1、单击此处编辑母版标题样式选修性必修3 生物技术与工程 学 科：生物学年 级：高二版 本：人教版（2019） 第1节 传统发酵技术的应用 教学目标1. 说出发酵与传统发酵技术。（生命观念）2. 说出泡菜、果酒和果醋制作的原理。（生命观念）3. 尝试完成泡菜、果酒和果醋的制作。（科学思维、科学探究）4. 关注食品安全，倡导健康的生活方式。（社会责任） 面包和酸奶，或者馒头夹着腐乳，是很多人喜欢面包和酸奶，或者馒头夹着腐乳，是很多人喜欢的早餐。你知道吗？这些食品的制作都离不开微生物的早餐。你知道吗？这些食品的制作都离不开微生物发酵。那么，发酵。那么，制作不同的发酵食品，需要的微生物一制作不同的发酵食
2、品，需要的微生物一样吗？样吗？如何分离和培养微生物呢？如何分离和培养微生物呢？ 除了上述可以通过传统发酵技术生产的食品，啤除了上述可以通过传统发酵技术生产的食品，啤酒、味精乃至胰岛素等药物的工业化生产，也利用了酒、味精乃至胰岛素等药物的工业化生产，也利用了微生物的发酵。然而，工业化大规模生产在菌种的选微生物的发酵。然而，工业化大规模生产在菌种的选育和培养、发酵条件的控制等方面比传统发酵生产要育和培养、发酵条件的控制等方面比传统发酵生产要复杂得多，需要通过发酵工程来实现。那么，复杂得多，需要通过发酵工程来实现。那么，发酵工发酵工程的流程是怎样的？程的流程是怎样的？它用到的技术与传统发酵技术有它用
3、到的技术与传统发酵技术有什么不同？什么不同？发酵工程在社会和经济中有哪些应用？发酵工程在社会和经济中有哪些应用？ “葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫目笑，古来征战几人回。沙场君莫目笑，古来征战几人回。”（唐（唐王翰）王翰）诗中提及的葡萄酒是古人类利用微生物发酵制作诗中提及的葡萄酒是古人类利用微生物发酵制作而来的。通过微生物的发酵作用还可以制作葡萄而来的。通过微生物的发酵作用还可以制作葡萄醋。醋。葡萄酒葡萄酒和和葡萄醋葡萄醋都是以葡萄为原料发酵而来都是以葡萄为原料发酵而来的饮品，为什么一个是醇厚浓郁、耐人寻味的酒，的饮品，为什么一个是醇厚浓郁、耐人
4、寻味的酒，一个却是酸味柔和、口感绵长的醋呢？它们的制一个却是酸味柔和、口感绵长的醋呢？它们的制作方法有什么不同？你想不想自己动手制作葡萄作方法有什么不同？你想不想自己动手制作葡萄酒和葡萄醋呢？酒和葡萄醋呢？ 葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌酵母菌无氧呼无氧呼吸吸产生了酒精，另一个经产生了酒精，另一个经醋酸菌醋酸菌有氧呼吸有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。产生了醋酸，因此口感不同。从传统发酵技术到发酵工程从传统发酵技术到发酵工程究竟什么是发酵呢？究竟什么是发酵呢？从传统发酵技术到发酵工程从传统发酵技术到发酵工程 约约90009000年
5、前年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其他食品，如酱油、醋、豆鼓、腐传代的固体发酵方法生产其他食品，如酱油、醋、豆鼓、腐乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不明白其中的原文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不明白其中的原理。理。 18571857年年，法国微生物学家巴斯德，法国微生物学家巴斯德(L.Pasteur,1822-
6、(L.Pasteur,1822-1895)1895)通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的，通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与发酵联系起来。从而将酵母菌与发酵联系起来。从传统发酵技术到发酵工程从传统发酵技术到发酵工程 18971897年年，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解了发酵的本质。之后的渐了解了发酵的本质。之后的3030多年间，微生物的分离和多年间，微生物的分离和纯化技术得到了应用，发酵生产的工艺和设备不断完善，纯化技术得到了应用，发酵生产的工艺和设备不断完善，传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变。同时
7、，传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变。同时，作坊式的手工生产向近代工业化生产方向发展。利用微生作坊式的手工生产向近代工业化生产方向发展。利用微生物生产的新产品，如酒精、柠檬酸和淀粉酶等不断出现。物生产的新产品，如酒精、柠檬酸和淀粉酶等不断出现。 2020世纪世纪4040年代年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为，利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术，使厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术，使青霉素的生产实现了产业化。不久，随着
8、链霉素、金霉素和青霉素的生产实现了产业化。不久，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现及生产，抗生素发酵工业兴起。土霉素等抗生素的发现及生产，抗生素发酵工业兴起。从传统发酵技术到发酵工程从传统发酵技术到发酵工程 1957年年，用微生物生产谷氨酸，用微生物生产谷氨酸获得成功。获得成功。20世纪世纪60年代，科学家年代，科学家通过研究微生物的代谢途径，继续通过研究微生物的代谢途径，继续改进发酵技术，通过人工诱变特定改进发酵技术，通过人工诱变特定微生物，获得了具有更高生产能力微生物，获得了具有更高生产能力的突变类型。之后，酶制剂、多糖、的突变类型。之后，酶制剂、多糖、维生素发酵工业相继兴起。维生素
