内容正文:
第1节 传统发酵技术的应用
课时目标
1.运用结构与功能观,阐明发酵菌种的特点。(生命观念)
2.采用分析与比较、归纳与概括的方法,分析传统食品的制作原理。(科学思维)
3.设计并实施实验方案,制作泡菜、果酒和果醋。(科学探究)
4.关注食品安全和健康的生活方式。(社会责任)
一、发酵与传统发酵技术
1.发酵
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
原理
不同的微生物具有产生不同代谢物的能力
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)特点: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。
(3)实例——腐乳的制作。
①微生物:酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。
②物质变化:蛋白质→小分子的肽和氨基酸。
二、尝试制作传统发酵食品
1.制作泡菜
(1)发酵菌种:植物体表面天然的乳酸菌。
(2)发酵原理
①乳酸菌是厌氧细菌,在无氧的情况下将葡萄糖分解为乳酸。
②反应简式:C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量。
(3)制作过程
提示:乳酸菌是厌氧细菌,在无氧情况下能将葡萄糖分解成乳酸,氧气充足时乳酸菌无法正常代谢。
3.酵母菌和醋酸菌细胞呼吸的场所有何不同?
提示:酵母菌有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体,无氧呼吸的场所是细胞质基质。醋酸菌只能进行有氧呼吸,且是原核生物,细胞呼吸全过程均在细胞质基质中进行。
2.制作果酒和果醋
(1)发酵菌种
传统发酵食品
果酒
果醋
发酵菌种
酵母菌
醋酸菌
生物类型
单细胞真菌
细菌
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养好氧型
最适生长温度
约为28 ℃
30~35 ℃
(2)发酵原理
①制作果酒:在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵。反应简式为C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+能量。
②制作果醋
a.当O2、糖源都充足时:将糖分解成乙酸。反应简式为C6H12O6+2O22CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量。
b.当O2充足、缺少糖源时:直接将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。反应简式为C2H5OH+O2CH3COOH(乙酸)+H2O+能量。
(3)制作过程(以葡萄酒和葡萄醋的制作为例)
◆漫画助学
隔夜菜易产生致病的亚硝酸盐,加热也不能去除。
◆视野拓展
泡菜是我国的一种传统美食,其中,四川泡菜被称为“川菜之魂”,已被评为国家地理标志保护产品。
◆名师点睛
1.酵母菌、曲霉和毛霉都属于真菌,其有氧呼吸的场所均为细胞质基质和线粒体。
2.制作泡菜时,要控制好盐水的浓度:若浓度过高,乳酸发酵将受抑制,泡菜风味差;若浓度过低,杂菌易繁殖,导致泡菜变质。
3.低温制酒,高温制醋;无氧制酒,有氧制醋。
4.在变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。
◆思维启迪
1.传统发酵技术所使用的微生物,其来源有哪些?
提示:①原材料中天然存在的微生物;②前一次发酵物中的微生物。
2.泡菜制作过程中为什么要创造无氧条件?
◆基础速判(对的画“√”,错的画“×”)
1.传统发酵是以混合菌种的液体发酵为主的。( × )
2.腐乳是经微生物发酵制作的豆制品。( √ )
3.制作腐乳的菌种只有毛霉。( × )
4.制作泡菜时,在蔬菜装至半坛时将冷却好的盐水倒入坛中。( × )
5.泡菜腌制时间越长越好,与室内温度无关。( × )
6.制作果酒和果醋时需将水果煮熟,以防止杂菌污染。( × )
7.利用葡萄发酵产生果酒的后期,加入醋酸菌即可产生醋酸。( × )
8.在果酒发酵后期,拧开瓶盖的间隔时间可延长。( √ )
备课札记
任务一__泡菜的制作
家庭泡菜的制作方法:新鲜的蔬菜经过整理、清洁后,放入彻底清洁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。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”。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。
[问题探究]
1.向泡菜坛中加入“陈泡菜水”的作用是什么?
答案:“陈泡菜水”中含有乳酸菌菌种,可以加快发酵速度。
2.若制作的泡菜“咸而不酸”,最可能的原因是什么?
