新教材2023年高中生物第1章發(fā)酵工程第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用學(xué)案新人教版選擇性必修3

第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用新課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)1．簡(jiǎn)述傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的特點(diǎn)，說(shuō)出常見的傳統(tǒng)發(fā)酵食品。2．概述微生物發(fā)酵的基本原理。3．嘗試制作泡菜、果酒和果醋，說(shuō)出傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)與不足。1．生命觀念——比較乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的差異，以及代謝過(guò)程中對(duì)氧的不同需求。2．科學(xué)探究——設(shè)計(jì)泡菜、果酒和果醋制作的實(shí)驗(yàn)流程，探究無(wú)菌操作和控制發(fā)酵條件的方法。知識(shí)導(dǎo)圖必備知識(shí)·夯實(shí)雙基一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1．發(fā)酵的概念：指人們利用__微生物__，在適宜的條件下，將原料通過(guò)微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過(guò)程。2．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)(1)實(shí)例——腐乳制作：經(jīng)過(guò)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__。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)概念：直接利用原料中__天然存在__的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來(lái)的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。(3)類型：傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵和半固體發(fā)酵為主。二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品1．制作泡菜(1)菌種：乳酸菌是__厭氧__細(xì)菌，常見的乳酸菌有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。(2)發(fā)酵原理：在__無(wú)氧__條件下，乳酸菌能將葡萄糖分解成乳酸。(3)制作過(guò)程eq\x(配制鹽水)—用清水和食鹽配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__5%～20%__的鹽水，煮沸冷卻待用↓eq\x(原料加工)—eq\x(選取新鮮的蔬菜，洗凈、切塊（條）、晾干)↓eq\x(裝壇)—將晾干后的蔬菜裝至半壇時(shí)，放入調(diào)味品，繼續(xù)裝至__八成滿__，再緩緩倒入冷卻好的鹽水，使鹽水沒(méi)過(guò)全部菜料↓eq\x(封壇發(fā)酵)—蓋好壇蓋，向壇蓋邊沿的水槽中__注滿水__，并在發(fā)酵過(guò)程中注意經(jīng)常向水槽中補(bǔ)充水↓eq\x(成品)知識(shí)拓展：用水密封泡菜壇的目的是創(chuàng)設(shè)無(wú)氧環(huán)境，因制作泡菜時(shí)乳酸菌是在無(wú)氧條件下進(jìn)行發(fā)酵的。2．制作果酒和果醋(1)制作果酒a．菌種：酵母菌，是一類單細(xì)胞真菌，它是__兼性厭氧__微生物。b．發(fā)酵原理：酵母菌在__無(wú)氧__條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵，可用于釀酒等。溫度是影響酵母菌生長(zhǎng)的重要因素，釀酒酵母的最適生長(zhǎng)溫度約為__28℃__。(2)制作果醋,a．菌種：__醋酸菌__，屬于原核生物，它是好氧細(xì)菌。,b．發(fā)酵原理：當(dāng)__O2和糖源都充足__時(shí)能通過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)將糖分解成乙酸，當(dāng)缺少糖源時(shí)則直接將__乙醇__轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜帷６鄶?shù)醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度為__30～35℃__。(3)制作果酒和果醋的流程(以葡萄酒和葡萄醋的制作為例),器具消毒eq\x(\a\al())→將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒，晾干備用eq\x(原料處理)→取新鮮葡萄，用清水__沖洗1～2次__，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干，用榨汁機(jī)榨取葡萄汁↓eq\x(裝入發(fā)酵瓶)→將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶中，要__預(yù)留大約1/3的空間__，蓋好瓶蓋↓eq\x(葡萄酒發(fā)酵)→將溫度控制在__18～30℃__進(jìn)行發(fā)酵，每隔12h左右將瓶蓋擰松一次，此后再擰緊瓶蓋，發(fā)酵時(shí)間為10～12d↓eq\x(葡萄醋發(fā)酵)→當(dāng)葡萄酒制作完成后，__打開瓶蓋__，蓋上一層紗布，進(jìn)行葡萄醋的發(fā)酵，發(fā)酵溫度為__30～35℃__，時(shí)間為7～8d3．