专题一 传统发酵技术的应用 商南县鹿城中学 朱建国

本章内容包括“果酒和果醋的制作”、“腐乳的制作”、“制作泡菜并检测亚硝酸盐含量”三个课题，每个课题相对独立，没有严格的顺序关系。本专题围绕传统发酵食品的制作展开，主要是通过学习果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作技术，培养学生设计实验、动手操作等科学探究的能力。 重点是三项技术的制作原理和设计装置， 难点是制作过程中发酵条件的控制。 本专题与微生物联系密切，要求学生有丰富的微生物知识和较强的动手能力，学会摸索发酵的最佳条件并做好记录，同时注意实验的严密性。

课题1 果酒和果醋的制作 【课题目标】 说明果酒和果醋制作的原理 设计制作果酒和果醋的装置 完成果酒和果醋的制作 【课题重点与难点】 课题重点：说明果酒和果醋的制作原理，设计制作装置，制作出果酒和果醋。 课题难点：制作过程中发酵条件的控制。

【基础知识】 （一）果酒制作的原理 知识要点： 1.酵母菌的兼性厌氧生活方式； 2.发酵需要的适宜条件； 3.传统发酵技术所使用的酵母菌的来源。

（二）果醋制作的原理 知识要点： 1.酒变醋的原理； 2.控制发酵条件的作用； 3.制醋所利用的醋酸菌的来源。

（三）、实验案例 制作葡萄酒和葡萄醋 建议将实验安排在秋季的9月或10月进行。在这段时间内进行实验，有如下优点： （1）正值收获季节，葡萄的价格便宜，品种多样； （2）此时葡萄上的酵母菌数量多且生活力强，发酵酿酒的效果好； （3）温度适宜，发酵现象非常明显。

实验的具体操作步骤如下。 1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。先用温水反复冲洗几次,再用体积分数为75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。 2. 取葡萄500 g，去除枝梗和腐烂的子粒。 3. 用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物，注意不要反复多次冲洗。 4. 用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶中（装置参见教材图1-4b），或将葡萄打成浆后，用洁净的纱布过滤至发酵瓶中，盖好瓶盖。如果没有合适的发酵装置，可以用500 mL的塑料瓶替代，但注入的果汁量不要超过塑料瓶总体积的2/3。 5. 将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。 6. 由于发酵旺盛期CO2的产量非常大，因此需要及时排气，防止发酵瓶爆裂。如果使用简易的发酵装置，如瓶子（最好选用塑料瓶），每天要拧松瓶盖2～4次，进行排气。 7. 10 d以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以检验酒味、酒精的含量、进行酵母菌的镜检等工作。 8. 当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后将装置转移至30～35 ℃的条件下发酵，适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲，可尝试自然接种，但效果不是很好。如果没有充气装置，可以将瓶盖打开，在瓶口盖上纱布，以减少空气中尘土等的污染。

（四）、课题成果评价 （一）果酒的制作是否成功 发酵后取样，通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外，还可用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾检验酒精的存在。如果实验结果不理想，请学生分析失败原因，然后重新制作。 （二）果醋的制作是否成功 首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。此外，还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量作进一步鉴定。

【课本问题答案和提示】 （一）旁栏思考题 1.你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？ 答：应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 2.你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？ 提示：需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如，榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。 3.制葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～25 ℃？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35 ℃？ 答：温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20 ℃左右最适合酵母菌繁殖。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃。 4.制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？ 答：醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时需要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。

（二）［资料］发酵装置的设计讨论题 请分析此装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？结合果酒、果醋的制作原理，你认为应该如何使用这个发酵装置？ 答：充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出CO2的；出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染，其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。