答案:泡菜盐水浓度过高,乳酸菌会通过渗透作用失水,乳酸菌生长、发酵被抑制,制作的泡菜会“咸而不酸”。
1.制作泡菜的注意事项
(1)用于制作泡菜的蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的亚硝酸盐含量相对较高。
(2)控制严格的厌氧条件
①选择合适的发酵容器,如泡菜坛,这是一种科学、简单的厌氧发酵容器。
②盐水煮沸后冷却待用。
③装坛时压实,使盐水没过全部菜料。
④泡菜坛用水封口不让空气进入,创造一个封闭无氧的环境;发酵期间不宜开盖,并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。
(3)控制适宜的发酵温度
温度过高易滋生杂菌;温度过低不利于乳酸发酵,会使发酵时间延长。
(4)控制发酵时间
一般在腌制5 d后,亚硝酸盐含量开始下降。但泡菜发酵时间并不是越长越好,发酵时间过长,乳酸含量过高,泡菜口味不佳,且可能会产生其他有害物质。
2.泡菜发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化情况
项目
乳酸菌数量
乳酸含量
亚硝酸盐含量
初期
少(O2抑制乳酸菌活动)
少
增加(硝酸盐还原菌的作用)
中期
最多(乳酸抑制其他微生物活动)
增多
开始下降(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解)
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
继续下降,最后相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
曲线
1.(2024·南京高二检测)老坛酸菜古称“菹”,是一种利用传统发酵技术制作的食品。若制作过程中操作不规范导致其中含有的杂菌较多,会给食品安全留下隐患。下列说法正确的是( )
A.腌制酸菜主要是利用植物体表面天然的醋酸菌在无氧环境中进行发酵
B.腌制的酸菜“咸而不酸”的原因很可能是加入食盐过多,抑制了菌种发酵
C.酸菜要尽快食用,以免腌制发酵时间过长导致亚硝酸盐含量增加
D.发酵过程中可以添加一定量的抗生素抑制杂菌生长,防止其腐败变质
B 解析:制作酸菜所用微生物是乳酸菌,其代谢类型是异养厌氧型,在无氧条件下,分解葡萄糖产生乳酸,A错误。“咸而不酸”的原因为加盐过多,使乳酸菌生长的环境溶液浓度过高,乳酸菌失水,抑制了乳酸菌的发酵,B正确。发酵初期,由于硝酸盐还原菌的作用使亚硝酸盐含量增加;发酵中期,硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解,含量下降;发酵后期,亚硝酸盐含量下降至相对稳定,通常在腌制泡菜的第10天食用,亚硝酸盐含量较少,C错误。乳酸菌属于细菌,抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长,D错误。
2.(2024·日照高二检测)我国制作泡菜历史悠久。《中馈录》中记载:“泡盐菜法,定要覆水坛。此坛有一外沿如暖帽式,四周内可盛水;坛口上覆一盖,浸于水中,使空气不得入内,则所泡之菜不得坏矣。泡菜之水,用花椒和盐煮沸,加烧酒少许。……如有霉花,加烧酒少许。……坛沿外水须隔日一换,勿令其干。”下列说法正确的是( )
A.“泡菜之水,用花椒和盐煮沸,加烧酒少许”的目的是彻底灭菌
B.“霉花”主要由酵母菌繁殖形成,酵母菌往往来自蔬菜
C.“坛沿外水须隔日一换,勿令其干”的目的是保证坛内适宜湿度
D.制作泡菜过程中,乳酸的含量先增加后减少
B 解析:“泡菜之水,用花椒和盐煮沸,加烧酒少许”的目的是利用花椒、盐和烧酒抑制杂菌生长和调味,同时煮沸杀死部分微生物,但不能达到彻底灭菌的目的,A错误;“霉花”主要由酵母菌繁殖形成,由于泡菜水经过了加热煮沸,因此,酵母菌往往来自蔬菜,B正确;“坛沿外水须隔日一换,勿令其干”是为了保证坛内的无氧环境,C错误;泡菜的制作过程中,乳酸的含量一直增加,最后保持稳定,D错误。
任务二__果酒和果醋的制作
下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程。
[问题探究]
1.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。
答案:酵母菌属于兼性厌氧微生物,在有氧呼吸过程中需要O2,在无氧呼吸过程中不需要O2,但都能产生CO2;醋酸菌属于好氧细菌,在代谢过程中需要吸收O2,糖源充足时产生CO2,缺少糖源时不产生CO2。
2.在进行发酵时,过程①~④中所需的适宜温度相同吗?为什么?
答案:不相同。过程①②③为酵母菌的细胞呼吸,适宜温度为18~30 ℃;过程④为醋酸菌的代谢过程,适宜温度为30~35 ℃。
3.制作果酒过程中,每隔12 h左右拧松瓶盖,目的是什么?能否打开瓶盖?为什么?
