专题1 传统发酵技术的应用

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1、高中生物选修课 专题1 传统发酵技术的应用 专题1 传统发酵技术的应用 课题1 果酒和果醋的制作 课题2 腐乳的制作 课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量 制作者 王云 仅供汉水群教学交流使用 课题1 果酒和果醋的制作 课题背景 果酒中 葡萄酒醇厚 浓郁 耐人寻味 苹果酒清香 明快 风 味清爽 如果将果酒进一步发酵 还能获得果醋 酸度较高的果醋可 用于烹调 酸度较低的果醋是一种新兴的饮料 果酒的制作离不开酵母菌 酵母菌是兼性厌氧微生物 在有氧条件下 酵母菌 进行有氧呼吸 反应式如下 大量繁殖 基础知识 一 果酒制作的原理 一 果酒制作的原理 C6H12O66O26CO26H2O 在无氧条件下 酵

2、母菌能进行酒精发酵 反应式如下 C6H12O62C2H5OH2CO2 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 酒精发酵 时一般将温度控制在18 25 在葡萄酒的自然发酵过程中 起主要作用的是附着 在葡萄皮上的野生型酵母菌 在发酵过程中 随着酒精度数的提高 红葡萄皮的色 素也进入发酵液 使葡萄酒呈现深红色 在缺氧 呈酸性的发酵液中 酵母菌可以 生长繁殖 而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制 醋酸菌是一种好氧细菌 只有当氧气充足时 才能进行旺盛的生理活动 在变 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 实验表明 醋酸 菌对氧气的含量特别敏感 当进

3、行深层发酵时 即使只是短时间中断通入氧气 也 会引起醋酸菌死亡 当氧气 糖源都充足时 醋酸菌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 反应简式如下 醋 酸菌的最适生长温度为30 35 二 果醋制作的原理 二 果醋制作的原理 CH3COOH H2OC2H5OH O2 请你根据实验流程示意图和提供的资料 思考有关问题 然后进行实验设计 并写出详细的实验方案 实验设计 挑选葡萄醋酸发酵 果酒果醋 冲洗榨汁酒精发酵 A同学用带盖的瓶子制葡萄酒 在发酵过程中 每隔12h左右 将瓶盖拧松一次 注意 不是打开瓶盖 以放出CO2 此后再将 瓶盖拧紧 当发酵产生酒精后 再将

4、瓶盖打开 盖上一层纱布 进 行制葡萄醋的发酵 B同学设计了如图所示的发酵装置 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 操作提示 一 材料的选择与处理 一 材料的选择与处理 1 榨汁机要清洗干净 并晾干 2 发酵瓶要清洗干净 用体积分数为70 的酒精消毒 或用洗洁精洗涤 3 装入葡萄汁后 封闭充气口 选择新鲜的葡萄 榨汁前先将葡萄冲洗 并除去枝梗 二 防止发酵液被污染 二 防止发酵液被污染 1 葡萄汁装入发酵瓶时 要留有大约1 3的空间 2 在制葡萄酒的过程中 要将温度严格

5、控制在18 25 时间控制在10 12d 左右 可通过出料口对发酵的情况进行及时的监测 3 在制葡萄醋的过程中 要将温度严格控制在30 35 时间控制在7 8d左右 并注意适时通过充气口充气 三 控制好发酵的条件 三 控制好发酵的条件 结果分析与评价 1 在制葡萄酒和葡萄醋的过程中 发酵液分别有哪些变化 其中最明显的变化 发生在发酵后多少天 你能分析引起变化的原因吗 2 你如何证实葡萄汁转化成葡萄酒 是由于酵母菌的发酵作用 你能想出什么 简单易行的方法 证明葡萄醋中的确有醋酸生成吗 3 你制作的葡萄酒与葡萄醋的口味如何 如果你对结果不满意 你认为应该如 何改进 课题延伸 果汁发酵后是否有酒精产

6、生 可以用重铬酸钾来检验 在酸性条件下 重铬酸 钾与酒精反应呈现灰绿色 检测时 先在试管中加入发酵液2mL 再滴入物质的量 浓度为3mol L的H2SO43滴 振荡混匀 最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴 振荡试管 观察颜色的变化 想一想 如果要使检验的结果更有说服力 应该如何 设计对照 酒精与重铬酸钾的颜色反应 橙色灰绿色 旁栏问题 你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗 为什么 你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染 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 制葡萄醋时 为什么要适时通过充气口充气 课题2 腐乳的制作 课题背景 腐乳是我国古代劳动人