3.提示：需考虑厂房、设备投资、原材料采购、工人人数及工资、产品种类、生产周期、销售渠道、利润等问题。 （三）练习 2.提示：大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑，如原料的来源与选择、菌种的培育与选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制，以及如何严格控制杂菌污染；等等。此外，无论是葡萄酒或葡萄醋，实验时所检测的发酵液，并非商品意义上的产品。在实际生产中还需沉淀过滤、灭菌装瓶等获得成品酒或醋。葡萄酒还需在一定设施和条件下（如橡木桶和地窖）进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。 3.提示：需考虑厂房、设备投资、原材料采购、工人人数及工资、产品种类、生产周期、销售渠道、利润等问题。

【导学诱思】1．果酒制作的原理 （1）人类利用微生物发酵制作果酒，该过程用到的微生物是酵母菌 ，它的代谢类型是 兼性厌氧型，与异化作用有关的方程式有 C12H22O11+H2O→2C6H12O6，C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量 。 思考：果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，如何使酵母菌成为优势菌种？酵母菌成为优势菌种前存在的生物关系如何？ （2）酵母菌生长的最适温度是20 ℃；酒精发酵一般将温度控制在（ ）。传统发酵技术所使用的酵母菌的来源是 （ )。 （3）葡萄酒呈现深红色的原因是 ( )。 （4）现在工厂化生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其它微生物的生长，采取的措施是( )。

2．果醋的制作原理 （1）果酒进一步发酵能获得果醋，酒变醋的原理是 ( )。 思考：变酸的酒表面有菌膜，菌膜是怎样形成的？溶液内部能形成菌膜吗？ 果醋的制作过程中如何进行深层发酵？ （2）果醋发酵时将温度控制在 ( ) ℃，原因是 ( )。 （3）醋酸菌与酵母菌相比，最主要的特点是 ( )。

3．操作过程应注意的问题 （1）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用( ) 消毒。 （2）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约( )的空间。 （3）制作葡萄酒时将温度严格控制在( ) ，时间控制在 ( ) d左右，可通过 ( ) 对发酵的情况进行及时的监测。 （4）制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在( )，时间控制在 ( ) d，并注意适时在 ( ) 充气。 思考：酵母菌和醋酸菌的生殖方式有什么不同？

【疑难点拨】 1、认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？ 应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 2、认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？ 需要从发酵制作的过程进行全面的考虑，因为操作的每一步都可能混入杂菌。例如：榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。 分析果酒和果醋的发酵装置中充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通 3、过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？ 充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出二氧化碳的；出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。

A．都是异养生物 B．仅在有水条件下繁殖 C．仅在有氧条件下生长 D．生存温度都超过80℃ 【典例解析】 例1．（03上海）生产果醋用的乳酸菌等细菌都具有的特征是 （ ） A．都是异养生物 B．仅在有水条件下繁殖 C．仅在有氧条件下生长 D．生存温度都超过80℃ 解析：细菌的生长所必需的营养元素：碳源、氮源、无机盐、水生长因子，其中碳源、氮源、无机盐、生长因子因细菌种类的不同，所需的种类也不一样，而水是所有微生物生长共同所需要的物质。细菌按同化作用可分为自养型和异养型两种；按异化作用可分为需氧型和厌氧型。 答案：B

A．营养物质的消耗 B．微生物呼出的CO2 C．微生物细胞数目的增加 D．次级代谢产物的积累 例2．发酵过程中，不会直接引起pH变化的是 A．营养物质的消耗 B．微生物呼出的CO2 C．微生物细胞数目的增加 D．次级代谢产物的积累 解析：微生物发酵过程中，微生物的代谢会消耗大量的营养物质，可能造成酸碱物质消耗不均，从而引起pH的变化；微生物的呼吸作用还会产生大量的CO2引起pH的变化；同时产物的种类也能引起pH的变化。 答案：C

例3．在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖度下降到一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和啤酒。根据上述过程，回答以下问题： （1）该过程表明啤酒酵母异化作用的特点是既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸。 （2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是出芽生殖 。 （3）酒精主要是啤酒酵母菌进行无氧呼吸 作用产生的代谢产物。 （4）经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其它发酵产物。其余1.5%则用于自身的生长繁殖。 （5）请写出由麦芽糖→葡萄糖→酒精的反应方程式。 C12H22O11+H2O→2C6H12O6， C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量