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的不足：在傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過(guò)程中，沒(méi)有接種菌種，而是利用__天然存在__的菌種。菌種差異、雜菌情況不明和發(fā)酵過(guò)程的控制缺乏標(biāo)準(zhǔn)等，往往會(huì)造成發(fā)酵食品的品質(zhì)不一。┃┃學(xué)霸記憶__■1．發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過(guò)微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過(guò)程。2．乳酸菌是厭氧細(xì)菌。醋酸菌是好氧細(xì)菌。酵母菌是兼性厭氧型真菌。3．直接利用原材料中天然存在的微生物或利用前一次發(fā)酵保存下來(lái)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)。4．傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過(guò)程中，沒(méi)有接種菌種，而是利用了天然存在的菌種。┃┃活學(xué)巧練__■1．多種微生物參與了腐乳的發(fā)酵。(√)2．醋酸菌是好氧細(xì)菌，乳酸菌和酵母菌是厭氧細(xì)菌。(×)3．制作葡萄酒的過(guò)程中，要定時(shí)打開瓶蓋放出CO2。(×)4．制作泡菜的過(guò)程中只有乳酸菌起作用。(×)5．傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過(guò)程中，不同的食品接種不同的菌種。(×)思考：1．在泡菜制作的發(fā)酵過(guò)程中，為什么要經(jīng)常向泡菜壇的水槽中補(bǔ)充水？提示：為了保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無(wú)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(shí)，其表面帶入的微生物，主要以抗酸的大腸桿菌和酵母菌較為活躍，這些微生物進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)物中有較多的二氧化碳，因此壇內(nèi)要留有一定的空間，否則發(fā)酵液可能會(huì)溢出壇外。3．在果酒和果醋制作中，你認(rèn)為哪些方法可防止發(fā)酵液被污染？提示：(1)沖洗葡萄時(shí)應(yīng)先沖洗再除去枝梗。(2)榨汁機(jī)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(shí)只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋，防止雜菌污染。4．果酒制作過(guò)程中，在不滅菌的情況下，酵母菌是如何成為優(yōu)勢(shì)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(dòng)受到抑制，而酵母菌可以適應(yīng)這一環(huán)境成為優(yōu)勢(shì)菌種。課內(nèi)探究·名師點(diǎn)睛知識(shí)點(diǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)剖析1．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

eq\x(\a\al(傳統(tǒng),發(fā)酵,技術(shù)))—eq\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(—\x(概念)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用,前一次發(fā)酵保存下來(lái)的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中,的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品的技術(shù))),—\x(菌種來(lái)源)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(原料中天然存在的或面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物))),—\x(類型)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(固體發(fā)酵和半固體發(fā)酵為主))),—\x(實(shí)質(zhì))—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(有氧或無(wú)氧條件下物質(zhì)的氧化分解))),—\x(結(jié)果)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(生產(chǎn)人們需要的各種發(fā)酵產(chǎn)品))),—\x(應(yīng)用)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(果酒、果醋、泡菜、醬油等的制作))),—\x(優(yōu)點(diǎn))—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(操作簡(jiǎn)單，便于家庭式或作坊式生產(chǎn)，是文化的傳承等))),—\x(缺點(diǎn))—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(生產(chǎn)條件不易控制，容易受雜菌污染，生產(chǎn)效率較低等)))))2．