資源簡介

第1節　傳統發酵技術的應用
【學習目標】
1.掌握傳統發酵技術的概念和特點,說出常見的傳統發酵食品。(生命觀念)
2.掌握制作泡菜、果酒和果醋的原理及操作時應注意的問題,體驗制作泡菜、果酒和果醋的過程。(科學探究)
3.說出傳統發酵技術的優點與不足。(科學思維)
4.關注食品安全和健康的生活方式。(社會責任)
【自主預習】
一、發酵與傳統發酵技術
1.發酵的概念:人們利用　微生物　,在適宜的條件下,將原料通過　微生物的代謝　轉化為人類所需要的產物的過程。
2.傳統發酵技術
(1)概念:直接利用原材料中　天然存在的微生物　,或利用　前一次發酵保存下來的面團　、鹵汁等發酵物中的微生物進行發酵、制作食品的技術。
(2)特點:以　混合菌種　的　固體發酵及半固體發酵　為主,通常是家庭式或作坊式的。
(3)實例——腐乳的制作
腐乳制作中參與的微生物有酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是　毛霉　。經過微生物的發酵,豆腐中的蛋白質被分解成　小分子的肽和氨基酸　。
(4)利用傳統發酵技術制作的主要食品除腐乳外,還有　醬、醬油、醋、泡菜和豆豉　等。
二、傳統發酵食品的制作
1.泡菜
(1)菌種來源:植物體表面天然的　乳酸菌　。
(2)原理
Ⅰ.在無氧的情況下,乳酸菌能將　葡萄糖　分解為乳酸。
Ⅱ.反應簡式:　C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量　。
(3)制作流程
2.果酒、果醋
(1)制作原理:許多新鮮水果(如葡萄)的果皮表面附著有大量的不同種類的　野生酵母菌　,在它們的作用下,水果可以發酵成果酒;在有氧條件下,果酒經　醋酸菌　的作用還可以進一步發酵成果醋。
(2)代謝特點
Ⅰ.酵母菌的代謝特點:單細胞　真　菌,　兼性厭氧　微生物,在無氧條件下能進行　酒精發酵　。反應簡式為　C6H12O62C2H5OH(酒精)+2CO2+能量　。釀酒酵母的最適生長溫度約為　28 ℃　。
Ⅱ.醋酸菌代謝特點:　好氧　細菌,當　O2、糖源都充足　時能將糖分解成乙酸,反應簡式為　C6H12O6+2O22CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量　;當　缺少糖源　時則直接將乙醇轉化為乙醛,再將乙醛變為乙酸,反應簡式為　C2H5OH+O2CH3COOH(乙酸)+H2O+能量　。多數醋酸菌的最適生長溫度為　30~35 ℃　。
(3)方法步驟
【合作探究】
任務　探究傳統發酵技術的應用
活動1　泡菜的制作
一般來說,只要是含纖維素豐富的蔬菜或水果,都可以被制成泡菜。蔬菜經過腌漬及調味之后,有種特殊的風味。下圖表示制作泡菜的過程。
1.制作泡菜宜選用新鮮的蔬菜,主要原因是什么
提示　新鮮蔬菜中亞硝酸鹽的含量低,營養物質豐富。
2.制作泡菜時,鹽水為什么按清水和食鹽質量分數為5%~20%進行配制 為什么要煮沸鹽水
提示　(1)食鹽用量過高,乳酸發酵受抑制,泡菜風味差;食鹽用量過低,則會導致雜菌大量繁殖,泡菜腐敗。(2)一是除去水中氧氣;二是殺滅鹽水中的其他微生物。
3.蔬菜剛入壇時,其表面帶入的微生物中,大腸桿菌和酵母菌等較為活躍。其中的酵母菌最初的細胞呼吸方式是　　　　　　　　。
提示　有氧呼吸
