第1章 第1节 传统发酵技术的应用-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教师用书word（人教版 单选版）

第1节　传统发酵技术的应用 　【学习目标】 1.简述传统发酵技术的特点,说出常见的传统发酵食品。 2.概述微生物发酵的原理。 3.尝试制作泡菜、果酒和果醋,说出传统发酵技术应用的优点与不足。 聚焦·学案一　传统发酵技术 [学案设计] (一)明确发酵与传统发酵技术 1.发酵的概念 发酵是指人们利用微生物,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 含义 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 类型 以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主 实例 腐乳的制作、泡菜的制作、酱油和醋的制作等 (二)理清腐乳和泡菜制作的基本过程 1.腐乳的制作 (1)原理:蛋白质小分子的肽和氨基酸。 (2)参与微生物:酵母、曲霉、毛霉等多种微生物都参与了豆腐的发酵,其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种丝状真菌,其繁殖方式为孢子生殖,代谢类型是异养需氧型。 2.泡菜的制作 (1)菌种的来源及制作原理 菌种来源 附着在蔬菜上的乳酸菌 制作原理 在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸 反应简式 C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量 (2)方法步骤 (3)注意事项 材料处理 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分数为5%~20%的盐水。盐的浓度过高,乳酸发酵受抑制,泡菜风味差;用量过低,杂菌易繁殖,导致泡菜变质 污染控制 ①每次取样用具要洗净,要迅速封口。 ②盐水要煮沸后冷却,煮沸的作用一是除去水中的氧,二是杀灭盐水中的杂菌 氧气控制 ①要选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛,目的是创造无氧环境,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,注意在发酵过程中经常补水 温度控制 若温度偏高则有害菌活动能力强;若温度偏低则不利于乳酸发酵,导致发酵时间延长 (三)深化理解泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸及亚硝酸盐含量的变化 |探|究|学|习| 　　某兴趣小组就“泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化”开展了研究,操作如下:1月4日下午选取1、2、3号三个相同的泡菜坛,在每个坛中加入洗净的新鲜莲花菜0.6 kg,再分别倒入等量煮沸并冷却的10%的盐水,将坛密封,置于同一环境中。封坛前进行第一次取样测定亚硝酸盐含量,后来定时测定,结果如图。请回答以下问题: (1)泡菜在制作过程中很容易变质的原因是泡菜坛密封不严(或盐和水的比例不适当)引起杂菌滋生、泡菜变质。 (2)尝试分析实验中三个坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异的最可能的原因是各坛中微生物种类和数量可能存在差异。 (3)在泡菜制作后期乳酸菌含量下降的原因是乳酸持续积累,pH下降,抑制其生命活动,硝酸盐含量在发酵过程中的变化是先上升后下降最后趋于稳定。 |认|知|生|成| 泡菜发酵过程中相关物质数量(含量)的变化 时期 乳酸菌数量 乳酸含量 亚硝酸盐含量 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,抑制乳酸菌活动) 继续增多,pH继续下降 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制) 变化 曲线 [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)传统发酵技术的目的是获得发酵产品或更多的微生物。 (×) (2)腐乳制作的实质是利用发酵技术将大分子有机物分解为小分子有机物的过程。 (√) (3)泡菜的制作前期需要通入氧气,后期应严格保持无氧条件。 (×) (4)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。 (√) 2.(2025·枣庄期末)泡菜制作的步骤主要包括:①泡菜坛内菜料装至八成满,沸盐水冷却后倒入坛中,浸没全部菜料;②盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水;③在发酵过程中注意经常向水槽中补充水;④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。相关叙述正确的是 (　　) A.①过程中装入的蔬菜需要经过灭菌处理 B.