1.1 传统发酵技术的应用 课件 2024—2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

生物技术与工程 发酵工程 基因工程 重组DNA技术的基本工具 传统发酵技术的应用 细胞工程 生物技术的安全性与伦理问题 微生物的培养技术及应用 动物细胞工程 植物细胞工程 基因工程的基本操作程序 基因工程的运用 蛋白质工程的原理和应用 转基因产品的安全性 发酵工程及其应用 胚胎工程 关注生殖性克隆人、禁止生物武器 高中生物选择性必修3 生物技术与工程 自然发酵或曲种传代的固体发酵法生产其他食品，但不明其原理 战国中山酒 1850年 约9000年前 法国巴斯德证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与发酵联系起来 1897年 20世纪40年代 科学家发现酶在酵母菌发酵中的作用，了解了发酵的本质。传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变。发酵向工业化生产方向发展 由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术。抗生素发酵工业兴起 P2-3 从传统发酵技术到发酵工程 科技探索之路 科学家用微生物生产谷氨酸，开始人工诱变特定微生物。酶制剂、多糖、维生素发酵工业兴起 20世纪70年代 1957年 发酵工程进入定向育种的新阶段 20世纪80年代 对发酵过程进行综合研究，能够自动记录和控制发酵过程的全部参数 重组胰岛素生产 P2-3 从传统发酵技术到发酵工程 科技探索之路 第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用 高中生物选择性必修3 生物技术与工程 1 掌握传统发酵技术的概念和特点，说出常见的传统发酵食品。（生命观念） 2 关注食品安全和健康的生活方式。（社会责任） 3 掌握制作泡菜、果酒和果醋的原理及操作时应注意的问题，体验制作泡菜、果酒和果醋的过程;说出传统发酵技术的优点与不足。（科学探究、科学思维） 学习目标 问题：为什么一个是醇厚浓郁、耐人寻味的酒，一个却是酸味柔和、口感绵长的醋呢？ 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。 P4 从社会中来 葡萄酒和葡萄醋是人类以葡萄为原料利用微生物发酵制作而来的，它们的制作方法有什么不同？你想不想自己动手制作呢？ 葡萄及葡萄酒 葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。 醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。 唐·王翰《凉州曲》 情境导入 SZ-LWH 发酵与传统发酵技术 尝试制作传统发酵食品—腐乳 尝试制作传统发酵食品—泡菜 尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 第1节 传统发酵技术的应用 1 2 4 目 录 SZ-LWH 3 我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。 夏禹时期，已有了关于少康（即杜康）造秫酒的传说。 最初可能是发现储存的水果会自然发酵变成酒，因而逐渐摸索出酿酒技术的。 汉代砖刻上的酿酒图 展示我国古代酿酒作坊的绘画作品 早期酿酒技术 1 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 资料1.夏禹时期，已有了关于杜康造秫酒的传说。我国酿造白酒的工艺在 世界上独树一帜，白酒一般是以谷物为原料，加酒曲发酵而成的。 资料2.1857年，法国的微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活 的酵母菌引起的。 资料3.研究人员用显微镜观察酒曲，发现酒曲内含有根霉、曲霉、毛霉、 酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等几十种微生物。 1.酒曲是什么? 微生物 使原料通过微生物的代谢转化为人类所需的产物。 思考： 2.酿酒加酒曲的目的是什么? 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的。此后人们才开始了解发酵的本质。 法国微生物学家巴斯德 1857年，法国微生物学家巴斯德(L.Pasteur，1822～1895)通过显微镜观察，提出酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。德国化学家李比希(J.V. Liebig，1803～1873)却坚持认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用。两种观点争执不下。 发酵 2 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 原料 （复杂的分子） 适宜的条件 微生物代谢 人类所需产物 （简单分子） 法国微生物学家巴斯德 （1）概念： 微生物代谢 微生物的代谢的某些产物 (乙醇、乳酸、氨基酸、抗生素、酶制剂等) 微生物的有氧呼吸、无氧呼吸、次生代谢等 人类所需产物 发酵 2 人们利用________，在_______的条件下，将原料通过_____________转化为 的过程。 微生物 适宜 微生物的代谢 人类所需要的产物 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 一、 （2）原理： 不同的微生物具有产生_______________的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。 不同代谢产物 思考：为什么不同微生物产生的代谢产物不同？ 不同微生物的遗传物质不同，导致其细胞内催化反应的酶不同，进而导致代谢途径有差异； 如底物为葡萄糖，无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，而乳酸菌进行乳酸发酵。 发酵 2 （1）概念： 人们利用________，在_______的条件下，将原料通过_____________转化为 的过程。 