第1章发酵工程\n第1节 传统发酵技术的应用\n课标要求核心素养1．说出发酵与传统发酵技术。(生命观念)2．说明泡菜、果酒和果醋制作的原理。(生命观念)3．尝试完成泡菜、果酒和果醋的制作。(科学思维、科学探究)4．关注食品安全，倡导健康的生活方式。(社会责任)1．简述传统发酵技术的特点，说出常见的传统发酵食品。2．概述微生物发酵的基本原理。3．尝试制作泡菜、果酒和果醋，说出传统发酵技术应用的优点与不足。\n知识导图\n学霸记忆•素养积累训练巩固•课堂达标新知预习•双基夯实课内探究•名师点睛指点迷津•拨云见日\n新知预习•双基夯实\n新知预习·双基夯实一、发酵与传统发酵技术1．发酵(1)发酵的历史：约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将______、______等发酵成______________。1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，______________________________。(2)发酵的概念：人们利用________，在适宜的条件下，将原料通过______________转化____________________的过程。谷物水果含酒精的饮料酒精发酵是由活的酵母菌引起的微生物微生物的代谢为人类所需要的产物\n2．传统发酵技术(1)腐乳的发酵①参与发酵的微生物：多种微生物，如__________________等，其中起主要作用的是______。②发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成____________________。酵母、曲霉和毛霉毛霉小分子的肽和氨基酸\n(2)传统发酵技术的概念：直接利用____________________微生物，或利用______________________________的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。(3)传统发酵技术的特点及主要食品①以______菌种的______发酵及________发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。②主要食品有腐乳、酱、______________________。原材料中天然存在的前一次发酵保存下来的发酵物中混合固体半固体酱油、醋、泡菜和豆豉\n二、尝试制作传统发酵食品1．传统发酵食品制作所利用的微生物(1)乳酸菌①代谢特点：______细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成______，反应简式：__________________________________。②生产应用：用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。厌氧乳酸\n(2)酵母菌①代谢特点：单细胞____菌，__________微生物，在无氧条件下能进行__________，反应简式为_______________________________________________。最适生长温度约为__________。②生产应用：用于酿酒、制作馒头和面包等。真兼性厌氧酒精发酵＋能量28℃\n(3)醋酸菌①代谢特点：______细菌，当_________________时能将糖分解成醋酸，反应简式为________________________________________________________________；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应简式为___________________________________________________。最适生长温度为________________。②生产应用：用于制作各种风味的醋。好氧O2、糖源都充足＋2CO2＋能量＋能量30～35℃\n2．制作泡菜(1)菌种的来源：利用植物体表面天然的乳酸菌。(2)方法步骤：配制盐水：用清水和食盐配制质量百分比为________________的盐水，并将盐水______，冷却待用。蔬菜装坛：将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装坛，装至______时，放入________，继续装至____成满。加盐水：将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料。封坛发酵：盖好坛盖，向坛盖边沿的水槽中________，发酵过程中注意________，根据室内温度控制发酵时间。5%～20%煮沸半坛调味品八注满水补充水\n3．制作果酒和果醋(1)菌种来源：新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌。(2)方法步骤：器具消毒：将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，用________________________消毒，晾干备用。冲洗：新鲜葡萄用清水冲洗1～2次，再去除______，沥干。体积分数为70%的酒精枝梗\n榨汁：用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中，留大约________的空间，盖好瓶盖。酒精发酵：温度控制在18～30℃，每隔12h左右将瓶盖__________，但不要打开瓶盖。发酵时间为10～12d。醋酸发酵：葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上__________，进行葡萄醋发酵，温度为30～35℃，时间为7～8d。1/3拧松一次一层纱布\n1．多种微生物参与了腐乳的发酵。()2．醋酸菌是好氧细菌，乳酸菌和酵母菌是厌氧细菌。()3．