1、-1-第第1 1节传统发酵技术的应用节传统发酵技术的应用学习目标1.掌握制作泡菜的原理及过程。2.掌握制作果酒和果醋的原理,理解并掌握制作果酒和果醋的过程。3.能够分析各种环境因素对发酵过程的影响。一、发酵与传统发酵技术1.约9 000年前,我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。夏禹时期,已有了关于夏少康(即杜康)造秫酒的传说。 2.1857年,法国微生物学家巴斯德通过实验证明,酒精发酵是由活的酵母菌引起的。这里所说的发酵,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。3.腐乳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
2、品。经过微生物的发酵,豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸,参与豆腐的发酵的主要微生物为毛霉。4.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、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。此技术主要以混合菌种的固体发酵及 半固体发酵为主,利用此技术制作的食品还有酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。预习反馈1.判断正误。(1)约9 000年前,我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。( )(2)发酵是指人们利用微生物,在缺氧的条件下,将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物。( )(3)直接利用原材料中天然存在的微生物,或利用前一次发
3、酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。( )2.参与豆腐的发酵的微生物主要是()A.根霉B.毛霉C.酵母菌D.曲霉答案B解析多种微生物参与了豆腐的发酵,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。二、尝试制作传统发酵食品:泡菜1.菌种乳酸菌(1)分布:在自然界中分布广泛,空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有分布。(2)常见种类:乳酸链球菌和乳酸杆菌。2.制作原理3.方法步骤(1)用清水和食盐配制质量百分比为5%20%的盐水,并将盐水煮沸,冷却待用。(2)将新鲜蔬菜(如萝卜、黄瓜和豇豆等)洗净,切成块状或条状,混合均匀,晾干后装入泡菜坛内;
4、装至半坛时,放入蒜瓣、生姜及其他香辛料,继续装至八成满。(3)将冷却好的盐水缓缓倒入坛中,使盐水没过全部菜料,盖好坛盖。(4)向坛盖边沿的水槽中注满水,并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水,根据室内温度控制发酵时间。预习反馈1.判断正误。(1)乳酸菌是厌氧细菌,无氧呼吸产物是乳酸与CO2。( )(2)乳酸菌与酵母菌在结构上的主要差异是前者没有由核膜包被的细胞核。( )(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。( )2.制作泡菜的过程中,乳酸菌、酵母菌细胞数量(相对值)和发酵液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以核膜为界限的细胞核B.发酵初期乳酸
5、菌具有明显的菌种优势C.发酵初期pH下降主要由乳酸菌代谢引起D.发酵中期酵母菌进行无氧呼吸答案A解析乳酸菌是原核生物,细胞内没有以核膜为界限的细胞核,A项错误;根据题图中乳酸菌和酵母菌细胞的数量变化曲线可知,发酵初期乳酸菌远多于酵母菌,乳酸菌具有明显的菌种优势,B项正确;结合题图分析,发酵初期,由于乳酸菌远多于酵母菌,其产生的乳酸会降低发酵液的pH,C项正确;由于发酵过程是在无氧环境下进行的,在发酵中期,酵母菌只能进行无氧呼吸,D项正确。三、尝试制作传统发酵食品:果酒和果醋1.制作果酒的菌种酵母菌(1)酵母菌是一类单细胞真菌,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。许多新鲜水
6、果(如葡萄)的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌。(2)代谢特点:酵母菌是兼性厌氧微生物,在无氧条件下能进行酒精发酵,可用于酿酒、制作馒头和面包等。(3)影响因素:温度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28。2.制作果酒的原理3.制作果醋的菌种醋酸菌(1)代谢特点:醋酸菌是好氧细菌,可用于制作各种风味的醋。(2)影响因素:多数醋酸菌的最适生长温度为3035。4.制作果醋的原理当O2、糖源都充足时醋酸菌能将糖分解成醋酸;当缺少糖源时醋酸菌将乙醇转化为乙醛,再转化为醋酸。反应式如下:5.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7
7、0%的酒精消毒,晾干备用。(2)取新鲜葡萄,用清水冲洗12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1/3的空间),盖好瓶盖。(4)将温度控制在1830 进行发酵。在发酵过程中,每隔12 h左右将瓶盖拧松一次(注意:不是打开瓶盖),此后再拧紧瓶盖。发酵时间为1012 d。可通过从发酵瓶口取样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3035 ,时间为78 d。6.传统发酵食品的制作过程中,利用天然存在的菌种往往会造成发酵食品的品质不一。为了缩短发酵时间,确保品质稳定,工业生产中通
8、常会先通过微生物培养技术获得单一菌种,再将它们接种到物料中进行发酵。预习反馈1.判断正误。(1)葡萄酒的深红色来自红葡萄皮中的色素。( )(2)在葡萄酒的制作过程中,采摘的葡萄应反复冲洗,且要先除枝梗再冲洗。( )(3)醋酸菌在有氧时能将葡萄糖分解成醋酸,在无氧时能将酒精直接转变成醋酸。( )2.如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程,下列叙述正确的是()A.过程和都只能发生在缺氧条件下B.过程和都发生在酵母菌的线粒体中C.过程和都需要氧气的参与D.过程所需的最适温度基本相同答案C解析据题图分析可知,过程表示细胞呼吸的第一阶段,其在有氧或无氧的条件下都可以进行,且是在细胞质基质中进行的,而
9、非线粒体中,A、B两项错误;过程表示有氧呼吸的第二、三阶段,过程表示乙醇氧化为醋酸的过程,过程和都必须在有氧的条件下才可以进行,C项正确;过程是果酒制作过程中的化学反应,其中起主要作用的酵母菌的最适生长温度约为28 ,过程是果醋制作过程中的化学反应,其中起主要作用的醋酸菌的最适生长温度为3035 ,D项错误。探究点一探究点二泡菜的制作过程泡菜的制作过程情境导引下图为制作泡菜的过程,请据图思考回答问题。探究点一探究点二1.制作泡菜时,盐水为什么要煮沸后冷却?提示煮沸有两大作用,一是除去盐水中的氧气,二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止盐水温度过高杀死坛内的乳酸菌。2.为什么泡菜坛内有时会长一层
10、白膜?你认为这层白膜是怎么形成的?提示形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,在发酵初期,发酵液表面氧气含量较高,适合酵母菌繁殖。探究点一探究点二3.(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜,主要原因是什么?(2)泡菜香辣风味形成的关键在于的加入。 (3)泡菜坛为什么要密封?制作的泡菜“咸而不酸”,最可能的原因是什么?提示(1)新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低,营养物质丰富。(2)调味料(香辛料)(3)因为泡菜的制作离不开乳酸菌,乳酸菌为厌氧微生物。盐过多,抑制了乳酸菌的发酵。探究点一探究点二归纳提升1.泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸的变化发酵时期 乳酸菌乳酸初期少(有O2,乳酸
11、菌活动受抑制)少中期最多(乳酸抑制其他菌活动)增多后期减少(乳酸持续积累,pH继续下降,抑制其活动)继续增多变化曲线探究点一探究点二2.制作泡菜的注意事项(1)泡菜坛的选择:应选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。(2)用清水和食盐配制质量百分比为5%20%的盐水。盐的用量过高,乳酸菌的发酵受抑制,泡菜风味差;用量过低,杂菌易繁殖,导致泡菜变质。(3)控制严格的厌氧条件选择合理的发酵容器,如泡菜坛,这是一种既科学又简单的厌氧容器。盐水煮沸后冷却待用。装坛时压实,盐水没过全部菜料。泡菜坛用水封口,并注意在发酵过程中经常补水,不让空气进入,创造一个封闭无氧的环境,故发酵期间不宜开
12、盖。探究点一探究点二特别提醒 (1)乳酸菌是能将葡萄糖分解成乳酸的一类细菌的总称。(2)乳酸菌是厌氧微生物,在有氧气存在时,无氧呼吸受抑制。(3)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。探究点一探究点二典例剖析某人利用乳酸菌制作泡菜时由于操作不当,泡菜腐烂。下列原因中可能的是()罐口密闭缺氧,抑制了乳酸菌的生长繁殖罐口封闭不严,氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖罐口封闭不严,氧气抑制了杂菌的生长和繁殖罐口封闭不严,促进了需氧杂菌的生长和繁殖A. B.C. D.答案B解析乳酸菌是厌氧细菌。若罐口封闭不严,氧气进入泡菜坛内,乳酸菌的生长和繁殖受抑制,其他需氧杂菌大量繁殖,使
13、泡菜腐烂。探究点一探究点二活学活练下列有关泡菜发酵过程的叙述,正确的是()A.发酵时间越长,亚硝酸盐的含量越高B.发酵过程中只有乳酸菌发挥发酵作用C.发酵过程中乳酸菌可分解蛋白质和果胶D.发酵过程中要经常补充水槽中的水答案D解析泡菜发酵过程中,随着发酵时间的延长,亚硝酸盐的含量先升高后下降。发酵过程中主要为乳酸菌的作用,也有酵母菌等微生物的作用。发酵中的乳酸菌不分解果胶,从而使蔬菜保持脆嫩而不软化腐败。发酵过程中要经常补充水槽中的水,以保持坛内无氧状态。探究点一探究点二果酒和果醋的制作过程及装置果酒和果醋的制作过程及装置情境导引果酒、果醋制作的具体过程是怎样的?结果如何评价?1.完善果酒和果醋
14、制作的实验流程。答案醋酸发酵探究点一探究点二2.小明和他的同学依据上面的流程,进行了果酒和果醋的制作,具体操作如下。先将新鲜的葡萄除去枝梗,再将葡萄进行清洗。把榨汁机、发酵瓶清洗干净,晾干后用体积分数为70%的酒精消毒。用榨汁机榨出葡萄汁,然后将葡萄汁煮沸30 min 进行消毒,装入发酵瓶,要注意不能超过发酵瓶体积的2/3。密封充气口,控制温度为3035 ,发酵1012 d 后,用酸性重铬酸钾溶液进行鉴定。当果酒制作好以后,往发酵液中加入醋酸菌,密封,然后将装置的温度控制在1825 并进行发酵。改正以上实验操作中的五处错误。 。 探究点一探究点二答案葡萄应该先进行冲洗,再除去枝梗;葡萄皮外面附
15、着的酵母菌在发酵过程中起主要作用,所以葡萄汁不能加热煮沸;果酒发酵的温度应控制在1830 ;果醋发酵中有两处错误,改正后,一是温度应控制在3035 ,二是在果醋发酵过程中应不断向发酵液中充入无菌空气探究点一探究点二归纳提升1.果酒和果醋的制作流程(1)实验用具消毒:发酵瓶、榨汁机等器具清洗干净,用体积分数为70%的酒精消毒,晾干备用。探究点一探究点二探究点一探究点二2.果酒和果醋的发酵装置(1)在进行果酒发酵时,要关闭充气口;在进行果醋发酵时,充气口要适时充入无菌空(氧)气。(2)酒精发酵为无氧发酵,但并非开始就是严格的无氧环境。发酵前期酵母菌主要进行有氧呼吸,并通过出芽生殖方式大量繁殖。酵母
16、菌的有氧呼吸消耗发酵液中的氧气,形成无氧环境后开始进行酒精发酵。(3)在制作果醋时,若糖源不足,可以用果酒制作果醋。这种情况下,需要在果酒中加入醋酸菌或醋曲。探究点一探究点二特别提醒 (1)在制作果酒时,为提高果酒的品质,更好地抑制其他微生物的生长,可以直接在果汁中加入人工培养的酵母菌进行发酵。(2)果酒发酵时产生的部分CO2会溶于发酵液而使发酵液pH下降。探究点一探究点二典例剖析例1下列有关制作果酒和果醋的叙述,正确的是()A.在变酸的果酒液面观察到的菌膜,一般是醋酸菌形成的B.酵母菌和醋酸菌的发酵过程均需在缺氧的环境中进行C.果酒和果醋的制作需要控制在相同的温度下进行D.果酒的制作只能在制
17、得果醋的基础之上进行答案A解析在变酸的果酒液面观察到的菌膜,一般是醋酸菌形成的,A项正确;醋酸菌是好氧细菌,发酵时需要氧气,不能与酵母菌发酵制作果酒一样,在缺氧的环境中进行,B项错误;果酒制作的适宜温度是1830 ,果醋制作的适宜温度是3035 ,C项错误;果酒可以作为制作果醋的原料,D项错误。探究点一探究点二例2(多选)如图所示为果酒和果醋的发酵装置,下列有关说法错误的是()A.果酒发酵时,需将果汁装满发酵瓶,并关闭充气口B.果醋发酵时,需持续通入氧气,促进醋酸生成C.该装置必须先进行果酒发酵,再进行果醋发酵D.制作果酒、果醋时均需要将排气口的弯管水封答案ACD解析果酒发酵时,果汁不能装满发
18、酵瓶,要留有大约1/3的空间,A项错误;果醋发酵时,利用的是醋酸菌,醋酸菌是好氧细菌,故需持续通入氧气,促进醋酸生成,B项正确;该装置在氧气、糖源充足的条件下,可直接进行果醋发酵,C项错误;排气口的作用是排气,而弯管的设置可防止空气中微生物的污染,故制作果酒、果醋时排气口的弯管不需水封,D项错误。探究点一探究点二活学活练下列关于制作果酒和果醋的叙述,正确的是()A.果酒和果醋的发酵菌种不同,细胞呼吸方式相同B.果酒制作过程中,葡萄汁要装满发酵瓶,有利于发酵形成更多的果酒C.果酒发酵过程中温度控制在30 ,果醋发酵过程中温度控制在20 D.果醋发酵过程中,适时通过充气口充入氧气,有利于果醋的形成答案D探究点一探究点二解析果酒的发酵菌种是酵母菌,它既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸,果醋的发酵菌种是醋酸菌,只能进行有氧呼吸,A项错误;果酒制作过程中,葡萄汁不能装满发酵瓶,因为需要留出空间供酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖产生更多的酵母菌,同时缓冲细胞呼吸产生的气体,B项错误;果酒发酵过程中温度控制在1830 ,果醋发酵过程中温度控制在3035 ,C项错误;由于果醋发酵利用的醋酸菌是好氧细菌,所以发酵过程中需要适时通过充气口充入氧气,D项正确。
