2024-2025學(xué)年新教材高中生物第1章發(fā)酵工程第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用教案新人教版選擇性必修3

PAGE9-第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的。1.生命觀念：相識乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的結(jié)構(gòu)和代謝類型。2．科學(xué)探究：駕馭泡菜、果酒和果醋制作過程中發(fā)酵條件的限制。3．社會責(zé)任：探討泡菜的食品平安問題。一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1．發(fā)酵(1)發(fā)酵的歷史：約9000年前，我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵成含酒精的飲料。1857年，法國微生物學(xué)家巴斯德通過試驗證明，酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的。(2)發(fā)酵的概念：人們利用微生物，在相宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所須要的產(chǎn)物的過程。2．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)(1)腐乳的發(fā)酵①參加發(fā)酵的微生物：多種微生物，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。②發(fā)酵原理：經(jīng)過微生物的發(fā)酵，豆腐中的蛋白質(zhì)被分解成小分子的肽和氨基酸。(2)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念：干脆利用原材料中自然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來的發(fā)酵物中的微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)一般稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。(3)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的特點及主要食品①以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主，通常是家庭式或作坊式的。②主要食品有腐乳、醬、醬油、醋、泡菜和豆豉。二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品1．傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作所利用的微生物(1)乳酸菌①代謝特點：厭氧細菌，在無氧的狀況下能將葡萄糖分解成乳酸，反應(yīng)簡式：C6H12O6eq\o(→,\s\up15(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量。②生產(chǎn)應(yīng)用：用于乳制品的發(fā)酵、泡菜的腌制等。(2)酵母菌①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(fā)酵，反應(yīng)簡式為C6H12O6eq\o(→,\s\up15(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量。最適生長溫度約為28_℃。②生產(chǎn)應(yīng)用：用于釀酒、制作饅頭和面包等。(3)醋酸菌①代謝特點：好氧細菌，當(dāng)O2、糖源都足夠時能將糖分解成醋酸，反應(yīng)簡式為C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up15(酶))2CH3COOH(醋酸)＋2H2O＋2CO2＋能量；當(dāng)缺少糖源時則將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)榇姿?，反?yīng)簡式為C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up15(酶))CH3COOH(醋酸)＋H2O＋能量。最適生長溫度為30～35_℃。②生產(chǎn)應(yīng)用：用于制作各種風(fēng)味的醋。2．制作泡菜(1)菌種的來源利用植物體表面自然的乳酸菌。(2)方法步驟3．制作果酒和果醋(1)菌種來源簇新水果的果皮表面附著有大量的不同種類的野生酵母菌。(2)方法步驟推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．多種微生物參加了腐乳的發(fā)酵。 (√)2．醋酸菌是好氧細菌，乳酸菌和酵母菌是厭氧細菌。 (×)提示：酵母菌是兼性厭氧真菌。3．制作葡萄酒的過程中，要定時打開瓶蓋放出CO2。 (×)提示：應(yīng)擰松瓶蓋，不應(yīng)打開瓶蓋。4．制作泡菜的過程中只有乳酸菌起作用。 (×)提示：不只是乳酸菌起作用，酵母菌、大腸桿菌等也起作用。5．傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過程中，不同的食品接種不同的菌種。 (×)提示：傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)沒有接種菌種，而是利用了自然存在的菌種。泡菜制作過程中相關(guān)物質(zhì)改變及留意事項1．泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的改變項目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(乳酸抑制其他菌活動)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)后期削減(乳酸接著積累，pH接著下降，抑制自身活動)接著增多，pH接著下降下降至相對穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)改變曲線2.泡菜制作的留意事項(1)泡菜壇的選擇：應(yīng)選用火候好、無裂紋、無砂眼、壇沿深、蓋子吻合好的泡菜壇。檢查時，可將壇口向上壓入水中，看壇內(nèi)有無滲水現(xiàn)象。(2)腌制的條件：要留意限制時間、溫度和食鹽的用量。溫度過高、食鹽用量過低、腌制時間過短，簡單造成細菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。(3)腌制方法：配制質(zhì)量百分比為5%～20%的鹽水，鹽水要煮沸冷卻后備用。蔬菜和配料裝至八成滿時，加鹽水沒過全部菜料，蓋好壇蓋后向壇蓋邊沿的水槽中注滿水，以保證壇內(nèi)形成無氧環(huán)境，以便乳酸菌發(fā)酵。合作探究：(1)在泡菜制作的發(fā)酵過程中，為什么要常常向泡菜壇的水槽中補充水？提示：為了保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境。(2)為什么泡菜壇只能裝八成滿？提示：蔬菜剛?cè)雺瘯r，其表面帶入的微生物，主要以不抗酸的大腸桿菌和酵母菌較為活躍，這些微生物是需氧型的，要消耗氧氣，因此壇內(nèi)要留有肯定量的氧氣。1．在制作泡菜的過程中，下列敘述不正確的是()A．根據(jù)清水與鹽的質(zhì)量比為1∶2的比例配制鹽水B．配制好的鹽水需煮沸冷卻C．腌制過程中，要留意限制腌制的時間、溫度和食鹽用量D．在壇蓋邊沿的水槽中要注滿水，以保證壇內(nèi)的無氧環(huán)境A[在制作泡菜的過程中，用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%～20%鹽水，A錯誤；鹽水入壇前要煮沸冷卻，煮沸是為了去除氧氣并殺滅微生物，冷卻是為了避開殺死蔬菜上微生物，保證乳酸菌正常的生命活動，B正確；腌制過程中，要留意限制時間、溫度和食鹽的用量，以防止雜菌的大量繁殖和亞硝酸鹽含量過高，C正確；乳酸菌是異養(yǎng)厭氧型生物，在壇蓋邊沿的水槽中要注滿水，以保證壇內(nèi)的無氧環(huán)境，D正確。]2．回答下列有關(guān)泡菜制作的問題：(1)制作泡菜時，所用鹽水要煮沸，其目的是________________。為了縮短制作時間，有人還會在冷卻后的鹽水中加入少量陳泡菜液，加入陳泡菜液的目的是________________。(2)泡菜制作過程中，乳酸發(fā)酵過程即乳酸菌進行__________的過程。該過程發(fā)生在乳酸菌的________中。(3)泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有__________、________和________等。(4)從起先制作到泡菜質(zhì)量最佳這段時間內(nèi)，泡菜液漸漸變酸，這段時間內(nèi)泡菜壇中乳酸菌和其他雜菌的消長規(guī)律是___________，緣由是_____________。[解析](1)制作泡菜時須要先形成無菌環(huán)境，所用鹽水需煮沸，以殺滅鹽水中的微生物并除去水中氧氣。想要縮短制作時間，應(yīng)當(dāng)縮短菌株的生長時間，陳泡菜液中含有肯定量的乳酸菌，加入陳泡菜液可以使菌體數(shù)量擴增速度加快。(2)乳酸菌為厭氧菌，進行無氧呼吸產(chǎn)生乳酸，該過程只能在細胞質(zhì)基質(zhì)中進行。(3)溫度過高、腌制時間過短、食鹽用量不足等，簡單造成雜菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。(4)從起先制作到泡菜品質(zhì)最佳這段時間內(nèi)，氧氣濃度漸漸降低，泡菜液漸漸變酸，不相宜雜菌生長，而相宜乳酸菌生長，因此乳酸菌數(shù)量增加，其他雜菌數(shù)量削減。[答案](1)殺滅鹽水中的微生物并除去水中氧氣增加乳酸菌的數(shù)量(2)無氧呼吸細胞質(zhì)基質(zhì)(3)溫度腌制時間食鹽用量(4)乳酸菌數(shù)量增多，雜菌數(shù)量削減乳酸菌比雜菌更耐酸發(fā)酵過程中限制雜菌的方法(1)泡菜壇的密閉性及滅菌。(2)蔬菜的清洗可以防止雜菌繁殖。(3)食鹽的用量合適可以限制雜菌的繁殖。(4)調(diào)味料也具有抑菌的作用。(5)泡菜鹽水的浸泡供應(yīng)的無氧環(huán)境為乳酸菌的繁殖供應(yīng)條件，同時又能抑制好氧菌繁殖。果酒、果醋的制作比較果酒與果醋制作的比較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胞真核生物單細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，后期無氧始終須要足夠氧氣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)上進行，酒精發(fā)酵為醋酸發(fā)酵供應(yīng)原料合作探究：1.在果酒和果醋制作中，你認為哪些方法可防止發(fā)酵液被污染？提示：(1)沖洗葡萄時應(yīng)先沖洗再除去枝梗。(2)榨汁機要沖洗干凈并晾干。(3)發(fā)酵瓶要清洗干凈，并用70%的酒精消毒。(4)排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋，防止雜菌污染。2．果酒制作過程中，在不滅菌的狀況下，酵母菌是如何成為優(yōu)勢菌種的？提示：發(fā)酵后期在缺氧和酸性發(fā)酵液中，絕大多數(shù)微生物的生命活動受到抑制，而酵母菌可以適應(yīng)這一環(huán)境成為優(yōu)勢菌種。1．下列關(guān)于用塑料瓶制作果酒和果醋的敘述，正確的是()A．為了提高果酒的產(chǎn)出量，果汁應(yīng)盡量裝滿發(fā)酵瓶B．醋酸發(fā)酵階段應(yīng)封閉瓶口，防止雜菌污染C．制作果酒過程中每天需適時打開瓶蓋D．果酒制成后，可將裝置轉(zhuǎn)移至溫度較高的環(huán)境中制作果醋D[葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，要留出大約1/3的空間，這樣既有利于酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，又可防止果酒發(fā)酵時產(chǎn)生大量二氧化碳使果汁溢出。醋酸發(fā)酵是需氧發(fā)酵，應(yīng)通入氧氣，發(fā)酵時應(yīng)放開瓶口并在瓶口蓋上紗布以防雜菌污染。制作果酒過程中定時擰松瓶蓋既可排出氣體又可避開雜菌污染。醋酸菌發(fā)酵的相宜溫度比酵母菌高。]2．葡萄酒是葡萄汁經(jīng)酵母菌發(fā)酵而成的，釀制葡萄酒的兩個簡易裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)試管中的X溶液有助于維持甲裝置的瓶中氣壓相對穩(wěn)定，與乙裝置相比，用甲裝置釀制葡萄酒的優(yōu)點是_______________(答出兩點即可)。(2)葡萄汁裝入甲裝置時，要留有約1/3的空間，這種做法的目的是________________(答出兩點即可)。(3)某同學(xué)若用乙裝置進行發(fā)酵，并設(shè)置兩個不同處理組(乙A和乙B)，乙A裝置中保留肯定量的氧氣，乙B裝置中沒有氧氣。在其他條件相同且相宜的狀況下，測得一段時間內(nèi)乙A和乙B中酒精含量的改變趨勢及乙A中氧氣含量的改變趨勢如曲線圖所示。圖中曲線①②③依次表示________、________、________含量的改變趨勢。(4)從細胞呼吸類型看，酵母菌屬于________生物；從同化作用的類型看，酵母菌屬于________(填“自養(yǎng)”或“異養(yǎng)”)生物。