵前要对整个装置进行气密性检查 D．果酒发酵时瓶中液体不能装满，否则发酵过程中发酵液将发生外溢 答案　B 解析　醋酸菌为好氧菌，因此用于探究果醋发酵时，需要打开阀a通入氧气，转动搅拌器可增加溶氧量以及增加醋酸菌与营养物质的接触，有利于提高产量，A正确；发酵过程产生的CO2可通过管口2排出，因此通过管口3不能检测CO2产生情况，B错误。 二、制作泡菜 1．制作原理 泡菜是利用附生在蔬菜表面的植物乳杆菌、短乳杆菌和明串珠菌等发酵制成的。这些微生物一般为厌氧、兼性厌氧或微好氧菌。它们的发酵产物不仅有乳酸，还会有醇、酯等。 2．方法步骤 判断正误 (1)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件(　　) (2)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的(　　) (3)腌制泡菜时的温度、食盐用量和发酵时间均会影响泡菜的品质(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√ 任务二：泡菜制作的过程和结果分析 根据泡菜制作过程和泡菜发酵过程中乳酸菌数量的变化曲线，回答下列问题： (1)用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需要什么条件？ 提示　用水密封泡菜坛的目的是给泡菜坛内创造无氧环境。这说明泡菜制作需要在无氧条件下进行。 (2)泡菜发酵初期发酵坛的水槽内会间歇性有气泡冒出的原因是什么？ 提示　气泡产生的原因是酵母菌等微生物进行细胞呼吸产生CO2。 (3)据图分析，在发酵后期，乳酸菌的数量怎么变化？其原因是什么？ 提示　在发酵后期，乳酸菌数量减少。原因是乳酸的积累使坛中pH下降，抑制了乳酸菌的生命活动。 (4)如果制作的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？ 提示　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。 (5)制作泡菜过程中，要用冷开水和盐配制成6%的盐水，请写出配制盐水时以下物质或操作的作用或目的： ①盐的作用：调味、抑制微生物生长，所以盐含量过低会造成细菌污染。 ②煮沸的目的：杀菌(杀灭水中的微生物及除去水中氧气)。 ③冷却：是为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动。 　泡菜发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量变化情况 发酵时期 乳酸菌数量 乳酸含量 初期 少(O2抑制乳酸菌活动) 少 中期 最多(乳酸抑制其他微生物活动) 增多 后期 减少(乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动) 继续增多，最后保持稳定 曲线 3．(2021·浙江1月选考，10)用白萝卜制作泡菜的过程中，采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是(　　) A．将白萝卜切成小块 B．向容器中通入无菌空气 C．添加已经腌制过的泡菜汁 D．用沸水短时处理白萝卜块 答案　B 解析　将白萝卜切成小块可以扩大白萝卜与腌料的接触面积，缩短腌制时间，A正确；泡菜制作所需菌种为乳酸菌，制作过程中应保持无氧环境，向容器中通入无菌空气不利于腌制，B错误；泡菜汁中含有一定量的发酵菌种，所以在腌制过程中，加入一些已经腌制过的泡菜汁可缩短腌制时间，C正确；用沸水短时处理，可抑制某些微生物的繁殖，提高泡菜品质，也可缩短腌制时间，D正确。 4．(2023·温州高二月考)家庭制作泡菜并无刻意的灭菌环节，在发酵过程中，乳酸菌产生的乳酸就可以抑制其他微生物的生长。当环境中的乳酸积累到一定浓度时，又会抑制乳酸菌自身的增殖。下列有关叙述错误的是(　　) A．在发酵的初期，乳酸菌的种内关系主要表现为种内互助 B．在发酵的中期，由于营养物质的消耗和代谢产物的积累，乳酸菌的种内竞争趋于激烈 C．密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据优势 D．在发酵的中期，泡菜坛内各种微生物大量繁殖 答案　D 解析　在发酵的初期，乳酸菌数目增加较快，其种内关系主要表现为种内互助、抑制其他微生物的生长，A正确；在发酵的中期，由于乳酸的大量积累，pH下降，抑制微生物的生长，泡菜坛内的微生物减少，D错误。 题组一　制作果酒、果醋 1．家庭制作果酒时，所用的葡萄不能反复冲洗的主要原因是(　　) A．避免营养成分的流失 B．反复冲洗会破坏葡萄的结构 C．避免葡萄皮中的色素被冲洗掉 D．避免葡萄皮上的酵母菌被过多地冲洗掉 答案　D 解析　家庭制作果酒时，所用微生物来自附着在葡萄皮上的野生酵母菌，所用的葡萄不能反复冲洗，以防止葡萄皮上的酵母菌被大量冲洗掉，导致菌种流失，故选D。 