9、发酵工业相继兴起。从传统发酵技术到发酵工程从传统发酵技术到发酵工程 2020世纪世纪7070年代以后年代以后，基因工程、，基因工程、细胞工程等的发展，使发酵工程进入了定细胞工程等的发展，使发酵工程进入了定向育种的新阶段。例如，运用基因工程可向育种的新阶段。例如，运用基因工程可以将动植物的基因转移到微生物中，获得以将动植物的基因转移到微生物中，获得具有特殊生产能力的微生物，大量生产人具有特殊生产能力的微生物，大量生产人们所需要的产品，如人胰岛素、干扰素等。们所需要的产品，如人胰岛素、干扰素等。从传统发酵技术到发酵工程从传统发酵技术到发酵工程 2020世纪世纪8080年代年代，科学家开始运用数，科
10、学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵过程进行综合研究，以更加合理术对发酵过程进行综合研究，以更加合理地控制发酵过程。目前，人类已经能够自地控制发酵过程。目前，人类已经能够自动记录和控制发酵过程的全部参数。动记录和控制发酵过程的全部参数。究竟什么是发酵呢？究竟什么是发酵呢？ 部分发酵工程产品 约约9 0009 000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等果等发酵发酵成成含酒精的饮料。含酒精的饮料。夏禹时期，已有了关于杜康造秫（sh）酒的传说。 酿酒与微生物酿酒与微生物汉代砖刻上的酿酒图 185
11、7 1857年，法国微生物学家年，法国微生物学家巴斯巴斯德德证明了证明了酒精发酵是由酒精发酵是由活的酵母菌活的酵母菌引起的引起的，并发明了，并发明了巴氏消毒法巴氏消毒法。此。此后，人们才开始了解后，人们才开始了解发酵发酵的本质。的本质。一、发酵与传统发酵技术一、发酵与传统发酵技术1. 1. 发酵：发酵：是指人们利用是指人们利用微生物微生物，在适宜的条件下，将原料通过微，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。生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。 2. 2. 传统发酵技术传统发酵技术：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用：直接利用原材料中天然存在的微生物，或利
12、用前一次前一次发酵保存下来的发酵保存下来的面团、卤汁面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为制作食品的技术一般称为传统发酵技术传统发酵技术。传统发酵以混合菌种的。传统发酵以混合菌种的固固体发酵体发酵及及半固体发酵半固体发酵为主，为主，通常是家庭式或作坊式的。通常是家庭式或作坊式的。 3. 3. 传统发酵技术制作的食品有传统发酵技术制作的食品有。 利用传统发酵技术制作的食品豆瓣酱泡菜1.1.使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？思考辨析思考辨析 不属于；不属于；使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。使用前一次发酵
13、保存下来的面团进行的才算。 例如直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术，例如直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术，若直接接种毛霉，则不属于。若直接接种毛霉，则不属于。阅读阅读p5p5中间有关于腐乳的制作过程，回答以下问题。中间有关于腐乳的制作过程，回答以下问题。问1.制作原理是什么？问2.制作腐乳利用了哪些微生物？这些微生物来自哪里？问3.每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣酱的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道这是为什么吗？1.腐乳制作的原理：蛋白质 小分子的肽和氨基酸蛋白酶脂肪 甘油和脂肪酸脂肪酶2.腐乳制作过程中参与的微生物：酵母、曲霉、毛霉等，其
14、中起主要作用的是毛霉。腐乳制作的流程及方法红方腐乳二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品泡菜泡菜1. 菌种：乳酸菌（1） 菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌（2） 代谢类型：异养厌氧型（3） 种类：乳酸链球菌、乳酸杆菌（原核生物）2. 发酵原理：在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量酶 乳酸链球菌（球状）乳酸链球菌（球状） 乳酸杆菌（杆状）乳酸杆菌（杆状）观看视频：观看视频：舌尖上的中国之四川泡菜舌尖上的中国之四川泡菜二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品泡菜泡菜3.3.方法步骤方法步骤配制盐水配制盐水 用清水和食盐配制用清水和食盐配制
15、质量分数质量分数为为5%5% 20%20%的盐水，并将的盐水，并将盐水盐水煮沸煮沸，冷却待用。，冷却待用。 将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）洗净洗净，切切成成块块状或状或条条状，状，混合混合均匀，均匀，晾干晾干后装入泡菜坛内；装至后装入泡菜坛内；装至半半坛坛时，时，加入加入蒜瓣、生姜及其他蒜瓣、生姜及其他香辛料香辛料，继续，继续装至八成满装至八成满。 向向坛盖边缘坛盖边缘的的水槽中注满水水槽中注满水，并在发酵过程中注意，并在发酵过程中注意经常向水槽中经常向水槽中补充水补充水，根据室内温度控制发酵时间根据室内温度控制发酵时间； 将将冷却冷却好好的盐水缓缓倒入坛
16、中，使盐水的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料没过菜料，盖好坛盖。盖好坛盖。原料处理、原料处理、蔬菜装坛蔬菜装坛加盐水加盐水封坛发酵封坛发酵4.4.结果分析与评价结果分析与评价（1 1）用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作）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？需要什么条件？给泡菜坛内创造无氧环境给泡菜坛内创造无氧环境无氧条件无氧条件二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品泡菜泡菜（2 2）为什么泡菜坛只能装八成满？）为什么泡菜坛只能装八成满？ 在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活