[解析](1)試管中的X溶液有助于維持甲裝置的瓶中氣壓相對穩(wěn)定；與乙裝置相比，用甲裝置釀制葡萄酒的優(yōu)點是不須要開蓋放氣；避開了因開蓋引起的雜菌污染。(2)葡萄汁裝入甲裝置時，要留有約1/3的空間，這種做法的目的是為酵母菌大量繁殖供應(yīng)適量的氧氣；防止發(fā)酵旺盛時汁液溢出。(3)分析題意可知，圖中曲線①、②、③依次表示乙A中的氧氣、乙B中的酒精、乙A中的酒精含量的改變趨勢。(4)從細胞呼吸類型看，酵母菌屬于兼性厭氧生物；從同化作用的類型看，酵母菌屬于異養(yǎng)生物。[答案](1)不須要開蓋放氣；避開了因開蓋引起的雜菌污染(2)為酵母菌大量繁殖供應(yīng)適量的氧氣；防止發(fā)酵旺盛時汁液溢出(3)乙A中的氧氣乙B中的酒精乙A中的酒精(4)兼性厭氧異養(yǎng)[課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.發(fā)酵是指人們利用微生物，在相宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所須要的產(chǎn)物的過程。2.乳酸菌是厭氧細菌。醋酸菌是好氧細菌。酵母菌是兼性厭氧型真菌。3.干脆利用原材料中自然存在的微生物或利用前一次發(fā)酵保存下來的微生物進行發(fā)酵，制作食品的技術(shù)稱為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。4.傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過程中，沒有接種菌種，而是利用了自然存在的菌種。1．制作泡菜時，所用的菜壇子必需密封，其緣由是()A．防止水分的蒸發(fā)B．防止菜葉萎蔫C．乳酸菌在有氧條件下發(fā)酵被抑制D．防止產(chǎn)生的乳酸揮發(fā)C[泡菜制作是利用乳酸菌的發(fā)酵作用進行的，而乳酸菌是厭氧菌，所以要密封菜壇子，以避開氧對其發(fā)酵作用的抑制。]2．在果酒制作過程中，下列哪項操作會引起發(fā)酵液受污染()A．榨汁機用沸水進行清洗并晾干B．發(fā)酵瓶用溫水清洗，再用70%的酒精擦拭并晾干C．葡萄先去除枝梗，再沖洗多次D．每次排氣時，只需擰松瓶蓋，不能將蓋完全揭開C[葡萄應(yīng)先沖洗，除去污物，再去除枝梗。若先去除枝梗，會使大量雜菌侵入葡萄內(nèi)部，給消毒帶來困難。]3．下列有關(guān)毛霉在腐乳制作中的作用的敘述，正確的是()①將多糖分解成葡萄糖②將蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸③將脂肪水解成甘油和脂肪酸④將核酸分解成核苷酸A．①② B．②③C．③④ D．①④B[豆腐中的主要成分是蛋白質(zhì)和脂肪，因此須要毛霉產(chǎn)生的蛋白酶和脂肪酶發(fā)揮作用。]4．在試驗室中可利用酵母菌發(fā)酵的方式制作葡萄酒，下列說法正確的是()A．葡萄糖在酵母菌細胞的線粒體內(nèi)被分解B．制作葡萄酒時酵母菌先在有氧條件下大量增殖C．制作過程中酵母菌始終處于堿性環(huán)境D．酵母菌的發(fā)酵產(chǎn)物不會抑制自身的代謝活動B[葡萄糖在細胞質(zhì)基質(zhì)中被分解，線粒體不能分解葡萄糖，A錯誤；有氧條件下，酵母菌可快速繁殖，故釀酒時需先在有氧條件下讓酵母菌繁殖，增加酵母菌數(shù)量，然后再進行無氧發(fā)酵產(chǎn)生酒精，B正確；發(fā)酵后期由于二氧化碳和其他代謝廢物溶解于發(fā)酵液中，發(fā)酵液將處于酸性環(huán)境，C錯誤；發(fā)酵產(chǎn)物(如酒精)會抑制酵母菌的生長，D錯誤。]5．下面是果酒和果醋制作的試驗流程以及某同學(xué)設(shè)計的果酒和果醋的發(fā)酵裝置。請據(jù)圖回答下列問題：圖1圖2(1)圖1中方框內(nèi)的試驗流程是______________________________________。(2)沖洗的主要目的是__________________________________，沖洗時應(yīng)特殊留意不能______________，以防菌種的流失。(3)圖2所示裝置中的充氣口在________時關(guān)閉，在________時連接充氣泵，并連綿不斷地向內(nèi)________。(4)排氣口在果酒制作時排出的氣體是由________(填生物名稱)產(chǎn)生的________。[解析]本題主要考查了果酒、果醋制作的基本過程和原理，同時還考查了兩種微生物的代謝類型和生存環(huán)境。酵母菌是兼性厭氧微生物，有氧時進行有氧呼