1、生 物 选修 人教版新课标导学专题一 传统发酵技术的应用 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版固体发酵某些微生物可在含有必需营养物质的固体培养基上进行发酵，称为固体发酵。我国传统的酿酒、制备大豆发酵食品的生产工艺均为固体发酵。另外，固体发酵还用于蘑菇的生产、奶酪和泡菜的制作以及动植物废料的堆肥等。固体发酵所用原料一般为来源广泛、价格低廉、富含营养物质的工农业副产品，如麸皮、薯粉、大豆饼粉、高粱、玉米粉等。在食用菌栽培中，根据需要对原料进行粉碎、蒸煮等预加工以促进食用菌对营养物质的吸收，改善发酵生产条件，有的还需加入尿素、硫酸铵及一些无机酸等辅料。趣 味 导 学返回导航专题一 传
2、统发酵技术的应用 生物选修 人教版固体发酵一般都是开放式的，因而不是纯培养，无菌要求不高。例如，栽培食用菌的固体发酵过程为：将原料预加工后再经蒸煮灭菌，然后制成含一定水分的固体物料，接入预先培养好的菌种，在一定温度和湿度条件下进行发酵。发酵成熟后要适时出料，并进行适当处理，或进行产物的提取。根据培养基的厚薄可分为薄层固体发酵和厚层固体发酵。薄层固体发酵是利用木盘或帘子，在上面铺12cm厚的物料，接种后进行发酵；厚层固体发酵是利用深槽(或池)，在其上部架设竹帘，帘上铺一尺多厚的物料，接种后在深槽下部通气进行发酵。由于固体发酵所需设备简单，操作容易，并可因陋就简、因地制宜地利用一些来源丰富的工农业
3、副产品，因此在某些产品的生产上不同程度地沿用至今。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版本专题内容包括果酒和果醋的制作腐乳的制作制作泡菜并检测亚硝酸盐含量三个课题，每个课题相对独立，没有严格的顺序关系。本专题围绕传统发酵食品的制作展开，主要通过学习果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作技术，培养同学们设计实验、动手操作等科学探究的能力。本专题与微生物联系密切，要求我们有丰富的微生物知识和较强的动手能力，学会摸索发酵的最佳条件并做好记录，同时注意实验的严密性。专题重点：说明果酒、果醋和腐乳制作的原理；设计并完成果酒、果醋和腐乳的制作；制作泡菜并测定泡菜中的亚硝酸盐含量。专题难点：制作过程中发
4、酵条件的控制；在实践中摸索影响腐乳品质的条件；泡菜中亚硝酸盐含量的测定。专 题 概 述返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版本专题主要学习制作几种传统发酵食品。学习时要明确制作每种发酵食品需要的菌种，发酵的原理、条件、过程及结果。实验操作的过程并不复杂，但是发酵的时间往往较长，要注意观察，特别要对发酵的结果进行分析。可以联系生活实际，尝试自己制作一些发酵食品，如葡萄酒、果醋等，进一步掌握发酵食品制作过程的有关知识。学 法 指 导返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版课题1 果酒和果醋的制作返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版学 习 目 标课 程 标
5、准1说明果酒和果醋的制作过程。(重点)2能设计制作果酒和果醋的装置。(重点)3能自行完成果酒和果醋的制作。(重点)4能运用制作原理控制果酒和果醋制作过程中的发酵条件。(难点)1能利用酵母菌进行果酒的制作。2能利用醋酸菌进行果醋的制作。4 核心素养 5 问题释疑 6 知识构建 7 训练巩固 8 课时作业 1 自主学习 2 新知解读 3 指点迷津 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版自 主 学 习返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版一、果酒制作的原理(1)菌种：_是单细胞真菌，属于_生物。(2)酵母菌的繁殖方式：出芽生殖和孢子生殖。温度低时形成孢子，进入休眠状态；温
6、度适宜时，进行_，繁殖速度快。(3)生长繁殖最适温度：_。(4)主要分布场所：分布广泛，但_始终是其主要分布场所。(5)代谢类型：酵母菌的代谢类型是_。有氧条件下，方程式_。无氧条件下，方程式_。酵母菌 真核 出芽生殖 20 土壤 异养兼性厌氧型 C6H12O66O2酶6CO26H2O C6H12O6酶2C2H5OH2CO2 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版二、果醋制作的原理菌种：_是单细胞细菌，属于_生物。(1)代谢类型：_，果酒制果醋的方程式_。(2)最适生长温度_。醋酸菌 原核 异养需氧型 3035 C2H5OHO2酶CH3COOHH2O 返回导航专题一 传统发酵技术
7、的应用 生物选修 人教版三、果酒和果醋的制作过程：(1)实验流程：挑选葡萄_醋酸发酵 果酒 _(2)实验装置：_；排气口；_。冲洗 榨汁 酒精发酵 果醋 充气口 出料口 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版四、果酒、果醋制作的操作要求及结果分析(1)材料的选择与处理：选择_的葡萄，先_，再_。(2)防止发酵液被污染：榨汁机要清洗干净，并_。发酵装置要清洗干净，并用体积分数为_消毒。(3)发酵条件的控制：装置：将葡萄汁装入发酵瓶，留大约_的空间。制葡萄酒：_充气口；时间控制在_左右。制葡萄醋：时间控制在_左右；适时通过充气口_。新鲜 冲洗 除去枝梗 晾干 70%的酒精 1/3 关
8、闭 1012d 78d 充气 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版(4)果酒、果醋制作的结果分析：酒精发酵的结果检测。A检测试剂：_。B检测条件：_。C实验现象：呈现_。醋酸发酵的结果检测：可通过检测发酵前后的_做进一步的鉴定。重铬酸钾 酸性条件 灰绿色 pH 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版1葡萄酒(干红)为什么呈现深红色？提示：在酒精发酵过程中，随着酒精浓度的提高，红色葡萄皮细胞的细胞膜失去选择透过性，红葡萄皮内的红色素进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。2变酸的酒表面有菌膜，菌膜是怎样形成的？溶液内部能形成菌膜吗？提示：醋酸菌大量繁殖形成的。不能，醋酸菌是好