【课堂演练】 一、选择题 1．能为发酵工程提供菌种的是 A．植物体细胞杂交 B．目的基因转移 C．动物细胞融合 D．聚乙二醇处理大肠杆菌 2．具有细胞结构而没有核膜的一组生物是 A.噬菌体、细菌 B.变形虫、草履虫 C.蓝藻、酵母菌 D.放线菌、圆褐固氮菌 3．将乳酸菌接种到彻底灭菌的固体培养基上，要使其正常生长必须给予的条件是 A.充足的氧气 B.隔绝氧气 C.供给分子氮 D.供给大分子蛋白质

4．当环境温度超过最适生长温度以后，微生物的生长速率会急剧下降，是由于细胞内哪些物质发物了不可逆的破坏 A.蛋白质和核酸 B.蛋白质和磷脂 C.核酸和核膜 D.载体和DNA 5．一般情况下不进行二分裂生殖的是 A.草履虫、变形虫 B.酵母菌、放线菌 C.大肠杆菌、固氮菌 D.乳酸菌、黄色短杆菌 6．在微生物的细胞中，占细胞干重90%以上的化学元素为 A.C、H、O、N B.C、H、O、N、P、S C.N、P、S、K、Ca、Mg D.C、H、O

7．微生物的代谢速度与高等动植物相比快得多，下列哪项不是这一生命现象的原因 A.表面积与体积的比很大 B.与外界环境物质交换迅速 C.适宜条件下微生物的繁殖速度非常快 D.微生物体内酶的种类比其他生物多 8．下列哪项不是真菌所具有的特征 A.多数真菌能够进行孢子生殖 B.真菌都属于真核生物 C.真菌都属于异养生物 D.真菌多为厌氧型或兼性厌氧型微生物

9．酒厂利用酵母菌酿酒过程中，经检测活菌数量适宜但却不产生酒精，应采取的措施是 A.降低温度 B.隔绝空气 C.加缓冲液 D.加新鲜培养基 10．细胞结构是原核、生长繁殖过程绝对不需氧、体内不含有氧呼吸酶的微生物是 A.乳酸菌 B.酵母菌 C.变形虫 D.固氮菌

11、如图所示表示酵母菌细胞的构造模式。请据图回答：（1）从细胞核的构造看，酵母菌属于( 真核) 生物。 11、如图所示表示酵母菌细胞的构造模式。请据图回答：（1）从细胞核的构造看，酵母菌属于( 真核) 生物。 （2）写出1、3、5的结构名称：1( 细胞壁)，3 ( 线粒体)，5 (芽体)。 （3）2的主要化学成分为( 磷脂和蛋白质)，其完成图示功能的结构基础是 (细胞膜具有一定的流动性)。 （4）图中的酵母菌正在进行(出芽)生殖。 （5）用(碱性)染料使染色体着色，发现一各酵母菌S.Cerevisiae细胞核中有17条染色体，该酵母菌是(单 ) 倍体。 细胞核 5 1 2 3 4 贮藏颗粒

（6）酵母菌细胞分裂的意义是（ ） A、产生新个体 B、增加生命活力 C、增加变异性 D、改变遗传性 （7）酵母菌的菌落一般会散发出一股悦人的酒香味，相关的反应式是C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量。 （8）用酵母制啤酒时，为保证发酵罐中有较多的酵母菌，必须先 (通入空气 )，达到一定数量后，则应该( 密闭发酵罐)，以获得大量的 ( 酒精)。 （9）为研究发酵罐中酵母菌的生长状况，常要取样统计分析，并测定pH值，判断取样先后顺序的主要依据是(pH值的大小 ) （10）自然环境中的酵母菌属于生态系统中的(分解者)成分。

谢谢合作 再见