人教版（2019）高二生物選擇性必修三導(dǎo)學(xué)案第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握泡菜制作過程，并分析影響泡菜腌制的條件。2．掌握果酒、果醋制作的原理和過程。3．嘗試設(shè)計(jì)發(fā)酵裝置，并完成果酒和果醋的制作。學(xué)科素養(yǎng)：1.生命觀念：知道制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品所需的菌種，熟知影響菌種發(fā)酵的因素。2．科學(xué)思維：嘗試進(jìn)行葡萄酒的釀制，運(yùn)用創(chuàng)新思維改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置。3．社會責(zé)任：了解亞硝酸鹽對人體的危害，宣傳相關(guān)食品安全問題。知識點(diǎn)一發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)自主梳理1．發(fā)酵(1)發(fā)酵的歷史①約9000年前，我們的祖先就會利用微生物將________、________等發(fā)酵成____________。②夏禹時期，已有關(guān)于少康(即杜康)造________的傳說。③1857年，法國微生物學(xué)家巴斯德通過實(shí)驗(yàn)證明，_____。(2)發(fā)酵的概念：人們利用________，在適宜的條件下，將原料通過____________轉(zhuǎn)化為________________的過程。2．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)(1)腐乳的發(fā)酵①發(fā)酵原理：經(jīng)過微生物的發(fā)酵，豆腐中的蛋白質(zhì)被分解成________________。②參與發(fā)酵的微生物：多種微生物，如_________等，其中起主要作用的是________。(2)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念：直接利用________________微生物，或利用___________的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。(3)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的特點(diǎn)：以________________的固體發(fā)酵及____________為主，通常是家庭式或作坊式的。(4)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的主要食品有腐乳、醬、醬油、________、泡菜和________等。答案：1．(1)①谷物水果含酒精的飲料②秫酒③酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的(2)微生物微生物的代謝人類所需要的產(chǎn)物2．(1)①小分子的肽和氨基酸②酵母、曲霉和毛霉毛霉(2)原材料中天然存在的前一次發(fā)酵保存下來的發(fā)酵物中(3)混合菌種半固體發(fā)酵(4)醋豆豉[互動探究]1．現(xiàn)代利用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)可以生產(chǎn)哪些產(chǎn)品？提示：腐乳、醬、醋等。2．在腐乳的制作過程中有哪些微生物參與？產(chǎn)生了哪些物質(zhì)使豆腐變成了腐乳？提示：參與的微生物有酵母、曲霉、毛霉等；豆腐中的蛋白質(zhì)經(jīng)過微生物的發(fā)酵形成小分子的肽和氨基酸。針對訓(xùn)練許多食品的生產(chǎn)需要借助微生物發(fā)酵過程。下列敘述正確的是()A．制作泡菜利用的菌種是乳酸菌，其代謝類型為異養(yǎng)厭氧型B．在糖源充足時，醋酸菌可以利用乙醇在厭氧條件下生產(chǎn)醋酸C．果酒發(fā)酵產(chǎn)生的酒精為醋酸菌提供碳源和氮源D．利用乳酸菌可將含較多抗生素的牛奶制作成含有抗生素的酸奶答案：A解析：泡菜制作過程中主要利用的菌種是乳酸菌，該菌的新陳代謝類型是異養(yǎng)厭氧型，A正確。當(dāng)氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將糖氧化分解成醋酸；當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰賹⒁胰┳優(yōu)榇姿?，B錯誤。果酒發(fā)酵產(chǎn)生的酒精為醋酸菌提供碳源，C錯誤。酸奶的制作過程中主要利用的菌種是乳酸菌，抗生素能夠殺死或抑制乳酸菌的生長，因此含有抗生素的牛奶不能被發(fā)酵成酸奶，D錯誤。