7、民创造出的一种经过微生物发酵 的大豆食品 经过微生物的发酵 豆腐中的蛋白质被分解成 小分子的肽和氨基酸 味道鲜美 易于消化吸收 而腐乳本 身又便于保存 现代科学研究表明 多种微生物参与了豆腐的发酵 如青霉 酵母 曲霉 毛 霉等真菌 其中起主要作用的是毛霉 毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋 白质分解成小分子的肽和氨基酸 脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸 在多种微 生物的协同作用下 普通的豆腐转变成风味独特的腐乳 基础知识 腐乳制作的原理腐乳制作的原理 旁栏问题 你能利用所学的生物学知识 解释豆腐长白毛是怎么一回事吗 王致和为什么要撒许多盐 将长毛的豆腐腌起来 你能总结王致和做腐乳的方法吗

8、请结合腐乳制作的流程示意图与提供的资料 设计实验 制作腐乳 实验设计 让豆腐上 长出毛霉 加盐 腌制 加卤汤 装瓶 密封 腌制 将豆腐块平放在笼屉内 将笼屉中的温度控制在15 18 并保持一定的湿度 约48 h后 毛霉开始生长 3d之后菌丝生长旺盛 5d后豆腐块表面布满菌丝 豆 腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子 而现代的腐乳生产是在严格无菌的条件 下 将优良毛霉菌种直接接种在豆腐上 这样可以避免其他菌种的污染 保证产品 的质量 资料一资料一 毛霉的生长毛霉的生长 将长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在瓶中 同时逐层加盐 随着层数的加高 而增加盐量 接近瓶口表面的盐要铺厚一些 加盐腌制的时间约为

9、8d左右 加盐可 以析出豆腐中的水分 使豆腐块变硬 在后期的制作过程中不会过早酥烂 同时 盐能抑制微生物的生长 避免豆腐块腐败变质 资料二 加盐腌制 资料二 加盐腌制 卤汤直接关系到腐乳的色 香 味 卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的 卤 汤中的酒可以选用料酒 黄酒 米酒 高粱酒等 含量一般控制在12 左右 加酒 可以抑制微生物的生长 同时能使腐乳具有独特的香味 香辛料种类很多 如胡椒 花椒 八角 桂皮 姜 辣椒等 香辛料可以调制腐乳的风味 也具有防腐杀菌的 作用 你可以根据自己的口味来配制卤汤 资料三 配制卤汤 资料三 配制卤汤 旁栏问题 我们平常吃的豆腐 哪种适合用来做腐乳 为什么 吃腐乳时

10、 你会发现腐乳外部有一层致密的 皮 这层 皮 是怎 样形成的呢 它对人体有害吗 它的作用是什么 1 用盐腌制时 注意控制盐的用量 盐的浓度过低 不足以抑制微生物生长 可能导致豆腐腐败变质 盐的浓度过高 会影响腐乳的口味 2 卤汤中酒的含量应控制在12 左右 酒精含量过高 腐乳成熟的时间将会延 长 酒精含量过低 不足以抑制微生物生长 可能导致豆腐腐败 操作提示 一 控制好材料的用量 一 控制好材料的用量 1 用来腌制腐乳的玻璃瓶 洗刷干净后要用沸水消毒 2 装瓶时 操作要迅速小心 整齐地摆放好豆腐 加入卤汤后 要用胶条将瓶 口密封 封瓶时 最好将瓶口通过酒精灯的火焰 防止瓶口被污染 二 防止杂菌

11、污染 二 防止杂菌污染 请你根据自己设计的实验方案进行操作 在操作过程中 应特别注意以下一些问题 结果分析与评价 1 你完成了腐乳的制作吗 你对腐乳的口味满意吗 2 通过探究 你能说明盐的用量 发酵温度 发酵时间等因素是如何影响腐乳 的风味和质量的吗 练习 1 腌制腐乳时 为什么要随着豆腐层的加高而增加盐的用量 为什么在接近瓶 口的表面要将盐铺厚一些 2 怎样用同样的原料制作出不同风味的腐乳 课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量 课题背景 尽管泡菜的味道不错 为健康着想 还是应该多吃新鲜蔬菜 少 吃腌制食品 在泡菜的腌制过程中 我们还要跟踪检测泡菜腌制过程 中产生的亚稍酸盐的含量 并探索腌制方法