4.發酵初期會有氣泡從壇沿水槽內間歇性地放出,從而使壇內逐漸形成厭氧狀態,乳酸發酵開始。這些氣泡產生的原因是什么
提示　酵母菌等進行細胞呼吸產生CO2。
5.腌制過程中為什么要蓋上泡菜壇或玻璃罐的蓋子
提示　乳酸菌是厭氧細菌,有氧條件會抑制乳酸菌的細胞呼吸。
6.制作泡菜時,營造“無氧環境”的措施有哪些
提示　(1)選擇密封性好的泡菜壇;(2)加入蔬菜后要注入煮沸后冷卻的鹽水,使鹽水沒過全部菜料;(3)蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿清水。
7.為什么泡菜壇只能裝八成滿
提示　因為在泡菜發酵初期,由蔬菜表面帶入的大腸桿菌、酵母菌等較為活躍,它們可進行發酵,發酵產物中有較多的CO2,如果泡菜壇裝得太滿,發酵液可能會溢出壇外;另外,泡菜壇裝得太滿,會使鹽水不太容易完全沒過菜料,從而導致壇內菜料變質腐爛。泡菜壇留有一定的空間,也更方便拿取泡菜。
8.若制作的泡菜“咸而不酸”,最可能的原因是什么
提示　泡菜鹽水濃度過高,抑制了乳酸菌生長(乳酸菌會通過滲透作用失水而失去生活力),從而導致泡菜“咸而不酸”。
認知生成
泡菜發酵過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化分析
時期 乳酸菌 乳酸 亞硝酸鹽
初期 少(有氧氣,乳酸菌活動受抑制) 少 增加(硝酸鹽還原菌的作用)
中期 最多　(乳酸抑制其他微生物活動) 增多,pH下降 減少(硝酸鹽還原菌受抑制,部分亞硝酸鹽被分解)
后期 減少(乳酸繼續積累,pH繼續下降,抑制乳酸菌活動) 繼續增多,pH繼續下降 減少至相對穩定的狀態(硝酸鹽還原菌被完全抑制)
變化 曲線
例1　(2022·長沙期中)泡菜是指為了利于長時間存放而經過發酵的蔬菜,它是一種在低濃度鹽水中泡制的乳酸發酵加工食品。其制作流程如下:新鮮蔬菜→整理→洗滌→切分→晾干→入壇→加鹽水泡制→密閉發酵→成品。下列敘述正確的是(　　)。
A.泡菜主要靠泡菜液的高滲透壓來抑制腐敗微生物的生長和繁殖
B.腌制時間過短和制作過程污染嚴重等問題會使泡菜易腐爛變質
C.鹽水加熱煮沸后應立即加入陳泡菜液,以防止雜菌污染
D.制作泡菜時要選擇新鮮的原料,且為創設無氧環境,泡菜壇要裝滿
【答案】　B
【解析】　泡菜主要通過乳酸菌發酵生成的大量乳酸來抑制腐敗微生物的生長和繁殖,A錯誤;與標準化腌制相比,腌制時間過短、制作過程污染嚴重、密封不嚴等是泡菜易腐爛變質的原因,B正確;鹽水加熱煮沸冷卻后再加入陳泡菜液,否則陳泡菜液中的乳酸菌會失活,C錯誤;制作泡菜時選擇新鮮的原料的原因是新鮮蔬菜的亞硝酸鹽含量低,而泡菜壇只能裝八成滿,以便于鹽水沒過全部菜料,防止發酵液外溢、菜料腐爛等,D錯誤。
【特別提醒】
1.乳酸菌是在無氧條件下能將葡萄糖分解成乳酸的一類細菌的總稱,主要包括乳酸鏈球菌、乳酸桿菌。
2.泡菜發酵初期,壇內冒出的氣泡是好氧微生物有氧呼吸產生的CO2;當壇內O2耗盡后,酵母菌酒精發酵也會產生一些CO2。
3.泡菜的最佳食用時期是發酵中期(泡菜成熟期)。此階段的泡菜具有以下特點:
(1)乳酸含量適中,口味最佳;
(2)各種雜菌在酸性條件下不再繁殖;
(3)亞硝酸鹽含量較低。
對點練1　(2023·亳州期末)利用卷心菜發酵制作泡菜過程中,乳酸菌、酵母菌細胞數量和發酵液pH的變化如圖所示。下列敘述不正確的是(　　)。
A.發酵初期乳酸菌建立了明顯的菌種優勢
