专题1传统发酵技术的应用
课题1果酒和果醋的制作
一、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。
二、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。
三、基础知识分析
(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。
四、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,因此需要与时排气,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。
五、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。
六、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?答: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围。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。
(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,以与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泽。3.提示:需考虑厂房、设备投资、原材料采购、工人人数与工资、产品种类、生产周期、销售渠道、利润等问题。
课题2 腐乳的制作
一、课题目标
以制作腐乳为例了解传统发酵技术的应用,说明腐乳制作过程的科学原理,设计并完成腐乳的制作,分析影响腐乳品质的条件。
二、课题重点与难点洗葡萄的方法
课题重点:说明腐乳制作过程的科学原理,设计并完成腐乳的制作。
课题难点:在实践中摸索影响腐乳品质的条件。
三、基础知识分析
知识要点:相关的微生物,如毛霉等在腐乳制作中的作用。
教学建议:教师可以利用关于腐乳制作方法的传说,结合旁栏思考题,组织学生讨论,认识微生物的发酵作用,总结腐乳制作的大致过程。
四、实验案例
制作腐乳:实验的具体操作步骤如下。
1.将豆腐切成3cm×3cm×1cm的若干块。所用豆腐的含水量为70%左右,水分过多则腐乳不易成形。水分测定方法如下。
精确称取经研钵研磨成糊状的样品5~10 g (精确到0.02mg ),置于已知重量的蒸发皿中,均匀摊平后,在100~105 ℃电热干燥箱干燥4 h,取出后置于干燥器冷却至室温后称重,然后再烘30 min,直至所称重量不变为止。
样品水分含量(%)计算公式如下:
(烘干前容器和样品质量-烘干后容器和样品质量)/烘干前样品质量
2.将豆腐块平放在铺有干粽叶的盘,粽叶可以提供菌种,并能起到保温的作用。每块豆腐等距离排放,周围留有一定的空隙。豆腐上面再铺上干净的粽叶。气候干燥时,将平盘用保鲜膜包裹,但不要封严,以免湿度太高,不利于毛霉的生长。
3.将平盘放入温度保持在15~18 ℃的地方。毛霉逐渐生长,大约5 d后豆腐表面丛生着直立菌丝。
4.当毛霉生长旺盛,并呈淡黄时,去除包裹平盘的保鲜膜以与铺在上面的粽叶,使豆腐块的热量和水分能够迅速散失,同时散去霉味。这一过程一般持续36 h以上。
5.当豆腐凉透后,将豆腐间连接在一起的菌丝拉断,并整齐排列在容器,准备腌制。
6.长满毛霉的豆腐块(以下称毛坯)与盐的质量分数比为5∶1。将培养毛坯时靠近平盘没长直立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶边,将毛坯分层盘立摆放在容器中。分层加盐,并随层加高而增加盐量,在瓶口表面铺盐厚些,以防止杂菌从瓶口进入。约腌制8 d。
7.将黄酒、米酒和糖,按口味不同而配以各种香辛料(如胡椒、花椒、八角茴香、桂皮、、辣椒等)混合制成卤汤。卤汤酒精含量控制在12%左右为宜[注]。
[注]酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精含量越高,对蛋白酶的抑制作用也越大,使腐乳成熟期延长;酒精含量过低,蛋白酶的活性高,加快蛋白质的水解,杂菌繁殖快,豆
腐易腐败,难以成块。
朱丹 宋柯8.将广口玻璃瓶刷干净后,用高压锅在100 ℃蒸汽灭菌30 min。将腐乳咸坯摆入瓶中,加入卤汤和辅料后,将瓶口用酒精灯加热灭菌,用胶条密封。在常温情况下,一般六个月可以成熟。
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五、课题成果评价
(一)是否完成腐乳的制作:学生是否完成腐乳的制作依据是:能够合理地选择实验材料与用具;前期发酵后豆腐的表面长有菌丝,后期发酵制作基本没有杂菌的污染。
(二)腐乳质量的评价:制作成功的腐乳应该具有以下特点:泽基本一致、味道鲜美、咸淡适口、无异味、块形整齐、厚薄均匀、质地细腻、无杂质。
(三)能否总结不同条件对腐乳风味和质量的影响:学生能从盐、酒的用量、发酵的温度、发酵时间的长短,以与香辛料等因素中的某一因素来说明其对腐乳风味或质量的影响。
六、答案和提示(一)旁栏思考题
1.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?
豆腐上生长的白毛是毛霉的白菌丝。严格地说是直立菌丝,在豆腐中还有匍匐菌丝。
2.王致和为什么要撒许多盐,将长毛的豆腐腌起来?盐能防止杂菌污染,避免豆腐腐败。
3.我们平常吃的豆腐,哪种适合用来做腐乳?
含水量为70%左右的豆腐适于作腐乳。用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形。
4.吃腐乳时,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?“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝(匍匐菌丝),它能形成腐乳的“体”,使腐乳成形。“皮”对人体无害。
(二)练习1.越接近瓶口,杂菌污染的可能性越大,因此要随着豆腐层的加高增加盐的用量,在接近瓶口的表面,盐要铺厚一些,以有效防止杂菌污染。
专题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
一、课题目标:尝试制作泡菜,并尝试用比法测定泡菜中亚硝酸盐含量的变化。讨论与此相关的食品安全问题。
二、课题重点与难点
课题重点:制作泡菜并测定泡菜中亚硝酸盐含量;课题难点:泡菜中亚硝酸盐含量的测定。
三、基础知识分析
(一)乳酸菌发酵知识要点:1. 乳酸菌在自然界的分布;2. 乳酸菌发酵的原理。
(二)亚硝酸盐知识要点:1.亚硝酸盐的有关知识;2.我国食品卫生标准规定的亚硝酸盐含量标准;3.亚硝酸盐的危害。
四、实验安排与注意事项
氢氧化铝乳液的配制:将125g硫酸铝[Al2(SO4)3 ·18H2O]溶解在1000 mL 蒸馏水中,形成氢氧化铝胶状物(为促进胶状物的形成,可适当加入氨水溶液,使pH为4)。利用真空抽滤瓶对胶状物进行真空抽滤,并用蒸馏水反复洗涤沉淀,直至洗涤液分别用氯化钡或硝酸银溶液检验不发生混浊为止。取下沉淀物,加适量蒸馏水,将胶状物沉淀调至稀浆糊状,捣匀备用。制备的氢氧化铝胶体能吸附泡菜汁液中的杂质,使泡菜汁透明澄清,以便进行后续的显反应。
五、课题成果评价
(一)泡菜腌制的质量如何:可以根据泡菜的泽和风味进行初步的评定,还可以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含量。王健林 后台
(二)亚硝酸盐含量的测定:配制的亚硝酸盐标准使用液与样品液显后,目测比效果如何,是否与标准液的浓度相吻合。如果不吻合,还应在已知浓度围,改变浓度梯度,进一步配制标准使用液。
(三)是否进行了与时细致的观察与记录:在实验进行过程中,应与时对泡菜中亚硝酸盐含量进行鉴定,比较不同时期亚硝酸盐含量的变化与其对泡菜质量的影响。
六、答案和提示(一)旁栏思考题
1.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?答:酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。
2.为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜,不吃存放时间过长、变质的蔬菜?答:有些蔬菜,如小白菜和萝卜等,含有丰富的硝酸盐。当这些蔬菜放置过久发生变质(发黄、腐烂)或者煮熟后存放太久时,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。
3.为什么泡菜坛有时会长一层白膜?你认为这层白膜是怎么形成的?答:形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,其表面氧气含量也很丰富,适合酵母菌繁殖。
(二)练习2.答: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,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。
传统发酵技术都巧妙地利用了天然菌种,都为特定的菌种提供了良好的生存条件,最终的发酵产物不是单一的组分,而是成分复杂的混合物。
专题2 微生物的培养与应用
课题1 微生物的实验室培养
一、课题目标:了解有关培养基的基础知识,进行无菌技术的操作,进行微生物的培养。
二、课题重点与难点:无菌技术的操作。
三、基础知识分析:
镇江旅游攻略必玩的景点(一)培养基知识要点:1.培养基的用途和种类,指出培养基可分为液体和固体两大类;2.不同的微生物往往需要采用不同的培养基配方;3.尽管培养基的配方各不一样,但是其基本成分都包括水、碳源、氮源和无机盐。
(二)无菌技术知识要点:1.无菌技术的概念;2.消毒与灭菌的概念与两者的区别;3.常用的消毒与灭菌的方法,接种环灼烧灭菌的方法。
四、实验安排与注意事项
(一)从菌种保藏中心购买菌种后,教师首先需要用平板划线法纯化培养所得菌种,并根据学生小组的数目,准备好数个平板。
(二)第1课时完成基础知识的教学,学习各种操作方法,并制备培养基。高压蒸汽灭菌所需要的时间较长,因此需要利用课下时间完成。课下完成后,再于第2课时完成大肠杆菌的纯化培养。此后安排学生连续观察记录3~4 d。
(三)配制培养基时,教师需要提示学生按照每个培养基消耗15~20 mL的量来估算总用量。全班同学的培养基可以集中起来,分批灭菌。
(四)灭菌后,培养基冷却到55 ℃后应与时进行倒平板操作。如果不能与时操作,需要将培养基放到55 ℃左右的电热箱中保温,以防止琼脂凝固。
(五)如果打算做本专题的第2或第3课题,建议此课题不仅要练习平板划线操作,还要练习稀释涂布平板法操作。为此,教师需要提前1天用液体培养基培养大肠杆菌,培养一夜后,于第2天将培养液分
发到各小组。
(六)实验后,所有用过的培养基、培养液等都需要统一进行高压蒸汽灭菌后再丢弃,否则将会造成环境污染。
五、课题成果评价
(一)培养基的制作是否合格
如果未接种的培养基在恒温箱中保温1~2 d后无菌落生长,说明培养基的制备是成功的,否则需要重新制备。
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(二)接种操作是否符合无菌要求
如果培养基上生长的菌落的颜、形状、大小基本一致,并符合大肠杆菌菌落的特点,则说明接种操作是符合要求的;如果培养基上出现了其他菌落,则说明接种过程中,无菌操作还未达到要求,需要分析原因,再次练习。
(三)是否进行了与时细致的观察与记录
培养12 h与24 h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同,与时观察记录的同学会发现这一点,并能观察到其他一些细微的变化。这一步的要求主要是培养学生良好的科学态度与习惯。
六、答案和提示
(一)旁栏思考题