高中生物专题一传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作学案新人教版选修

专题一传统发酵技术的应用

情景引入•趣味导学

固体发酵

某些微生物可在含有必需营养物质的固体培养基上进行发酵，称为固体发酵。我国传统

的酿酒、制备大豆发酵食品的生产工艺均为固体发醉。另外，固体发酵还用于蘑菇的生产、

奶酪和泡菜的制作以及动植物废料的堆肥等。

固体发酵所用原料一般为来源广泛、价格低廉、富含营养物质的工农业副产品，如数皮、

薯粉、大豆饼粉、高粱、三米粉等。在食用菌栽培中，杈据需要对原料进行粉碎、蒸煮等预

加工以促进食用菌对营养物质的吸收，改善发酵生产条件，有的还需加入尿素、硫酸铉及一

些无机酸等辅料。

固体发酵•般都是开放式的，因而不是纯培养，无菌要求不高。例如，栽培食用菌的固

体发酵过程为：将原料预加工后再经蒸煮灭菌，然后制成含一定水分的固体物料,接入预先

培养好的菌种，在一定温度和湿度条件下进行发酵。发酵成熟后要适时出料，并进行适当处

理，或进行产物的提取。根据培养基的厚薄可分为薄层固体发酵和厚层固体发酵。薄层固体

发酵是利用木盘或帘子，在上面铺1〜2cm厚的物料，接种后进行发酵；厚层固体发酵是利

用深槽（或池），在其上部架设竹帘，帘上铺一尺多厚的物料，接种后在深槽下部通气进行发

酵。

由于固体发酵所需设备简单，操作容易，并可因陋就简、因地制宜地利用一些来源丰富

的工农业副产品，因此在某些产品的生产上不同程度地沿用至今。

专题概述

本专题内容包括《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,

主要通过学习果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作技术，培养同学们设计实验、动手操作等科学

探究的能力。本专题与微生物联系密切，要求我们有丰宫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。

专题重点：说明果酒、果醋和腐乳制作的原理；设计并完成果酒、果醋和腐乳的制作；

制作泡菜并测定泡菜中的亚硝酸盐含量。

专题难点：制作过程口发酵条件的控制；在实践中摸索影响腐乳品质的条件；泡菜中亚

硝酸盐含量的测定。

学法指导

本专题主要学习制作几种传统发醉食品。学习时要明确制作每种发酵食品需要的菌利。

发酵的原理、条件、过程及结果。实验操作的过程并不复杂，但是发酵的时间往往较长，要

注意观察，特别要对发酵的结果进行分析。

可以联系生活实际，尝试自己制作一些发酵食品，如葡萄酒、果醋等，进一步掌握发酵

食品制作过程的有关知识。

课题1果酒和果醋的制作

学习目标课程标准

1.说明果酒和果醋的制作过程。(重点)

2.能设计制作果酒和果醋的装置。(重点)

1.能利用酵母菌进行果酒的制作。

3.能自行完成果酒和果醋的制作。(重点)

2.能利丹醋酸菌进行果醋的制作。

4.能运用制作原理控制果酒和果醋制作过程

中的发酵条件。(难点)

自主学习•预习热身

一、果酒制作的原理

(1)菌种：酵母菌是单细胞真菌,属于真核生物。

(2)酵母菌的繁殖方式：出芽生殖和狗子生殖。温度低时形成抱子，进入休眠状态；温度

适宜时，进行出芽生殖,繁殖速度快。

(3)生长繁殖最适温度：20ro

(4)主要分布场所：分布广泛，但一L壤—始终是其主要分布场所。

(5)代谢类型：醛母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型。有氧条件下，反应式

+6()2里＞63+6也0。无氧条件下，反应式以％2。6-^231211+2c0『.

二、果醋制作的原理

菌种：醋酸菌是单细胞细菌，属于原核生物。

(1)代谢类型：异养需氧型,果酒制果醋的方程式C2HQH+O2旦CHEOOH+HzO。

(2)最适生长温度30〜35宜o

三、果酒和果醋的制作过程：

(1)实验流程：

挑选葡萄冲洗一榨汁f酒精发酵一醋酸发酵

果酒果醋.