知識點(diǎn)二制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——泡菜自主梳理1．乳酸菌(1)代謝特點(diǎn)：________，在無氧的情況下能將葡萄糖分解成________，反應(yīng)簡式：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))________________。(2)生產(chǎn)應(yīng)用：用于乳制品的發(fā)酵、泡菜的腌制等。2．制作泡菜(1)菌種來源：利用________________。(2)制作原理：在________條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成________。(3)方法步驟配制鹽水：用清水和食鹽配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________的鹽水，并將鹽水________，冷卻待用?！卟搜b壇：將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝壇，裝至半壇時，放入________，繼續(xù)裝至____成滿?！欲}水：將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過全部菜料?！鈮l(fā)酵：蓋好壇蓋，向壇蓋邊沿的水槽中________，發(fā)酵過程中注意________，根據(jù)室內(nèi)________控制發(fā)酵時間。答案：1．(1)厭氧細(xì)菌乳酸2C3H6O3(乳酸)＋能量2．(1)植物體表面天然的乳酸菌(2)無氧乳酸(3)5%～20%煮沸調(diào)味品八注滿水補(bǔ)充水溫度[互動探究]1．乳酸菌是厭氧菌，發(fā)酵時需要控制嚴(yán)格的無氧環(huán)境。嘗試說出泡菜制作過程中制造無氧環(huán)境的措施。提示：(1)選擇氣密性好的泡菜壇。(2)鹽水煮沸后冷卻待用。(3)裝壇時壓實(shí)，鹽水沒過全部菜料。(4)蓋上壇蓋后要在壇蓋邊沿的水槽中注滿水；發(fā)酵期間不要開蓋，并注意在發(fā)酵過程中經(jīng)常向水槽中加水。2．在下列坐標(biāo)圖中畫出泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌數(shù)量、乳酸含量的變化曲線，并分析原因。(1)乳酸菌數(shù)量變化的原因？(2)乳酸含量變化的原因？提示：(1)發(fā)酵初期泡菜壇中殘留一定氧氣，乳酸菌繁殖較慢；發(fā)酵中期無氧環(huán)境形成后乳酸菌迅速繁殖，達(dá)到頂峰；發(fā)酵后期又因乳酸積累而導(dǎo)致乳酸菌數(shù)量下降。(2)乳酸是乳酸菌細(xì)胞代謝的產(chǎn)物，因此其含量因乳酸菌的生長繁殖而大量累積，在發(fā)酵后期達(dá)到最大值。3．了解亞硝酸鹽對人體的危害，關(guān)注食品安全問題。(1)為什么日常生活中要多吃新鮮蔬菜，不吃存放時間過長、變質(zhì)的蔬菜？(2)根據(jù)泡菜的制作過程，分析腌制條件有哪些？(1)提示：有些蔬菜，如小白菜和蘿卜等含有豐富的硝酸鹽。這些蔬菜放置過久會發(fā)生變質(zhì)(發(fā)黃、腐爛)，煮熟后存放太久，蔬菜中的硝酸鹽會被微生物還原成亞硝酸鹽，危害人體健康。(2)提示：在腌制過程中，要控制腌制的時間、溫度和食鹽的用量，溫度過高、食鹽用量過低、腌制時間過短，都容易造成細(xì)菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。歸納提升1．泡菜制作的注意事項(xiàng)(1)材料的選擇及用量①蔬菜應(yīng)新鮮，若放置時間過長，蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞硝酸鹽。②配制的鹽水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為5%～20%，鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中的氧氣，二是殺滅鹽水中的細(xì)菌。(2)防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，要迅速封口。(3)氧氣需求①泡菜壇要選擇透氣性差的容器，以創(chuàng)造無氧環(huán)境，有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛。②泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內(nèi)注滿水，以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境，并注意在發(fā)酵過程中經(jīng)常補(bǔ)充水。(4)控制適宜的溫度：以18℃～20℃為宜，溫度偏高則有害菌活動能力強(qiáng)，溫度偏低則不利于乳酸發(fā)酵。2．泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期少(有O2，乳酸菌活動受抑制)少增加(硝酸鹽還原菌的作用)發(fā)酵中期最多(乳酸抑制其他菌活動)積累、增多、pH下降下降(硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解)發(fā)酵后期減少(乳酸繼續(xù)積累，pH繼續(xù)下降，抑制其活動)繼續(xù)增多，pH繼續(xù)下降下降至相對穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)變化曲線針對訓(xùn)練下列關(guān)于乳酸菌的說法錯誤的是()A．乳酸菌的遺傳物質(zhì)是DNAB．乳酸菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸和CO2C．乳酸菌與醋酸菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)相似D．在泡菜制作過程中，起主要作用的是乳酸菌答案：B解析：乳酸菌屬于細(xì)菌，其遺傳物質(zhì)是DNA；乳酸菌是厭氧型細(xì)菌，無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，不產(chǎn)生CO2；乳酸菌與醋酸菌都屬于原核生物，細(xì)胞結(jié)構(gòu)相似；泡菜制作利用了乳酸菌的無氧發(fā)酵過程。2．如圖為泡菜制作流程圖，下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．配制鹽水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～20%B．所用的鹽水必須煮沸以除去水中的氧氣并殺滅其他雜菌C．泡菜制作中乳酸含量增加有利于各種微生物的生長和繁殖D．泡菜在腌制過程中會有亞硝酸鹽產(chǎn)生答案：C解析：配制鹽水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～20%，配制好的鹽水需要煮沸除菌，待冷卻后才可使用，A、B正確；泡菜制作中，乳酸含量增加會使泡菜汁的pH降低，使不耐酸的微生物無法存活，不利于微生物的生長和繁殖，C錯誤；泡菜在腌制過程中會有亞硝酸鹽產(chǎn)生，D正確。知識點(diǎn)三制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋自主梳理1．酵母菌(1)代謝特點(diǎn)：單細(xì)胞________，________微生物，在無氧條件下能進(jìn)行________，反應(yīng)簡式為：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))________________________。酵母菌生長受溫度影響明顯，最適生長溫度約為________。(2)生產(chǎn)應(yīng)用：用于釀酒、制作饅頭和面包等。2．醋酸菌(1)代謝特點(diǎn)：________，當(dāng)______________時能將糖分解成乙酸，反應(yīng)簡式為：C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))______________；當(dāng)________時則將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜?，反?yīng)簡式為：C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))___________。最適生長溫度為________。(2)生產(chǎn)應(yīng)用：用于制作各種風(fēng)味的醋。3．方法步驟器具消毒：將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，用_______消毒，晾干備用。↓沖洗：新鮮葡萄用清水沖洗1～2次，再去除________________，瀝干。↓榨汁：用榨汁機(jī)榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶中，留大約________的空間，蓋好瓶蓋?！凭l(fā)酵：溫度控制在18℃～30℃，每隔12h左右將瓶蓋________________，但不要打開瓶蓋。