1.1 传统发酵技术的应用 课件 2023—2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1节： 传统发酵技术的应用 (共4课时） 人教版高中生物选择性必修3 生物技术与工程 第一章：发酵工程 2025年1月23日修改 1 学习目标 1、了解发酵与传统发酵技术 4、熟练掌握果酒和果醋的制作原理及方法 2、了解腐乳的制作原理 3、熟练掌握泡菜的制作原理及方法 第一节 传统发酵技术的应用 葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌无氧呼吸产生了酒精，另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。 知识点一：发酵与传统发酵技术 1、发酵：人们利用 ，在适宜的条件下，将原料 通过微生物的 转化为人类所需要的产物的过程。 2、传统发酵技术： （1）定义：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。 （2）菌种来源： （3）类型： （4）实质： （5）结果： （6）应用： 微生物 代谢 原料中天然存在的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。 有氧或无氧条件下的物质氧化分解。 生产人们需要的各种产品。 果酒、果醋、泡菜、腐乳、酱油、豆酱、豆豉等的制作。 固体发酵和半固体发酵。 ●微生物成分一般不单一 课堂练习 A 知识点一：发酵与传统发酵技术 知识点二：腐乳的制作 1、菌种： ●大豆制品，富含蛋白质和脂肪。 毛霉（为主）、酵母菌、曲霉等。 2、原料： 豆腐（70%含水量为宜）。 曲霉 酵母 ②同化作用类型： ③异化作用类型： ④生殖方式： 好氧生物 孢子生殖 异养生物 ①细胞结构归类： 单细胞丝状真菌，真核生物。 新陈代谢类型： 。 异养好氧生物 你能利用所学的知识，解释豆腐长白毛是怎么一回事吗？ 豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝。 3、原理： 毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐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。 4、过程： 让豆腐上长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 香辛料和酒（12%） 15-18℃ ●酒精含量过高会抑制酶活性，使腐乳成熟的时间延长。 知识点二：腐乳的制作 为什么臭豆腐如此受欢迎？ 臭豆腐闻着臭吃着香。 ●臭味来源：豆腐在发酵过程中,蛋白质在蛋白酶等酶的共同作用下分解,而氨基酸充分水解会产生氨气，其中的含硫氨基酸还会产生硫化氢,具有刺鼻的臭味。 例1，腐乳是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵制作的大豆食品,腐乳因味道鲜美，易于消化吸收而深受人们喜爱。下列说法正确的是( ) A、制作腐乳时，需要酵母、曲霉、毛霉等多种微生物在厌氧条件下参与发酵 B、腐乳味道鲜美主要是由毛霉彻底分解蛋白质产生的氨基酸引起的 C、制作腐乳和制作果酒都利用了微生物胞内酶的作用 D、制作腐乳用的豆腐坯属于固体培养基，不需要严格灭菌 例2，关于豆腐乳的制作不正确的说法是( ) A、毛霉是参与腐乳制作的主要微生物 B、传统工艺生产豆腐乳一般在夏天进行 C、现代食品企业是在无菌条件下接种毛霉生产豆腐乳 D、盐的浓度过低，可能导致豆腐乳腐败变质 课堂练习 D B 知识点二：腐乳的制作 胞外酶 15-18℃ 知识点三：泡菜的制作 厌氧生物 1、制作原理： 二分裂 ①分布广泛： ②是能够利用葡萄糖产生乳酸的一类微生物的统称，常见有 。 ③细胞结构归类： 新陈代谢类型： 。 异养厌氧生物 ④同化作用类型： ⑤异化作用类型： ⑥生殖方式： （1）参与微生物： 乳酸菌（为主）、酵母菌等。 ●乳酸杆菌常用于制作酸奶。 空气、土壤、植物表面、人或动物的肠道内部等。 乳酸链球菌和乳酸杆菌 （2）发酵原理： 无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。 反应式 C6H12O6 2C3H6O3 + 能量 酶 异养生物 单细胞细菌，原核生物。 ●请大家回顾无氧呼吸相关知识 知识点三：泡菜的制作 植物体表面天然的乳酸菌。 （4）菌种来源： （3）发酵条件： 室温，无氧，适宜的pH。 2、制作方法步骤： 盐水配制 菜料加工 装坛 密封 发酵 （1）盐水配制要求： ①盐的作用： ②盐水的浓度： ③盐水为什么要煮沸： ④盐水为什么要冷却： 煮沸可以杀死盐水中微生物，还可以除去其中的氧气。 调味、抑制微生物的生长。 5-20%为宜。 ●盐浓度过低不足以抑制杂菌生长，导致泡菜变质； 浓度过高抑制乳酸菌发酵。 思考：为什么？ 避免盐水温度过高杀死蔬菜上的乳酸菌。 知识点三：泡菜的制作 2、制作方法步骤： （2）装坛要求： 八成满 ①防止发酵液溢出； ②方便拿取泡菜。 （3）密封要求： 坛边水槽注满水 主要目的是保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。 3、泡菜腌制过程中的一些变化： （1）发酵初期： 氧 ①乳酸菌活动受 ，酵母菌大量繁殖，水槽内常有 产生。 ②坛内环境有利于硝酸盐还原菌的繁殖，将硝酸盐还原为亚硝酸盐。 抑制 气泡 有 知识点三：泡菜的制作 3、泡菜腌制过程中的一些变化： （2）发酵中期： ①乳酸菌增多，乳酸积累 其他微生物的活动。 ②硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解。 （3）发酵后期： ①乳酸继续积累，pH继续下降，乳酸过多也会抑制乳酸菌活动。 ②硝酸盐还原菌被完全抑制，亚硝酸盐含量下降至相对稳定阶段。 （4）变化曲线： 无氧 无氧 抑制 ①乳酸 菌变化 ②乳酸 变化 ③亚硝酸盐变化 知识点三：泡菜的制作 3、泡菜腌制过程中的一些变化： （5）一些现象： ①泡菜坛内有时会长一层白膜。 白膜是由于产膜酵母的繁殖形成的，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很高，适合酵母菌的繁殖。 ②泡菜坛内液体增多。 泡菜水中溶液浓度较高，使蔬菜细胞渗透失水。 4、亚硝酸盐： （1）亚硝酸盐在自然界中分布广泛，食物中的亚硝酸盐 人体健康，但如果人体摄入过量时会引起中毒，严重时会引起死亡。 大多数亚硝酸盐在人体内随尿排出，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 亚硝胺。 为什么？ 一般不会危害 致癌物 知识点三：泡菜的制作 生活小常识： ①新鲜蔬菜中含量 ，剩菜以及衰老、腐烂、腌制蔬菜中含量 。 ②液体沸腾时间越长，含量 。 （2）在泡菜的腌制过程中，温度 、食盐用量 、腌制时间 ，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。 4、亚硝酸盐： （3）泡菜的适宜食用时间 发酵后期亚硝酸盐含量下降至稳定后可以开始食用，一般10天左右。 较少 较高 越高 过高 过低 过短 C 2023山东卷 泡菜是源自中国本土的传统发酵食品，古称菹，这是一个会意字,“且”为象形的泡菜坛，在泡菜坛里盛上盐水，放入草本植物，这就是泡菜。下列有关泡菜制作的说法正确的是( ) A、泡菜发酵过程中，只有乳酸菌一种微生物在发挥作用。 B、乳酸菌是异养好氧微生物，因此在制作泡菜时需要不时打开泡菜坛盖。 C、制作泡菜时，盐水的浓度要适宜，需煮沸冷却待用。 D、制作泡菜时，用水密封泡菜坛主要是 为了防止空气中杂菌污染。 C 以乳酸菌为主 异养厌氧生物 主要目的是保证坛内发酵所需的无氧环境 知识点四：果酒和果醋的制作 1、果酒制作原理： (1)果酒制作菌种： ①细胞结构归类： 单细胞真菌，真核生物。 酵母菌 ②同化作用类型： ③异化作用类型： ④生殖方式： 兼性厌氧生物 异养生物 新陈代谢类型： 。 异养兼性厌氧生物 出芽生殖和孢子生殖 （2）果酒制作原理： ①有氧气环境中，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。 ②在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵。 反应式 C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 能量 酶 场所？ 反应式 C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量 酶 场所？ ⑤ 知识点四：果酒和果醋的制作 1、果酒制作原理： （3）果酒发酵条件 ① 温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。 ●酵母菌的最适生长温度约为 。 ●发酵的温度一般控制在 。 （4）发酵时间： 。 ②初期 氧，后期 氧。 （5）酵母菌的来源： 果皮表面附着的野生型酵母菌。 2、果醋制作原理： 醋酸菌。 (1)果醋制作菌种： 单细胞细菌，原核生物。 ①细胞结构归类： ②生殖方式： 二分裂。 ③适宜的pH。 28℃ 18-30℃ 需 无 10-12d 知识点四：果酒和果醋的制作 2、果醋制作原理： ③同化作用类型： ④异化作用类型： 好氧生物 异养生物 新陈代谢类型： 。 异养好氧生物 (1)果醋制作菌种： ①当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将糖分解成乙酸。 ②当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再变为乙酸。 （2）果醋制作原理： 反应式 C6H12O6 + 2O2 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O + 能量 酶 反应式 C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + 能量 酶 （3）果醋发酵条件 ①温度： 。 （4）发酵时间： 。 ②始终 氧。 30-35℃ 需 7-8d ③适宜的pH。 知识点四：果酒和果醋的制作 2、果醋制作原理： （5）醋酸菌的来源: 空气中的野生型醋酸菌。 3、制作流程： 器具消毒 洗葡萄 榨汁装瓶 果酒发酵 果醋发酵 （1）器具消毒要求： 先用 清洗，再用 消毒，晾干。 （2）洗葡萄要求： ①先冲洗再除枝梗，避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？是否冲洗次数越多越好？ ②次数不能太多，一是容易将皮洗破，二是要防止葡萄皮上的菌种流失。 （3）装瓶要求： 要留有大约1/3的空间。 ①上部空间含有氧气，有利于前期酵母菌的有氧呼吸，从而大量繁殖。 ②防止发酵旺盛时汁液溢出。 洗洁精 70%酒精 知识点四：果酒和果醋的制作 3、制作流程： （4）果酒发酵控制： 每隔12h左右将瓶盖 一次（注意不是打开瓶盖），然后再将瓶盖拧紧。 ●释放酵母菌无氧呼吸产生的C02，防止瓶内压力过大。 （5）果醋发酵控制： ①酒精发酵结束，将瓶盖打开，盖上一层纱布，就可以进行葡萄醋的发酵。 ●透气，防止杂菌进入。 思考：果酒发酵到果醋发酵需要改变哪些条件？ ①氧气：无氧到有氧。 ②温度：由18-30℃升高到30-35℃。 ②醋酸菌是严格的好养生物，对氧气的含量特别敏感，发酵过程中即使是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。 ●防止杂菌进入，同时营造无氧环境。 拧松 易错辨析 (1)发酵的实质是将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物。 ( ) (2)乳酸菌是厌氧细菌,无氧呼吸产物是乳酸与C02。 ( ) (3)亚硝酸盐会危害人体健康,一定要禁止食用。 ( ) (4)制作果醋的过程中,起主要作用的是果皮表面附着的野生型酵母菌。( ) (5)只要O2充足,乙酸发酵的产物是一样的。 ( ) (6)制作果酒和果醋的连续过程中要保持温度恒定。 ( ) (7)葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是突变型酵母菌。 ( ) (8)酿酒过程中密封的时间越长，酵母菌产生的酒精量就越多。 ( ) (9)毛霉和酵母菌的区别是有无以核膜为界限的细胞核。 ( ) √ √ × × × × × × × 注意不能摄入过量 空气中的醋酸菌 与糖源是否充足有关 由18-30℃升高到30-35℃ 野生型 先升高后稳定 均为真核生物 知识点四：果酒和果醋的制作 （1）在制果酒的过程中，发酵液有哪些变化？分析引起变化的原因？其中最明显的变化是发生在发酵后多少天？ ①由于发酵作用，糖分大部分转变为 。CO2排出越来越旺盛，使发酵液产生 ，甚至沸腾。 ②微生物代谢产生CO2和各种有机酸，pH 。 ③发酵过程产热，会使发酵液温度 。 ④发酵过程中，色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中，颜色 。 ⑤液体密度 ，因为酒精密度小于葡萄糖溶液密度。 ⑥呼吸过程中产生的CO2不断排出,发酵液重量 。 ●在发酵 天后这种现象最明显 5、结果分析与评价： CO2和乙醇 气泡 下降 上升 加深 变小 下降 10 知识点四：果酒和果醋的制作 （2）在制作果酒的过程中,除了酵母菌是否还有其他微生物生长?它们会对果酒发酵产生影响吗?如果有,如何避免这种影响? （3）在制作果醋的过程中酵母菌是否还会继续发酵?醋酸菌从何而来?采用什么措施可以加快果醋的制作? ①还有 等微生物生长，它们会对果酒发酵产生一定的影响。 ③为了缩短发酵时间、确保品质的稳定，工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得 菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。 ②这就要求在发酵的过程中控制好各种条件。 如:控制好 等。 ①随着果醋发酵的进行，发酵液中的 等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。 ②果酒发酵结束后会打开瓶盖，这个时候 进入发酵液。 乳酸菌、醋酸菌 无氧条件、温度条件、pH酸性 pH、温度 空气中的醋酸菌 单一 知识点四：果酒和果醋的制作 5、结果分析与评价： （4）果酒发酵后如何检测是否有酒精的产生? ●酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应成灰绿色。 ②重铬酸钾法 ●注意该方法是定性测定，不能定量，无法测定 。 ①简单易行的方法：可通过 来初步鉴定。 （5）果醋发酵后如何检测是否有醋酸的产生? ①简单易行的方法：可通过 来初步鉴定。 ②测定发酵前后的 。 嗅味和品尝 酒精浓度 嗅味和品尝 pH 知识点四：果酒和果醋的制作 （6）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？ 5、结果分析与评价： 设置 组，将葡萄汁进行 ，分别装入1和2号发酵瓶中，1号加入酵母菌，2号 ，比较发酵结果。 （5）在变酸的酒的表面观察到的菌膜是什么？ 醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。 ①在 的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而大多数其他微生物无法适应这一环境而受到 。 ②发酵后期， 浓度升高，也会 酵母菌和其他杂菌的生长，所以一般情况下酒精浓度不会超过16%。 （7）为什么果酒发酵过程一般不易受杂菌污染？ 对照 高压灭菌 不加 缺氧、呈酸性 抑制 酒精 抑制 ╳ ╳ C6H12O6 2C3H6O3 + 能量 酶 √ D 课后练习与应用 课后练习与应用 （1）各种泡菜、酱油、醋、粮食酒、腐乳、酸菜、豆豉、瓜豆、豆瓣酱等。 ①蚕豆和面粉混合发酵，利用了毛霉和曲霉等微生物产生的 的作用。 ②发酵好的霉豆瓣加入菜油、盐、辣椒、姜、花椒、等调味，封口一月左右即可食用。 （2）例如，豆瓣酱的制作 蛋白酶和脂肪酶 课后练习与应用 （1）13天后，此时亚硝酸盐含量最低。 （2）盐水中盐的浓度过高，抑制了乳酸菌等微生物的生长。 （3）增加乳酸菌的数量，使其在短时间内形成菌种优势。 二、拓展应用 3、果酒和果醋改进装置及其分析： ①充气口可充入无菌空气 ●果酒发酵前期 ，后期 。 ●果醋发酵时连接 . ⑤出料口用以 发酵情况。 ②夹子在果酒发酵前期打开，后期关闭；果醋发酵时需一直打开。 夹子 ③排气口用于排出多余的气体（如 ），防止瓶内压力升高而引起爆裂。 ④长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止 。 ⑥注意水管与液面的位置。 课后练习与应用 打开 关闭 充气泵 CO2 空气中的微生物污染 监测 巩固与提高 A 例1、 巩固与提高 A 真核 原核 巩固与提高 让酵母菌在有氧条件下大量繁殖。 温度、pH、溶解氧 酵母菌数量、酒精含量 不足 发酵前后pH 酵母菌及醋酸菌大量的代谢产物如酒精及醋酸抑制了其他杂菌的生长繁殖。 醋酸菌是好氧细菌，最适生长温度为30-35℃（夏天温度高），导致醋酸菌大量繁殖产生醋酸。 例3、 谢谢观看 完成课时作业（一） 33 $$