自然發(fā)酵與人工發(fā)酵的比較項(xiàng)目自然發(fā)酵人工發(fā)酵概念利用自然環(huán)境中的微生物進(jìn)行發(fā)酵的過(guò)程利用人工接種的菌種進(jìn)行發(fā)酵的過(guò)程缺點(diǎn)菌群不明，發(fā)酵風(fēng)險(xiǎn)大；發(fā)酵啟動(dòng)困難，發(fā)酵容易中止，發(fā)酵不徹底；發(fā)酵結(jié)果不可控需要耗費(fèi)大量的財(cái)力，需要由專業(yè)的技術(shù)人員完成優(yōu)點(diǎn)由于發(fā)酵產(chǎn)生許多種類的醇、揮發(fā)性的酸，香氣較為濃厚發(fā)酵風(fēng)險(xiǎn)低，發(fā)酵結(jié)果可控3．固體發(fā)酵與液體發(fā)酵的比較項(xiàng)目固體發(fā)酵液體發(fā)酵概念微生物在沒(méi)有或基本沒(méi)有游離水的固態(tài)基質(zhì)上的發(fā)酵方式，如釀酒、釀醋借助于液態(tài)介質(zhì)完成的發(fā)酵，如味精的生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)水分活度低，微生物易生長(zhǎng)，酶活力高；發(fā)酵過(guò)程粗放，不需嚴(yán)格無(wú)菌條件；設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單、投資少，易操作，污染少，基本無(wú)廢水排放速度快；成本低；產(chǎn)量高缺點(diǎn)發(fā)酵速度慢，周期長(zhǎng)；原料成分復(fù)雜，影響產(chǎn)量和質(zhì)量，產(chǎn)品少，操作強(qiáng)度大等產(chǎn)生的其他成分很少或基本沒(méi)有，需人工添加以補(bǔ)充其他成分知識(shí)貼士傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)是發(fā)酵的一種類型，按照工藝流程劃分，發(fā)酵可劃分為現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)和傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。┃┃典例剖析__■典例1(2022·濰坊期末)下列有關(guān)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的敘述，不正確的是(D)A．傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵和半固體發(fā)酵為主B．在制作腐乳的過(guò)程中，多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，其中起主要作用的是毛霉C．腐乳味道鮮美的原因在于大分子蛋白質(zhì)被分解成了小分子的肽和氨基酸D．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)都是直接利用的天然原料中的微生物解析：傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)是指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來(lái)的發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)，D錯(cuò)誤。┃┃變式訓(xùn)練__■1．下列有關(guān)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的描述，正確的是(D)A．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所用的菌種一般是接種的純凈的菌種B．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)是各種微生物在有氧條件下將大分子有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物C．傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的目的是獲得發(fā)酵產(chǎn)品或更多的微生物D．