專題一傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

情景引入?趣味導(dǎo)學(xué)

固體發(fā)酵

某些微生物可在含有必需營養(yǎng)物質(zhì)的固體培養(yǎng)基上進行發(fā)酵，稱為固體發(fā)酵。我國傳統(tǒng)

的釀酒、制備大豆發(fā)酵食品的生產(chǎn)工藝均為固體發(fā)醉。另外，固體發(fā)酵還用于蘑菇的生產(chǎn)、

奶酪和泡菜的制作以及動植物廢料的堆肥等。

固體發(fā)酵所用原料一般為來源廣泛、價格低廉、富含營養(yǎng)物質(zhì)的工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，如數(shù)皮、

薯粉、大豆餅粉、高粱、三米粉等。在食用菌栽培中，杈據(jù)需要對原料進行粉碎、蒸煮等預(yù)

加工以促進食用菌對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，改善發(fā)酵生產(chǎn)條件，有的還需加入尿素、硫酸鉉及一

些無機酸等輔料。

固體發(fā)酵?般都是開放式的，因而不是純培養(yǎng)，無菌要求不高。例如，栽培食用菌的固

體發(fā)酵過程為：將原料預(yù)加工后再經(jīng)蒸煮滅菌，然后制成含一定水分的固體物料,接入預(yù)先

培養(yǎng)好的菌種，在一定溫度和濕度條件下進行發(fā)酵。發(fā)酵成熟后要適時出料，并進行適當(dāng)處

理，或進行產(chǎn)物的提取。根據(jù)培養(yǎng)基的厚薄可分為薄層固體發(fā)酵和厚層固體發(fā)酵。薄層固體

發(fā)酵是利用木盤或簾子，在上面鋪1?2cm厚的物料，接種后進行發(fā)酵；厚層固體發(fā)酵是利

用深槽（或池），在其上部架設(shè)竹簾，簾上鋪一尺多厚的物料，接種后在深槽下部通氣進行發(fā)

酵。

由于固體發(fā)酵所需設(shè)備簡單，操作容易，并可因陋就簡、因地制宜地利用一些來源豐富

的工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品，因此在某些產(chǎn)品的生產(chǎn)上不同程度地沿用至今。

專題概述

本專題內(nèi)容包括《果酒和果醋的制作》《腐乳的制作》《制作泡菜并檢測亞硝酸鹽含量》

三個課題，每個課題相對獨立，沒有嚴(yán)格的順序關(guān)系。本專題圍繞傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作展開,

主要通過學(xué)習(xí)果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作技術(shù)，培養(yǎng)同學(xué)們設(shè)計實驗、動手操作等科學(xué)

探究的能力。本專題與微生物聯(lián)系密切，要求我們有豐宮的微生物知識和較強的動手能力，

學(xué)會摸索發(fā)酵的最佳條件并做好記錄，同時注意實驗的嚴(yán)密性。

專題重點：說明果酒、果醋和腐乳制作的原理；設(shè)計并完成果酒、果醋和腐乳的制作；

制作泡菜并測定泡菜中的亞硝酸鹽含量。

專題難點：制作過程口發(fā)酵條件的控制；在實踐中摸索影響腐乳品質(zhì)的條件；泡菜中亞

硝酸鹽含量的測定。

學(xué)法指導(dǎo)

本專題主要學(xué)習(xí)制作幾種傳統(tǒng)發(fā)醉食品。學(xué)習(xí)時要明確制作每種發(fā)酵食品需要的菌利。

發(fā)酵的原理、條件、過程及結(jié)果。實驗操作的過程并不復(fù)雜，但是發(fā)酵的時間往往較長，要

注意觀察，特別要對發(fā)酵的結(jié)果進行分析。

可以聯(lián)系生活實際，嘗試自己制作一些發(fā)酵食品，如葡萄酒、果醋等，進一步掌握發(fā)酵

食品制作過程的有關(guān)知識。

課題1果酒和果醋的制作

學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)