17、跃，它们可以进行发酵，发酵产物中有较多的二氧化碳，如果泡菜坛装的太满，发酵液可以进行发酵，发酵产物中有较多的二氧化碳，如果泡菜坛装的太满，发酵液可能会溢出坛外。可能会溢出坛外。 另外，泡菜坛装的太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内另外，泡菜坛装的太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。菜料变质腐烂。 泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。4.4.结果分析与评价结果分析与评价（3 3）从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，）从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是
18、什么？原因？泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是什么？原因？ 乳酸菌数量增多，杂菌数量减少；乳酸菌数量增多，杂菌数量减少；因为乳酸菌比其他杂菌更耐酸。因为乳酸菌比其他杂菌更耐酸。（4 4）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？ 温度高低，腌制方法，时间长短，食盐用量等。温度高低，腌制方法，时间长短，食盐用量等。实验分析与思考实验分析与思考盐的作用：盐的作用：盐水浓度要适宜的目的：盐水浓度要适宜的目的：盐水煮沸的目的：盐水煮沸的目的：盐水冷却后使用的目的：盐水冷却后使用的目的：泡菜坛子使用之前要检查密封性的目的：泡菜坛子使用之前要检查密封性的目
19、的：调味，抑制其他微生物生长调味，抑制其他微生物生长过高，乳酸发酵将受抑制；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质过高，乳酸发酵将受抑制；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质杀菌，去除水中的溶解氧杀菌，去除水中的溶解氧为了不影响乳酸菌的生命活动为了不影响乳酸菌的生命活动给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件思思考考题题为什么含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶？为什么含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶？ 牛奶发酵为酸奶主要依靠乳酸牛奶发酵为酸奶主要依靠乳酸菌的发酵作用，而菌的发酵作用，而抗生素能够杀死抗生素能够杀死或抑制乳酸菌或抑制乳酸菌。与生活的联系与生活的联系 泡菜在腌制
20、过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。你可以查阅资料，设。你可以查阅资料，设计实验跟踪检测泡菜在制作过程中亚硝酸盐含量的变化，并探索腌制方法、时计实验跟踪检测泡菜在制作过程中亚硝酸盐含量的变化，并探索腌制方法、时间长短和温度高低等条件对亚硝酸盐含量的影响，寻求提高泡菜质量的措施。间长短和温度高低等条件对亚硝酸盐含量的影响，寻求提高泡菜质量的措施。5.5.进一步探究进一步探究二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食
21、品泡菜泡菜 亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中的低铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白，亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中的低铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白，从而导致从而导致缺氧性中毒症状缺氧性中毒症状。 膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pHpH、温度和一定的微生物、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质作用下会转变成致癌物质亚硝胺亚硝胺（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。（1 1）亚硝酸盐）亚硝酸盐（2）泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析发酵时期发酵时期乳酸菌乳酸菌乳酸乳酸亚硝
22、酸盐亚硝酸盐发酵初期发酵初期少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制）少少增加（硝酸盐还原菌的作用）发酵中期发酵中期最多（乳酸抑制其他菌活动）积累增多增多，pH下降下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）发酵后期发酵后期减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动）继续增多增多，pH继续下降下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）曲线模型曲线模型5.5.进一步探究进一步探究5.5.进一步探究进一步探究动物实验表明：动物实验表明：研究表明：研究表明： 亚硝胺具有致癌作用，对动亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。物具有致畸和致突变作用。 人类的某些癌症与亚硝胺人类的某些癌症与亚硝胺( (化学致癌