⑵实验装置:

①

①充气口一；②排气口；③出料口。

四、果酒、果醋制作的操作要求及结果分析

(1)材料的选择与处理：

选择新鲜的葡萄,先冲洗，再除去枝梗。

(2)防止发酵液被污染：

①榨汁机要清洗干净，并晾干。

②发酵装置要清洗干冷，并用体积分数为70%的酒精消毒。

(3)发酵条件的控制：

①装置：将葡曲汁装入发酵瓶，留大约的空间。

②制葡萄酒：关闭充气口:时间控制在10〜12d左右。

③制葡萄醋：时间控制在7〜8d左右:适时通过充气口充气。

(4)果酒、果醋制作的结果分析：

①酒精发酵的结果检测。

A.检测试剂：重铭酸钾.。

B.检测条件：酸性条件。

C.实验现象：呈现灰绿色

②醋酸发酵的结果检测：可通过检测发酵前后的刚做进一步的鉴定。

思考

1.葡萄酒(干红)为什么呈现深红色？

提示：在酒精发酵过程中，随着酒精浓度的提高，红色葡萄皮细胞的细胞膜失去选择透

过性，红葡萄皮内的红色素进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。

2.变酸的泗表面有菌膜，菌膜是怎样形成的？溶液内部能形成菌膜吗？

提示：醋酸菌大量繁殖形成的。不能，醋酸菌是好氧生物。

II活学巧练一■

判断题

1.变酸的葡萄酒表面的白膜是酵母菌。(X)

分析：变酸的葡萄酒表面的白膜是醋酸菌。

2.酒精发酵的进程通过排气口取样检测。(X)

分析：检测酒精发酵进程中应通过出料口取样检测。

3.利用带盖的瓶子制作果酒时，应将瓶子装满，以创设无氧环境。(X)

分析：应留大约1/3的空间，可提供氧气供酵母菌大显繁殖，同时还可以防止发醉液溢

出。

4.果汁发酵后是否有酒精产生，可在酸性条件下用重格酸钾检测。(J)

5.只要有充足的氧气，醋酸菌就可将葡萄汁中的糖分解成醋酸。(X)

分析：还需要充足的糖源，适宜的温度和pH。

新知解读-互动探究

知识点

果酒制作的原理

II要点收纳一■

1.酵母菌生物学特征

果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌属真核生物，繁殖方式有有性生殖和无性生殖，在营

养条件适宜时进行出芽生殖，其新陈代谢类型是异养兼性厌氧型。

2.果酒的制作原理

(1)酵母菌的生活方式是兼性厌氧型。

在有氧条件下，酵母函进行有氧呼吸大量繁殖，反应式如下：

QHB+6026c0?+6比0

在无氟条件下，酵母南能进行酒精发酵，反应式如下：

CM2()6-^2C2H5OH+2c

(2)发酵所需条件：温度一般控制在18〜25℃,最适温度20C,pH呈酸性(pH为5.0〜

6.0)

(3)菌种来源：自然发酵来源于附着于葡萄皮上的野生型酵母菌。

(4)酒精发酵“先通气后密封”：“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖。

“密封”的目的是使酵母图进行无氧呼吸产生酒精。

II典例评标■

典例1下列对果酒制作过程的叙述，正确的是(B)

A.应先去除葡萄的枝梗，再进行冲洗，这样洗得彻底

B.使发酵装置的温度维持在20℃左右最好

C.在发酵过程中，需从充气口不断通入空气

D.由于酵母菌的繁殖能力很强，不需对所用装置进行消毒处理

［解析］在选葡萄时应先冲洗1〜2次，再去除枝梗以防葡萄破损汁液流失和被杂菌污染;

酵母菌的繁殖力虽然很强，但仍要对所用装置进行消毒处理，因为其含有对葡萄酒发酵有害

的微生物，影响酒的品质；酵母菌在20°C左右的无氟条件下进行酒精发酵效果最佳。选B。

II变式训练一■

1.在一个普通的锥形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液，如下图，下列有关坐标图中

不正确的是(B)

［解析］酵母菌的数量随时间的变化是先快速增加，随后增加速率放慢，•段时间内维

持在一定水平，最后由于营养缺乏、pH极度不适和酒精浓度过高导致繁殖速率小于死亡速率,

数量下降。

知识点

果醋制作的原理

u要点也纳一■

1.醋酸菌牛物学特征

醋酸菌属于原核生物，繁殖方式是二分裂，新陈代谢类型是异养需氧型，有氧呼吸的场

所是细胞膜内表面，口常生活中用醋酸菌进行酿醋等。

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)在果醋制作过程中，若氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡曲汁中的糖分解成醋酸，其

反应式是a%2()6+202-^2CH3c()(m+20)2+2比0。当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变成乙醛，再