1.說明果酒和果醋的制作過程。(重點)

2.能設(shè)計制作果酒和果醋的裝置。(重點)

1.能利用酵母菌進行果酒的制作。

3.能自行完成果酒和果醋的制作。(重點)

2.能利丹醋酸菌進行果醋的制作。

4.能運用制作原理控制果酒和果醋制作過程

中的發(fā)酵條件。(難點)

自主學(xué)習(xí)?預(yù)習(xí)熱身

一、果酒制作的原理

(1)菌種：酵母菌是單細胞真菌,屬于真核生物。

(2)酵母菌的繁殖方式：出芽生殖和狗子生殖。溫度低時形成抱子，進入休眠狀態(tài)；溫度

適宜時，進行出芽生殖,繁殖速度快。

(3)生長繁殖最適溫度：20ro

(4)主要分布場所：分布廣泛，但一L壤—始終是其主要分布場所。

(5)代謝類型：醛母菌的代謝類型是異養(yǎng)兼性厭氧型。有氧條件下，反應(yīng)式

+6()2里＞63+6也0。無氧條件下，反應(yīng)式以％2。6-^231211+2c0『.

二、果醋制作的原理

菌種：醋酸菌是單細胞細菌，屬于原核生物。

(1)代謝類型：異養(yǎng)需氧型,果酒制果醋的方程式C2HQH+O2旦CHEOOH+HzO。

(2)最適生長溫度30?35宜o

三、果酒和果醋的制作過程：

(1)實驗流程：

挑選葡萄沖洗一榨汁f酒精發(fā)酵一醋酸發(fā)酵

果酒果醋.

⑵實驗裝置:

①

①充氣口一；②排氣口；③出料口。

四、果酒、果醋制作的操作要求及結(jié)果分析

(1)材料的選擇與處理：

選擇新鮮的葡萄,先沖洗，再除去枝梗。

(2)防止發(fā)酵液被污染：

①榨汁機要清洗干凈，并晾干。

②發(fā)酵裝置要清洗干冷，并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒。

(3)發(fā)酵條件的控制：

①裝置：將葡曲汁裝入發(fā)酵瓶，留大約的空間。

②制葡萄酒：關(guān)閉充氣口:時間控制在10?12d左右。

③制葡萄醋：時間控制在7?8d左右:適時通過充氣口充氣。

(4)果酒、果醋制作的結(jié)果分析：

①酒精發(fā)酵的結(jié)果檢測。

A.檢測試劑：重銘酸鉀.。

B.檢測條件：酸性條件。

C.實驗現(xiàn)象：呈現(xiàn)灰綠色

②醋酸發(fā)酵的結(jié)果檢測：可通過檢測發(fā)酵前后的剛做進一步的鑒定。

思考

1.葡萄酒(干紅)為什么呈現(xiàn)深紅色？

提示：在酒精發(fā)酵過程中，隨著酒精濃度的提高，紅色葡萄皮細胞的細胞膜失去選擇透

過性，紅葡萄皮內(nèi)的紅色素進入發(fā)酵液，使葡萄酒呈深紅色。

2.變酸的泗表面有菌膜，菌膜是怎樣形成的？溶液內(nèi)部能形成菌膜嗎？

提示：醋酸菌大量繁殖形成的。不能，醋酸菌是好氧生物。

II活學(xué)巧練一■

判斷題

1.變酸的葡萄酒表面的白膜是酵母菌。(X)

分析：變酸的葡萄酒表面的白膜是醋酸菌。

2.酒精發(fā)酵的進程通過排氣口取樣檢測。(X)

分析：檢測酒精發(fā)酵進程中應(yīng)通過出料口取樣檢測。

3.利用帶蓋的瓶子制作果酒時，應(yīng)將瓶子裝滿，以創(chuàng)設(shè)無氧環(huán)境。(X)