23、因子化学致癌因子) )有关。有关。（3 3）亚硝胺的毒性）亚硝胺的毒性二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品泡菜泡菜在什么情况下，亚硝酸盐会转化为亚硝胺？在什么情况下，亚硝酸盐会转化为亚硝胺？适宜的适宜的pHpH、温度和一定的微生物作用、温度和一定的微生物作用氧化氧化维生素维生素C C、E E和酚类物质和酚类物质亚硝胺亚硝胺硝酸盐硝酸盐亚硝酸盐亚硝酸盐还原还原细菌等微生物细菌等微生物( (硝酸还原菌产生硝酸还原酶硝酸还原菌产生硝酸还原酶) )5.5.进一步探究进一步探究（4 4）亚硝胺生成）亚硝胺生成二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品泡菜泡菜检查方法：检查方法：坛口向上
24、，压入水坛口向上，压入水中，看坛内壁有无渗水现象。中，看坛内壁有无渗水现象。坛沿深、盖子吻合好坛沿深、盖子吻合好无裂纹、无砂眼无裂纹、无砂眼火火候候好好二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋1. 1. 微生物微生物酵母菌（酵母菌（果酒果酒）和醋酸菌（）和醋酸菌（果醋果醋）。）。 2. 2. 原理：原理： 果酒：果酒：C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量能量酶酶果醋：果醋： C6H12O6 +2O2 2CH3COOH(乙酸乙酸) + 2H2O + 2CO2 + 能量能量 C2H5OH +O2 CH3COOH(乙乙酸酸) + H2O + 能量能量酶酶
25、酶酶3.3.酵母菌酵母菌(1) (1) 是单细胞真菌，是单细胞真菌，真核生物真核生物，呈圆形、椭圆形等。，呈圆形、椭圆形等。(2) (2) 酵母菌的繁殖方式主要为无性生殖（酵母菌的繁殖方式主要为无性生殖（出芽生殖出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖），但多以出芽方式进行。分裂生殖、孢子生殖），但多以出芽方式进行。(3) (3) 酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果等。等。 二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋（1 1）原核生物原核生物，新陈代谢类型为，新陈代谢
26、类型为异养需氧型。异养需氧型。（2 2）醋酸）醋酸菌的繁殖方式菌的繁殖方式为为二分裂二分裂。（3 3）应用：食醋、果醋）应用：食醋、果醋4.4.醋酸菌醋酸菌5.5.果酒发酵的条件果酒发酵的条件 温度：酿酒酵母的最适生长温度为温度：酿酒酵母的最适生长温度为28左右，酒精发酵左右，酒精发酵时将温度严格控制在时将温度严格控制在1830。 氧气：前期需氧气：前期需O2 ，后期，后期无氧无氧。 pH pH：呈酸性。（：呈酸性。（5.05.06.06.0） 时间：时间： 10 101212天天二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋6.6.果醋发酵的条件：果醋发酵的条件： 温度
27、：多数醋酸菌的最适生长温度为温度：多数醋酸菌的最适生长温度为3035 ，醋酸，醋酸发酵时将温度严格控制在此范围内。发酵时将温度严格控制在此范围内。 需要充足的氧气需要充足的氧气 pH pH：呈酸性。：呈酸性。 时间：时间： 7 7 8 8天天二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋7 7. .果酒发酵与果醋发酵的装置果酒发酵与果醋发酵的装置结构结构作用作用酒精发酵时状态酒精发酵时状态醋酸发酵醋酸发酵时状态时状态充气口充气口排气口排气口出料口出料口通入空气通入空气关闭关闭打开，并接入气泵打开，并接入气
28、泵排出排出COCO2 2打开打开打开打开便于取样监测便于取样监测关闭关闭关闭关闭思考：思考：1.1.为什么排气口为什么排气口胶管长而弯曲？胶管长而弯曲？2.2.该装置还能继续改进吗？该装置还能继续改进吗？防止空气中微生物的污染防止空气中微生物的污染可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等器具消毒器具消毒冲洗葡萄冲洗葡萄榨汁装瓶榨汁装瓶果酒检测果酒检测酒精发酵酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布打开瓶盖，盖上纱布果醋检测果醋检测将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用将发酵瓶、榨
29、汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为体积分数为70%70%的的酒精消毒酒精消毒，晾干备用。，晾干备用。取新鲜葡萄，用清取新鲜葡萄，用清水冲洗水冲洗1-21-2次次，再去除枝梗再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。和腐烂的籽粒，沥干。将温度控制在将温度控制在18183030进行发酵，在发酵过程中，每隔进行发酵，在发酵过程中，每隔12h12h左右将左右将瓶盖瓶盖拧松拧松一点（注意：一点（注意：不是打开瓶盖不是打开瓶盖），此后），此后再拧紧再拧紧瓶盖。发酵时瓶盖。发酵时间为间为101012d12d。可通过可通过从发酵瓶口取样从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。来对发酵的情况进行检测。当葡萄酒制作完成
30、后，当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为酵。发酵温度为30303535，时间为，时间为7 78d8d。用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约要留有大约1/31/3的空间的空间），盖好瓶盖。），盖好瓶盖。二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋5. 5. 结果分析与评价结果分析与评价（1 1）在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明）在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明显的变化发生在发酵后多少天？