②过程是为了让坛内形成绝对无氧的环境 C.各地都能制作泡菜,温度对发酵时间没有影响 D.④的结果通常是亚硝酸盐含量先升高后降低至相对稳定 解析:选D　①过程中装入的蔬菜不需要经过灭菌处理,A错误;盖好坛盖后,向坛盖边沿的水槽中注满水,主要是为了隔绝空气,为乳酸菌提供无氧环境,但坛内形成不了绝对无氧的环境,B错误;温度会对发酵时间造成影响,C错误;腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先升高后降低至相对稳定,D正确。 3.(2025·吉安模拟)腐乳制作的过程可分为两个阶段:第一阶段中微生物在豆腐上生长繁殖;第二阶段中微生物产生的酶将豆腐中的大分子分解为小分子。下列说法正确的是 (　　) A.腐乳发酵过程中起作用的微生物有毛霉、曲霉、酵母等 B.家庭制作腐乳时,应在绝对无菌的条件下进行 C.第一阶段应与制作泡菜和果醋相同,全程通入无菌空气 D.第二阶段中主要发生了淀粉酶分解淀粉的反应 解析:选A　腐乳发酵过程中起作用的微生物有毛霉、曲霉、酵母等多种微生物,其中起主要作用的是毛霉,A正确;家庭制作腐乳时无法做到绝对无菌的条件,提供目标菌株占优势的条件即可,B错误;乳酸菌属于厌氧细菌,制作泡菜时不能通入无菌空气,C错误;第二阶段中主要是蛋白酶、脂肪酶的作用,D错误。 4.泡菜中亚硝酸盐含量超过一定值会与胺类物质反应产生致癌物,泡菜制作过程中亚硝酸盐峰值一般出现在第5天。现用不同浓度的食醋对泡菜进行处理,测定其亚硝酸盐的含量变化,结果如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.本实验亚硝酸盐峰值出现在第3天,推测原因可能为温度更为适宜 B. 不同浓度的食醋对亚硝酸盐的峰值影响较大，但对峰值出现的时间影响不大 C.食醋浓度越大,对泡菜中亚硝酸盐产生的抑制效果越明显 D.健康饮食应选择食用在此条件下酿制10天左右的泡菜 解析:选C　泡菜制作过程中亚硝酸盐峰值一般出现在第5天,而本实验亚硝酸盐峰值出现在第3天,推测原因可能为温度更为适宜,A正确; 根据题图分析可知，本实验不同浓度的食醋条件下，亚硝酸盐峰值大小差异较大，但峰值均出现在第3天，故B正确；根据题图分析可知,浓度为0.60%的食醋对泡菜中亚硝酸盐产生的抑制效果最明显,C错误;根据题图分析可知,酿制10天左右的泡菜中亚硝酸盐的含量基本为0,所以健康饮食应选择食用在此条件下酿制10天左右的泡菜,D正确。 聚焦·学案二　果酒和果醋的制作 [学案设计] (一)自主梳理果酒和果醋的制作原理与过程 1.原理和条件 项目 制作果酒 制作果醋 发酵菌种 酵母菌 醋酸菌 代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 发酵过程 有氧条件下,酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖:C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量; 无氧条件下,酵母菌通过无氧呼吸产生酒精:C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+能量 O2、糖源都充足时:C6H12O6+2O22CH3COOH(乙酸)+2CO2+ 2H2O+能量; O2充足、缺少糖源时:C2H5OH+O2CH3COOH(乙酸)+H2O+能量 对氧的 需求 前期需氧,后期不需氧 一直需氧 产物检测 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾等 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝等 2.果酒和果醋的制作步骤及目的 3.果酒和果醋发酵过程中常见异常情况分析与改进措施 异常情况 常见原因分析 改进措施 果酒发酵周期长,酒精含量少 ①温度不合适; ②酵母菌数量少 ①调节温度至18~30 ℃; ②减少原料冲洗次数或人工接种酵母菌 果酒变质 杂菌污染 ①对榨汁机、发酵装置进行消毒或灭菌处理; ②若使用带盖子的瓶子发酵,每隔一段时间拧松瓶盖放气,不能完全打开 制作果酒时液面出现一层白膜 装置气密性差 提高装置气密性 果酒制作过程中发酵瓶爆裂 ①发酵液过多; ②排气不畅 ①保证装置中发酵液不超过发酵瓶容积的2/3;②保证排气通畅或定时拧松瓶盖排气 果醋发酵周期长 ①温度不合适; ②氧气不足 ①调节温度至30~35 ℃; ②保证充足的氧气供应 (二)深化分析果酒和果醋制作过程 |探|究|学|习| 　　鸭梨醋饮属于绿色健康饮品,既保存了鸭梨中的多种氨基酸、维生素、矿物质、有机酸等营养成分,又兼具果醋醒酒护肝、助消化、降低血脂、软化血管等养生保健功能,深受广大消费者的青睐。下面为鸭梨醋饮的制作流程图,请据图回答问题: 新鲜的鸭梨→果酒→果醋→鸭梨醋饮 (1)果酒的酿造是先使酵母菌进行　　　　　,以增加酵母菌的数量,然后再通过　　　　　获得果酒。  (2)在果酒的自然发酵过程中,起主要作用的是附着在　　　　　上的野生酵母菌。  (3)酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,温度过高时,酵母菌代谢减慢甚至死亡,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)果醋发酵过程中,适宜的温度为　　　　　　,较高的酒精度通常不适宜进行乙酸发酵,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)酒精发酵后转入乙酸发酵前,除改变温度外,还需调整的发酵条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案:(1)有氧呼吸　无氧呼吸　(2)鸭梨皮　(3)温度过高,影响酶的活性　(4)30~35 ℃　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　(5)通入无菌空气(或打开瓶盖,盖上一层纱布) |认|知|生|成| 1.果酒和果醋发酵改进装置及其分析 2.果酒与果醋制作的异同点比较 [迁移训练] 1.判断下列叙述正误 (1)果醋发酵时,发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时。 (√) (2)果醋发酵时,用重铬酸钾测定醋酸含量变化时,溶液灰绿色逐日加深。 (×) (3)酵母菌和醋酸菌均以有丝分裂的方式进行增殖。 (×) (4)酒精发酵和乙酸发酵过程中控制通气的情况不同。 (√) (5)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。 (√) 2.黄酒是我国特产,为世界三大古酒之一。关于黄酒的酿造方法,“古遗六法”描述道:黍米必齐,曲蘖必时,水泉必香,陶器必良,湛炽必洁,火剂必得(注:曲蘖主要指酒曲,湛炽是指浸泡和蒸煮)。下列叙述错误的是 (　　) A.黄酒中的酒精是酵母菌利用“黍米”在无氧条件下的代谢产物 B.曲蘖必时,可能是受酵母菌的生长繁殖需要适宜的温度等的影响 C.湛炽必洁,起到消毒的作用,一定程度上可避免杂菌对发酵的影响 D.黄酒酿造过程中发酵液出现的气体都是在酵母菌细胞质基质中产生的 解析:选D　在无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸,利用葡萄糖产生酒精和二氧化碳,A正确;曲蘖主要指酒曲,其中含有酵母菌,酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃,所以曲蘖必时,可能是受酵母菌的生长繁殖需要适宜的温度等的影响,B正确;湛炽是指浸泡和蒸煮,湛炽必洁起到消毒的作用,一定程度上可避免杂菌对发酵的影响,C正确;参与黄酒酿造的酵母菌是兼性厌氧型真核生物,其进行有氧呼吸产生二氧化碳的场所是线粒体基质,而进行无氧呼吸产生二氧化碳的场所是细胞质基质,D错误。 3.“踏浆发酵酿酒法”是唐朝的一种主流红酒酿造工艺。踏浆发酵即是碾碎葡萄,用葡萄汁单纯发酵。“十年味不败”说明唐朝红酒技术的优良之处。下列相关说法错误的是 (　　) A.在葡萄酒酿制的整个过程中需要先通气后密封 B.酒精生成过程合成ATP所需能量来自葡萄糖中的化学能 C.“踏浆”有利于葡萄皮表面的酵母菌与葡萄汁液充分混合 D.“十年味不败”主要与酵母菌发酵生成的酒精的消毒作用有关 解析:选D　在利用酵母菌发酵时最好是先通入足够的无菌空气,在有氧环境下使其繁殖,再隔绝氧气进行发酵,A正确;酒精生成过程只在第一阶段能合成ATP,故合成ATP所需能量来自葡萄糖中的化学能,B正确;踏浆(即碾碎葡萄)有利于葡萄皮表面的酵母菌与葡萄汁液充分混合,C正确;发酵过程中产生的酒精对其他微生物的生长有一定抑制作用,但“十年味不败”主要在于葡萄酒制成后,在缺氧、呈酸性的发酵液中,绝大多数微生物无法适应这一环境而受到抑制,D错误。 4.图甲是传统发酵技术的装置图,图乙表示果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述错误的是 (　　) A.图甲装置既可用于果醋的制作,也可用于果酒的制作 B.使用图甲装置制作果醋时,要打开阀a,关闭阀b C.制作果酒和果醋的过程中,发酵液的pH都会降低 D.过程③和④都需要氧气的参与,但反应场所不同 解析:选B　图甲装置中,阀a控制进气,阀b控制排气,可用于果酒的制作,也可用于果醋的制作,A正确;醋酸菌是好氧细菌,因此使用甲装置制作果醋时,要打开阀a和阀b,并由充气口持续通入无菌空气,B错误;制作果酒过程中产生的二氧化碳和制作果醋过程中产生的乙酸都会使发酵液的pH下降,C正确;过程③和④都需要氧气的参与,前者在线粒体中进行,后者在细胞质中进行,D正确。 5.如图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况,下列相关叙述正确的是 (　　) A.果酒发酵所需的最适温度高于果醋 B.过程①②在酵母菌细胞中发生的场所相同 C.过程⑤需要氧气而过程④不需要氧气 D.进行果酒、果醋发酵的微生物均为真核生物 解析:选B　果醋发酵的温度（30～35 ℃）高于果酒发酵的温度（18～30 ℃），A错误。过程①为细胞呼吸的第一阶段,发生在细胞质基质中;过程②为无氧呼吸的第二阶段,发生在细胞质基质中,B正确。过程④是醋酸菌在氧气充足、缺少糖源时,将酒精转化为乙醛,再将乙醛变成乙酸;过程⑤是醋酸菌在氧气、糖源充足时,将葡萄糖分解成乙酸,这两个过程都需要氧气,C错误。参与果酒发酵的微生物是酵母菌,属于真核生物;参与果醋发酵的微生物是醋酸菌,属于原核生物,D错误。 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.在葡萄酒的制作过程中,发酵液中会产生气泡,这是因为酵母菌发酵产生CO2;如果是用紫色葡萄制作葡萄酒,随着发酵时间的延长,由果皮进入发酵液的花青素会越来越多,因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。果醋发酵过程中一般不会出现气泡,发酵完成时,在发酵液的液面上会出现一层菌膜,这是醋酸菌膜。 2.在制果酒时,每隔12 h左右就要将瓶盖拧松一次,但又不打开,这样做的目的是使二氧化碳排出,防止氧气和有害杂菌进入。 三、综合检测反馈 1.(2025·桂林模拟)米酒、酸奶、泡菜等都属于传统发酵制品,下列相关叙述正确的是 (　　) A.制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母 B.米酒发酵液中冒出的“气泡”都来源于酵母菌无氧呼吸 C.酸奶和泡菜制作中均需要及时通氧,保证乳酸菌的有氧呼吸 D.为降低杂菌污染,发酵前需要对器具、原料等进行灭菌 解析:选A　利用酵母菌的无氧呼吸可制作米酒,制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母,A正确;米酒发酵液中冒出的“气泡”既来源于酵母菌无氧呼吸,也来源于酵母菌有氧呼吸,B错误;酸奶和泡菜的制作利用的微生物是乳酸菌,乳酸菌是厌氧菌,因此酸奶和泡菜制作中不需要通氧,以保证乳酸菌的无氧呼吸,C错误;传统发酵过程中,发酵前不能对原料进行灭菌,否则会杀死原料中的发酵菌种,D错误。 2.我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是 (　　) A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快 B.“鱼眼汤”现象是微生物细胞呼吸产生的CO2释放形成的 C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施 D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡 解析:选C　“浸曲发”是将酵母菌活化,可以使微生物代谢加快,A正确;“鱼眼汤”是指酵母菌在呼吸过程中产生CO2,使溶液中出现气泡,B正确;“炊作饭”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施,“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质,C错误;“舒令极冷”是将米饭摊开冷透,防止温度过高导致微生物(酵母菌)死亡,D正确。 3.(2025·河南高考)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品,均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是 (　　) A.醋酸的发酵是好氧发酵,而酒精的发酵是厌氧发酵 B.以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,伴有pH下降和气体产生 C.食醋和黄酒发酵过程中,微生物繁殖越快发酵产物产率越高 D.使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一 解析:选C　醋酸发酵利用的微生物是醋酸菌,其新陈代谢类型是异养需氧型,故醋酸的发酵是好氧发酵;参与酒精发酵的微生物是酵母菌,需要进行无氧呼吸产生酒精,故酒精的发酵是厌氧发酵,A正确。以谷物为原料酿造食醋和黄酒时,产物中的乙酸、二氧化碳等会使pH下降,且酿造过程中均有气体产生,B正确。黄酒发酵过程中,酵母菌在有氧条件下繁殖,在无氧条件下产酒精,繁殖越快则发酵产物(酒精)产率越低,C错误。传统发酵所用的是自然菌种,没有进行严格的灭菌,以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主,往往会造成传统发酵食品的品质不一,D正确。 4.利用卷心菜发酵制作泡菜过程中乳酸菌、酵母菌的细胞数量和pH的变化如图所示。下列叙述不正确的是 (　　) A.酵母菌和乳酸菌均有由核膜包被的细胞核 B.发酵初期乳酸菌建立了明显的菌种优势 C.前6天pH下降主要由乳酸菌代谢引起 D.发酵中期酵母菌通过无氧呼吸进行增殖 解析:选A　乳酸菌是细菌,属于原核生物,没有由核膜包被的细胞核,A错误;据图分析可知,发酵初期乳酸菌数量迅速增长至稳定状态,其活细胞数远多于酵母菌活细胞数,可见发酵初期乳酸菌建立了明显的菌种优势,B正确;前6天pH下降,主要由乳酸菌代谢产生的乳酸引起,C正确;发酵中期为无氧条件,酵母菌通过无氧呼吸进行增殖,D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $