1.1 传统发酵技术的应用（教学课件）-【上好课】2024-2025学年高二生物同步精品课堂（人教版2019选择性必修3）

选择性必修三《生物技术与工程》 第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用 目录 课堂小结 探究新知 04 情境导入 03 02 二.尝试制作传统发酵食品 一.发酵与传统发酵技术 01 课堂练习 1.概念： 指利用微生物特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。 发酵工程 科技探索之路 2.应用： 情境导入 葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄为原料发酵而来的饮品，为什么口感不一样呢？ 葡萄醋 葡萄酒 你想自己动手制作葡萄酒和葡萄醋吗？ 葡萄酒：酵母菌无氧呼吸产生了酒精； 葡萄醋：醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸。 20 10 注： 植物无氧呼吸产生酒精不是发酵。 氧气需求 (3)类型： (2)原理： 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力。 微生物的代谢 是指人们利用_______，在_____的条件下， 将原料通过 转为人类所需产物的过程。 (1)发酵: 适宜 微生物 一.发酵与传统发酵技术 发酵 1 厌氧发酵 好氧发酵 醋酸发酵 酒精发酵 乳酸发酵 醋酸杆菌 酵母菌 一.发酵与传统发酵技术 传统发酵技术 2 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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术。 (1)概念： (2)类型： 泡菜、粮食白酒、腐乳等 豆豉、酱、酱油等 生产条件不易控制，产品容易受杂菌污染，食品安全性低等。 (3)缺点： 固体发酵（ ） 半固体发酵（ ） 6 (4)实例：腐乳制作 ②原理： 酵母、曲霉和毛霉等多种微生物 (毛霉起主要作用) 蛋白质 脂肪 小分子的肽 氨基酸 甘油 脂肪酸 + + 脂肪酶 蛋白酶 ①菌种： 酵母，曲霉和毛霉等，毛霉（真核） a.菌种来源： 空气中的毛霉 b.代谢类型： 异养需氧型 c.生殖方式： 孢子生殖 d.适宜温度： 15-18℃ 电子显微镜下的毛霉 一.发酵与传统发酵技术 传统发酵技术 2 （味道鲜美，易于消化吸收） 一.发酵与传统发酵技术 传统发酵技术 2 思考辨析：使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？ 不属于，使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。 例如：直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术，若直接接种毛霉，则不属于。 （1）菌种： 乳酸菌 ①菌种来源： 植物体表面天然的乳酸菌 ②代谢类型： 异养厌氧型 ③种类： 乳酸链球菌、乳酸杆菌 （原核生物） （2）发酵原理： 在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 乳酸链球菌（球状） 乳酸杆菌（杆状） 发酵期间，乳酸会___________，当它的质量百分比为____________时，泡菜的口味、品质最佳； 不断积累 0.4%-0.8% 二.尝试制作传统发酵食品 制作泡菜 1 还有酵母菌、大肠杆菌 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖； （3）方法步骤： 配制5%-20%的盐水，盐水煮沸，冷却待用； 配制盐水 原料处理、蔬菜装坛 加盐水 封坛发酵 向坛盖边缘的水槽中注满水，并常向水槽中补充水；温度控制发酵时间； 装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满； 过高：发酵受抑制，泡菜风味差； 过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。 创造无氧环境 ①发酵初期，酵母菌等较活跃，发酵产物中有较多CO2，防止发酵液溢出坛外；②防止盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；③留一定空间，方便拿取泡菜。 发酵初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止。 杀菌除氧 不影响乳酸菌的活动 二.尝试制作传统发酵食品 制作泡菜 1 ①泡菜逐渐变酸，坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是什么？原因？ 乳酸菌数量增多，杂菌数量减少； 因为乳酸菌比其他杂菌更耐酸。 ②泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？ 温度高低，腌制方法，时间长短，食盐用量等。 （4）结果分析与评价 在什么情况下，亚硝酸盐会转化为亚硝胺？ 适宜的pH、温度和一定的微生物作用 氧化 维生素C、E和酚类物质 硝酸盐 亚硝酸盐 还原 细菌等微生物 (硝酸还原菌产生硝酸还原酶) 二.尝试制作传统发酵食品 制作泡菜 1 (5)泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化： 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵前期 发酵中期 发酵后期 变化曲线 少（O2抑制乳酸菌活动） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用） 最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动） 增多 达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解） 减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动） 继续增多， 最后保持稳定 下降至保持相对稳定 （硝酸盐还原菌被完全抑制） 二.尝试制作传统发酵食品 制作泡菜 1 ①据图分析，从亚硝酸盐含量看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？ ②他第一次制作出的泡菜“咸而不 酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？ ③加入“陈泡菜水”的目的是什么？ 13天后食用比较好，亚硝酸盐含量低 盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物 “陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸 二.尝试制作传统发酵食品 制作泡菜 1 拓展应用P8,2 牛奶发酵为酸奶主要依靠乳酸菌的发酵作用，而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌。 2.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶？ 二.尝试制作传统发酵食品 制作泡菜 1 1.为什么制作泡菜时，会产生白膜？ 密封不严，产膜酵母菌繁殖 泡菜坛不干净，有油脂、杂菌污染。 酵母菌 (一)制作果酒 兼性厌氧型真菌 在无氧情况下进行酒精发酵 含糖量较高的蔬菜、水果表面 酿酒、制作馒头和面包 植物体表面天然的酵母菌（真核） ①代谢类型： ②作用： ⑤应用： ③分布： ④适宜温度和时间： 约为28℃，10-12d 1.菌种： 繁殖方式主要为出芽生殖 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖： 无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精： 3.温度控制： 一般酒精发酵18～30℃，酿酒酵母菌繁殖最适为28℃左右。 4.气体控制： 前期需氧，后期无氧。 