31、引起变化的原因是什么？显的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？ 在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生母菌发酵产生COCO2 2；开始发酵后，；开始发酵后，COCO2 2产生越来越多，会使发酵产生越来越多，会使发酵液出现液出现“沸腾沸腾”现象，在发酵的现象，在发酵的1010天后，这种现象最明显。天后，这种现象最明显。二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋5. 5. 结果分析与评价结果分析与评价（1 1）在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明显）在制作果酒和果醋的过
32、程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明显的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？ 如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由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。完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统
33、发酵食品果酒和果醋果酒和果醋5. 5. 结果分析与评价结果分析与评价（2 2）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）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？对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？ 果酒中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。果酒中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。 乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。可以通乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。可以通过调节发酵的温度、果酒的过调节发酵的温度、果酒的pHpH等来控制乳酸菌的含量
34、。等来控制乳酸菌的含量。 果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量减少过程中尽量减少O O2 2含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。 此外，通过
35、调节发酵的温度、果酒的此外，通过调节发酵的温度、果酒的pHpH等同样可以控制醋酸菌的含量。等同样可以控制醋酸菌的含量。二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋5. 5. 结果分析与评价结果分析与评价（3 3）在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？）在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？采用什么措施可以加快果醋的制作？ 随着醋酸发酵的进行，发酵液的随着醋酸发酵的进行，发酵液的pHpH、发酵温度等均不利于、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很
36、低。 在我们的实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会在我们的实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件而不能繁进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。殖。 在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。我们制作在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。我们制作果醋时，可以先买一瓶醋，果醋时，可以先买一瓶醋， 将其打开暴露于空气中，一段时间将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一层薄膜（实际上是醋酸菌），用这层薄膜后在醋的表面会有一层薄膜（实际上是醋酸菌），用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。进行接种可以明显缩短制
37、作果醋的时间。二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋5. 5. 结果分析与评价结果分析与评价（4 4）冲洗）冲洗1 12 2次即可，能否连续冲洗，为什么？次即可，能否连续冲洗，为什么？为什么去梗前冲洗？为什么去梗前冲洗？ 不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少。不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少。避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会（5 5）葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有）葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/31/3的空间？的空间？a.a.先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O O2 2后，再进