發(fā)酵時間為10～12d?！姿岚l(fā)酵：當(dāng)葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上________，進(jìn)行葡萄醋發(fā)酵，溫度為30℃～35℃，時間為7～8d。答案：1．(1)真菌兼性厭氧酒精發(fā)酵2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量28℃2．(1)好氧細(xì)菌O2、糖源都充足2CH3COOH(乙酸)＋2H2O＋2CO2＋能量缺少糖源CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量30℃～35℃3．體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精枝梗和腐爛的籽粒1/3擰松一次一層紗布[互動探究]1．泡菜發(fā)酵初期發(fā)酵壇的水槽內(nèi)會間歇性有氣泡冒出，氣泡是由酵母菌等微生物進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生________形成的。答案：CO22．在四川，人們制作泡菜用的是一種壇口突起，壇口周圍有一圈凹形托盤，扣上壇蓋可以密封的壇子。使用這種壇子的原因是什么？提示：制作泡菜要用到乳酸菌，乳酸菌為厭氧菌，乳酸發(fā)酵需在無氧條件下進(jìn)行。使用這種壇子蓋上壇蓋后，可以在凹形托盤處加一圈水來密封，以避免外界空氣進(jìn)入，創(chuàng)造無氧環(huán)境，利于乳酸菌的發(fā)酸。3．在果酒制作過程中往往會出現(xiàn)“先來水、后來酒”的現(xiàn)象，其原因是什么？提示：前期有氧，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生了水；后期無氧，酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。歸納提升1．制作果酒和果醋的發(fā)酵裝置(1)裝置中a為充氣口，用于向裝置內(nèi)通氣；b為排氣口，用于排出CO2；c為出料口，用于取樣檢測。(2)b長而彎曲，目的是防止空氣中微生物的污染。(3)葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，要留出約1/3空間，目的是：先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸快速繁殖，耗盡O2后再進(jìn)行酒精發(fā)酵；防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。(4)使用該裝置制作果酒時，應(yīng)關(guān)閉充氣口a，制果醋時，應(yīng)將充氣口a連接氣泵，適時充氣。2．果酒和果醋制作的比較項(xiàng)目果酒制作果醋制作發(fā)酵菌種來源附著在葡萄皮上的野生型酵母菌空氣中的醋酸菌分類地位單細(xì)胞真核生物單細(xì)胞原核生物繁殖方式出芽生殖、孢子生殖二分裂生殖代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)需氧型發(fā)酵條件溫度18℃～30℃30℃～35℃時間10～12d7～8d氧氣前期需氧，后期無氧一直需要充足氧氣pH酸性酸性結(jié)果檢測酒精與酸性的重鉻酸鉀溶液反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色反應(yīng)液pH下降聯(lián)系醋酸發(fā)酵可以在酒精發(fā)酵的基礎(chǔ)上進(jìn)行，酒精發(fā)酵為醋酸發(fā)酵提供原料3.果酒、果醋制作中防止雜菌污染的措施(1)榨汁機(jī)和發(fā)酵瓶要清洗干凈并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒。(2)清洗葡萄時要先沖洗，后除去枝梗和腐爛的籽粒，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機(jī)會。(3)裝入葡萄汁后要封閉發(fā)酵裝置的充氣口。(4)發(fā)酵瓶的排氣管用曲頸管而不用直管。若用簡易的發(fā)酵裝置，每隔一定時間排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全打開瓶蓋。[特別提醒]發(fā)酵過程中關(guān)注“兩個變化”(1)果酒發(fā)酵過程中酵母菌數(shù)量和酒精含量的變化①酵母菌數(shù)量的變化：發(fā)酵初期，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖；發(fā)酵中期形成無氧環(huán)境，酵母菌數(shù)量增加緩慢，最后達(dá)到穩(wěn)定；發(fā)酵后期由于酒精含量較高，可能會導(dǎo)致酵母菌大量死亡。