資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
課題名稱 1.1 傳統發酵技術的應用（2課時） 課堂類型： 新課 □復習課 □習題課 □實驗課 □試卷講評課 □其他：
學習者 分析 學生在必修一中學過有關細胞呼吸的原理，對乳酸菌、酵母菌發酵的相關原理已了解，已經形成了物質與能量觀的生命觀念，已有的知識經驗為有關內容的學習打下了很好的基礎，因此教學相對比較容易。其中，制作醋需要醋酸菌，雖然學生以前沒有學過相關內容，但醋酸菌細胞呼吸原理與乳酸菌、酵母菌大同小異，因此制作傳統發酵食品所需要的生物學背景知識就具備了。因此教師需要緊密聯系學生實際展開教學，激發學生的學習興趣。
教學目標 與本節內容對應的課程標準的“內容要求”是：舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的。對應的“教學提示”包括：利用乳酸菌發酵制作酸奶或泡菜；利用酵母菌、醋酸菌分別制作果酒和果醋。結合教材內容，確定本節的教學目標如下： 通過分析與發酵有關的歷史資料，建構發酵的概念； 通過分析制作傳統發酵食品的實例，建構傳統發酵技術的概念，歸納傳統發酵技術的優點和缺點，認同傳統發酵食品是我國傳統飲食文化的重要組成部分。 嘗試制作泡菜、果酒和果醋。
教學重點 微生物發酵的基本原理； 制作泡菜、果酒和果醋。 落實教學重點的方法： 理論知識講解、實驗操作
教學難點 制作泡菜、果酒和果醋。 突破教學難點的方法： 實驗操作
教學資源 選擇 教師用書、教材、題單、天天練 技術手段的使用： 電子白板、板書、多媒體
課時： 2
核心問題 制作泡菜、果酒和果醋的原理和過程分別是什么？
教學過程設計
問題情境 教學活動設計 （學習活動設計） 設計意圖
科學史引入新課 回顧從必修一二到選擇性必修一二，我們會發現整個高中生物教材的編排是遵循從微觀到宏觀，從抽象到具體，從分子-細胞-個體-種群-群落-生態系統這樣的層次進行的，也是遵循著這樣的學習順序，我們一邊學習理論一邊也在學習應用，比如選擇性必修二第四章的生態工程就是對整個選擇性必修二理論內容的一個實踐應用體現。我們知道科學造福人類，學習生物除了更科學地認識生命現象，更是為了產生一些對人類有益的生物產品，這也就是我們這學期要學的主題內容：生物技術與工程。 生物技術與工程是站在生物學的角度上，不是生活中一般的生物現象，而是工程化技術化的生物技術，因此本模塊的內容除了引導大家去學習生物理論可以帶來哪些實踐產品，更是旨在培養大家的工程思維、技術思維、做出決策的能力以及批判性思維。本模塊選擇了三大生物工程，第一章是大家比較熟悉的發酵工程，其次是細胞工程和基因工程，對三大工程及其相關技術從安全性和倫理的角度進行辯證性分析。 【帶領閱讀】帶領學生閱讀教材本章“科技探索之路”中的內容，并逐一進行講解。 ①約9000年前，我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發酵成含酒精的飲料。 ②1857年，巴斯德證明酒精發酵是由活的酵母菌引起的，從而將酵母菌與發酵聯系起來。(巴斯德發現，利用酵母菌釀酒的時候，如果發酵容器存在氧氣，酒精的產生會停止，這就是所謂的巴斯德效應。) ③1897年，科學家發現了酶在酵母菌發酵中的作用。微生物的分離和純化技術得到了應用，發酵生產的工藝和設備不斷完善，傳統的固體發酵開始向半固體發酵和液體發酵演變，作坊式手工生產向現代工業化生產方向發展。 ④20世紀40年代，在厭氧發酵技術的基礎上，建立了深層通氣液體發酵技術。 ⑤1957年，通過人工誘變特定微生物，獲得具有更高生產能力的突變類型。 ⑥20世紀70年代以后，基因工程和細胞工程等的發展，使發酵工程進入定向育種的新階段。 ⑦20世紀80年代，科學家開始運用數學、動力學、化學工程原理以及計算機技術對發酵過程進行綜合研究，以更加合理地控制發酵過程，目前人類已經能夠自動記錄和控制發酵過程的全部參數。 那么什么是發酵工程呢？——指利用微生物的特定功能，通過現代工程技術，規模化生產對人類有用的產品。它涉及菌種的選育和培養、產物的分離和提純等方面。 回到我們日常生活中，我相信大家一定見過很多發酵產品，比如我手中的這個腐乳【教師購買腐乳，學生分發品嘗、嗅味】，學生分享口感和味道。再比如葡萄酒、啤酒這些都是發酵產品，今天我們就先來學習一下生活中的傳統發酵技術的應用。 唐代詩人曾在詩中描述對葡萄酒的喜愛：葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催。 醉臥沙場君莫笑，古來征戰幾人回。 葡萄酒和葡萄醋是人類以葡萄為原料利用微生物發酵制作而來的，它們的制作方法有什么不同？你想不想自己動手制作呢？ 讓學生認識到發酵技術是在生產、生活實踐中產生的，科學理論的研究和技術的發展促使傳統發酵技術向發酵工程轉變。 學生品嘗、嗅味、分享腐乳，激發學生學習興趣。
問題情境 教學活動設計 （學習活動設計） 設計意圖
什么是傳統發酵技術？ 一、發酵 人類有意無意地利用微生物發酵制作果酒或其他食品已經有幾千年的歷史。發酵指的是人們利用微生物，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。發酵的原理其實是不同的微生物具有產生不同代謝產物的能力，因此可以利用它們產生出人們所需要的多種產物。比如酒、泡菜、腐乳、酸奶是我們平時都可以自己動手操作的。 二、傳統發酵技術 我們以腐乳為例來分析一下其發酵原理，腐乳最早可以追溯到公元五世紀的北魏，千百年來，尤其云貴川這些地方喜愛紅曲腐乳，腐乳其實就是以豆腐為原料，利用空氣中存在的多種微生物如酵母菌、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，這些微生物可以將豆腐中的蛋白質分解成小分子肽和氨基酸，味道鮮味且易于消化吸收。 我們把這種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留下來的面團、鹵汁等發酵物中微生物進行發酵，制作食品的技術稱為傳統發酵技術。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。混合菌種指的是用于發酵的微生物一般有多種，因為日常生活中不存在分離菌種以后再進行接種發酵的技術，固體發酵和半固體發酵的含義指的是固體基質的培養基，比如泡菜、高粱釀的白酒和腐乳的原材料都是固體材料，因此屬于固體發酵，而豆豉、醬和醬油的原材料中會加入液體因此屬于半固體發酵。 【典例】下列關于傳統發酵食品的敘述，不正確的是(　C　) A．傳統發酵產品需要多種多樣的微生物 B．腐乳的制作直接利用了原料中天然存在的毛霉、酵母等微生物 C．傳統發酵食品以單一菌種的固體發酵和半固體發酵為主 D．腐乳的制作需通過微生物的代謝把蛋白質轉化為人需要的氨基酸 解析：傳統發酵菌種來自自然界中的微生物(天然存在的菌種)，通常以混合菌種為主，沒有接種菌種，沒有經過嚴格滅菌，C錯誤。 導學案【探究案】部分腐乳發酵相關內容講解。 結合學生熟悉的傳統發酵食品制作的實例來建構傳統發酵技術的概念，有助于他們他們對概念的理解和掌握。 分析傳統發酵技術的優點和缺點，可以為之后學習微生物的純培養技術和發酵工程做鋪墊。
