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01传统发酵技术的应用专题导航早在数千年前，人类还不了解微生物的时候，就已经能够利用不同微生物的发酵作用制作食品。十九世纪中期，法国科学家巴斯德证明食品发酵是由于微生物的作用。本专题包括“果酒和果醋的制作”“腐乳的制作”和“制作泡菜并检测亚硝酸盐含量”三部分内容。课题都是从制作原理入手，然后根据实验流程示意图和提供的资料进行实验设计，进行实验操作，并进行结果分析与评价，最后是课题延伸和相关链接。学习的目的是让学生们在实验室条件下制作若干传统发酵食品，学习相关的加工方法和基本的操作技能，并理解其科学原理，其中了解基本原理、获取基本知识、整理分析实验材料、定量描述实验结果，是学习的重点和高考的考点，应着重把握。学法指导学习或复习本专题都必须从基础知识和基本原理入手，注重教材所提供的资料、操作提示及实验流程的理解，以正确设计实验和控制实验，完成发酵实验，然后收集和整理资料，写出报告进行口头交流，相互讨论，以便更好的理解和掌握相关知识。同时注重知识的对应，加深理解。课题1果酒和果醋的制作课标解读知识目标1．说明果酒和果醋制作的原理；了解酵母菌、醋酸菌的代谢类型2．理解酒精发酵及醋酸发酵需要适宜条件和菌种来源以及酒变醋的原理能力目标按照制作果酒和果醋的实验流程示意图，自制发酵装置，尝试制作果酒和果醋情感态度与价值观体验学以致用的乐趣；激发学习的热情，树立学习自信心，继承传统技术，激发民族自豪感课前导学1．果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌的新陈代谢类型是________________，在______条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，反应式为________________________________；在________条件下，酵母菌进行酒精发酵，反应式为________________________。日常生活中常用酵母菌进行__________________等。2．温度是酵母菌生长和发酵的重要条件，________左右最适合酵母菌繁殖。在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的______________。3．醋酸菌是一种________细菌，当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成________；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为________，再将______变为______。醋酸菌的最适生长温度为__________，反应式为________________。日常生活中常用醋酸菌进行____。4．制葡萄酒的过程中，将温度严格控制在__________，时间控制在__________左右，可通过________对发酵情况进行及时的监测。将葡萄汁装入发酵瓶时要留有________的空间。5．在制作葡萄醋的过程中，将温度严格控制在____________，时间控制在__________左右，并注意适时通过________充气。6．果汁发酵后是否有酒精产生，可用__________来检验。在酸性条件下，__________与酒精反应呈现灰绿色。检测时，应先在试管中加入发酵液______，再滴加物质的量浓度为________的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的____________3滴，振荡试管，观察颜色的变化。7．制作果酒和果醋的实验流程示意图：挑选葡萄→→____→________→________。↓↓果酒果醋答案1．异养兼性厌氧型有氧C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O无氧C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2酿酒、发面、蒸馒头2．20℃野生型酵母菌3．好氧醋酸乙醛乙醛醋酸30～35℃C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O酿醋4．18～25℃10～12d出料口约1/35．30～35℃7～8d充气口6．