微生物 适宜 微生物的代谢 人类所需要的产物 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 一、 （2）原理： 不同的微生物具有产生_______________的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。 不同代谢产物 思考： 发酵 2 （1）概念： 人们利用________，在_______的条件下，将原料通过_____________转化为 的过程。 微生物 适宜 微生物的代谢 人类所需要的产物 同种微生物产生的代谢产物一定相同？ 同一种微生物处于不同环境条件下时，代谢途径也会出现差异。 如底物为葡萄糖的情况下，酵母菌在有氧、无氧条件下的代谢产物不同。 发酵的实质就是微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸，是一个物质氧化分解的过程。 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 一、 （2）原理： 不同的微生物具有产生_______________的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。 不同代谢产物 发酵 2 （1）概念： 人们利用________，在_______的条件下，将原料通过_____________转化为 的过程。 微生物 适宜 微生物的代谢 人类所需要的产物 （3）类型： 好氧发酵 厌氧发酵 如：醋酸发酵、谷氨酸发酵 如：酒精发酵、乳酸（泡菜、酸奶）发酵 氧气需求 对微生物而言，“发酵”在有氧和无氧条件下都能进行。 必修一（P94）中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”，是狭义的发酵概念。 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 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 固体发酵（泡菜、粮食白酒、腐乳等） 半固体发酵（豆豉、酱、酱油等） 霉菌 传统发酵技术 3 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH （3）传统发酵技术的优点： 操作简单，适用于家庭式或作坊式生产，它是文化的传承等。 （4）传统发酵技术的缺点： 传统发酵技术 3 生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一等。 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 自养型： 异养型： 光能自养型 化能自养型 （硝化细菌） （绿色植物、蓝细菌） 能直接把无机物制造成有机物 自己不能制造有机物，只能以现成的有机物来维持生活。 （大多数动物） 同化作用类型 需氧型： 兼性厌氧型： 异化作用类型 厌氧型： 指在有空气的环境中才能生长繁殖的生物,包括人类、动物、植物等 必须在无分子氧的环境中才能生长繁殖的生物 是指在有氧条件下生长良好，在无氧条件下也能生长的生物 知识拓展—生物代谢类型 代谢类型：同化作用类型＋异化作用类型 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 思考辨析 1.使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？ 不属于 2.直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术吗？ 属于 4.下列有关传统发酵技术的叙述，正确的是（ ） A.发酵所用的微生物均为原核生物 B.不同发酵产品所用原料必定不同 C.传统发酵均需在通气条件下进行 D.发酵所用菌种都是天然存在的微生物 D 使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。 3.每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣酱的口感都不完全相同，有些 年份甚至制作不成功，你知道这是为什么吗？ 发酵的生产条件不易控制，容易受杂菌污染。 一、发酵与传统发酵技术 SZ-LWH 发酵与传统发酵技术 尝试制作传统发酵食品—腐乳 尝试制作传统发酵食品—泡菜 尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 第1节 传统发酵技术的应用 1 2 4 目 录 SZ-LWH 3 二、尝试制作传统发酵食品—腐乳 SZ-LWH 1.原料： 2.参与发酵的微生物：________、______和______等，其中起主要作用 的是________。 酵母菌 曲霉 毛霉 毛霉 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.分适宜温度： 15-18℃ 毛霉： 真核生物 (好氧发酵) 毛霉是一种丝状真菌 豆腐 二、尝试制作传统发酵食品—腐乳 SZ-LWH 1.原料： 2.参与发酵的微生物：________、______和______等，其中起主要作用 的是________。 酵母菌 曲霉 毛霉 毛霉 豆腐 3.腐乳制作的原理 味道鲜美，易于消化吸收，又便于保存。 蛋白质 ________+________ 蛋白酶 脂肪酶 脂肪 甘油 + 脂肪酸 氨基酸 小分子肽 4.腐乳制作流程 二、尝试制作传统发酵食品—腐乳 SZ-LWH 让豆腐长出毛霉 直接利用空气中的毛霉孢子或者直接接种毛霉（15-18℃，一定湿度） 目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶 加盐腌制 目的：析出豆腐中的水分、抑制微生物生长 加卤汤装瓶 卤汤包括酒和香辛料 酒（12%）：抑制微生物生长， 并使腐乳具有独特香味； 香辛料：调味，防腐杀菌。 密封腌制 卤汤中酒的含量在12%左右的原因：过高会延长腐乳成熟的时间，过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。 方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点 制腐乳坯 含水量70%左右为宜，含水量过高不易成形，过低不利于毛霉生长。 