問題情境 教學活動設計 （學習活動設計） 設計意圖
制作泡菜、果酒和果醋的原理是什么？ 傳統發酵食品的制作離不開各種各樣的微生物，我們以泡菜和果酒果醋制作為例分析所應用到的微生物。 乳酸菌 泡菜、酸奶這些的制作就離不開乳酸菌。 代謝類型：異養厭氧型【在學習生態系統的能量流動的時候我們學過同化量， 指的是被機體吸收的這部分能量，同化指的是從外界環境中獲取營養物質，將營養物質轉變成自身的組成物質儲存能量的過程，分為自養型和異養型；異化作用指的是把組成自身的一部分物質分解，把代謝的終產物排出體外釋放能量的過程，分為需氧型、厭氧型和兼性厭氧型。由此可以看出同化強調物質代謝，異化強調能量代謝】，所以乳酸菌的同化類型是異養型，異化類型是厭氧型。 由于乳酸菌是厭氧型細菌，所以它可以在無氧情況下將葡萄糖分解成乳酸， 也就是乳酸發酵，其實就是產生乳酸的無氧呼吸類型，方程式大家應該也都知道。 乳酸菌分布很廣，分布在空氣、土壤、植物體表、人或動物腸道等地方；很 多乳酸菌對人的健康有益。 常見的乳酸菌種類有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌，在電子顯微鏡下可觀察到兩種 細菌的形態結構圖，由此可見乳酸菌應該是屬于細菌，原核生物。比如大家生活中還聽說過的雙歧桿菌，很多乳酸菌都是益生菌，幫助人體消化。 乳酸菌常用于乳制品的發酵、泡菜的腌制。發酵過程涉及到的物質變化可以由該乳酸發酵的方程式體現： 酵母菌 啤酒、果酒的制作離不開酵母菌。 酵母菌是一種單細胞真菌。酵母菌的生殖方式為出芽生殖，不利條件下進行孢子生殖，都屬于無性生殖。從代謝類型上來看，同化類型屬于異養型，異化類型屬于兼性厭氧型，因此酵母菌的代謝類型為異養兼性厭氧型。能夠以多種糖類作為營養物質和能量的來源，因此在一些含糖量較高的水果、蔬菜表面經常可以發現酵母菌的存在，所以酵母菌能夠進行酒精發酵其實是在無氧條件下進行無氧呼吸產生了酒精和二氧化碳，根據此原理常常用于釀酒、制作饅頭和面包等。一般來說，溫度是影響酵母菌生長的重要原因，釀酒酵母的最適生長溫度約為28℃。 （三）醋酸菌 醋的制作需要用到醋酸菌。 醋酸菌屬于原核生物還是真核生物？——原核生物，全名為醋酸桿菌。原核生物的生殖方式為二分裂。從代謝類型上來看，醋酸菌屬于異養需氧型或異養好氧型，具體的發酵過程有兩種途徑：在氧氣、糖都充足時，能將糖分解成醋酸；在缺糖時，能將乙醇轉化成乙醛，在將乙醛變成醋酸。對應的反應簡式如下： 那么接下來我們就動手進行泡菜、果酒和果醋的制作。 引導學生掌握乳酸發酵、酒精發酵和醋酸發酵的原理，為后面的實踐操作做理論鋪墊。
問題情境 教學活動設計 （學習活動設計） 設計意圖
怎樣制作泡菜？ 教師展示各種泡菜圖片，激發學生學習興趣。 家里制作泡菜一般不會專門去購買乳酸菌，而是利用植物體表面天然的乳酸菌進行發酵的。結合剛剛的反應式可知，乳酸菌可以通過呼吸作用將葡萄糖分解成乳酸，發酵期間，乳酸會不斷積累，一般當它的質量分數為0.4%~0.8%時，泡菜的口味、品質是最佳的。 我們從選材和操作過程兩方面學習如何制作泡菜。 材料用具 (1)各種蔬菜（選新鮮蔬菜或其他原料，因為亞硝酸鹽的含量低）均可，一般用白菜、洋白菜、黃瓜、豇豆、胡蘿卜、白蘿卜等。 （2）調味品：如花椒、八角、生姜、蒜瓣及其他香辛料、白酒、白砂糖 和鹽。 （3）泡菜壇或其他密封性良好的罐子。 （二）制作流程 實驗室里制作泡菜，如何判斷你腌制的泡菜是否成功？色澤如何？口味如何？ 教師從材料用具和制作流程進行引導，幫助學生梳理該過程，學生結合生活經驗理解各步驟的原理和意義。