果酒、果醋、泡菜等是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的產(chǎn)物解析：傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所用的菌種一般是原料中天然存在的微生物，或是前一次發(fā)酵保存下來(lái)的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物，A項(xiàng)錯(cuò)誤；傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)是微生物在有氧或無(wú)氧條件下的物質(zhì)的氧化分解，B項(xiàng)錯(cuò)誤；傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的目的是生產(chǎn)各種發(fā)酵產(chǎn)品，C項(xiàng)錯(cuò)誤；傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用包括果酒、果醋、泡菜等的制作，D項(xiàng)正確。知識(shí)點(diǎn)泡菜的制作1．制作所需菌種及原理常見類型乳酸鏈球菌、乳酸桿菌生物學(xué)分類原核生物分布廣泛分布于空氣、土壤、植物體表、人或動(dòng)物的腸道內(nèi)代謝類型異養(yǎng)厭氧型生產(chǎn)應(yīng)用制作泡菜、酸奶等發(fā)酵原理C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量知識(shí)貼士1．乳酸菌是在無(wú)氧條件下能將葡萄糖分解成乳酸的一類細(xì)菌的總稱。2．乳酸菌是厭氧微生物，在有氧氣存在時(shí)，其無(wú)氧呼吸受抑制。3．泡菜制作的菌種來(lái)自植物體表面的天然乳酸菌。4．抗生素能殺死乳酸菌或抑制乳酸菌的生長(zhǎng)，所以含抗生素的牛奶不能發(fā)酵成酸奶。2．泡菜制作的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作3．泡菜制作過(guò)程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化情況分析發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期少(有氧氣，乳酸菌的活動(dòng)受到抑制)少增加(硝酸鹽還原菌的作用)發(fā)酵中期最多(乳酸抑制其他微生物活動(dòng))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(乳酸積累，pH下降，抑制其活動(dòng))繼續(xù)增多，pH繼續(xù)下降下降至相對(duì)穩(wěn)定(硝酸鹽還原菌被完全抑制)曲線模型┃┃典例剖析__■典例2下列關(guān)于乳酸菌的敘述，錯(cuò)誤的是(D)A．乳酸菌的種類很多，常見的有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌B．在自然界中分布廣泛，空氣、土壤、植物體表、人和動(dòng)物的腸道都有C．乳酸菌是厭氧型微生物D．一個(gè)泡菜壇里的所有乳酸菌構(gòu)成一個(gè)種群解析：乳酸菌的種類很多，常見的有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌，A項(xiàng)正確；在自然界中，乳酸菌分布廣泛，空氣、土壤、植物體表、人和動(dòng)物的腸道都有分布，B項(xiàng)正確；乳酸菌的代謝類型是異養(yǎng)厭氧型，C項(xiàng)正確；乳酸菌的種類很多，一個(gè)泡菜壇中的乳酸菌不止一種，因此不能構(gòu)成一個(gè)種群，D項(xiàng)錯(cuò)誤。┃┃變式訓(xùn)練__■2．(2022·濟(jì)寧期中)泡菜，古稱菹，《周禮》中就有其大名。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)泡菜制作過(guò)程中起主要作用的微生物是__乳酸菌__。但是在發(fā)酵初期，很多雜菌會(huì)大量繁殖，其中導(dǎo)致泡菜水的表面長(zhǎng)白膜的微生物是__酵母菌(或產(chǎn)膜酵母)__。(2)為了保證既無(wú)雜菌，又能使發(fā)酵菌發(fā)揮正常作用，泡菜所用鹽水應(yīng)__煮沸殺滅雜菌后冷卻至室溫__再使用。(3)在泡菜腌制過(guò)程中，經(jīng)常向壇蓋邊沿的水槽中補(bǔ)充水分的目的是提供__無(wú)氧__環(huán)境。(4)市場(chǎng)上購(gòu)買的真空包裝泡菜，在沒(méi)有發(fā)生漏氣狀態(tài)下發(fā)生了“脹袋”現(xiàn)象，A同學(xué)懷疑是雜菌污染導(dǎo)致的，B同學(xué)懷疑是乳酸菌大量繁殖導(dǎo)致的，你支持誰(shuí)的觀點(diǎn)？并說(shuō)出理由。支持__A同學(xué)__，理由是__乳酸菌代謝過(guò)程中不產(chǎn)生氣體(或乳酸菌呼吸作用不產(chǎn)生二氧化碳)__。解析：(1)泡菜制作過(guò)程中起主要作用的微生物是乳酸菌，其代謝類型是異養(yǎng)厭氧型，能通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生乳酸。在發(fā)酵初期，酵母菌(或產(chǎn)膜酵母)會(huì)導(dǎo)致泡菜水的表面長(zhǎng)白膜。(2)泡菜所用鹽水需要消毒滅菌，故應(yīng)煮沸殺滅雜菌后冷卻至室溫時(shí)再使用，這樣既有利于消滅雜菌，又能保證蔬菜表面的乳酸菌生存。(3)泡菜腌制過(guò)程中需要無(wú)氧環(huán)境，向壇蓋邊沿的水槽中補(bǔ)充水分可以隔絕空氣。(4)乳酸菌是厭氧微生物，只能進(jìn)行無(wú)氧呼吸，且無(wú)氧呼吸的產(chǎn)物只有乳酸，不產(chǎn)生氣體，因此A同學(xué)的觀點(diǎn)是合理的。知識(shí)點(diǎn)果酒和果醋的制作1．