二、尝试制作传统发酵食品—腐乳 SZ-LWH （1）发酵是指人们利用微生物，在缺氧的条件下，将原料通过微 生物的代谢转化为人类所需要的产物 （ 　　） （2）毛霉主要通过产生蛋白酶分解蛋白质参与腐乳发酵 （ 　 ） （3）腐乳制作利用了毛霉等真菌的有氧呼吸 （　 　） 1.判断常考语句，澄清易混易错 2.判断下列食品是传统发酵食品的是________________________________。 ①豆腐　②腐乳　③酱油　④香醋　 ⑤豆油　 ⑥泡菜 ⑦豆豉　⑧馒头　⑨米酒　⑩豆浆　 ⑪酸奶　 ⑫米饭 ②③④⑥⑦⑧⑨⑪ 思考辨析 二、尝试制作传统发酵食品—腐乳 SZ-LWH 发酵与传统发酵技术 尝试制作传统发酵食品—腐乳 尝试制作传统发酵食品—泡菜 尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 第1节 传统发酵技术的应用 1 2 4 目 录 SZ-LWH 3 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 思考:在家庭制作中，是用纯牛奶和酸奶充 分搅拌后，盖上盖子发酵。加酸奶的 原因是什么？ 酸奶中有乳酸菌，用作菌种 酸奶有促进消化作用，我们可以尝试在家制作酸奶。 思考:为什么含有抗生素的牛奶不能发酵 为酸奶？ 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。 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 1.菌种： 乳酸菌 ——原核生物（细菌） ①.生殖方式： 分裂生殖（二分裂生殖） ②.代谢类型： 异养厌氧型 ③.种类： 乳酸链球菌、乳酸杆菌 ④.分布： 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内部 乳酸杆菌（制作酸奶） 乳酸链球菌（制作泡菜） ⑤.最适温度： 适宜发酵温度为30～40℃。 2.原理： 3.菌种来源： C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量 酶 植物体表面天然的乳酸菌 在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸 4.发酵条件： 适宜的温度，根据室内温度控制发酵时间，严格控制厌氧条件。 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 5.材料用具 （2）调味品：如花椒、八角、生姜、蒜瓣及其他香辛料。 （3）白酒、白砂糖和盐。 一般用白菜、洋白菜、黄瓜、豇豆、胡萝卜、白萝卜等。 （1）各种蔬菜（选新鲜蔬菜或其他原料，因为亚硝酸盐 的含量低）均可， （4）泡菜坛的选择 火候好 坛沿深、 盖子吻合好 无裂纹、无砂眼 检查方法：坛口向上，压入水中，看坛内壁有无渗水现象。 也可使用玻璃制作的泡菜坛 若泡菜坛漏气，会使需氧型微生物大量繁殖，引起蔬菜腐烂。 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 6.泡菜制作过程 配制盐水 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； ①盐的作用： 调味，抑制其他微生物生长 ②5%-20%的盐水： 过高，口味不佳，乳酸发酵将受抑制； 过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。 杀灭水中的微生物，去除水中的溶解氧 ③盐水煮沸的目的： 防止高温杀死入坛微生物 ④盐水冷却后使用的目的： 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 配制盐水 原料处理装坛 将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满； 泡菜发酵初期，大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，产生较多的CO2，防止发酵液溢出坛外； 防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂； 留有一定空间，方便拿取泡菜 思考：为什么泡菜坛只能装八成满？ 6.泡菜制作过程 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 加盐水 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖； 封坛发酵 配制盐水 原料处理、装坛 向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间。 思考：使盐水没过菜料以及用水密封泡菜坛的目的 是什么？ 创造无氧环境等 6.泡菜制作过程 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 2.为什么泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？ 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，适合酵母菌的繁殖。 3.你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何? 成果展示 泡菜好吃，但不宜多吃，泡菜中亚硝酸盐会危及人体健康 思考：1.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？ 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时发生变质（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。 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 7. 结果分析与评价 泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定； 通过在显微镜下观察乳酸菌的形态和数目； 根据亚硝酸盐的含量来评定。 