分析：應(yīng)留大約1/3的空間，可提供氧氣供酵母菌大顯繁殖，同時還可以防止發(fā)醉液溢

出。

4.果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可在酸性條件下用重格酸鉀檢測。(J)

5.只要有充足的氧氣，醋酸菌就可將葡萄汁中的糖分解成醋酸。(X)

分析：還需要充足的糖源，適宜的溫度和pH。

新知解讀-互動探究

知識點

果酒制作的原理

II要點收納一■

1.酵母菌生物學(xué)特征

果酒的制作離不開酵母菌，酵母菌屬真核生物，繁殖方式有有性生殖和無性生殖，在營

養(yǎng)條件適宜時進行出芽生殖，其新陳代謝類型是異養(yǎng)兼性厭氧型。

2.果酒的制作原理

(1)酵母菌的生活方式是兼性厭氧型。

在有氧條件下，酵母函進行有氧呼吸大量繁殖，反應(yīng)式如下：

QHB+6026c0?+6比0

在無氟條件下，酵母南能進行酒精發(fā)酵，反應(yīng)式如下：

CM2()6-^2C2H5OH+2c

(2)發(fā)酵所需條件：溫度一般控制在18?25℃,最適溫度20C,pH呈酸性(pH為5.0?

6.0)

(3)菌種來源：自然發(fā)酵來源于附著于葡萄皮上的野生型酵母菌。

(4)酒精發(fā)酵“先通氣后密封”：“通氣”的目的是使酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖。

“密封”的目的是使酵母圖進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精。

II典例評標(biāo)■

典例1下列對果酒制作過程的敘述，正確的是(B)

A.應(yīng)先去除葡萄的枝梗，再進行沖洗，這樣洗得徹底

B.使發(fā)酵裝置的溫度維持在20℃左右最好

C.在發(fā)酵過程中，需從充氣口不斷通入空氣

D.由于酵母菌的繁殖能力很強，不需對所用裝置進行消毒處理

［解析］在選葡萄時應(yīng)先沖洗1?2次，再去除枝梗以防葡萄破損汁液流失和被雜菌污染;

酵母菌的繁殖力雖然很強，但仍要對所用裝置進行消毒處理，因為其含有對葡萄酒發(fā)酵有害

的微生物，影響酒的品質(zhì)；酵母菌在20°C左右的無氟條件下進行酒精發(fā)酵效果最佳。選B。

II變式訓(xùn)練一■

1.在一個普通的錐形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液，如下圖，下列有關(guān)坐標(biāo)圖中

不正確的是(B)

［解析］酵母菌的數(shù)量隨時間的變化是先快速增加，隨后增加速率放慢，?段時間內(nèi)維

持在一定水平，最后由于營養(yǎng)缺乏、pH極度不適和酒精濃度過高導(dǎo)致繁殖速率小于死亡速率,

數(shù)量下降。

知識點

果醋制作的原理

u要點也納一■

1.醋酸菌牛物學(xué)特征

醋酸菌屬于原核生物，繁殖方式是二分裂，新陳代謝類型是異養(yǎng)需氧型，有氧呼吸的場

所是細胞膜內(nèi)表面，口常生活中用醋酸菌進行釀醋等。

家庭制作果牌的方法

2.果醋的制作原理

(1)醋酸菌的生活方式是需氧型。

(2)在果醋制作過程中，若氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡曲汁中的糖分解成醋酸，其

反應(yīng)式是a%2()6+202-^2CH3c()(m+20)2+2比0。當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變成乙醛，再