答案:拧松瓶盖的目的是放出CO2,防止发酵瓶爆裂。不能打开瓶盖,以避免杂菌污染。
1.制作果酒和果醋的发酵菌种和发酵条件的比较
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
结构特点
真核生物
原核生物
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养好氧型
发酵条件
温度
18~30 ℃
30~35 ℃
时间
10~12 d
7~8 d
氧气
前期需氧,后期无氧
一直需要充足的氧气
pH
酸性
酸性
提醒: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。
2.制作果酒和果醋的过程中发酵液的变化
项目
果酒制作
果醋制作
气味和味道
酒味
酸味
气泡和泡沫
有
无
发酵液颜色
颜色加深变成深红色(以紫
葡萄作原料)
浑浊,液面形成
白色菌膜
3.果酒、果醋制作中常用发酵装置及各结构的作用
结构
作用
充气口
①制果酒时关闭充气口
②乙酸发酵时连接充气泵,输入无菌空气
排气口
用来排出CO2
长而弯曲
的胶管
防止空气中微生物的污染
出料口
便于取料,及时监测发酵进行的情况
1.《齐民要术》中记载了一种称为“动酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的酿醋工艺:“大率酒一斗,用水三斗,合瓮盛,置日中曝之。……七日后当臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移动,挠搅之。数十日,醋成……”下列有关叙述错误的是( )
A.该方法的制作原理是醋酸菌在缺少糖源时可将乙醇转化为乙酸
B.加水的目的是对酒进行稀释,避免酒精浓度过高杀死醋酸菌
C.“衣”位于变酸的酒表面,是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的
D.挠搅有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧
C 解析:该方法依据的原理是醋酸菌在氧气充足、糖源不足时将乙醇转化为乙酸,A正确;加水的目的是对酒进行稀释,避免高浓度酒精导致醋酸菌死亡,B正确;“衣”位于变酸的酒表面,是由空气中的醋酸菌进入发酵液大量繁殖形成的,C错误;搅拌有利于酒精与醋酸菌充分接触,还可以增加溶液中的溶解氧,有利于醋酸菌进行乙酸发酵,D正确。
2.(2024·长沙高二检测)《新修本草》云:“凡作酒醴须曲,而蒲桃、蜜等酒独不用曲。”葡萄不仅可以酿造果酒,还可以酿造果醋,制作过程如图。下列分析正确的是( )
A.“蒲桃、蜜等酒独不用曲”说明葡萄酿制果酒不需要微生物
B.取新鲜葡萄制作果酒、果醋时应先去梗再冲洗
C.制作果酒、果醋的后期都需要密闭处理
D.图中①过程比②过程产生的气体多
D 解析:葡萄酿制果酒需要葡萄果皮上的野生酵母菌,A错误。冲洗葡萄时先去梗,果皮难免会有破损,果肉会被水中的微生物污染,增加发酵失败的可能性。因此取新鲜葡萄制作果酒、果醋时应先冲洗再去梗,B错误。制作果酒是利用酵母菌发酵,后期密闭处理有利于酵母菌无氧呼吸产生酒精;制作果醋是利用醋酸菌发酵,醋酸菌是好氧细菌,不需要密闭处理,C错误。图中①过程表示酒精发酵,酵母菌无氧呼吸产生CO2;图中②过程表示醋酸菌将乙醇(酒精)转化为乙醛,再将乙醛转化为乙酸,不产生气体,D正确。
3.研究人员以苹果为原料,先接种酵母菌,发酵96 h后再接种老陈醋的醋醅(含醋酸菌)进行发酵,酿造苹果醋。下图为发酵液中酒精含量和总酸含量随发酵时间变化的曲线图。下列相关分析错误的是( )
A.发酵24~96 h内,呈酸性且含酒精的发酵液中,杂菌生长受抑制
B.96 h后发酵温度应适度升高
C.发酵过程中有机物的能量全部留在发酵产品中
D.当氧气和糖源都充足时,醋酸菌能将糖分解成乙酸
C 解析:发酵24~96 h内,酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,此时呈酸性且含酒精的发酵液中,杂菌生长受抑制,A正确。乙酸发酵的适宜温度是30~35 ℃,酒精发酵的适宜温度是18~30 ℃,96 h后进行乙酸发酵,因此发酵温度应适度升高,B正确。发酵过程中有机物的能量大部分留在发酵产品中,C错误。当氧气、糖源都充足时,醋酸菌可将糖分解成乙酸;当氧气充足、缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为乙酸,D正确。
酿制果酒、果醋——科学探究与社会责任