变成醋酸，其反应式为：2。2n5OII+O2一虹2CH3cli0+2IL0；ZCILCllO+Oz一虹2cli：£001【。

⑶发酵条件：氧气充足，最适温度为30〜35C。

⑷菌种来源于空气。

II典例评析■

典例2下列关于果醋制作的叙述中，错误的是（B）

A.制作果醋需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通入氧气

B.醋酸菌是一种嗜温菌，对温度要求较高，一般在50C左右

C.醋酸菌能将果酒变成果醋

D.当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸

［解析］醋酸菌是好氧菌，所以在发酵过程中需要适时通入氧气。醋酸菌的最适生长温

度为30〜35C。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源

时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。

II变式训练■

2.利用果酒制作果醋的原理是（B）

A.醋酸菌将乙醇还原为醋酸

B.醋酸菌将乙静氧化为醋酸

C.醋酸菌将乙醇分解为CO?、水和醋酸

0.醋酸菌直接将乙醇氧化为醋酸，不需其他中间转叱过程

［解析］醋酸菌在氧气充足的条件下进行发酵产生醋酸，有两条途径：一是在糖源充足

时，可直接将葡萄汁中的糖氧化分解为醋酸；二是在糖源不足时，可以利用酵母菌发酵产生

的乙醇为原料，先在氧气的作用下，将乙醇氧化为乙醛，再进一步将乙醛氧化为乙酸，进而

生成醋酸。因此只有B项叙述正确。

知识点

实验设计

I|要点归纳一■

1.果酒和果醋的发酵装置

（1）发酵装置各部分的作用。

①充气口：在醋酸发酥时连接充气泵进行充气。

②排气口：在酒精发酵时用来排出C02。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，其作用类似于巴斯德的鹅颈瓶。

③出料口:取样检查和放出发酵液。

(2)使用方法：在进行果酒发酵时要关闭充气口；在进行果醋发酵时，充气口要连续充入

无菌空(氧)气。

(3)果酒制作过程中，前期通入空气或在发酵瓶中留出一定的空间(大约1/3),可以给酵

母菌提供氧气，酵母菌进行有氧呼吸(产生CO”,大量繁殖。后期缺氧，酵母菌进行酒精发酵,

发酵液中有大量的CO2产生，发酵瓶中的空间可暂时存储C02,起到缓冲作用。

2.果酒和果醋的制作过程

(1)果酒和果醋实验流程示意图

怫选.匐一|冲洗|一画N—I酒精发画一|修酸发解|

II

|果酒||果粉|

制作果酒和果酶的实验流程示意图

注意：果醋制作先在无氧条件下进行酒精发醉产生乙醵，再在有氧条件卜进行醋酸发酵

产生果醋。

(2)实验操作步骤：

①材料的选择与处理；②无菌：③榨汁；④发酵。

(3)果汁发酵后的酒精鉴定

①原理：在酸性条件下，重铝酸钾与酒精反应呈现灰绿色。

②方法：先在试管中加入发酵液2mL,再滴入物质的量浓度为3mol/L的H2SO,3滴，振

荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铭酸钾溶液3滴，振荡试管，观察颜色的变化。同时，设

计把发酵液换成2札蒸镭水，其他操作完全相同的对照实验。

(4)果醋的鉴定：方法有很多，如品尝、pH试纸检测和化学定性鉴定等。

I|典例评析■

典例3下列叙述不能够防止发酵液被污染的是(D)

A.榨汁机要清洗干净，并晾干

B.发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%的酒精消毒

C.装入葡萄汁后，封闭充气口

D.发酵装置的排气口直接与瓶身连接

［解析］发醉工程中所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程不能混入其他微生物

(杂菌)，一旦污染杂菌，将导致产量大大下降，甚至得不到产品。榨汁机清洗，并晾二；发

酵瓶清洗，并用70%酒精消毒，是防止器材上的菌种进入发酵液。装入葡萄汁，封闭充气口，

防止空气进入，发醉装置的排气口通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，阻挡外面空气中的

菌种进入发酵液。

||变式训练一■

3.下列实验装置可用于生物技术实践的相关实验，下列有关叙述错误的是(A)