變成醋酸，其反應(yīng)式為：2。2n5OII+O2一虹2CH3cli0+2IL0；ZCILCllO+Oz一虹2cli：￡001【。

⑶發(fā)酵條件：氧氣充足，最適溫度為30?35C。

⑷菌種來源于空氣。

II典例評析■

典例2下列關(guān)于果醋制作的敘述中，錯誤的是（B）

A.制作果醋需用醋酸菌，醋酸菌是一種好氧菌，所以在制作過程中需通入氧氣

B.醋酸菌是一種嗜溫菌，對溫度要求較高，一般在50C左右

C.醋酸菌能將果酒變成果醋

D.當(dāng)氧氣、糖源充足時，醋酸菌可將葡萄汁中的糖分解成醋酸

［解析］醋酸菌是好氧菌，所以在發(fā)酵過程中需要適時通入氧氣。醋酸菌的最適生長溫

度為30?35C。當(dāng)氧氣、糖源都充足時，醋酸菌可將葡萄汁中的糖分解成醋酸；當(dāng)缺少糖源

時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿帷?/p>

II變式訓(xùn)練■

2.利用果酒制作果醋的原理是（B）

A.醋酸菌將乙醇還原為醋酸

B.醋酸菌將乙靜氧化為醋酸

C.醋酸菌將乙醇分解為CO?、水和醋酸

0.醋酸菌直接將乙醇氧化為醋酸，不需其他中間轉(zhuǎn)叱過程

［解析］醋酸菌在氧氣充足的條件下進行發(fā)酵產(chǎn)生醋酸，有兩條途徑：一是在糖源充足

時，可直接將葡萄汁中的糖氧化分解為醋酸；二是在糖源不足時，可以利用酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生

的乙醇為原料，先在氧氣的作用下，將乙醇氧化為乙醛，再進一步將乙醛氧化為乙酸，進而

生成醋酸。因此只有B項敘述正確。

知識點

實驗設(shè)計

I|要點歸納一■

1.果酒和果醋的發(fā)酵裝置

（1）發(fā)酵裝置各部分的作用。

①充氣口：在醋酸發(fā)酥時連接充氣泵進行充氣。

②排氣口：在酒精發(fā)酵時用來排出C02。排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接,

其目的是防止空氣中微生物的污染，其作用類似于巴斯德的鵝頸瓶。

③出料口:取樣檢查和放出發(fā)酵液。

(2)使用方法：在進行果酒發(fā)酵時要關(guān)閉充氣口；在進行果醋發(fā)酵時，充氣口要連續(xù)充入

無菌空(氧)氣。

(3)果酒制作過程中，前期通入空氣或在發(fā)酵瓶中留出一定的空間(大約1/3),可以給酵

母菌提供氧氣，酵母菌進行有氧呼吸(產(chǎn)生CO”,大量繁殖。后期缺氧，酵母菌進行酒精發(fā)酵,

發(fā)酵液中有大量的CO2產(chǎn)生，發(fā)酵瓶中的空間可暫時存儲C02,起到緩沖作用。

2.果酒和果醋的制作過程

(1)果酒和果醋實驗流程示意圖

怫選.匐一|沖洗|一畫N—I酒精發(fā)畫一|修酸發(fā)解|

II

|果酒||果粉|

制作果酒和果酶的實驗流程示意圖

注意：果醋制作先在無氧條件下進行酒精發(fā)醉產(chǎn)生乙醵，再在有氧條件卜進行醋酸發(fā)酵

產(chǎn)生果醋。

(2)實驗操作步驟：

①材料的選擇與處理；②無菌：③榨汁；④發(fā)酵。

(3)果汁發(fā)酵后的酒精鑒定

①原理：在酸性條件下，重鋁酸鉀與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色。

②方法：先在試管中加入發(fā)酵液2mL,再滴入物質(zhì)的量濃度為3mol/L的H2SO,3滴，振

蕩混勻，最后滴加常溫下飽和的重銘酸鉀溶液3滴，振蕩試管，觀察顏色的變化。同時，設(shè)

計把發(fā)酵液換成2札蒸鐳水，其他操作完全相同的對照實驗。

(4)果醋的鑒定：方法有很多，如品嘗、pH試紙檢測和化學(xué)定性鑒定等。

I|典例評析■

典例3下列敘述不能夠防止發(fā)酵液被污染的是(D)