9、氧生物。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版1变酸的葡萄酒表面的白膜是酵母菌。()分析：变酸的葡萄酒表面的白膜是醋酸菌。2酒精发酵的进程通过排气口取样检测。()分析：检测酒精发酵进程时应通过出料口取样检测。3利用带盖的瓶子制作果酒时，应将瓶子装满，以创设无氧环境。()分析：应留大约1/3的空间，可提供氧气供酵母菌大量繁殖，同时还可以防止发酵液溢出。判断题 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版4果汁发酵后是否有酒精产生，可在酸性条件下用重铬酸钾检测。()5只要有充足的氧气，醋酸菌就可将葡萄汁中的糖分解成醋酸。()分析：还需要充足的糖源，适宜的温度和pH。返回导航专
10、题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版新 知 解 读返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版1酵母菌生物学特征果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌属真核生物，繁殖方式有有性生殖和无性生殖，在营养条件适宜时进行出芽生殖，其新陈代谢类型是异养兼性厌氧型。知识点1 果酒制作的原理返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版2果酒的制作原理(1)酵母菌的生活方式是兼性厌氧型。在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，反应式如下：C6H12O66O2酶6CO26H2O在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，反应式如下：C6H12O6酶2C2H5OH2CO2返回导航专题一 传统发酵技术的应用
11、 生物选修 人教版(2)发酵所需条件：温度一般控制在1825，最适温度20，pH呈酸性(pH为5.06.0)(3)菌种来源：自然发酵来源于附着于葡萄皮上的野生型酵母菌。(4)酒精发酵“先通气后密封”：“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖。“密封”的目的是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版下列对果酒制作过程的叙述，正确的是()A应先去除葡萄的枝梗，再进行冲洗，这样洗得彻底B使发酵装置的温度维持在20左右最好C在发酵过程中，需从充气口不断通入空气D由于酵母菌的繁殖能力很强，不需对所用装置进行消毒处理解析 在选葡萄时应先冲洗12次，再去除枝梗以
12、防葡萄破损汁液流失和被杂菌污染；酵母菌的繁殖力虽然很强，但仍要对所用装置进行消毒处理，因为其含有对葡萄酒有害的微生物，影响酒的品质；酵母菌在20左右的无氧条件下进行酒精发酵效果最佳。答案为B。B 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版变式训练1 某酒厂在利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的适宜原料和在生产酒精阶段要控制的必要条件分别是()A玉米粉和有氧 B大豆粉和有氧 C玉米粉和无氧 D大豆粉和无氧解析 酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，把糖类等有机物彻底氧化分解成CO2和水，不产生酒精。大豆粉主要含蛋白质，用作酿酒不合适，原因有二：一是酵母菌含有更多的直接把糖类转化为酒精的酶类，发酵快，
13、而蛋白质转化复杂，并产生含氮副产物，对酵母菌生命活动不利；二是成本高。C 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版1醋酸菌生物学特征醋酸菌属于原核生物，繁殖方式是二分裂，新陈代谢类型是异养需氧型，有氧呼吸的场所是细胞膜内表面，日常生活中用醋酸菌进行酿醋等。知识点2 果醋制作的原理返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版2果醋的制作原理(1)醋酸菌的生活方式是需氧型。(2)在果醋制作过程中，若氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸，其反应式是 C6H12O62O2酶2CH3COOH2CO22H2O。当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变成乙醛，再变成醋酸，其反应式为：2
14、C2H5OHO2酶2CH3CHO2H2O；2CH3CHOO2酶2CH3COOH。(3)发酵条件：氧气充足，最适温度为 3035。(4)菌种来源于空气。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版下列关于果醋制作的叙述中，错误的是()A制作果醋需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通入氧气B醋酸菌是一种嗜温菌，对温度要求较高，一般在50左右C醋酸菌能将果酒变成果醋D当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸解析 醋酸菌是好氧菌，所以在发酵过程中需要适时通入氧气。醋酸菌的最适生长温度为3035。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸
15、菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。B 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版变式训练2 利用果酒制作果醋的原理是()A醋酸菌将乙醇还原为醋酸 B醋酸菌将乙醇氧化为醋酸C醋酸菌将乙醇分解为CO2、水和醋酸 D醋酸菌直接将乙醇氧化为醋酸，不需其他中间转化过程解析 醋酸菌在氧气充足的条件下进行发酵产生醋酸，有两条途径：一是在糖源充足时，可直接将葡萄汁中的糖氧化分解为醋酸；二是在糖源不足时，可以利用酵母菌发酵产生的乙醇为原料，先在氧气的作用下，将乙醇氧化为乙醛，再进一步将乙醛氧化为乙酸，进而生成醋酸。因此只有B项叙述正确。B 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版1果酒和