充气口

排气口

出料口

甲

A.装置甲可用于果酒制作，装置.乙不能用于果酒制作

B.装置乙可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作

C.乙装置中设置出料口的目的之一是用于取样

D.乙装置的排气口通过一个长而弯曲的胶管，可防土空气中微生物的污染

［解析］装置甲密封时可用于果酒制作，但要定时拧松瓶盖以放出产生的二氧化碳气体。

装置乙的充气口关闭时可用于果酒制作，充气口打开时可用于果醋制作。为防止空气口微生

物的污染，排气口可连接一个长而弯曲的胶管。设置出料口的目的之一是便于取样。

指点迷津・拨云见H

1.果酒、果醋制作的区别与联系

(1)区别

果酒制作果醋制作

酵母菌为单细胞、真核生物，多以出醋酸菌为单细胞、原核生物，分

菌种特点

芽方式进行无性生殖裂生殖

代谢类型异养兼性厌氧型异养好(需)氧型

①在有氧条件卜，酵母菌进行有氧呼①当氯气、糖源都充足时，醋酸

吸，大量繁殖，反应式：菌将帝萄汁中的糖分解成醋酸；

酶

60?6c8+6H2。②当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇

制作原理

②在无氧条件卜.，酵母菌进行酒精发变为乙醛，再将乙醛变成醋酸，

酵，反应式：反应式：CzHsOH+O/^^CLCOOH

&乩2。6遒*2c2H5OH+2c+也0

发适宜温度18〜25'C30〜35*C

酵适宜pH

条是否需氧初期需氧，后期不需氧始终需要氧

件时间10〜12d7〜8d

①嗅味和品尝①通过观察菌膜的形成

检测方法②用重格酸钾溶液检验酒精含量②嗅味和品尝初步鉴定

③进行酵母菌的镜检③比较醋酸发酵前后的pH进一步

④测定pH等鉴定

(2)联系

①选材和材料处理：选择新鲜的葡萄，先用清水冲洗葡萄1〜2次除去污物后，再去枝梗.

②制作发酵液，防止杂菌污染。

③发酵：将前劭汁装入发酵瓶，注意葡萄汁量不要超过发酵瓶总体积的2/3。

2.实验结果分析与评价

(1)发酵液的变化。

①放出气体：由于发醉作用，葡萄汁中糖分大部分转变为CO?、GH50H及少量的发辞副产

品。

②放热：发酵过程产热，会使发酹液温度上升。

③颜色变化：发酵过程中，果皮上的色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中，使葡萄酒呈

现深红色。

(2)制备过程需要设置对照组。

方法：设置A、B两个发酵瓶，并各留约1/3空间，A组加入酵母菌，B组不加，同时进

行发酵。

(3)证明葡萄酒中有无醋酸生成，简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。

(4)正常情况下，葡萄酒色泽鲜艳、爽口、有浓郁的果实香味；果醋呈琥母色或棕红色，

具有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。

知识贴士

酒精发酵进程的两种检测方法

(1)酵母菌数量的检测：在整个发酵过程中，酵母菌数量应呈“S”型增长。

(2)酒精含量的检测：正常发酵过程中，可以通过出料口取样检测，酒精含量应先增加，

后稳定。

典例4下图中甲是果醋发酵装置，乙是发酵过程中培养液pH变化曲线图，下

列叙述正确的是(B)

A.发酵初期不通气，溶液中没有气泡产生

B.中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵

C.后期接种醋酸菌，适当通气并保持原有温度

D.图乙中能正确表示pH变化的曲线是③

［解析］果醋发酵时，发酵初期不通气，酵母菌先利用发酵装置中的氧气进行有氧呼吸

产生和水，然后再进行酒精发酵，溶液中会产生酒精和CU,因而有气泡产生。中期酒精

发酵继续，可以闻到酒香。后期接种醋酸菌，进行醋酸发酵，由于醋酸菌是好氧菌，因而要

适当通气，但醋酸菌的最适生长温度高于酵母菌，因而后期要适当升高温度，酒香会逐渐变

成醋香。发酵开始时无氧呼吸产生酒精和C02,pH会稍下降；接种醋酸菌后产生醋酸，川会

下降更快，因而曲线②可以表示整个发酵过程培养液pH的变化。

核心素养•技能培优

案例如图简单表示葡萄酒的酿制过程，请据图分析:

介泡解认装置

曲萄果汁+白第三一二一

书热?与空气断绝接触气泡不再发生时

一天搅抖2~3次出卜势孑

(18t：-25X・丁

妁10~12天)

甲乙丙

(1)葡萄酒的酿制原理是：先通气使酵母菌进行有氧呼吸，以增加酵母菌的数量，然

后使酵母菌发酵(或无氧呼吸)获得葡萄酒。

(2)随着发酵过程的加深，液体密度会逐渐变低(可用密度计测量)。其原因是发酵时糖

被消耗，产牛.了酒精和CO：”而酒精密度比糖和水低一。

(3)在甲中进行搅拌的目的是增加溶氧量,丙中•段时间后，揭开盖子是否能够产生

果醋？能。(填“能”或“不能”)

(4)苹果醋是最受欢迎的饮料之一，其生产过程中利用了一遮酸菌—的发酵作用。在传统

发酵技术中，果醋制作往往在果酒制作的基础上进行，其用关的反应式为：G&OH+Oz世垂

CH3COOH+H2OO

［思维过程］

［方法技巧］果酒和果醋发酵装置的设计思路