B.前6天pH下降主要由乳酸菌代謝引起
C.發酵中期酵母菌通過無氧呼吸進行增殖
D.亞硝酸鹽含量在發酵過程中會持續增多
【答案】　D
【解析】　發酵初期乳酸菌活細胞數遠多于酵母菌活細胞數,可見乳酸菌為優勢菌種,A正確;前6天pH下降,主要由乳酸菌代謝產生的乳酸引起,B正確;發酵中期泡菜處于無氧條件下,酵母菌通過無氧呼吸進行增殖,C正確;不同時期泡菜中的亞硝酸鹽含量不同,泡菜中的亞硝酸含量隨發酵天數增多呈現的變化趨勢是先上升后下降,D不正確。
活動2　果酒和果醋的制作
下圖為某同學設計的制作果酒和果醋的發酵裝置圖,據圖回答下列問題:
1.圖1所示發酵過程中,每隔一段時間(12 h左右)擰松瓶蓋一次,目的是什么
提示　排出發酵過程中產生的CO2,防止瓶內氣壓過高引起爆裂。
2.在圖2裝置中,充氣口、排氣口和出料口在醋酸發酵中的作用分別是什么
提示　充氣口的作用是在醋酸發酵時補充O2,排氣口的作用是排出CO2,出料口的作用是取樣檢測和放出發酵液。
3.圖2中與排氣管相連的膠管應長而彎曲,其目的是什么
提示　膠管長而彎曲,其目的是防止空氣中雜菌的污染。
4.若用圖2裝置進行醋酸發酵和酒精發酵,不同發酵過程中圖2裝置的哪一處操作有差異 請具體指明。
提示　使用該裝置制作果酒時,應該關閉充氣口;制作果醋時,應將充氣口連接氣泵,輸入氧氣(或無菌空氣)。
5.將葡萄汁裝入發酵瓶時,為什么要留有大約1/3的空間
提示　留有1/3的空間既可為酵母菌提供氧氣,使其進行有氧呼吸,大量繁殖,又可防止發酵液溢出。
認知生成
果酒和果醋制作的區別和聯系
果酒制作 果醋制作
來源 附著在葡萄皮上的野生酵母菌 變酸的酒液面上的菌膜或人工接種的　醋酸菌
結構特點 有以核膜為界限的細胞核,有多種細胞器 無以核膜為界限的細胞核,只有核糖體一種細胞器
代謝類型 異養兼性厭氧型 異養需氧型
溫度 18~30 ℃ 30~35　 ℃
時間 10~12天 7~8天
氧氣 前期需氧,后期無氧 一直需要充足氧氣
pH 酸性 酸性
結果檢測 酒精與酸性的重鉻酸鉀溶液反應呈現灰綠色 反應液pH下降
聯系 醋酸發酵可以在酒精發酵的基礎上進行,酒精發酵為醋酸發酵提供原料
例2　(不定項)下圖為果酒與果醋發酵的簡易裝置及某興趣小組設計的改進裝置示意圖,下列說法正確的是(　　)。
A.用體積分數為70%左右的酒精對上述裝置進行消毒后,再裝入果汁
B.甲裝置在釀酒過程中被雜菌污染的機會比其他兩個裝置大
C.丙裝置轉為果醋發酵更容易,只需通過氣閥2通氣即可
D.與甲裝置相比,乙裝置中的氣壓更容易保持相對穩定
【答案】　ABD
【解析】　題述實驗中用體積分數為70%左右的酒精對裝置進行消毒后,再裝入果汁進行發酵,目的是避免雜菌污染,A正確;甲裝置在釀酒過程中需要通過擰松瓶塞排氣,而其他的兩個裝置不需要通過擰松瓶塞排氣,因此甲裝置被雜菌污染的機會比其他兩個裝置大,B正確;丙裝置轉為果醋發酵時,需通過氣閥1通氣,且需提高發酵溫度,C錯誤;因為乙裝置中的Na2CO3溶液能夠將酵母菌發酵產生的CO2吸收掉,而甲裝置中的CO2需要專門排放,否則裝置會爆裂,因此與甲裝置相比,乙裝置中的氣壓更容易保持相對穩定,D正確。
【特別提醒】
1.選擇新鮮的葡萄,榨汁前先對葡萄進行沖洗,再除去枝梗和腐爛的籽粒,以防葡萄汁流失及污染。
2.果酒發酵時要適時排氣,防止發酵裝置爆裂;果醋發酵時要及時通氣,防止醋酸菌死亡。