2．下列关于利用塑料瓶制作果酒和果醋的叙述，正确的是(　　) A．为了提高果酒的产量，果汁应尽量装满 B．果醋发酵阶段应封闭充气口，防止杂菌污染 C．果酒和果醋的制作过程中，每天需适时打开瓶盖 D．果酒制成后，需将装置移到温度较高的环境中进行醋酸发酵 答案　D 解析　果酒发酵会产生CO2，果汁装得过满会导致瓶子难以容纳CO2，导致发酵液溢出，影响发酵进程，A错误；果醋发酵是有氧发酵，应开启充气口，保证空气流通，B错误；制作果酒的过程中每天需适时拧松瓶盖，以排出CO2，但不能打开瓶盖，以防止杂菌污染，C错误；果酒发酵应将温度控制在25 ℃，而醋酸菌是嗜温菌，在进行果醋发酵时，应将温度控制在30～35 ℃，D正确。 3．在制作果醋时，为缩短制作周期，下列采取的措施中无效的是(　　) A．用果酒为原料 B．增加醋酸菌的数量 C．控制适宜的发酵温度 D．发酵阶段应封闭充气口，防止杂菌污染 答案　D 解析　醋酸菌为好氧菌，果醋发酵需要充入空气，故选D。 4．某陈醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如图。下列叙述错误的是(　　) A．淀粉经淀粉酶的催化完成糖化 B．酒精发酵的发酵罐需要有排气装置 C．醋酸发酵阶段需补充无菌空气 D．成品醋的香味与酯类物质有关 答案　A 解析　淀粉经淀粉酶以及麦芽糖酶的催化完成糖化，A错误。 题组二　制作泡菜 5．泡菜制作过程中常采取多种措施控制其他杂菌的繁殖，以保证产品的质量。下列不属于此种措施的是(　　) A．加盐 B．加白酒 C．加水密封 D．加糖 答案　D 6．下列关于泡菜发酵过程的叙述，正确的是(　　) A．发酵过程需要有氧条件 B．发酵过程中只有乳酸菌的发酵作用 C．泡菜发酵过程中，有机物的干重和种类将减少 D．发酵过程中要经常补充水槽中的水 答案　D 解析　泡菜发酵过程需要无氧条件，A错误；泡菜发酵过程中主要发挥作用的是乳酸菌，B错误；制作泡菜过程中，由于细胞呼吸的消耗，有机物的干重将减少，但坛内有机物的种类将增加，C错误；经常补充水槽中的水，目的是保持坛内的无氧状态，D正确。 7．(2023·杭州高二月考)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，乳酸菌与杂菌数目也发生变化，下列有关分析不正确的是(　　) A．泡菜制作初期就有乳酸菌的存在 B．密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据一定优势 C．在发酵过程中，乳酸含量逐渐增多，可以抑制其他微生物的生长 D.发酵过程中，杂菌数目的减少使乳酸菌与杂菌的种间竞争减弱，因此乳酸菌数目一直增多 答案　D 解析　泡菜制作初期多种微生物并存，也存在乳酸菌，A正确；乳酸菌是厌氧型微生物，密闭的发酵环境使其在种间竞争中占据一定优势，B正确；发酵过程中，乳酸含量不断增多，不仅可以抑制其他微生物的生长，也会影响乳酸菌的活性，因此乳酸菌数目不会一直增多，C正确，D错误。 8．(2023·嘉兴高二期末)家庭中制作泡菜的方法：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”，密封后置于温度适宜的地方。下列与此过程相关的叙述，错误的是(　　) A．用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒 B．加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种 C．制作泡菜过程中，乳酸的含量先减少后增加 D．若制作的泡菜咸而不酸最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌的发酵过程 答案　C 解析　制作泡菜时，所用的泡菜坛要用白酒擦拭消毒，防止杂菌污染，A正确；加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种，加速乳酸发酵，B正确；制作泡菜的过程中，乳酸的含量先增加，后保持稳定，C错误；如果泡菜盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水，抑制乳酸菌生长，制作的泡菜会“咸而不酸”，D正确。 9．(2023·丽水高二联考期中)家酿红酒是用糯米和酒曲酿制的，其工艺如图。酒曲中的微生物主要是酵母菌和霉菌，霉菌主要起到糖化的作用(把糯米中的淀粉转化成葡萄糖)。下列相关叙述错误的是(　　) A．发酵初期，混合液常出现“沸腾”现象，是酵母菌需氧呼吸产生CO2引起的 B．霉菌的糖化作用为酵母菌细胞呼吸提供底物 C．糯米酒曲混合液需在37 ℃环境下发酵 D．