果酒和果醋制作的原理(1)酵母菌和醋酸菌的比較項(xiàng)目酵母菌醋酸菌生物學(xué)分類單細(xì)胞，真核生物單細(xì)胞，原核生物代謝方式異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)需氧型生長(zhǎng)繁殖的最適溫度范圍18～30℃30～35℃主要繁殖方式出芽生殖二分裂生殖生產(chǎn)、生活應(yīng)用釀酒、發(fā)面等制醋(2)果酒制作與果醋制作的比較項(xiàng)目果酒制作果醋制作發(fā)酵菌種酵母菌醋酸菌菌種來(lái)源傳統(tǒng)的葡萄酒釀造采用自然發(fā)酵，菌種主要是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌空氣中的野生型醋酸菌或購(gòu)買醋酸菌的菌種或從食醋中分離醋酸菌發(fā)酵原理①在有氧條件下：C6H12O6＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋6H2O＋能量②在無(wú)氧條件下：C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量①氧氣、糖源都充足時(shí)：C6H12O6＋2O2eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3COOH(乙酸)＋2CO2＋2H2O＋能量②缺少糖源時(shí)：C2H5OH＋O2eq\o(→,\s\up7(酶))CH3COOH(乙酸)＋H2O＋能量發(fā)酵條件溫度一般控制在18～30℃30～35℃時(shí)間10～12d7～8d氧氣初期需氧，后期不需氧始終需要氧pH最適pH為4.5～5.0最適pH為5.4～6.02．果酒和果醋制作的流程分析(1)裝置(右圖)每隔12h擰松瓶蓋一次，果酒發(fā)酵結(jié)束，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進(jìn)行果醋發(fā)酵。(2)流程分析知識(shí)貼士1．發(fā)酵不等于無(wú)氧呼吸。發(fā)酵是通過(guò)微生物的培養(yǎng)來(lái)大量生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物的過(guò)程，包括有氧發(fā)酵(如醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵)和無(wú)氧發(fā)酵(如酒精發(fā)酵)。2．葡萄酒制作過(guò)程中產(chǎn)生的酒精能溶解葡萄皮和籽中的色素等物質(zhì)，從而決定酒的風(fēng)味、結(jié)構(gòu)與質(zhì)地。3．開瓶后的葡萄酒如果密封不嚴(yán)，則會(huì)很快變酸。在變酸的酒的表面觀察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。┃┃典例剖析__■典例3在下列條件下，醋酸菌將葡萄汁中的糖直接分解成乙酸的是(A)A．氧氣、糖源都充足 B．氧氣充足、缺少糖源C．缺少氧氣、糖源充足 D．氧氣、糖源都缺少解析：當(dāng)氧氣、糖源都充足時(shí)，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成乙酸；當(dāng)氧氣充足、缺少糖源時(shí)，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)橐宜幔淮姿峋呛醚蹙?，?dāng)缺少氧氣時(shí)，醋酸菌不能進(jìn)行發(fā)酵。┃┃變式訓(xùn)練__■3．如圖為某品牌枸杞果酒生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖，據(jù)圖回答下面的問(wèn)題：選料→？→粉碎→滅菌→接種→發(fā)酵→過(guò)濾→果酒(1)流程中“？”處的內(nèi)容應(yīng)為__沖洗__。(2)果酒釀造過(guò)程中如果果汁滅菌不合格，含有醋酸菌，在酒精發(fā)酵旺盛時(shí)，醋酸菌__不能__(填“能”或“不能”)將果汁中的糖發(fā)酵為醋酸，請(qǐng)說(shuō)明理由：__醋酸菌是好氧型細(xì)菌且最適溫度為30～35℃，而果酒發(fā)酵是無(wú)氧環(huán)境且溫度一般在18～30℃(或醋酸菌需要在有氧且溫度是30～35℃的條件下，才能將糖轉(zhuǎn)化成醋酸，而此時(shí)發(fā)酵罐中的條件是無(wú)氧且溫度是18～30℃)__。(3)寫出果酒制作過(guò)程中酵母菌進(jìn)行的有關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)簡(jiǎn)式：__C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量、C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量__。(4)枸杞果酒制作過(guò)程中，接種完成后要先向發(fā)酵罐中通入一段時(shí)間的無(wú)菌空氣，目的是__在有氧條件下，使酵母菌迅速繁殖，增加數(shù)量__。(5)若要提高果酒的產(chǎn)量，發(fā)酵過(guò)程中關(guān)鍵要控制好哪些條件？__溫度、pH、通氣量等__。(6)果酒制作是否成功，需發(fā)酵后用__重鉻酸鉀__來(lái)鑒定，在__酸性__條件下，該物質(zhì)與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)__灰綠__色。解析：(1)果酒制作過(guò)程為選料→沖洗→粉碎→滅菌→接種→發(fā)酵→過(guò)濾→果酒，因此流程中“？”