38、行酒精发酵；后，再进行酒精发酵；b.b.防止发酵过程中产生的防止发酵过程中产生的COCO2 2造成发酵液溢出。造成发酵液溢出。二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋5. 5. 结果分析与评价结果分析与评价二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋（6 6）在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？a.a.发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为数为70%70%的酒精消毒，晾干备用；的酒精消毒，晾干备用；b.b.处理处理葡萄时应
39、先冲洗再去除枝梗葡萄时应先冲洗再去除枝梗；c.c.排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖。排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖。5. 5. 结果分析与评价结果分析与评价（7 7）如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？）如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？a.a.闻闻b.b.品尝品尝c.c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色灰绿色）灰绿色）（8 8）如何检测果醋的发酵情况？）如何检测果醋的发酵情况？a.a.闻；闻；b.b.品尝；品尝；c.c.使用使用pHpH试纸检测检测和比较发酵前后的试纸检测检测和比较发酵前后的pHpH值；值；d.d.观察醋酸菌膜是否形
40、成。观察醋酸菌膜是否形成。二、尝试制作传统发酵食品二、尝试制作传统发酵食品果酒和果醋果酒和果醋 在上述传统发酵食品的制作过程中，我们没有接种菌种，在上述传统发酵食品的制作过程中，我们没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。菌种差异、杂菌情况不明和发酵而是利用了天然存在的菌种。菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。为过程的控制缺乏标准等，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，工业上大规模生产时，通常了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，通常会先通过会先通过微生物培养技术微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料获得
41、单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。中进行发酵。二、尝试做做传统发酵食品二、尝试做做传统发酵食品 查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程，比较自己制作果酒和果醋的方查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程，比较自己制作果酒和果醋的方法与这些流程有哪些异同。在此基础上，请思考：当把少量制作转化为大规模生法与这些流程有哪些异同。在此基础上，请思考：当把少量制作转化为大规模生产时，需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？产时，需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？ 少量制作转向大规模生产时，会遇到许多新问题。例如，少量制作果醋时，少量制作转向大规模
42、生产时，会遇到许多新问题。例如，少量制作果醋时，不需要专门的搅拌装置。而大规模生产果醋时，由于发酵罐容积很大，就需要安不需要专门的搅拌装置。而大规模生产果醋时，由于发酵罐容积很大，就需要安装装搅拌搅拌器，以保障醋酸菌对器，以保障醋酸菌对O O2 2的需求。可见在大规模生产发酵产品时，需要进行的需求。可见在大规模生产发酵产品时，需要进行更为全面周详的考虑，如考虑原料的来源与选样、菌种的选育与培养、发酵设备更为全面周详的考虑，如考虑原料的来源与选样、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。
43、 自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。在实际生产中还需要经过沉自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。在实际生产中还需要经过沉淀、过滤、灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。果酒还需要在一定条件下进淀、过滤、灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。果酒还需要在一定条件下进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。 通过深入思考，可以感悟到，工程、技术与科学的不同通过深入思考，可以感悟到，工程、技术与科学的不同科学以科学以“发现发现”为核心，技术以为核心，技术以“发明发明”为核心，工程以为核心，工程以“建造建造”和和“产品产品”为核心。为核心。技术要通技术要通过工
44、程设计等环节，将一系列相关技术体系化地组合起来，才能转化应用在工程过工程设计等环节，将一系列相关技术体系化地组合起来，才能转化应用在工程中，大规模生产人们需要的产品。中，大规模生产人们需要的产品。（2）果酒制作与果醋制作的比较项目项目果酒制作果酒制作果醋制作果醋制作发酵菌种酵母菌酵母菌醋酸菌醋酸菌菌种来源传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌空气中的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发酵原理 在有氧条件下：在有氧条件下：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量 在无氧条件下在无氧条件下C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 氧气、糖