制作葡萄酒的过程中，要定时打开瓶盖放出CO2。()4．制作泡菜的过程中只有乳酸菌起作用。()5．传统发酵食品的制作过程中，不同的食品接种不同的菌种。()活学巧练√××××\n思考：1．在泡菜制作的发酵过程中，为什么要经常向泡菜坛的水槽中补充水？提示：为了保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。2．为什么泡菜坛只能装八成满？提示：蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物，主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌较为活跃，这些微生物进行发酵，产物中有较多的二氧化碳，因此坛内要留有一定的空间，否则发酵液可能会溢出坛外。\n3．在果酒和果醋制作中，你认为哪些方法可防止发酵液被污染？提示：(1)冲洗葡萄时应先冲洗再除去枝梗。(2)榨汁机要冲洗干净并晾干。(3)发酵瓶要清洗干净，并用70%的酒精消毒。(4)排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖，防止杂菌污染。4．果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，酵母菌是如何成为优势菌种的？提示：发酵后期在缺氧和酸性发酵液中，绝大多数微生物的生命活动受到抑制，而酵母菌可以适应这一环境成为优势菌种。\n学霸记忆•素养积累\n1．发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。2．乳酸菌是厌氧细菌。醋酸菌是好氧细菌。酵母菌是兼性厌氧型真菌。3．直接利用原材料中天然存在的微生物或利用前一次发酵保存下来的微生物进行发酵，制作食品的技术称为传统发酵技术。4．传统发酵食品的制作过程中，没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。\n课内探究•名师点睛\n知识点1．传统发酵技术传统发酵技术剖析\n2．自然发酵与人工发酵的比较项目自然发酵人工发酵概念利用自然环境中的微生物进行发酵的过程利用人工接种的菌种进行发酵的过程缺点菌群不明，发酵风险大；发酵启动困难，发酵容易中止，发酵不彻底；发酵结果不可控需要耗费大量的财力，需要由专业的技术人员完成优点由于发酵产生许多种类的醇、挥发性的酸，香气较为浓厚发酵风险低，发酵结果可控\n3．固体发酵与液体发酵的比较项目固体发酵液体发酵概念微生物在没有或基本没有游离水的固态基质上的发酵方式，如酿酒、酿醋借助于液态介质完成的发酵，如味精的生产优点水分活度低，微生物易生长，酶活力高；发酵过程粗放，不需严格无菌条件；设备构造简单、投资少，易操作，污染少，基本无废水排放速度快；成本低；产量高缺点发酵速度慢，周期长；原料成分复杂，影响产量和质量，产品少，操作强度大等产生的其他成分很少或基本没有，需人工添加以补充其他成分\n知识贴士传统发酵技术是发酵的一种类型，按照工艺流程划分，发酵可划分为现代发酵技术和传统发酵技术。\n下列有关传统发酵技术的叙述，正确的是()A．制作果酒最快捷的途径是先制果醋，再制果酒B．酿制果醋所需的酵母菌和醋酸菌的发酵底物、条件完全相同C．制作腐乳需利用毛霉产生的酶分解豆腐中的蛋白质等物质D．制作果酒、果醋和腐乳过程都应防止微生物的生长、繁殖典例1典例剖析C\n解析：制作果酒最快捷的途径是利用酵母菌发酵，A项错误；酵母菌的发酵底物一般是葡萄糖，醋酸菌的发酵底物是葡萄糖或乙醇，B项错误；毛霉等多种微生物分泌的蛋白酶，能将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，C项正确；制作果酒、果醋和腐乳过程都需要微生物的生长、繁殖，果酒制作利用的菌种是酵母菌，果醋制作利用的菌种是醋酸菌，腐乳制作利用的菌种是毛霉，D项错误。\n1．下列有关传统发酵技术的描述，正确的是()A．传统发酵技术所用的菌种一般是接种的纯净的菌种B．传统发酵技术是各种微生物在有氧条件下将大分子有机物分解成小分子有机物C．传统发酵技术的目的是获得发酵产品或更多的微生物D．果酒、果醋、泡菜等是传统发酵技术的产物变式训练D\n解析：传统发酵技术所用的菌种一般是原料中天然存在的微生物，或是面团、卤汁等发酵物中的微生物，A项错误；传统发酵技术是微生物在有氧或无氧条件下的物质的氧化分解，B项错误；传统发酵技术的目的是生产各种发酵产品，C项错误；传统发酵技术的应用包括果酒、果醋、泡菜等的制作，D项正确。\n知识点1．制作所需菌种及原理泡菜的制作\n知识贴士1．乳酸菌是在无氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸的一类细菌的总称。2．乳酸菌是厌氧微生物，在有氧气存在时，其无氧呼吸受抑制。3．泡菜制作的菌种来自植物体表面的天然乳酸菌。4．抗生素能杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长，所以含抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。\n2．泡菜制作的实验设计及操作\n3．泡菜制作中亚硝酸盐含量的检测(1)原理①在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸→反应物；反应物＋N－1－萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料。②亚硝酸盐溶液的浓度越高，颜色越深；浓度越低，颜色越浅。(2)流程\n下列关于乳酸菌的叙述，错误的是()A．乳酸菌的种类很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌B．在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人和动物的肠道都有C．乳酸菌是厌氧型微生物D．