杨梅果实风味独特,酸甜适中,具有很高的营养价值和保健价值。下图是制作杨梅酒和杨梅醋的流程图。
设计1:考查知识迁移能力
(1)果酒制作过程中,酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是________________,该阶段应该将温度控制在________________;果酒酿造过程中如果果汁灭菌不合格,含有醋酸菌,在酒精发酵旺盛时,醋酸菌________(填“能” 或“不能”)将果汁中的糖发酵为乙酸。
设计2:考查实验原理与长句表达能力
(2)传统发酵中,发酵液不需要严格灭菌,检测发现,随着发酵时间的延长,酵母菌数量会增多,细菌等杂菌数量会减少,原因是_________________________________________
________________________________________________________________________。
设计3:考查实验分析能力与社会责任
(3)下图表示果酒发酵过程中,发酵液的糖度(葡萄糖的质量分数)和酒精度(酒精的体积分数)随时间变化的关系。
发酵前24 h,糖度变化很小,酒精度上升很慢,其原因是________________________
________________________________________________________________________,
96 h后酒精度和糖度的变化都趋于平缓,其原因是_________________________________
________________________________________________________________________。
答案:(1)细胞质基质 18~30 ℃ 不能
(2)缺氧、酸性和酒精存在的环境下,酵母菌可以生长繁殖,但不利于细菌等杂菌的生长
(3)此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸,大量繁殖 营养物质消耗殆尽,高浓度的酒精和代谢废物会抑制酵母菌的代谢而影响发酵
解析:(1)酵母菌是真核生物,其无氧呼吸产生酒精的场所是细胞质基质;利用酵母菌进行发酵时,应将温度控制在18~30 ℃,在此温度条件下,酵母菌内与果酒发酵相关的酶活性高,发酵速度快;醋酸菌需要在有氧且温度为30~35 ℃条件下,才能将糖转化为乙酸,而此时发酵罐的条件为无氧且温度是18~30 ℃,所以醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为乙酸。(2)果酒发酵时需要无氧条件,且发酵液pH会逐渐降低,即发酵液变酸,这种缺氧、酸性条件能抑制杂菌的生长。(3)发酵前24 h,酵母菌主要进行有氧呼吸,大量增殖,消耗葡萄糖较少,因此糖度变化很小,酒精度上升很慢;随着发酵的进行,酵母菌进行无氧呼吸消耗葡萄糖产生酒精,96 h后,营养物质消耗殆尽,高浓度的酒精和代谢废物会抑制酵母菌的代谢而影响发酵,导致酒精度和糖度的变化都趋于平缓。
1.关于传统发酵技术,下列叙述错误的是( )
A.传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵
B.传统发酵利用的微生物一般为天然存在的单一菌种
C.传统饮食中的酱油、醋、泡菜等可通过传统发酵获得
D.传统发酵存在杂菌情况不明、过程控制缺乏标准等问题
B 解析:传统发酵技术很难实现单一菌种的利用,多以混合菌种进行发酵,B错误。
2.果酒和果醋制作过程中,参与的微生物分别是( )
A.酵母菌,乳酸菌 B.酵母菌,醋酸菌
C.酵母菌,毛霉 D.乳酸菌,酵母菌
B 解析:参与果酒制作的微生物是酵母菌,在无氧条件下能产生酒精;参与果醋制作的微生物是醋酸菌,进行的是有氧呼吸,B正确。
3.(2024·长治高二检查)诗句“也是人间玉,无非香不同。初闻封鼻孔,细品引馋虫”描述的正是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵制作的大豆食品——腐乳。下列相关叙述错误的是( )
A.微生物产生的脂肪酶能将豆腐中的脂肪分解为甘油和氨基酸
B.腌制腐乳的卤汤中需加入适当浓度的酒精,能抑制杂菌的增殖
C.温度过低,毛霉的菌丝会生长缓慢,不易进入豆腐块的深层
D.腐乳的风味因豆腐含水量、发酵条件以及辅料的不同而不同