②酒精含量的變化：發(fā)酵初期，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，酒精含量很低；發(fā)酵中期，酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生大量酒精，酒精含量增加；發(fā)酵后期，由于酒精含量升高，大量酵母菌死亡，酒精含量不再增加。(2)果酒、果醋制作過程中pH的變化①果酒發(fā)酵時產(chǎn)生的部分CO2會溶于發(fā)酵液，使發(fā)酵液pH下降，最后趨于穩(wěn)定。②果醋發(fā)酵時產(chǎn)生的醋酸溶于發(fā)酵液，使發(fā)酵液pH下降，最后趨于穩(wěn)定。針對訓(xùn)練1．下列有關(guān)酵母菌和醋酸菌的敘述，錯誤的是()A．兩者的正常繁殖都離不開氧氣B．在無氧條件下，酵母菌可以產(chǎn)生酒精，醋酸菌則不能產(chǎn)生醋酸C．兩者都是異養(yǎng)生物，生存都離不開葡萄糖D．醋酸菌可以酵母菌的某種代謝產(chǎn)物為原料來合成醋酸答案：C解析：醋酸菌是好氧生物，在氧氣充足的環(huán)境中才能完成其正常的生理活動；酵母菌屬于兼性厭氧微生物，在有氧和無氧環(huán)境中都能生存，但其無氧呼吸產(chǎn)生的能量少，僅能滿足其自身代謝的需求，基本不繁殖，所以兩者的正常繁殖都離不開氧氣。醋酸菌在缺乏糖源時，能以酒精為原料合成醋酸，酵母菌在無氧環(huán)境中能產(chǎn)生酒精。2．下列有關(guān)果酒和果醋制作的敘述，正確的是()A．葡萄汁要裝滿發(fā)酵瓶，以形成無氧環(huán)境，利于發(fā)酵B．在葡萄酒發(fā)酵過程中，每隔12h左右打開瓶蓋一次，放出CO2C．果酒發(fā)酵過程中溫度控制在30℃，果醋發(fā)酵過程中溫度控制在20℃D．在果醋發(fā)酵過程中，適時通過充氣口充入氧氣，有利于醋酸菌的代謝答案：D解析：果酒發(fā)酵主要是利用酵母菌的無氧呼吸，但發(fā)酵的初期酵母菌要進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，故發(fā)酵瓶要留出約1/3的空間，A錯誤；在制作果酒的過程中，注意排氣的方法是擰松而不是打開瓶蓋，B錯誤；果酒發(fā)酵過程中溫度控制在18℃～30℃，果醋發(fā)酵過程中溫度控制在30℃～35℃，C錯誤；果醋制作是利用醋酸菌的有氧呼吸，因此在整個過程中要通入氧氣，D正確。[要語必背]1．多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。2．傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主。3．制作泡菜的主要菌種是乳酸菌，為厭氧菌，在無氧條件下可將葡萄糖分解為乳酸。4．在發(fā)酵過程中要保證乳酸菌所需的無氧環(huán)境。5．用于果酒和果醋制作的菌種分別是酵母菌和醋酸菌。6．在葡萄酒的自然發(fā)酵中，菌種來源于附著在葡萄皮上的野生酵母菌。7．果酒制作中應(yīng)先通氣再密閉，而果醋的制作應(yīng)始終在有氧條件下進(jìn)行。8．當(dāng)氧氣、糖源都充足時，醋酸菌可將糖分解成乙酸；當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜?。鞏固練?xí)1．制作果酒、果醋和泡菜三個實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)是()A．菌種為異養(yǎng)原核生物B．將原料滅菌后再發(fā)酵C．保證無氧環(huán)境下發(fā)酵D．發(fā)酵液最終呈現(xiàn)酸性答案：D解析：果酒制作時所需的微生物是酵母菌，它屬于真核生物中的真菌，異養(yǎng)兼性厭氧菌；果醋制作時所需的微生物是原核生物中的醋酸菌，異養(yǎng)需氧菌；泡菜制作時所需的微生物是原核生物中的乳酸菌，屬于異養(yǎng)厭氧菌。由于酵母菌是真核生物，因此A錯誤；醋酸菌是需氧菌，因此C錯誤；果酒制作時發(fā)酵液產(chǎn)生CO2，因此發(fā)酵液呈酸性，果醋、泡菜制作時由于產(chǎn)生醋酸和乳酸，發(fā)酵液呈酸性，因此D正確；滅菌是殺滅物體上所有的微生物，在果酒、果醋和泡菜制作時對原料只進(jìn)行了清洗，沒有進(jìn)行滅菌，因此B錯誤。2．下列哪種條件下，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成乙酸()A．氧氣、糖源充足B．氧氣充足、缺少糖源C．缺少氧氣、糖源充足D．氧氣、糖源都缺少答案：A解析：因醋酸菌