重铬酸钾重铬酸钾2mL3mol/L重铬酸钾溶液7．冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵知识点解读知识点一果酒制作的原理1．酵母菌形态、结构、分布、种类及菌落(1)酵母菌是单细胞真菌，其细胞大小为1～5μm×5～30μm，最长可达100μm。(2)酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，但多以出芽方式进行无性生殖。温度低时形成孢子，进入休眠状态，温度适宜时，进行出芽生殖，繁殖速度快。(3)自然界中，酵母菌分布广泛，但多分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果、花、树皮上。一年四季，土壤始终是酵母菌的大本营。2．原理：无氧酵解果酒制作的原理就是在无氧条件下，利用酵母菌的无氧呼吸，将葡萄糖等有机物分解为二氧化碳和酒精，随时间延长，酒精积累增多，形成酒。其化学反应式为：C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2。3．控制发酵条件制作果酒需获取大量的酵母菌，影响酵母菌繁殖和酒精产量的因素有：(1)培养液为含糖量高的果汁或麦芽汁，为酵母菌提供丰富的营养物质。(2)因为酵母菌快速出芽生殖的最适温度为20℃左右，酒精发酵时一般将温度控制在18～25℃。(3)获取大量酵母菌需先在有氧条件下进行出芽生殖，因此必须使装置先经过一段时间的通气后再密封，或在容器内预留三分之一的空间。(4)酵母菌最适pH为4.0～5.8，pH2.5或pH8.0，酵母菌生长受抑制且易导致死亡，要在发酵10～12d后，对发酵情况进行及时监测。4．发酵过程先有氧增殖，后无氧酵解，产生酒精。在葡萄酒自然发酵过程中，菌种来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母，开始阶段是利用容器1/3空间的有氧环境，进行出芽生殖，产生大量菌体。之后，随氧气消耗尽而转入无氧呼吸，产生酒精，随酒精浓度的升高，红葡萄皮的色素也溶于发酵液，使葡萄酒呈现深红色。在缺氧酸性环境中，酵母菌能进行新陈代谢，而绝大多数其他微生物生长受抑制。注意：①酒厂用含淀粉丰富的农产品酿酒时，应向原料瓶中充入足够的空气，使酵母菌大量繁殖，产生足够菌种，或在装置中留下大约1/3的空间，以维持一定时间的有氧环境。②发酵过程中，应将发酵液pH控制在3.3～3.5最合适。【例1】(2018高考·江苏卷)某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是()A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵【解析】果酒制作的适宜温度是18—25℃，故夏季生产果酒时需对罐体进行降温，A项正确；罐体密封生产果酒时不能再通入空气，B项错误；发酵时发酵罐为密闭环境，酒精发酵过程会产生CO2气体，正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压，C项正确；可通过排料阀取样，检测残余糖的浓度从而决定终止发酵的时间，D项正确。【答案】B【例2】下图简单表示了葡萄酒的酿制过程，请据图分析：(1)葡萄酒的酿制原理是：先通气使酵母菌进行__________，以增加酵母菌的数量，然后使酵母菌__________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__________________________________________________。(3)下列叙述中不正确的是()A．在甲中进行搅拌是为了增加溶氧量B．在甲中酵母菌的能量来源将全部被消耗C．甲与乙放出的气体主要是二氧化碳D．揭开丙容器的盖子，可能会有醋酸产生【解析】(1)酵母菌为一种兼性厌氧菌，在有氧情况下可进行有氧呼吸，缺氧则进行发酵。(2)由于发酵时糖被消耗，产生酒精和二氧化碳，而酒精的密度比糖和水低，这是液体密度降低的原因。(3)搅拌可增加甲内溶氧量，有氧呼吸需要氧；有氧呼吸和发酵均能产生CO2；在揭盖氧气充足的情况下，丙中酒精可能在醋酸菌或其他需氧型微生物作用下被氧化生成醋酸；发酵与有氧呼吸一样需要消耗有机养料，所以在甲中能源物质是有机养料，不会全部被消耗，如果全部被消耗，在乙中就无法进行发酵获得酒精了。【答案】(1)有氧呼吸无氧发酵(2)由于发酵时糖被消耗，产生了酒精和CO2，而酒精密度比糖和水低(3)B知识点二果醋制作的原理1．醋酸菌醋酸菌的形状从椭圆到杆状，有单个的，成对的，也有成链状的。不形成芽孢，幼龄细胞呈革兰氏阴性，老龄菌不稳定。2．果醋制作的原理醋酸菌是一种好氧性细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。(1)醋酸菌是化能异养菌；严格好氧，从不进行厌氧发酵；氧是末端受体。(2)在氧气、糖源充足时，特殊的木醋杆菌，能利用糖生成醋酸糖―→醋酸。(3)当缺少糖源时，醋酸菌首先在乙醇脱氢酶的作用下将乙醇氧化成乙醛：CH3CH2OH＋NADCH3CHO＋NADH2由乙醛通过吸水形成水化乙醛，接着由需NAD的乙醛脱氢酶氧化成乙酸：CH3CHO＋NAD＋H2OCH3COOH＋NADH2(4)醋酸菌最适生长温度为30～35℃；最适pH为5.4～6.3，在pH为4.0～4.5时能生长，在pH为7～8时则很少生长。【例3】利用果汁制作果醋的原理是()A．醋酸菌将乙醇还原为醋酸B．醋酸菌将乙醇氧化为醋酸C．醋酸菌将乙醇分解为CO2、水和醋酸D．醋酸菌直接将乙醇氧化为醋酸，不需其他中间转化过程【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葡萄糖氧化为醋酸；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。因此只有B项叙述正确。【答案】B知识点三果酒、果醋制作的具体操作注意：①要先冲洗，后除梗，以免汁液流失和污染。冲洗次数不能太多，以免将附着于葡萄表面的酵母菌冲洗掉。②装汁时要留下1/3空间，为了使酵母菌在有氧条件下快速繁殖，以获取更多菌种，以利于酒精发酵；1/3空间还可以缓冲CO2气体产生的压力，以免发酵瓶爆裂，并能有效防止CO2引发的发酵液溢出。③选用简易装置时要注意定时排气。④温度是影响发酵的重要条件。酵母菌繁殖的最适温度为20℃左右，应选择18～25℃，而醋酸菌发酵则需控制温度在30～35℃，并保证果醋制作过程中不断充气，保证氧气供应。【例4】在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，正确的操作是()A．让发酵装置接受光照B．给发酵装置适时排气C．向发酵装置通入空气D．将发酵装置放在45℃处【解析】利用鲜葡萄制作果酒，必须要经过酵母菌的厌氧发酵。酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，虽能在有氧条件下存活和繁殖，但其发酵产生酒精过程必须在无氧条件下完成，发酵产物为酒精和二氧化碳。据此可排除C选项。发酵过程与光照无关，因此A选项没有依据。温度对酵母菌酒精发酵的影响是一个被忽略的点，因此D选项有一定干扰性。酒精发酵时应将发酵瓶放在25～30℃的条件下2～3天。当发酵瓶中停止出现气泡，即表示发酵完毕。若温度偏低，发酵时间相对延长。若温度高于30℃，要采取降温措施，否则酒的风味不佳。因此D选项温度太高，可能会杀死酵母菌。【答案】B知识点四发酵条件的控制1．温度温度对微生物的影响是多方面的。首先温度影响酶的活性。在最适温度及范围内，随温度的升高，菌体生长和代谢加快，发酵反应的速度加快。当超过最适温度范围以后，随温度升高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期缩短，产量降低。温度也能影响生物合成的途径。此外，温度还影响发酵液的物理性质，以及菌体对营养物质的分解吸收等。2．pHpH能影响酶的活性和细胞膜的带电状况，也会影响培养基中营养物质的分解。在工业生产中常用缓冲液或中间加入氨水、尿素、碳酸铵或碳酸钙来控制pH。3．溶解氧发酵液中氧气的含量称为溶解氧，是影响需氧发酵的关键因素。溶解氧的含量影响发酵产物的种类和品质。4．营养物质的浓度发酵液中各种营养物质的浓度如碳氮化、无机盐和维生素的浓度会影响菌体的生长和代谢产物的产生、积累。【例5】下列关于果醋的制作，错误的是()A．果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通氧气B．醋酸菌是一种嗜温菌，温度要求较高，一般在50℃左右C．醋酸菌能将果酒变成果醋D．当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄糖氧化成醋酸【解析】本题考查果醋的制作