A 解析:毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸,A错误;腐乳制作时,卤汤中加入适当浓度的酒精可以抑制杂菌的增殖,B正确;毛霉生长的适宜温度为15~18 ℃,温度过低,毛霉的菌丝生长缓慢,不易进入豆腐块的深层,C正确;因豆腐的含水量、发酵条件及所加辅料的不同,可制成不同风味的腐乳,D正确。
4.(2024·朔州高二检测)泡姜属于四川风味泡菜,有发汗解表、促进血液循环、驱散寒邪的功效。在腌制泡姜之前,泡菜坛宜用开水烫一遍;腌制过程中,泡菜坛口的水槽中要始终保持有水状态,否则泡菜坛内可能会长出一层白膜。下列有关叙述错误的是( )
A.在腌制泡姜前,用开水烫一遍泡菜坛是为了防止杂菌污染
B.在制作泡姜时,加入适量青花椒等香辛料既能防腐又能调节口味
C.在泡姜腌制过程中,泡菜坛内长出白膜是由于氧气进入导致乳酸菌大量繁殖
D.腌制两天后,泡姜的风味逐渐显现,但不宜食用,因为此时泡姜中亚硝酸盐的含量较高
C 解析:在腌制泡姜之前,泡菜坛宜用开水烫一遍,其目的是防止杂菌污染,A正确;在制作泡姜时,加入适量的高度白酒、蒜瓣、红尖椒、青花椒等香辛料不仅可以抑制微生物的生长,还能调节泡姜的风味,B正确;在泡姜腌制过程中,泡菜坛口的水槽中要始终保持有水状态,确保良好的密封性,这是因为制作泡菜需要厌氧环境,如果泡菜坛密封不严导致有氧气进入,产膜酵母会大量繁殖,泡菜坛内会长出一层白膜,C错误;腌制两天后,泡姜的风味逐渐显现,但此时还不宜食用,原因是亚硝酸盐的含量较高,一般在腌制10天后食用为宜,D正确。
5.有关酿制果醋的过程,下列说法正确的是( )
A.醋酸菌是兼性厌氧型细菌,制作果醋时需先通一段时间氧气后再密封
B.在发酵过程中,温度控制在18~30 ℃,发酵效果最好
C.当氧气、糖源充足时,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成乙酸而酿制成果醋
D.醋酸菌对氧气特别敏感,但仅在深层发酵时,缺氧才会影响其代谢活动
C 解析:醋酸菌属于好氧型细菌,所以制作果醋时要始终通入氧气,A错误;果醋制作的适宜温度是30~35 ℃,B错误;糖源和氧气充足时,醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解为乙酸,C正确;醋酸菌对氧气特别敏感,所以在整个发酵过程中,缺氧都会影响其代谢活动,D错误。
6.(2024·广州高二检测)自从法国科学家巴斯德证明食品发酵是由于微生物的作用以来,人们认识到微生物在发酵食品的加工中起着极其重要的作用,如今形形色色的发酵食品在食品业中占有重要的地位。回答下列问题:
(1)果酒制作过程中严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键,这直接关系到是否能得到质量高、产量多的理想产物,通常所指的发酵条件不包括________。
A.温度 B.溶氧
C.pH D.酶
(2)苹果酒在________(填微生物)的作用下,经过深层发酵可形成苹果醋。当________________时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成乙酸,乳酸菌与酿制果醋的菌种在代谢方式上的主要区别是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)制作泡菜的过程中,有机物的干重将________;泡菜坛内有机物的种类将________。(填“增加”或“减少”)
(4)有位同学在家制作泡菜时,为避免杂菌污染而向泡菜坛中加入了青霉素,结果制作失败,原因可能是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)腐乳外部有一层致密的“皮”是________形成的,泡菜坛内有时会长一层白膜是________________形成的。
答案:(1)D
(2)醋酸菌 糖源充足、O2充足 乳酸菌是异养厌氧型,而醋酸菌是异养需氧型
(3)减少 增加
(4)青霉素抑制乳酸菌的增殖
(5)毛霉 酵母菌
解析:(1)果酒制作时需要酵母菌发酵,酵母菌的生存受到温度、溶氧、pH等环境因素影响。(2)制作果醋是用醋酸菌,在糖源、O2充足时,醋酸菌将糖分解成乙酸。乳酸菌和醋酸菌都是异养型,但乳酸菌是厌氧型、醋酸菌是需氧型。(3)制作泡菜时,由于乳酸菌等微生物的发酵,有机物的干重将减少,而有机物的种类将增加。(4)青霉素会抑制细菌增殖,使乳酸菌不能增殖。(5)腐乳外部有一层致密的“皮”是前期发酵时毛霉在豆腐表面上生长的菌丝(匍匐菌丝)。泡菜坛内长一层白膜是兼性厌氧型的酵母菌增殖形成的。
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