3.嚴格控制溫度:18~30 ℃有利于酵母菌的繁殖和果酒的發酵;30~35 ℃有利于醋酸菌的繁殖和果醋的發酵。
對點練2　研究人員以蘋果為原料,先接種酵母菌,發酵96 h,再接種老陳醋的醋醅(含醋酸菌)進行發酵,釀造蘋果醋。下圖為發酵液中酒精含量和總酸含量隨發酵時間變化的曲線圖。下列相關分析不正確的是(　　)。
A.發酵24~96 h過程中,在酸性且含酒精的發酵液中,雜菌生長受抑制
B.96 h后發酵液的溫度會適度升高
C.果酒和果醋制作過程中發酵液pH均逐漸降低
D.缺氧時,醋酸菌可將乙醇轉化為乙醛,再將乙醛轉化為乙酸
【答案】　D
【解析】　在缺氧和呈酸性的發酵液中,酵母菌能大量繁殖,其他雜菌不適應環境而被抑制,因此,發酵24~96 h過程中,雜菌生長受抑制,A正確;發酵過程中有機物作為呼吸底物釋放的能量,大部分以熱能的形式散失,因此,96 h后發酵液的溫度會適度升高,B正確;果酒發酵過程中酵母菌無氧呼吸產生酒精和CO2,其中CO2溶于發酵液中使發酵液呈酸性,果醋制作過程中醋酸菌將葡萄糖或酒精轉化成乙酸,酸性增強,因此,果酒和果醋制作過程中發酵液pH均逐漸降低,C正確;醋酸菌是好氧細菌,因此,醋酸菌將乙醇轉化為乙醛,再將乙醛轉化為乙酸的過程需要O2,D不正確。
素能提升　
一、通過對傳統文化進行科學解釋,弘揚中華優秀傳統文化
1.(2023·成都模擬)我國制作泡菜歷史悠久。《中饋錄》中記載:“泡鹽菜法,定要覆水壇。此壇有一外沿如暖帽式,四周內可盛水,壇口覆一蓋,浸于水中……則所泡之菜不得壞矣。泡菜之水,用花椒和鹽煮沸,加燒酒少許……如有霉花,加燒酒少許……壇沿外水須隔日一換,勿令其干。”下列說法正確的是(　　)。
A.“泡菜之水,用花椒和鹽煮沸”的目的是徹底滅菌
B.“霉花”主要由酵母菌繁殖形成,酵母菌往往來自蔬菜
C.“壇沿外水須隔日一換,勿令其干”以保證壇內適宜濕度
D.“所泡之菜不得壞矣”是指泡菜中沒有微生物使其變質腐敗
【答案】　B
【解析】　“泡菜之水,用花椒和鹽煮沸”的目的是提升泡菜味道、減少水中的溶氧量和消毒殺菌以防止雜菌污染,A錯誤;“霉花”指的是泡菜壇內表面的白膜,主要由酵母菌繁殖形成,而酵母菌往往來自蔬菜,B正確;“壇沿外水須隔日一換,勿令其干”以保證壇內的無氧環境,C錯誤;“泡鹽菜法,定要覆水壇。此壇有一外沿如暖帽式,四周內可盛水,壇口覆一蓋,浸于水中……則所泡之菜不得壞矣”,原因是泡菜壇內為無氧環境,適宜乳酸菌發酵產生乳酸,從而抑制其他雜菌的生長,D錯誤。
2.(2023·樂山期末)《齊民要術》記載了一種稱為“動酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的釀醋工藝:“大率酒一斗,用水三斗,合甕盛,置日中曝之……七日后當臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移動,撓攪之。數十日,醋成。”下列敘述錯誤的是(　　)。
A.“衣”位于變酸的酒表面,是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的
B.加水的目的是對酒進行稀釋,避免酒精濃度過高殺死醋酸菌
C.“撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸,還可以增加溶液中的溶解氧