C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2 酶 C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O 酶 2. 原理： (一)制作果酒 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 醋酸菌 C6H12O6 + 2O2 2CH3COOH（乙酸）+ 2H2O + 2CO2 + 能量 酶 异养好氧细菌 30~35℃,7-8d 各种风味的醋 ①代谢类型： ②作用： ③适宜温度和时间： ④应用： 在氧气、糖源充足时，将糖分解成醋酸； 当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 C2H5OH + O2 CH3COOH（乙酸）+ H2O + 能量 酶 2. 原理： 1.菌种： 空气中的醋酸菌（原核） 繁殖方式为二分裂 (二)制作果醋 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 发酵 产品 所需 菌种 生物 分类 代谢类型 适宜温度 发酵对氧 的需求 泡菜 ______ 原核 生物 ________ 18～20 ℃ 密闭不需氧 果酒 ______ ____ ____ 异养 兼性厌氧 _________ 前期需氧， 后期不需氧 果醋 ______ ____ ____ ________ _________ 一直需氧 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌 异养厌氧 真核 生物 原核 生物 异养需氧 18～30 ℃ 30～35 ℃ 小结：制作泡菜、果酒、果醋的微生物及其代谢特点 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 3.果酒发酵与果醋发酵的装置 结构 作用 酒精发酵时状态 醋酸发酵时状态 充气口 排气口 出料口 通入空气 关闭 打开，并接入气泵 排出CO2 打开 打开 便于取样监测 关闭 关闭 其目的是防止空气中微生物的污染。 排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，为什么？ 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用; 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 4.果酒与果醋的制作过程 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干; 用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖; 去除表面灰尘、污物 不能反复冲洗，会破坏菌种 避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会 ①先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵； ②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30-35℃，时间为7-8d。 排出气体 防止杂菌污染 果酒发酵 (酒精发酵) 果醋发酵 （醋酸发酵） 空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖 4.果酒与果醋的制作过程 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 将温度控制在18-30℃进行发酵，在发酵过程中， 每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10-12d。 可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。 果醋 果酒 5.怎样判断果酒、果醋的制作是否成功呢？ a.闻 b.品尝 c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色） a.闻 b.品尝 c.使用pH试纸检测和比较发酵前后的pH值 d.观察醋酸菌膜是否形成 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 6.结果分析与评价 (1)在制作果酒和果醋的过程中，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？引起变化的原因是什么？ ①果酒:发酵液会产生气泡，因为酵母菌发酵产生CO2； CO2越来越多，会出现“沸腾”现象， 发酵10天后，最明显。 ②用紫色葡萄制酒，果皮进入发酵液的花青素会越来越多， 因变成深红色。 ③ 果醋: 一般不产气泡，液面上会出现一层菌膜（醋酸菌膜）。 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 (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？ 还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。绝大多数微生物 因缺O2和酸性环境而受抑制。 乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，使果酒变质。 通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。 制果酒过程中尽量减少O2含量，可抑制醋酸菌生长繁殖。 通过调节发酵的温度、果酒的pH等控制醋酸菌的含量。 6.结果分析与评价 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 2 (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？ 不会，随醋酸发酵进行，发酵液的pH、发酵温度 等均不利于酵母菌的生长繁殖，酵母菌活性很低。 打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入大量繁殖， 其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。 工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。 先买一瓶醋， 打开暴露于空气，之后在醋的表面会有一层醋酸菌膜，用这层薄膜进行接种可加快果醋制作。 6.结果分析与评价 二.尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 课堂小结 传统发酵技术的应用 发酵与传统发酵技术 尝试制作传统发酵食品 发酵 传统发酵技术 发酵原理 探究实践 泡菜制作 制作果酒和果醋 1.下列关于传统发酵技术中相关微生物的叙述，正确的是(　　) A．在葡萄酒的制作过程中，密封时间越长，酵母菌产生的酒精量就越多 B．果醋的生产过程中，具有协同作用的菌种是酵母菌和醋酸菌 C．毛霉属于单细胞细菌，没有由核膜包被的细胞核 D．乳酸菌是厌氧型细菌，在无氧条件下，也可以将葡萄糖分解成酒精和CO2 B　 B　 营养物质消耗，代谢废物积累，生存条件恶化，酵母菌死亡数量增加，酒精量减少 毛霉是真核生物，有核膜包被的细胞核 乳酸菌在无氧条件下进行无氧呼吸，产物是乳酸 课堂练习 2.(多选)在制作发酵食品的学生实践中，控制发酵条件至关重要。 下列相关叙述错误的有(　　 　) A．泡菜发酵后期， 尽管乳酸菌占优势，但仍有产气菌繁殖， 需开盖放气 B．制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3，制作泡菜的盐水要淹没全部菜料 C．葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌，制作好葡萄酒后，可直接通入无菌空气制作葡萄醋 D．果酒与果醋发酵时温度宜控制在18～25 ℃，泡菜发酵时温度宜控制在 30～35 ℃ ACD　 ACD　 课堂练习 乳酸菌属于厌氧菌，不能开盖放气 醋酸菌来自空气或接种 还需要适当提高发酵温度 果酒发酵温度宜控制在18～30 ℃，果醋发酵时温度宜控制在30～35 ℃，泡菜的制作温度低于30～35 ℃。 $$