16、果醋的发酵装置(1)发酵装置各部分的作用。充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。排气口：在酒精发酵时用来排出CO2。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染，其作用类似于巴斯德的鹅颈瓶。出料口：取样检查和放出发酵液。知识点3 实验设计返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版(2)使用方法：在进行果酒发酵时要关闭充气口；在进行果醋发酵时，充气口要连续充入无菌空(氧)气。(3)果酒制作过程中，前期通入空气或在发酵瓶中留出一定的空间(大约1/3)，可以给酵母菌提供氧气，酵母菌进行有氧呼吸(产生CO2)，大量繁殖。后期缺氧，酵母菌进行酒精发酵，发酵液中有大
17、量的CO2产生，发酵瓶中的空间可暂时存储CO2，起到缓冲作用。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版2果酒和果醋的制作过程(1)果酒和果醋实验流程示意图注意：果醋制作先在无氧条件下进行酒精发酵产生乙醇，再在有氧条件下进行醋酸发酵产生果醋。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版(2)实验操作步骤：材料的选择与处理；无菌；榨汁；发酵。(3)果汁发酵后的酒精鉴定原理：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。方法：先在试管中加入发酵液2mL，再滴入物质的量浓度为3mol/L的H2SO4 3滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管，观察颜色的变化。同时
18、，设计把发酵液换成2mL蒸馏水，其他操作完全相同的对照实验。(4)果醋的鉴定：方法有很多，如品尝、pH试纸检测和化学定性鉴定等。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版下列叙述不能够防止发酵液被污染的是()A榨汁机要清洗干净，并晾干 B发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒C装入葡萄汁后，封闭充气口 D发酵装置的排气口直接与瓶身连接D 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版解析 发酵工程中所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程不能混入其他微生物(杂菌)，一旦污染杂菌，将导致产量大大下降，甚至得不到产品。榨汁机清洗，并晾干，发酵瓶清洗，并用70%酒精消毒，是防
19、止器材上的菌种进入发酵液；装入葡萄汁，封闭充气口，可防止空气中的菌种进入，发酵装置的排气口通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，阻挡外面空气中的菌种进入发酵液。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版变式训练3 下列实验装置可用于生物技术实践的相关实验，下列有关叙述错误的是()A装置甲可用于果酒制作，装置乙不能用于果酒制作B装置乙可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作C乙装置中设置出料口的目的之一是用于取样D乙装置的排气口通过一个长而弯曲的胶管，可防止空气中微生物的污染A 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版解析 装置甲密封时可用于果酒制作，但要定时旋转瓶盖以放出产生的二
20、氧化碳气体。装置乙的充气口关闭时可用于果酒制作，充气口打开时可用于果醋制作。为防止空气中微生物的污染，排气口可连接一个长而弯曲的胶管。设置出料口的目的之一是便于取样。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版指 点 迷 津返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版1果酒、果醋制作的区别与联系(1)区别果酒制作果醋制作菌种特点酵母菌为单细胞、真核生物，多以出芽方式进行无性生殖醋酸菌为单细胞、原核生物，分裂生殖代谢类型异养兼性厌氧型异养好(需)氧型返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版果酒制作果醋制作制作原理在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，反应式：C6
21、H12O66O2酶6CO26H2O在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，反应式：C6H12O6酶2C2H5OH2CO2当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变成醋酸，反应式：C2H5OHO2酶CH3COOHH2O返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版果酒制作果醋制作发酵条件适宜温度18253035适宜pH5.46.33.55.3是否需氧初期需氧，后期不需氧始终需要氧时间1012d78d检测方法嗅味和品尝用重铬酸钾溶液检验酒精含量进行酵母菌的镜检测定pH等通过观察菌膜的形成嗅味和品尝初步鉴定比较醋酸发酵前后的pH进一步鉴定返回