12、 时间长短 温度高低等 条件对泡菜口味和亚硝酸盐含量的影响 寻求提高泡菜质量的措施 泡菜的制作离不开乳酸菌 乳酸菌种类很多 在自然界中分布广泛 空气 土壤 植物体表 人或动物的肠道内都有乳酸菌分布 乳酸菌是厌氧细菌 在无氧的情况下 将葡萄糖分解成乳酸 常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌 乳酸杆菌常用于生产酸奶 基础知识 一 乳酸菌发酵 亚硝酸盐为白色粉末 易溶于水 在食品生产中用作食品添加剂 蔬菜中亚硝酸 盐的平均含量约为4mg kg 咸菜中亚硝酸盐的平均含量在7mg kg以上 而豆粉中 的平均含量可达10mg kg 膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康 当人体摄人的亚硝酸盐总量达到 0 3

13、0 5g时 会引起中毒 当摄入总量达到3g时 会引起死亡 我国卫生标准规定 亚硝酸盐的残留量在肉制品中不得超过30mg kg 酱腌菜中不超过20mg kg 而 婴儿奶粉中不得超过2mg kg 膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以 过客 的形式随尿排出 只有在特定的 条件下 适宜的pH 温度和一定的微生物作用 才会转变成致癌物 亚硝胺 大量的动物实验表明 亚硝胺具有致癌作用 同时对动物具有致畸和致突变作用 研究表明 人类的某些癌症可能与亚硝胺有关 二 亚硝酸盐 旁栏问题 为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶 为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜 不宜多吃腌制蔬菜 请你根据实验流程示意图和提供的资料 思考

14、有关问题 然后进行实验设计 并写出详细的实验方案 实验设计 选择原料 修整 洗涤 晾晒 切分成条状或片状 称取食盐配制盐水泡菜盐水 加入调味 料 装坛 发酵成品 测定亚硝酸盐含量 按照清水与盐的质量比为4 l的比例配制盐水 将盐水煮沸冷却 将经过预处理 的新鲜蔬菜混合均匀 装入泡菜坛内 装至半坛时 放入蒜瓣 生姜及其他香辛料 继续装至八成满 再徐徐注入配制好的盐水 使盐水没过全部菜料 盖好坛盖 向 坛盖边沿的水槽中注满水 以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境 在发酵过程中 要注意经常向水槽中补充水 发酵时间长短受室内温度的影响 资料一 泡菜的制作 在盐酸酸化条件下 亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮

15、化反应后 与N 1 萘基 乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料 将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色 液进行目测比较 可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量 资料二 测定亚硝酸盐含量的原理 为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜 不宜多吃腌制蔬菜 旁栏问题 应选用火候好 无裂纹 无砂眼 坛沿深 盖子吻合好的泡 菜坛 不合格的泡菜坛容易引起蔬菜腐烂 检查时 可将坛口向 上压入水中 看坛内有无渗水现象 也可使用玻璃制作的泡菜坛 操作提示 一 泡菜坛的选择 在泡菜的腌制过程中 要注意控制腌制的时间 温度和食盐的用量 温度过高 食盐用量过低 腌制时间过短 容易造成细菌大量繁殖 亚硝酸盐含量增加 一般 在腌制10d后

16、 亚硝酸盐的含量开始下降 二 腌制的条件 1 配制溶液 2 制备标准显色液 3 制备样品处理液 4 比色 三 测定亚硝酸盐含量的操作 亚硝酸钠标准显色液移液管 样品中亚硝酸盐含量 mg 取样量 40mL滤液的质量 kg 亚硝酸盐含量计算方法 结果分析与评价 1 你能否用显微镜观察到腌制泡菜的盐水中乳酸菌的形态结构特征 2 你腌制的泡菜成功吗 色泽如何 口味如何 亚硝酸盐的含量是否符合卫生 标准 3 随着泡制时间的延长 三只泡菜坛中亚硝酸盐含量的变化趋势如何 你能分 析形成这种趋势的原因吗 4 结合亚硝酸盐含量的变化趋势 分析在泡菜的腌制过程中 什么时候食用最 好 为什么 5 制作方法有需要改进的地方吗 旁栏问题 你能根据实验数据 绘制亚硝酸盐含量随腌制时间而变化的曲线图吗 练习 1 请你查阅相关资料 了解蔬菜腌制过程中降低亚硝酸盐含量的办法 2 你能总结果酒 果醋 腐乳 泡菜这几种发酵食品在利用微生物的种类和制 作原理方面的不同吗 你能总结出传统发酵技术的共同特点吗 课题延伸 1 你能否在查阅资料的基础上 设计利用乳酸菌发酵制作酸奶的实验 2 制作酸奶的过程中是否会产生亚硝酸盐 请设计