可用马铃薯蔗糖培养基分离红酒中的酵母菌 答案　C 解析　发酵初期酵母菌活动旺盛，其消耗氧产生CO2导致有气泡产生，A正确；米酒发酵初期，霉菌可以通过糖化作用把糯米中的淀粉转化成葡萄糖，为酵母菌的细胞呼吸提供底物，B正确；糯米酒曲混合液温度应控制在25 ℃，C错误；酵母菌主要以糖类底物进行厌氧呼吸产生酒精，因此比较适合以糖类为碳源的培养基，可用马铃薯蔗糖培养基，D正确。 10．《齐民要术》记载：“世人云：‘米过酒甜’此乃不解法候。酒冷沸止，米有不消者，便是曲势尽。”下列叙述错误的是(　　) A．“米过酒甜”是因为米中糖类物质过量，发酵停止时仍未被完全消耗 B．酿酒过程起泡现象是微生物厌氧呼吸产生的CO2释放形成的 C．“酒冷沸止”说明酵母菌的代谢产热和释放CO2逐渐停止 D．“曲势尽”的原因可能是发酵过程pH升高或营养物质含量下降 答案　D 解析　酿造米酒的原料富含糖类，“米过酒甜”是因为米中含有的糖类物质未被完全消耗，A正确；“酒冷沸止”说明酵母菌的代谢产热和释放CO2逐渐停止，由于微生物呼吸作用消耗糖类等有机物，会释放能量，且释放的能量绝大多数以热能的形式散失，导致酒液温度产生变化，C正确；微生物厌氧呼吸产生的CO2，导致瓮中液体pH降低，“曲势尽”的原因可能是发酵过程pH降低或酒液中酒精含量升高，D错误。 11．相传醋最早是由“酒圣”杜康之子发明的。杜康的儿子墨塔在一次酿酒时发酵过头，直至第21天开缸时，发现酒液已变酸但香气扑鼻，且酸甜可口，于是墨塔便把“廿一日”加一“酉”字，给这种酸水起名为“醋”。下列叙述错误的是(　　) A．酒发酵初期通入氧气的目的是促进酵母菌进行需氧呼吸，大量增殖 B．酒精是在酵母菌细胞的线粒体中产生 C．墨塔酿酒反成醋的原因可能是发酵装置密封不严 D．酿酒时糖类未耗尽，酵母菌的发酵也会停止原因可能是pH降低和酒精含量增多 答案　B 解析　酒精是酵母菌厌氧呼吸的产物，在酵母菌细胞的细胞溶胶中产生。 12．下列关于果酒、果醋及泡菜制作的叙述，正确的是(　　) A．参与发酵的微生物都含有线粒体 B．变酸的酒表面的菌膜是酵母菌在液面大量繁殖形成的 C．果醋制作所需菌种的代谢类型为自养需氧型 D．泡菜制作过程中，发酵产物不仅有乳酸，还有醇、酯等，使泡菜具有独特的风味 答案　D 解析　制作果醋使用的醋酸菌和制作泡菜使用的乳酸菌都是原核生物，不含有线粒体，A错误；变酸的酒表面的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的，B错误；醋酸菌的代谢类型为异养需氧型，C错误。 13．镇江香醋素以“酸而不涩、香而微甜、色浓味鲜”而蜚声中外。如图是镇江香醋的生产工艺简化流程： (1)蒸煮的目的：使原料在高温下灭菌，同时________________，淀粉被释放出来，淀粉由颗粒状变为溶胶状态。 (2)由于酵母菌缺少淀粉水解酶系，糯米需经蒸煮后在淀粉酶的作用下液化，后加入糖化酶糖化，目的是________________________________________。3 min后，装入发酵罐再接入酵母进行_________________________________________。 (3)醋酸发酵时酒精应先________，否则会因浓度过高抑制醋酸菌的增殖。发酵过程需敞口操作，麸皮和糠等拌匀制作成松散的发酵料，其目的是__________________________________。 答案　(1)使植物细胞破裂　(2)将淀粉分解成糖　酒精发酵　(3)(用水)稀释　增加通气性 14．(2020·浙江1月选考，29节选)回答与泡菜制作有关的问题： (1)泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，会使________菌被逐渐抑制。发酵中期，乳酸菌大量繁殖，会使________菌受到抑制。发酵后期，乳酸生产过多，会使乳酸菌受到抑制。 (2)从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行________，再用________的方法在某种含牛乳的专用的培养基中进行初步筛选。该培养基必须含有________，以便于观察是否产酸。 (3)自然界中醋酸菌常与乳酸菌共同生长。若要筛选出醋酸菌，则其专用的培养基中应添加________。 答案　(1)好氧　不耐酸的　(2)稀释　涂布分离　酸碱指示剂　(3)乙醇 解析　(1)泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，形成无氧环境，会使好氧菌被逐渐抑制。发酵中期，乳酸菌大量繁殖，产生乳酸，会使不耐酸的菌受到抑制。发酵后期，乳酸生产过多，又会抑制乳酸菌。(2)从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行稀释，再用涂布分离的方法在某种含牛乳的专用的培养基中进行初步筛选。为了便于观察是否产酸，该培养基必须含有酸碱指示剂。(3)自然界中醋酸菌常与乳酸菌共同生长。由于醋酸菌可以利用乙醇产生醋酸，若要筛选出醋酸菌，则其专用的培养基中应添加乙醇。 学科网（北京）股份有限公司 $$