A.榨汁機要清洗干凈，并晾干

B.發(fā)酵瓶要清洗干凈，用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒

C.裝入葡萄汁后，封閉充氣口

D.發(fā)酵裝置的排氣口直接與瓶身連接

［解析］發(fā)醉工程中所用的菌種大多是單一的純種，整個發(fā)酵過程不能混入其他微生物

(雜菌)，一旦污染雜菌，將導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降，甚至得不到產(chǎn)品。榨汁機清洗，并晾二；發(fā)

酵瓶清洗，并用70%酒精消毒，是防止器材上的菌種進入發(fā)酵液。裝入葡萄汁，封閉充氣口，

防止空氣進入，發(fā)醉裝置的排氣口通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，阻擋外面空氣中的

菌種進入發(fā)酵液。

||變式訓(xùn)練一■

3.下列實驗裝置可用于生物技術(shù)實踐的相關(guān)實驗，下列有關(guān)敘述錯誤的是(A)

充氣口

排氣口

出料口

甲

A.裝置甲可用于果酒制作，裝置.乙不能用于果酒制作

B.裝置乙可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作

C.乙裝置中設(shè)置出料口的目的之一是用于取樣

D.乙裝置的排氣口通過一個長而彎曲的膠管，可防土空氣中微生物的污染

［解析］裝置甲密封時可用于果酒制作，但要定時擰松瓶蓋以放出產(chǎn)生的二氧化碳氣體。

裝置乙的充氣口關(guān)閉時可用于果酒制作，充氣口打開時可用于果醋制作。為防止空氣口微生

物的污染，排氣口可連接一個長而彎曲的膠管。設(shè)置出料口的目的之一是便于取樣。

指點迷津?撥云見H

1.果酒、果醋制作的區(qū)別與聯(lián)系

(1)區(qū)別

果酒制作果醋制作

酵母菌為單細胞、真核生物，多以出醋酸菌為單細胞、原核生物，分

菌種特點

芽方式進行無性生殖裂生殖

代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)好(需)氧型

①在有氧條件卜，酵母菌進行有氧呼①當(dāng)氯氣、糖源都充足時，醋酸

吸，大量繁殖，反應(yīng)式：菌將帝萄汁中的糖分解成醋酸；

酶

60?6c8+6H2。②當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇

制作原理

②在無氧條件卜.，酵母菌進行酒精發(fā)變?yōu)橐胰?，再將乙醛變成醋酸?/p>

酵，反應(yīng)式：反應(yīng)式：CzHsOH+O/^^CLCOOH

&乩2。6遒*2c2H5OH+2c+也0

發(fā)適宜溫度18?25'C30?35*C

酵適宜pH

條是否需氧初期需氧，后期不需氧始終需要氧

件時間10?12d7?8d

①嗅味和品嘗①通過觀察菌膜的形成

檢測方法②用重格酸鉀溶液檢驗酒精含量②嗅味和品嘗初步鑒定

③進行酵母菌的鏡檢③比較醋酸發(fā)酵前后的pH進一步

④測定pH等鑒定

(2)聯(lián)系

①選材和材料處理：選擇新鮮的葡萄，先用清水沖洗葡萄1?2次除去污物后，再去枝梗.

②制作發(fā)酵液，防止雜菌污染。

③發(fā)酵：將前劭汁裝入發(fā)酵瓶，注意葡萄汁量不要超過發(fā)酵瓶總體積的2/3。

2.實驗結(jié)果分析與評價

(1)發(fā)酵液的變化。

①放出氣體：由于發(fā)醉作用，葡萄汁中糖分大部分轉(zhuǎn)變?yōu)镃O?、GH50H及少量的發(fā)辭副產(chǎn)