處的內(nèi)容應(yīng)為沖洗。(2)果酒釀造過(guò)程中如果果汁滅菌不合格，含有醋酸菌，在酒精發(fā)酵旺盛時(shí)，醋酸菌也不能將果汁中的糖發(fā)酵為醋酸，因?yàn)榇姿峋枰谟醒跚覝囟仁?0～35℃的條件下，才能將糖轉(zhuǎn)化成醋酸，而此時(shí)發(fā)酵罐中的條件是無(wú)氧且溫度是18～30℃。(3)制作果酒的過(guò)程中，酵母菌先在有氧條件下快速繁殖，產(chǎn)生較多菌種，此時(shí)細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸，反應(yīng)式為C6H12O6＋6H2O＋6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2＋12H2O＋能量；氧氣基本耗盡后細(xì)胞進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精，反應(yīng)式為C6H12O6eq\o(→,\s\up7(酶))2C2H5OH(酒精)＋2CO2＋能量。(4)果酒制作過(guò)程中需要先通氣后密封，先通氣的目的是讓酵母菌在有氧條件下大量繁殖，增加數(shù)量。(5)若要提高果酒的產(chǎn)量，發(fā)酵過(guò)程中關(guān)鍵要控制好溫度(18～30℃)、pH(偏酸性)、通氣量(先通氣后密封)等條件。(6)果酒制作是否成功，需發(fā)酵后用重鉻酸鉀溶液來(lái)鑒定，在酸性條件下，該物質(zhì)與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色。指點(diǎn)迷津·撥云見日混淆不同微生物的代謝特點(diǎn)微生物類型代謝類型適宜生長(zhǎng)條件應(yīng)用舉例酵母菌真核生物異養(yǎng)兼性厭氧型溫度：18～30℃；偏酸性環(huán)境果酒發(fā)酵、面包制作醋酸菌原核生物異養(yǎng)需氧型溫度：30～35℃；偏酸性環(huán)境果醋發(fā)酵乳酸菌原核生物異養(yǎng)厭氧型溫度：37℃左右；偏酸性環(huán)境泡菜制作、酸奶發(fā)酵腐乳的制作也應(yīng)用了傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，涉及的微生物有酵母菌、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。腐乳制作的原理是經(jīng)過(guò)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。┃┃典例剖析__■典例4(2022·南通海安中學(xué)月考)果酒、果醋、泡菜的制作都離不開微生物的發(fā)酵作用。下列敘述正確的是(B)A．酵母菌是兼性厭氧微生物，所以在有氧或無(wú)氧條件下均可發(fā)酵產(chǎn)生果酒B．果醋發(fā)酵時(shí)，需要始終保持充足的氧氣C．果酒制作完成后，只需升高溫度即可制作果醋D．參與泡菜制作的微生物不能用于生產(chǎn)酸奶解析：果酒制作所需菌種為酵母菌，酵母菌為兼性厭氧型微生物，適宜生長(zhǎng)繁殖的溫度約為28℃，在有氧條件下酵母菌能夠大量繁殖，在無(wú)氧條件下酵母菌能夠發(fā)酵產(chǎn)生酒精，A錯(cuò)誤；果醋制作所需的菌種是醋酸菌，醋酸菌為好氧細(xì)菌，適宜生長(zhǎng)繁殖的溫度是30～35℃，發(fā)酵過(guò)程中需要持續(xù)通入無(wú)菌空氣，B正確；果酒制作完成后，將溫度適當(dāng)升高并通入無(wú)菌空氣，才能發(fā)酵制作果醋，C錯(cuò)誤；制作泡菜的菌種是乳酸菌，在無(wú)氧條件下可產(chǎn)生乳酸，乳酸菌也可用于制作酸奶，D錯(cuò)誤。二、果酒、果醋發(fā)酵后酒精的檢驗(yàn)及對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)1．檢驗(yàn)eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(對(duì)照組→2mL酒精,實(shí)驗(yàn)組→2mL發(fā)酵液))→3mol·L－1的H2SO43滴→振蕩混勻→重鉻酸鉀溶液3滴→振蕩試管→觀察eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(試管甲→2mL發(fā)酵前液,試管乙→2mL發(fā)酵后液))→3mol·L－1的H2SO43滴→振蕩混勻→重鉻酸鉀溶液3滴→振蕩試管→觀察2．對(duì)照兩種對(duì)照方式都必須遵循單一變量原則：前者是標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，后者是自身對(duì)照。┃┃典例剖析__■典例5葡萄發(fā)酵可產(chǎn)生葡萄酒，請(qǐng)利用相關(guān)知識(shí)回答問(wèn)題：(1)甲、乙、丙三位同學(xué)將葡萄榨成汁后分別裝入相應(yīng)的發(fā)酵瓶中，在溫度等適宜的條件下進(jìn)行發(fā)酵，如圖所示。發(fā)酵過(guò)程中，每隔一段時(shí)間均需排氣一次。據(jù)圖分析，甲和丙同學(xué)的操作有誤，其中甲同學(xué)的錯(cuò)誤是__未夾住發(fā)酵瓶的充氣管__，導(dǎo)致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異?，F(xiàn)象是__發(fā)酵液從充氣管流出，發(fā)酵液變酸__。丙同學(xué)的錯(cuò)誤是__瓶中發(fā)酵液過(guò)多，淹沒(méi)了排氣管在瓶?jī)?nèi)的管口__，導(dǎo)致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異?，F(xiàn)象是__排氣時(shí)發(fā)酵液從排氣管流出__。上述發(fā)酵過(guò)程結(jié)束后，甲、乙、丙同學(xué)實(shí)際得到的發(fā)酵產(chǎn)品依次是__葡萄醋(或果醋)__、__葡萄酒(或果酒)__、__葡萄酒(或果酒)__。(2)在上述制作葡萄酒的過(guò)程中，假設(shè)乙同學(xué)的某一步驟操作錯(cuò)誤導(dǎo)致發(fā)酵瓶瓶塞被沖開，該錯(cuò)誤操作是__未及時(shí)排氣__。解析：(1)酵母菌無(wú)氧呼吸可以產(chǎn)生酒精和CO2，酵母菌是葡萄酒制作過(guò)程中發(fā)揮作用的微生物。酵母菌只有在無(wú)氧條件下，才能進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精；甲同學(xué)的錯(cuò)誤是讓充氣口始終開放，所以會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵液從充氣管流出，發(fā)酵液變酸。丙同學(xué)錯(cuò)在瓶中發(fā)酵液過(guò)多，淹沒(méi)了排氣管在瓶?jī)?nèi)的管口，這樣發(fā)酵液會(huì)從排氣管流出。甲、乙、丙同學(xué)實(shí)際得到的發(fā)酵產(chǎn)品依次是葡萄醋(或果醋)、葡萄酒(或果酒)、葡萄酒(或果酒)。(2)酵母菌在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的CO2導(dǎo)致乙裝置中氣壓升高，故要定期打開排氣管進(jìn)行放氣。乙同學(xué)因?yàn)槲醇皶r(shí)排氣，導(dǎo)致發(fā)酵瓶中氣壓過(guò)大而沖開瓶塞。解疑答惑從社會(huì)中來(lái)?P4提示：葡萄酒和葡萄醋雖然都是以葡萄為原料發(fā)酵而來(lái)的飲品，但葡萄酒是酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精制作而成的，葡萄醋是醋酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乙酸制作而成的，所以一個(gè)是醇厚濃郁、耐人尋味的酒，一個(gè)卻是酸味柔和、口感綿長(zhǎng)的醋。它們的制作方法的不同主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是發(fā)酵條件的不同，葡萄酒是在無(wú)氧條件下進(jìn)行的發(fā)酵，葡萄醋是在有氧條件下進(jìn)行的發(fā)酵；二是發(fā)酵溫度的不同，葡萄酒的發(fā)酵溫度控制在18～30℃，葡萄醋的發(fā)酵溫度控制在30～35℃。探究·實(shí)踐?P6結(jié)果分析與評(píng)價(jià)1．提示：用水密封泡菜壇的目的是不讓空氣進(jìn)入，創(chuàng)造一個(gè)封閉無(wú)氧的環(huán)境，這說(shuō)明泡菜制作需要無(wú)氧條件。2．提示：在泡菜發(fā)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(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物中有較多的CO2，如果泡菜壇裝得太滿，發(fā)酵液可能會(huì)溢出壇外。另外，泡菜壇裝得太滿，會(huì)使鹽水不太容易完全淹沒(méi)菜料，從而導(dǎo)致壇內(nèi)菜料變質(zhì)腐爛。泡菜壇留有一定的空間，也更方便拿取泡菜。3．提示：泡菜質(zhì)量可以根據(jù)泡菜的色澤和風(fēng)味進(jìn)行初步的評(píng)定；還可以通過(guò)在顯微鏡下觀察乳酸菌形態(tài)，比較不同時(shí)期泡菜壇中乳酸菌的數(shù)量來(lái)評(píng)定；還可以根據(jù)亞硝酸鹽的含量來(lái)評(píng)定。一般來(lái)說(shuō)，腌制成功的泡菜湯汁清亮，無(wú)霉花浮膜，菜質(zhì)脆嫩適口，酸甜咸味適宜，具有一定的香氣，咀嚼后無(wú)渣等。進(jìn)一步探究1．提示：亞硝酸鹽在鹽酸酸化條件下，與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)，然后與N－1－萘基乙二胺鹽酸鹽結(jié)合形成玫瑰紅色染料。亞硝酸鹽溶液的濃度越高，顏色越深，將顯色反應(yīng)后的樣品與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)顯色液進(jìn)行目測(cè)比較，進(jìn)而估算出亞硝酸鹽的含量，控制腌制方法、腌制的時(shí)間和溫度為自變量，分別取不同腌制方法、腌制時(shí)間、腌制溫度的樣品提取液與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)顯色液進(jìn)行目測(cè)比較，確定最佳的腌制措施。2．略。結(jié)果分析與評(píng)價(jià)1．提示：在制作果酒和果醋的過(guò)程中，發(fā)酵液發(fā)生的變化及引起變化的原因有如下幾點(diǎn)：(1)放出氣體：在葡萄酒制作過(guò)程中，葡萄汁中的糖分大部分轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2、C2H5OH(酒精)及少量的發(fā)酵副產(chǎn)品。發(fā)酵旺盛期CO2的產(chǎn)生速率很快，因此需要及時(shí)排氣，防止發(fā)酵瓶爆裂。果醋發(fā)酵一般不會(huì)出現(xiàn)氣泡，發(fā)酵完成時(shí)，在發(fā)酵液的液面上會(huì)出現(xiàn)一層菌膜，這是醋酸菌膜。(2)放熱：發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)熱，會(huì)使發(fā)酵液溫度上升，應(yīng)采取措施使酒精發(fā)酵的溫度嚴(yán)格控制在18～30℃。(3)顏色變化：在發(fā)酵過(guò)程中，隨著酒精度數(shù)的提高，紅葡萄皮的色素進(jìn)入發(fā)酵液，使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。(4)菌體數(shù)量變化：果酒制作初期，發(fā)酵液中酵母菌數(shù)目增多；在果醋制作時(shí)，只要條件適宜，發(fā)酵液中醋酸菌數(shù)目就會(huì)增多。最明顯的變化一般發(fā)生在發(fā)酵后10d左右。2．提示：果酒中除了酵母菌，還有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，從而使果酒變質(zhì)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、果酒的pH等來(lái)控制乳酸菌的含量。果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情況下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情況下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)橐宜?。由于醋酸菌在有氧的條件下才能進(jìn)行旺盛的代謝活動(dòng)，因此在制作果酒的過(guò)程中盡量減少O2含量，可以抑制醋酸菌的生長(zhǎng)繁殖。此外，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、果酒的pH等同樣可以控制醋酸菌的含量。3．提示：隨著醋酸發(fā)酵的進(jìn)行，發(fā)酵液的pH、發(fā)酵溫度等均不利于酵母菌的生長(zhǎng)繁殖，因此酵母菌活性很低。在我們的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會(huì)進(jìn)入發(fā)酵液中大量繁殖，其他的菌因不適應(yīng)環(huán)境條件而不能繁殖。在工業(yè)上，后期醋的發(fā)酵需要人工接種醋酸菌。我們制作果醋時(shí)，可以先買一瓶醋，將其打開暴露于空氣中，一段時(shí)間后在醋的表面會(huì)有一層薄膜(實(shí)際上是醋酸菌)，用這層薄膜進(jìn)行接種可以明顯縮短制作果醋的時(shí)間。4．提示：根據(jù)實(shí)際情況回答。到社會(huì)中去?P8提示：從少量制作轉(zhuǎn)向大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，會(huì)遇到許多新問(wèn)題。例如，少量制作果醋時(shí)，不需要專門的攪拌裝置，而大規(guī)模生產(chǎn)果醋時(shí)，由于發(fā)酵罐容積很大，就需要安裝攪拌器，以保障醋酸菌對(duì)O2的需求?？梢娫诖笠?guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品時(shí)，需要進(jìn)行更為全面周詳?shù)目紤]，如考慮原料的來(lái)源與選擇、菌種的選育與培養(yǎng)、發(fā)酵設(shè)備的選擇、發(fā)酵條件的自動(dòng)化控制、發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量控制、成本價(jià)格等。自己制作的果酒和果醋并非商品意義上的產(chǎn)品。在實(shí)際生產(chǎn)中還需要經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾、滅菌、裝瓶等過(guò)程才能獲得成品酒或醋。果酒還需要在一定條件下進(jìn)行后續(xù)發(fā)酵，以獲得特定的風(fēng)味和色澤。通過(guò)深入思考，可以感悟到，工程、技術(shù)與科學(xué)的不同——科學(xué)以“發(fā)現(xiàn)”為核心，技術(shù)以“發(fā)明”為核心，工程以“建造”和“產(chǎn)品”為核心。技術(shù)要通過(guò)工程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，將一系列相關(guān)技術(shù)體系化地組合起來(lái)，才能轉(zhuǎn)化應(yīng)用在工程中，大規(guī)模生產(chǎn)人們需要的產(chǎn)品。練習(xí)與應(yīng)用?P8一、概念檢測(cè)1．(1)×提示：乳酸菌和芽孢桿菌生活在同一環(huán)境下會(huì)競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和空間等。(2)×提示：乳酸菌發(fā)酵的產(chǎn)物是乳酸，不產(chǎn)生CO2。(3)√2．D提示：制作果醋是利用了醋酸菌在有氧條件下產(chǎn)生醋酸。二、拓展應(yīng)用1．提示：傳統(tǒng)發(fā)酵食品有果酒、果醋、腐乳、泡菜等。其中，果酒的制作主要利用的是酵母菌的酒精發(fā)酵，果醋的制作利用的是醋酸菌將酒精轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿岬拇x，腐乳的制作利用的主要是毛霉分泌的蛋白酶等酶類，泡菜的制作利用的是乳酸菌的乳