一个泡菜坛里的所有乳酸菌构成一个种群典例2典例剖析D\n解析：乳酸菌的种类很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌，A项正确；在自然界中，乳酸菌分布广泛，空气、土壤、植物体表、人和动物的肠道都有分布，B项正确；乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型，C项正确；乳酸菌的种类很多，一个泡菜坛中的乳酸菌不止一种，因此不能构成一个种群，D项错误。\n2．下图是制作泡菜及测定泡菜中亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答问题。变式训练(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜，原因是____________________________________________。新鲜的蔬菜中亚硝酸盐的含量低，营养物质丰富\n(2)制作泡菜的盐水时，盐水的质量百分比为______________，盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是______________________________________________________________________________________________________。试说明盐在泡菜制作过程中的作用：_____________________________________________。(3)泡菜风味形成的关键在于________的加入。5%～20%加热煮沸是为了杀灭杂菌，并除去水中的氧气，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响盐有杀菌、析出蔬菜中过多的水以及调味的作用调味料\n(4)泡菜发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量，原因是________________________________________________________________________________。(5)泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，试分析可能的原因______________________________________________________________________________。发酵不同时期亚硝酸盐的含量会发生变化，及时检测是为了把握食用泡菜的最佳时机泡菜坛密封不严或取菜工具不卫生或盐的比例过小等，都会引起杂菌滋生、泡菜变质\n解析：根据下面的基础知识解答本题。\n知识点1．果酒和果醋制作的原理(1)酵母菌和醋酸菌的比较果酒和果醋的制作项目酵母菌醋酸菌生物学分类单细胞，真核生物单细胞，原核生物代谢方式异养兼性厌氧型异养需氧型生长繁殖的最适温度范围18～30℃30～35℃主要繁殖方式出芽生殖二分裂生殖生产、生活应用酿酒、发面等制醋\n(2)果酒制作与果醋制作的比较项目果酒制作果醋制作发酵菌种酵母菌醋酸菌菌种来源传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌\n\n项目果酒制作果醋制作发酵条件温度一般控制在18～30℃30～35℃时间10～12d7～8d氧气初期需氧，后期不需氧始终需要氧pH最适pH为4.5～5.0最适pH为5.4～6.0\n2．果酒和果醋制作的流程分析(1)装置(下图)每隔12h拧松瓶盖一次，果酒发酵结束，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行果醋发酵。\n(2)流程分析\n知识贴士1．发酵不等于无氧呼吸。发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物的过程，包括有氧发酵(如醋酸发酵、谷氨酸发酵)和无氧发酵(如酒精发酵)。2．葡萄酒制作过程中产生的酒精能溶解葡萄皮和籽中的色素等物质，从而决定酒的风味、结构与质地。3．开瓶后的葡萄酒如果密封不严，则会很快变酸。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。\n下图表示利用葡萄汁进行发酵时可能发生的物质变化。下列有关叙述错误的是()A．过程③④⑤都需要O2参与B．当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可以直接发生过程⑤C．过程②④所需要的最适温度相同D．酵母菌发生过程①②的场所相同典例3典例剖析C\n解析：过程③表示有氧呼吸的第二、三两个阶段，有氧呼吸的第三阶段需要O2参与；醋酸菌是好氧细菌，只能进行有氧呼吸，当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可以直接发生过程⑤，当缺少糖源时，醋酸菌可以发生过程④，A项、B项正确。过程②所需要的最适温度为18～30℃，过程④所需要的最适温度为30～35℃，C项错误。酵母菌发生过程①②的场所均为细胞质基质，D项正确。\n3．下面是果酒和果醋制作的实验流程以及某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：变式训练\n(1)图A中方框内的实验流程是__________。(2)冲洗的主要目的是_________，冲洗应特别注意不能_________，以防止菌种的流失。(3)图B装置中的充气口在__________时关闭，在__________时连接充气泵，并连续不断地向内________________。(4)排气口在酒精发酵时排出的气体是由________产生的______，在醋酸发酵时排出的是__________________________。