22、导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版(2)联系选材和材料处理：选择新鲜的葡萄，先用清水冲洗葡萄12次除去污物后，再去枝梗。制作发酵液，防止杂菌污染。发酵：将葡萄汁装入发酵瓶，注意葡萄汁量不要超过发酵瓶总体积的2/3。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版2实验结果分析与评价(1)发酵液的变化。放出气体：由于发酵作用，葡萄汁中糖分大部分转变为CO2、C2H5OH及少量的发酵副产品。放热：发酵过程产热，会使发酵液温度上升。颜色变化：发酵过程中，果皮上的色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中。(2)制备过程需要设置对照组。方法：设置A、B两个发酵瓶，并各留约1/3空间，A组加入酵
23、母菌，B组不加，同时进行发酵。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版(3)证明葡萄酒中有无醋酸生成，简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。(4)正常情况下，葡萄酒色泽鲜艳、爽口、有浓郁的果实香味；果醋呈琥珀色或棕红色，具有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。知识贴士酒精发酵进程的两种检测方法(1)酵母菌数量的检测：在整个发酵过程中，酵母菌数量应呈“S”型增长。(2)酒精含量的检测：正常发酵过程中，可以通过出料口取样检测，酒精含量应先增加，后稳定。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版下图中甲是果醋发酵装置，乙是发酵过程中培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的是()A
24、发酵初期不通气，溶液中没有气泡产生B中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵C后期接种醋酸菌，适当通气并保持原有温度D图乙中能正确表示pH变化的曲线是B 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版解析 果醋发酵时，发酵初期不通气，酵母菌先利用发酵装置中的氧气进行有氧呼吸产生CO2和水，然后再进行酒精发酵，溶液中会产生酒精和CO2，因而有气泡产生。中期酒精发酵继续，可以闻到酒香。后期接种醋酸菌，进行醋酸发酵，由于醋酸菌是好氧菌，因而要适当通气，但醋酸菌的最适生长温度高于酵母菌，因而后期要适当升高温度，酒香会逐渐变成醋香。发酵开始时无氧呼吸产生酒精和CO2，pH会稍下降。接种醋酸菌后产生醋酸
25、，pH会下降更快，因而曲线可以表示整个发酵过程培养液pH的变化。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版核 心 素 养返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版如图简单表示葡萄酒的酿制过程，请据图分析：(1)葡萄酒的酿制原理是：先通气使酵母菌进行_，以增加酵母菌的数量，然后使酵母菌_获得葡萄酒。(2)随着发酵过程的加深，液体密度会逐渐变低(可用密度计测量)。其原因是_。有氧呼吸 发酵 发酵时糖被消耗，产生了酒精和CO2，而酒精密度比糖和水低 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版(3)在甲中进行搅拌的目的是_，丙中一段时间后，揭开盖子是否能够产生果醋？_。(
26、填“能”或“不能”)(4)苹果醋是最受欢迎的饮料之一，其生产过程中利用了_的发酵作用。在传统发酵技术中，果醋制作往往在果酒制作的基础上进行，其相关的反应式为：_。增加溶氧量 能 醋酸菌 C2H5OHO2醋酸菌 CH3COOHH2O 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版思维过程 返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版方法技巧 果酒和果醋发酵装置的设计思路(1)酵母菌繁殖需要空气，醋酸菌是好氧细菌，则果酒制作前期和果醋制作整个过程都需要氧气；酵母菌产生酒精时是厌氧的，则在充气口应该设置开关。(2)发酵过程中产生CO2，需要设置排气口；为了防止空气中微生物污染，排气口应
27、该连接一个长而弯曲的胶管。(3)为便于取样及监测发酵情况，需要设置出料口。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版问 题 释 疑返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版1你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？提示：应该先冲洗葡萄，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。2你认为应该从哪些方面防止发酵被污染？提示：需要从发酵的制作过程进行全面的考虑，因为操作的每一步都可能混入杂菌。例如：榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版3制葡萄酒时，为什么温度控制在1825？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在3035？提示：制葡萄酒所用的酵母菌的最适生长温度是1825，故制葡萄酒时，需将温度控制在1825。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为3035，因此制葡萄醋时，要将温度控制在3035。4制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？提示：醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时需要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版知 识 构 建返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版训 练 巩 固返回导航专题一 传统发酵技术的应用 生物选修 人教版课 时 作 业