45、源都充足时：氧气、糖源都充足时：C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量 缺少糖源时缺少糖源时C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量发酵条件温度一般控制在18303035时间1012d78d氧气初期需氧，后期不需氧始终需要氧pH最适pH为4.55.0最适pH为5.46.0酶酶酶酶练习与应用练习与应用一、概念检测一、概念检测1 1. .油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。判断下列浸入含有乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。判断下列相关表述是否正确
46、。相关表述是否正确。（1 1）卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌不存在竞争关系。（）卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌不存在竞争关系。（ ）（2 2）乳酸菌发酵产生了乳酸和）乳酸菌发酵产生了乳酸和COCO2 2。（ ）（3 3）微生物发酵产生了不同的代谢物使得该臭豆腐具有特殊）微生物发酵产生了不同的代谢物使得该臭豆腐具有特殊的味道。的味道。（ ）练习与应用练习与应用一、概念检测一、概念检测2.2.传统发酵食品的制作需要各种各样的微生物。下列相关叙述传统发酵食品的制作需要各种各样的微生物。下列相关叙述错误的是错误的是 （ ） A. A.腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸发酵腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸发酵 B. B.制作腐乳
47、利用了毛霉等产生的蛋白酶制作腐乳利用了毛霉等产生的蛋白酶 C. C.制作果酒利用了酵母菌在无氧条件下产生酒精制作果酒利用了酵母菌在无氧条件下产生酒精 D. D.制作果醋利用了醋酸菌在无氧条件下产生醋酸制作果醋利用了醋酸菌在无氧条件下产生醋酸D练习与应用练习与应用1 1. .请举例说说你身边的传统发酵食品有哪些，它们的制作原理是请举例说说你身边的传统发酵食品有哪些，它们的制作原理是什么。有机会的话，你也可以尝试做一做。什么。有机会的话，你也可以尝试做一做。 腐乳、泡菜、酱、豆豉等都是生活中常见的传统发酵食品。腐乳、泡菜、酱、豆豉等都是生活中常见的传统发酵食品。二、拓展应用二、拓展应用 2. 某同
48、学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为5的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图。请你帮他分析相关问题。（1）据图分析，从亚硝酸盐的含量来看，你认为泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？ 应该在发酵11天后食用比较合适，因为此时的亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。（2）他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？ 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。 2. 某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为5的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测
49、定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图。请你帮他分析相关问题。（3）加入“陈泡菜水”的目的是什么？ “陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。 2. 某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为5的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图。请你帮他分析相关问题。3.3.有三位同学分别采用了三种不同的发酵有三位同学分别采用了三种不同的发酵装置来制作果醋。装置来制作果醋。A A同学用的是带盖的塑同学用的是带盖的塑料瓶；料瓶；B B同学用的是没有盖的塑料瓶，在同学用的是没有盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖
50、的瓶口一直由捆绑在瓶口发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的的8 8层纱布覆盖；层纱布覆盖；C C同学则设计了如右图所同学则设计了如右图所示的发酵装置。结合果醋的制作原理，你示的发酵装置。结合果醋的制作原理，你认为哪一种发酵装置更适合制作果醋？你认为哪一种发酵装置更适合制作果醋？你还能继续改进这种装置吗？还能继续改进这种装置吗？二、拓展应用二、拓展应用 C C同学的装置更适合制作果醋。出料口可以用来取样；充气口可以在同学的装置更适合制作果醋。出料口可以用来取样；充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气，从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼吸，提发酵时连接充气泵进行充气，从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼
