发酵是怎么回事——以酸奶为例探究微生物和生物技术在食品加工中的应用活动方案

◆内蒙古自治区通辽第五中学 樊志文

一、活动目标

学生通过动手尝试、动脑思考探索新知识，了解微生物和生物技术在食品加工中的应用。通过制作酸奶，分析制作过程中的科学原理以及影响酸奶品质的因素。

（一）知识目标

1.举例说明发酵技术在食品制作中的应用。

2.描述酒精发酵过程，明确酒精发酵的原理。

（二）能力目标

1.通过探究活动，学会制作酸奶的方法并能解释其原理。

2.通过小组探究、收集资料、汇报探究结果等活动，提高学生探究学习的能力，合作交流的能力，收集、整理资料的能力和口头表达能力。

（三）情感、态度与价值观目标

通过探究实验，体会发酵食品对人们生活的影响，激发学生的探究兴趣。

二、活动重点

阐述食品发酵的原理，探究酸奶制作的过程。

三、活动步骤

（一）创设情景，激发兴趣

用学生熟悉的食品导入新课，让其知晓发酵食品的功效。学生既熟悉又知之有限，学习积极性被调动起来，通过思考讨论，得出这些食品是运用微生物对食品材料进行加工制作而来。

（二）自主学习、独立思考

学生根据学习目标进行自主探究学习，勾画主要知识点，并用红笔标注自己解决不了的问题。

（三）组织交流，点拨建构

1.探究乳酸发酵

（1）每小组派一名学生展示自制酸奶，并对每小组的酸奶进行评比。

（2）探究制作酸奶需要的条件以及酸奶制作的步骤。

①提出问题

用鲜奶制作酸奶需要哪些条件？

②作出假设

假设制作酸奶需要无氧、适宜的温度。

③准备器材

鲜奶、蔗糖、酸奶、烧杯、酒精灯、玻璃瓶等。

④制订计划

⑤讨论并得出结论

酸奶的制作需要乳酸菌的参与，乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下将鲜奶中的乳糖分解或转化为乳酸。四川泡菜、青贮饲料等也运用了发酵原理。

图1 显微镜下的乳酸菌

2.探究酒精发酵

（1）了解酵母菌的呼吸特点

在缺氧环境下，发酵型酵母菌通过将糖类转化为二氧化碳和乙醇来获取能量。在有氧环境中，酵母菌将葡萄糖转化为水和二氧化碳。

图2 显微镜下的酵母菌

（2）引导学生思考如何在家中酿出醇香浓郁的葡萄酒，引出问题：发酵的酵母菌从何而来。

图3 自制葡萄酒

（3）组织学生到白酒厂参观酿酒过程。

图4 酿酒图

（4）归纳小结

酿酒时发酵的温度要适宜，且要创造无氧的环境。

①制曲（淀粉原料与霉菌混合）。

②糖化（霉菌把淀粉分解成葡萄糖）。

③发酵（在厌氧条件下，酵母菌把葡萄糖转变成酒精）。

④蒸馏（将发酵液中的酒精进行分离浓缩）。

图5 酿酒发酵的原理

3.分组拓展活动——列举发酵食品的制作过程

（1）馒头的制作过程

面粉和酵母混合→用水和面，醒面1小时左右→做成面团→上锅蒸。

图6 馒头的制作过程

（2）酱豆的制作过程

将黄豆洗净煮熟，然后放在盆或罐里密封一周左右。等豆子长出一层白色毛霉时，加入凉开水。切些碎姜丝、辣椒，掺入食盐，在阳光下暴晒几周，晒干即可。

图7 酱豆

（3）探究臭豆腐的制作

豆腐煮熟切成块后置于密闭容器中，待长出毛霉、黑根霉等，加入盐、花椒、姜，浸泡在凉开水中一至两周。

图8 长出毛霉的豆腐

四、活动收获

通过本节创新实验课的学习，学生将在以下方面得到发展。

（一）获得生物科学和技术的基础知识，了解并关注这些知识在生活、生产中的应用，提高对科学和探索未知的兴趣。

（二）养成科学态度和科学精神，树立创新意识。

（三）初步学会生物科学探究的一般方法，掌握生物学实验的基本操作技能，提升搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决实际问题的能力以及交流与合作的能力等。

（四）初步了解与生物科学相关的应用领域，为继续学习和走向社会做好必要的准备。

五、活动特色与创新

高中生物创新实验课程为满足学生多样化发展的需要而设计，有助于拓展学生的生物科技视野、增进学生对生物科技与社会关系的理解、提高学生的实践与探究能力。

课程内容是现代生物科学发展最迅速、成果应用最广泛、与社会和个人生活关系最密切的领域。该活动的开展能帮助学生从微观和宏观两个方面认识生命系统的物质与结构基础、发展与变化规律，以及各部分之间的相互作用。

六、有待改进与提升的环节

（一）观察和描述生物现象，从现实生活中找寻与生物学相关的、可以探究的问题。

（二）分析问题，阐明与研究该问题相关的知识。

（三）确认变量，作出假设和预期，并设计可行的实验方案开展实施。

（四）利用数学方法处理、解释数据，并作出合理判断。

（五）用专业术语、图表介绍研究方法和结果，并阐明观点，对结论进行反思。