品。

②放熱：發(fā)酵過程產(chǎn)熱，會使發(fā)酹液溫度上升。

③顏色變化：發(fā)酵過程中，果皮上的色素及其他成分逐漸溶解于發(fā)酵液中，使葡萄酒呈

現(xiàn)深紅色。

(2)制備過程需要設(shè)置對照組。

方法：設(shè)置A、B兩個發(fā)酵瓶，并各留約1/3空間，A組加入酵母菌，B組不加，同時進

行發(fā)酵。

(3)證明葡萄酒中有無醋酸生成，簡單易行的方法是品嘗或用pH試紙鑒定。

(4)正常情況下，葡萄酒色澤鮮艷、爽口、有濃郁的果實香味；果醋呈琥母色或棕紅色，

具有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不澀。

知識貼士

酒精發(fā)酵進程的兩種檢測方法

(1)酵母菌數(shù)量的檢測：在整個發(fā)酵過程中，酵母菌數(shù)量應(yīng)呈“S”型增長。

(2)酒精含量的檢測：正常發(fā)酵過程中，可以通過出料口取樣檢測，酒精含量應(yīng)先增加，

后穩(wěn)定。

典例4下圖中甲是果醋發(fā)酵裝置，乙是發(fā)酵過程中培養(yǎng)液pH變化曲線圖，下

列敘述正確的是(B)

A.發(fā)酵初期不通氣，溶液中沒有氣泡產(chǎn)生

B.中期可以聞到酒香，說明進行了酒精發(fā)酵

C.后期接種醋酸菌，適當(dāng)通氣并保持原有溫度

D.圖乙中能正確表示pH變化的曲線是③

［解析］果醋發(fā)酵時，發(fā)酵初期不通氣，酵母菌先利用發(fā)酵裝置中的氧氣進行有氧呼吸

產(chǎn)生和水，然后再進行酒精發(fā)酵，溶液中會產(chǎn)生酒精和CU,因而有氣泡產(chǎn)生。中期酒精

發(fā)酵繼續(xù)，可以聞到酒香。后期接種醋酸菌，進行醋酸發(fā)酵，由于醋酸菌是好氧菌，因而要

適當(dāng)通氣，但醋酸菌的最適生長溫度高于酵母菌，因而后期要適當(dāng)升高溫度，酒香會逐漸變

成醋香。發(fā)酵開始時無氧呼吸產(chǎn)生酒精和C02,pH會稍下降；接種醋酸菌后產(chǎn)生醋酸，川會

下降更快，因而曲線②可以表示整個發(fā)酵過程培養(yǎng)液pH的變化。

核心素養(yǎng)?技能培優(yōu)

案例如圖簡單表示葡萄酒的釀制過程，請據(jù)圖分析:

介泡解認(rèn)裝置

曲萄果汁+白第三一二一

書熱?與空氣斷絕接觸氣泡不再發(fā)生時

一天攪抖2~3次出卜勢孑

(18t：-25X?丁

妁10~12天)

甲乙丙

(1)葡萄酒的釀制原理是：先通氣使酵母菌進行有氧呼吸，以增加酵母菌的數(shù)量，然

后使酵母菌發(fā)酵(或無氧呼吸)獲得葡萄酒。

(2)隨著發(fā)酵過程的加深，液體密度會逐漸變低(可用密度計測量)。其原因是發(fā)酵時糖

被消耗，產(chǎn)牛.了酒精和CO：”而酒精密度比糖和水低一。

(3)在甲中進行攪拌的目的是增加溶氧量,丙中?段時間后，揭開蓋子是否能夠產(chǎn)生

果醋？能。(填“能”或“不能”)

(4)蘋果醋是最受歡迎的飲料之一，其生產(chǎn)過程中利用了一遮酸菌—的發(fā)酵作用。在傳統(tǒng)

發(fā)酵技術(shù)中，果醋制作往往在果酒制作的基礎(chǔ)上進行，其用關(guān)的反應(yīng)式為：G&OH+Oz世垂

CH3COOH+H2OO

［思維過程］

［方法技巧］果酒和果醋發(fā)酵裝置的設(shè)計思路