醋酸发酵除去污物反复冲洗酒精发酵醋酸发酵泵入空(氧)气酵母菌CO2(含氧量少的)空气、CO2\n(5)写出与(4)题有关的反应式：①_______________________________________；②_______________________________________________________________________________________________。(6)若果汁中含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的葡萄糖发酵为醋酸？______，说明原因。____________________________________________________________________________。不能因为酒精发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，且醋酸菌的发酵需要充足的氧气\n\n指点迷津•拨云见日\n一、酒精发酵和醋酸发酵的微生物代谢类型及发酵条件控制项目酒精发酵醋酸发酵参与菌种酵母菌醋酸菌代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型温度控制18～30℃30～35℃通气控制先通气，后密封全程通气时间控制10～12d7～8d\n某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验，下列相关叙述错误的是()A．果酒和果醋的制作可用同一个装置，但需控制不同发酵条件B．先供氧进行果醋发酵，然后隔绝空气进行果酒发酵C．与自然发酵相比，人工接种的发酵获得的产品品质更好D．适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌的生长繁殖典例4典例剖析B\n解析：参与果酒制作的微生物是酵母菌，在无氧条件下，酵母菌才能进行酒精发酵，且酒精发酵的适宜温度是18～30℃；参与果醋制作的微生物是醋酸菌(好氧细菌)，果醋制作需要不断通入氧气，且果醋制作的适宜温度是30～35℃，故果酒和果醋的制作可用同一个装置，但需控制不同发酵条件，A项正确。当缺少糖源时，醋酸菌先将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，因此，应先隔绝空气进行果酒发酵，然后供氧进行果醋发酵，B项错误。与自然发酵相比，人工接种可以防止其他杂菌污染，所以人工接种的发酵获得的产品品质更好，C项正确。适当加大接种量，让菌体快速形成优势菌群，可以提高发酵速率、抑制杂菌的生长繁殖，D项正确。\n\n2．对照两种对照方式都必须遵循单一变量原则：前者是标准对照，后者是自身对照。\n葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关知识回答问题：(1)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是______________________，导致发酵中出现的主要异常现象是________________________________。丙同学的错误是___________________________________________，导致发酵中出现的主要异常现象是__________________________。上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是__________________、__________________、__________________。典例5典例剖析未夹住发酵瓶的充气管发酵液从充气管流出，发酵液变酸瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口排气时发酵液从排气管流出葡萄醋(或果醋)葡萄酒(或果酒)葡萄酒(或果酒)\n(2)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该错误操作是____________。未及时排气\n解析：(1)酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和CO2，酵母菌是葡萄酒制作过程中发挥作用的微生物。酵母菌只有在无氧条件下，才能进行无氧呼吸产生酒精；甲同学的错误是让充气口始终开放，所以发酵液从充气管流出，发酵液变酸。丙同学错在瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，这样发酵液会从排气管流出。甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是葡萄醋(或果醋)、葡萄酒(或果酒)、葡萄酒(或果酒)。(2)酵母菌在发酵过程中产生的CO2导致乙装置中气压升高，故要定期打开排气管进行放气。乙同学因为未及时排气，导致发酵瓶中气压过大而冲开瓶塞。\n三、泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有氧气，乳酸菌的活动受到抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累增多，pH下降下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)\n\n某综合实践活动小组进行了“探究泡菜在腌制过程中亚硝酸盐的含量变化”的实验。如图为泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，如表为测量结果：典例6典例剖析\n时间亚硝酸盐含量(mg·kg－1)坛号封坛前第4天第8天第12天第16天1号坛0.150.60.20.10.12号坛0.150.20.10.050.053号坛0.150.70.60.20.2\n请根据上述情况，回答下列问题：(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜，原因是________________。(2)制备泡菜的盐水中清水与盐的质量比约为________，盐水需煮沸并冷却后才可使用，其原因是_______________________________________________________________________________________________。(3)为确保发酵过程所需的无氧环境，应注意______________________________。(4)实验中3只坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异，最可能的原因是____________________________________。(5)测定亚硝酸盐含量的方法是________。亚硝酸盐含量低4∶1加热煮沸是为了杀灭杂菌并除去水中的氧气，冷却后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响经常补充坛盖边沿水槽中的水各坛中微生物种类和数量可能存在差异比色法\n解析：(1)有些蔬菜中含有丰富的硝酸盐，这些蔬菜放置过久，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。(2)制备泡菜的盐水中清水与盐的质量比约为4∶1，盐水需煮沸冷却后使用，加热煮沸是为了杀灭杂菌并除去水中的氧气，冷却后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。(3)成功制作泡菜的关键是营造无氧环境，常用的方法是将坛口用水封好，防止外界空气进入。因此要经常补充坛盖边沿水槽中的水。\n(4)泡菜在开始腌制时，坛内环境有利于某些细菌的繁殖(包括一些硝酸盐还原菌)，这些细菌可以促进硝酸盐还原为亚硝酸盐。但随着腌制时间的延长，乳酸菌也大量繁殖，对硝酸盐还原菌产生一定的抑制作用，使其生长繁殖受到影响，造成泡菜中亚硝酸盐的含量又有所下降。可见，亚硝酸盐的含量与坛内的微生物种类和数量有关。(5)测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合，形成玫瑰红色染料。将显色反应后的待测样品与已知浓度的标准显色液对比，即可大致估算出样品中亚硝酸盐的含量。\n解疑答惑从社会中来⇨P4提示：葡萄酒和葡萄醋虽然都是以葡萄为原料发酵而来的饮品，但葡萄酒是酵母菌发酵产生酒精制作而成的，葡萄醋是醋酸菌发酵产生乙酸制作而成的，所以一个是醇厚浓郁、耐人寻味的酒，一个却是酸味柔和、口感绵长的醋。它们的制作方法的不同主要表现在两个方面：一是发酵条件的不同，葡萄酒是在无氧条件下进行的发酵，葡萄醋是在有氧条件下进行的发酵；二是发酵温度的不同，葡萄酒的发酵温度控制在18～30℃，葡萄醋的发酵温度控制在30～35℃。\n探究·实践⇨P6结果分析与评价1．提示：用水密封泡菜坛的目的是不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，这说明泡菜制作需要无氧条件。2．提示：在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。\n3．提示：泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；还可以通过在显微镜下观察乳酸菌形态，比较不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定；还可以根据亚硝酸盐的含量来评定。一般来说，腌制成功的泡菜汤汁清亮，无霉花浮膜，菜质脆嫩适口，酸甜咸味适宜，具有一定的香气，咀嚼后无渣等。\n进一步探究1．提示：亚硝酸盐在盐酸酸化条件下，与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，然后与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。亚硝酸盐溶液的浓度越高，颜色越深，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，进而估算出亚硝酸盐的含量，控制腌制方法、腌制的时间和温度为自变量，分别取不同腌制方法、腌制时间、腌制温度的样品提取液与已知浓度的标准显色液进行目测比较，确定最佳的腌制措施。2．略。\n结果分析与评价1．提示：在制作果酒和果醋的过程中，发酵液发生的变化及引起变化的原因有如下几点：(1)放出气体：在葡萄酒制作过程中，葡萄汁中的糖分大部分转变为CO2、C2H5OH及少量的发酵副产品。发酵旺盛期CO2的产生速率很快，因此需要及时排气，防止发酵瓶爆裂。果醋发酵一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。\n(2)放热：发酵过程产热，会使发酵液温度上升，应采取措施使酒精发酵的温度严格控制在18～30℃。(3)颜色变化：在发酵过程中，随着酒精度数的提高，红葡萄皮的色素进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。(4)菌体数量变化：果酒制作初期，发酵液中酵母菌数目增多；在果醋制作时，只要条件适宜，发酵液中醋酸菌数目就会增多。最明显的变化一般发生在发酵后10d左右。\n2．提示：果酒中除了酵母菌，还有乳酸菌、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，从而使果酒变质。可以通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量减少O2含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。此外，通过调节发酵的温度、果酒的pH等同样可以控制醋酸菌的含量。\n3．提示：随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。在我们的实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。我们制作果醋时，可以先买一瓶醋，将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一层薄膜(实际上是醋酸菌)，用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。4．提示：根据实际情况回答。\n到社会中去⇨P8提示：从少量制作转向大规模生产时，会遇到许多新问题。例如，少量制作果醋时，不需要专门的搅拌装置，而大规模生产果醋时，由于发酵罐容积很大，就需要安装搅拌器，以保障醋酸菌对O2的需求。可见在大规模生产发酵产品时，需要进行更为全面周详的考虑，如考虑原料的来源与选择、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。在实际生产中还需要经过沉淀、过滤、灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。\n果酒还需要在一定条件下进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。通过深入思考，可以感悟到，工程、技术与科学的不同——科学以“发现”为核心，技术以“发明”为核心，工程以“建造”和“产品”为核心。技术要通过工程设计等环节，将一系列相关技术体系化地组合起来，才能转化应用在工程中，大规模生产人们需要的产品。\n练习与应用⇨P8一、概念检测1．(1)×提示：乳酸菌和芽孢杆菌生活在同一环境下会竞争营养物质和空间等。(2)×提示：乳酸菌发酵的产物是乳酸，不产生CO2。(3)√2．D提示：制作果醋是利用了醋酸菌在有氧条件下产生醋酸。\n二、拓展应用1．提示：传统发酵食品有果酒、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发酵，果醋的制作利用的是醋酸菌将酒精转变为醋酸的代谢，腐乳的制作利用的主要是毛霉分泌的蛋白酶等酶类，泡菜的制作利用的是乳酸菌的乳酸发酵。\n2．提示：(1)应该在发酵10天后食用比较合适，因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。(2)可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。(3)“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。\n3．提示：由于醋酸菌是好氧菌，A同学用带盖的塑料瓶不能满足醋酸菌对O2的需求，所以A同学所用装置不适合制作果醋。B同学虽然用了没有盖的塑料瓶，满足了醋酸菌对O2的需求，但无盖的瓶口用8层纱布覆盖，不能阻止空气中的杂菌进入污染发酵液。C同学的装置更适合制作果醋。出料口可以用来取样；充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气，从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼吸，提高发酵效率；排气口可以用来排出在发酵过程中产生的气体，它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。进一步改进：可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等。\n训练巩固•课堂达标\n1．下列不属于传统发酵技术的是()A．通过微生物的培养生产胰岛素B．果酒和果醋的制作C．利用乳酸菌发酵制作泡菜D．利用微生物发酵制作腐乳解析：传统发酵技术是指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。通过微生物的培养生产胰岛素是现代生物技术——基因工程的应用。A\n2．东北酸菜是东北地区的一种家常特色食物，常采用当地生产的大白菜腌制而成，极具东北特色。酸菜的制作主要靠乳酸菌的发酵作用。下列有关酸菜制作的叙述，正确的是()A．腌制的容器尽量放在通风的地方B．乳酸菌通过呼吸作用产生的代谢产物中没有气体C．乳酸菌会将大部分能量以热能的形式散失到空气中D．在乳酸菌的线粒体中有机物可以彻底被氧化分解B\n解析：酸菜制作利用的是乳酸菌的无氧呼吸，因此腌制的容器尽量放在不通风的地方，A项错误；乳酸菌进行无氧呼吸过程中，将葡萄糖分解产生乳酸，没有气体的产生，B项正确；无氧呼吸过程中释放少量能量，能量大部分储存在乳酸中，C项错误；乳酸菌属于原核生物，原核生物的细胞中没有线粒体，D项错误。\n3．在制果酒、果醋、泡菜、腐乳时，发酵过程中对氧气的需求分别是()A．兼氧、无氧、有氧、无氧B．有氧、无氧、无氧、有氧C．无氧、有氧、有氧、无氧D．无氧、有氧、无氧、有氧解析：果酒制作利用了酵母菌的无氧呼吸产生酒精；果醋制作利用了醋酸菌的有氧呼吸；泡菜制作利用了乳酸菌的无氧呼吸；腐乳制作利用了毛霉等真菌的有氧呼吸。综上所述，D正确。D\n4．(不定项)在制作泡菜的过程中，正确的是()A．按照清水与盐的质量比为1∶4的比例配制盐水B．配制好的盐水需煮沸冷却C．腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐用量D．在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境BCD\n解析：在制作泡菜过程中，用清水和食盐配制质量百分比为5%～20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用，A错误、B正确；腌制时间、温度和食盐用量会影响泡菜的质量和亚硝酸盐的含量，C正确；乳酸菌是异养厌氧型生物，在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境，D正确。