問題情境 教學活動設計 （學習活動設計） 設計意圖
怎樣制作果酒和果醋？ 制作果酒和果醋離不開對應的微生物，主要是？酵母菌和醋酸菌。在酵母菌的作用下水果可以發酵為果酒，在醋酸菌的作用下可以進一步發酵為果醋。在實驗室里我們一般是果酒和果醋一起制作，所以對于果醋來說產生的途徑為糖原缺乏，醋酸菌在有氧條件下將酒精轉變為乙醛再轉變為乙酸。水果表面一般都會附著有野生的酵母菌，因此不需要單獨加酵母菌進去。這也就是果酒發酵和果醋發酵的原理，直接用方程式表現： 前期有氧條件進行大量繁殖，為后面無氧呼吸做準備。 同樣地，我們還是從材料用具和操作流程兩方面來分析果酒和果醋的制作： （三）結果分析與評價 (1)在制作果酒和果醋的過程中，發酵液分別有哪些變化？ 發酵酒精發酵醋酸發酵氣味和味道酒味酸味氣泡和泡沫有氣泡和泡沫無氣泡和泡沫發酵液顏色顏色加深變成深紅色(以紫葡萄作原料)渾濁，液面形成白色菌膜
(2在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物生長？它們會對果酒發酵產生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？ ——在制作果酒的過程中，除了酵母菌，果酒中還有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖等，從而使果酒變質。可以通過改變發酵的溫度、果酒的pH等控制乳酸菌的含量。醋酸菌可以將糖或乙醇轉化為乙酸，由于醋酸菌在有氧的條件下才能進行旺盛的代謝活動，因此在制作果酒的過程中盡量減少氧氣含量，可以抑制醋酸菌的生長繁殖。此外，通過改變發酵的溫度、果酒的pH等同樣可以控制醋酸菌的含量。 (3)在制作果醋的過程中，酵母菌是否還會繼續發酵？ ——隨著醋酸發酵的進行，發酵液的pH、發酵溫度等均不利于酵母菌的生長繁殖，因此酵母菌活性很低。 (4)醋酸菌從何而來？采用什么措施可以加快果醋的制作？ ——打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會進入發酵液中大量繁殖，其他的菌因不適應環境條件而不能繁殖。我們制作果醋時，可以先買一瓶醋，將其打開暴露于空氣中，一段時間后在醋的表面會有一層薄膜，用這層薄膜進行接種可以明顯縮短制作果醋的時間。 在實驗室里制作果酒和果醋常常用一個裝置就行了，你能不能設計一個這樣的裝置，既可以滿足酵母菌的無氧呼吸也可以滿足醋酸菌的有氧呼吸，以及能夠及時收集產物。 裝置圖結構作用充氣口①醋酸發酵時連接充氣泵，輸入無菌空氣； ②制果酒時關閉充氣口排氣口用來排出CO2長而彎曲 的膠管防止空氣中微生物的污染出料口便于取料，及時監測發酵進行的情況
教師從材料用具和制作流程進行引導，幫助學生梳理該過程，學生結合生活經驗理解各步驟的原理和意義。 深化分析發酵裝置。
問題情境 教學活動設計 （學習活動設計） 設計意圖
小結 我們平常制作的腐乳、果酒果醋和泡菜這些傳統發酵食品是沒有專門接種細菌的，而是利用天然存在的菌種。菌種差異、雜菌情況不明和發酵過程的控制缺乏標準等，往往會造成發酵食品的品質不一。為了縮短發酵時間，確保品質穩定，工業上大規模生產時，通常會先通過微生物培養技術獲得單一菌種，再將它們接種到物料中進行發酵，具體怎么獲得單菌種我們在第二節微生物的培養技術及應用中會學習。 總結課堂內容，夯實基礎知識，激發學生對下節課的興趣。

展開更多......

收起↑