D.“動酒酢法”的原理是醋酸菌在氧氣充足、糖源缺乏時將酒精轉化為乙酸
【答案】　A
【解析】　“衣”位于變酸的酒表面,是由原酒中的醋酸菌大量繁殖形成的,A錯誤;酒精對細胞具有毒害作用,加水可對酒精進行稀釋,避免酒精濃度過高殺死醋酸菌,B正確;“撓攪”有利于酒精與醋酸菌充分接觸,還可以增加溶液中的溶解氧,利于醋酸菌進行醋酸發酵,C正確;“動酒酢法”的原理是醋酸菌在氧氣充足、糖源不足時將酒精轉化為乙醛,再將乙醛變為乙酸,D正確。
二、通過了解釀酒文化開啟酶本質的探索,學會基于事實、證據運用歸納與概括、演繹與推理等方法對不同的觀點進行批判性思考
3.釀酒就是讓糖類通過發酵形成酒精的過程,糖類是怎樣形成酒精的呢 十九世紀中葉,微生物學家巴斯德認為,糖類變成酒精是完整酵母菌細胞代謝活動的結果;而化學家李比希則認為,糖類變成酒精是一種化學反應,與完整酵母菌細胞活動無關,僅僅需要酵母菌細胞中的某些物質的參與即可。為了研究這個問題,請用所提供的實驗材料與用具,寫出實驗假設,并在給出的實驗步驟的基礎上,繼續完成實驗步驟的設計,預測可能的實驗結果,得出相應的結論。
實驗材料:活酵母菌細胞,葡萄糖溶液,蒸餾水,專用的酒精測試儀,研缽,漏斗,試管,量筒等。
(1)實驗假設:　 。
(2)實驗步驟:
第一步:將部分活酵母菌細胞進行研磨,過濾得到提取液;
第二步:取兩支試管,標號為A、B,分別在各試管中加入 ;
第三步:在A試管中加入　 ,
在B試管中加入　 ;
第四步:在　　　　的條件下,其他條件適宜且相同,培養一段時間后,用專用的酒精測試儀檢測兩支試管內是否有酒精生成。
(3)實驗結果預測及相應結論:
①A試管中能檢測到酒精,B試管中不能檢測到酒精,說明　。
②A、B試管中都能檢測到酒精,說明 　。
【答案】　(1)糖類變成酒精是完整酵母菌細胞代謝活動的結果(或糖類變成酒精僅僅需要酵母菌細胞中的某些物質的參與)　(2)等量的葡萄糖溶液　適量活酵母菌細胞　等量的活酵母菌細胞研磨過濾得到的提取液　無氧　(3)①糖類變成酒精必須要有完整的酵母菌細胞　②糖類變成酒精不一定需要完整的酵母菌細胞,僅僅需要酵母菌細胞中的某些物質參與即可
【解析】　(1)根據題干信息中兩位科學家爭論的焦點可作出其中一種實驗假設:糖類變成酒精是完整酵母菌細胞代謝活動的結果(或糖類變成酒精僅僅需要酵母菌細胞中的某些物質的參與)。(2)(3)根據題中實驗材料和實驗目的,弄清實驗的自變量和因變量,遵循實驗的對照原則和單一變量原則,結合已知的實驗步驟,即可完善未知的實驗步驟。分析預期實驗結果及相應結論一定要結合實驗目的進行分類預測。實驗步驟、結果預測及相應結論見【答案】。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
1.多種微生物參與了腐乳的發酵。 (√) 2.傳統發酵食品的制作過程中,不同的食品接種不同的菌種。 (×) 3.用白蘿卜制作泡菜的過程中,向容器中通入無菌空氣可縮短腌制時間。 (×) 4.小曲白酒的釀造過程中,若酒變酸,則原因可能是發酵壇密封不嚴。 (√) 5.利用乳酸菌制作酸奶過程中,先通氣培養,后密封發酵。 (×) 6.利用發酵罐進行葡萄酒主發酵過程中,可以通過監測發酵過程中殘余糖的濃度來決定何時終止發酵。 (√)
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