一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无浮沫，菜质脆嫩度适口，酸甜咸味适宜，具有一定的香气，咀嚼后无渣等。 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH ②亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中的低铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白，从而导 致缺氧性中毒症状。 ③膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下 会转变成致癌物质亚硝胺（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。 注意：亚硝酸盐本身并不致癌，亚硝酸盐会转化为亚硝胺（致癌、致畸和致突变）作用 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) 氧化 维生素C、E和酚类物质 亚硝胺 亚硝胺具有致癌作用 适宜的pH、温度和一定的微生物作用 知识拓展： ①亚硝酸盐为白色粉末，外观与食盐相似，有咸味，易溶于水，可作食品添加剂。 亚硝酸盐 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 泡菜发酵过程中，不是乳酸菌单独发酵的结果 乳酸积累，pH过低；乳酸菌的生长也受到抑制，乳酸菌数量减少。 发酵初期 多种微生物（如大肠杆菌、酵母菌）进行有氧呼吸，利用O2产生较多的CO2，坛沿水槽内有气泡放出。此阶段是形成无氧环境的过程。 发酵中期 发酵后期 由于乳酸发酵，乳酸不断积累、pH降低，厌氧状态形成，乳酸菌活跃，产生大量乳酸；同时由于pH降低、O2耗尽，酵母菌、大肠杆菌等其他微生物活动受抑制。这一时期为泡菜完全成熟阶段。 泡菜发酵阶段： 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 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 发酵中期 发酵后期 曲线模型 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制） 最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动） 减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动） 少 积累增多，pH下降 继续增多，最后保持稳定，pH继续下降。 增加（硝酸盐还原菌的作用） 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） 下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制） 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 典例：（教材P8拓展应用2）某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，在用5%的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见右栏曲线图，请你帮他分析问题。 （1）据图分析，从亚硝酸盐含量来看，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？ 11—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，发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。 “陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH (1)制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的 ( ) (2)发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量分数为0.04%～0.08%时，泡菜的口味、品质最佳 ( ) (3)选材装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装满 ( ) (4)制备泡菜时，盐水煮沸后可以立即使用 ( ) (5)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件 ( ) (6)泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生，腌制方法、时间长短和温度高低等条件都对亚硝酸盐的含量有影响 ( ) √ × × × × √ 思考辨析 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 回答下列有关泡菜制作的问题： (1)制作泡菜时，所用盐水要煮沸，其目的是______________________________ 为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是________________________。 (2)泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即乳酸菌进行___________的过程。该过程发生在乳酸菌的_____________中。 (3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有__________、________和____________等。 (4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是________________________________原因是______________________。 杀灭盐水中的微生物并除去水中氧气 增加乳酸菌的数量　 无氧呼吸 细胞质基质　 温度 腌制时间　 食盐用量　 乳酸菌数量增多，杂菌数量减少　 乳酸菌比杂菌更耐酸 典例分析 三、尝试制作传统发酵食品—泡菜 SZ-LWH 发酵与传统发酵技术 尝试制作传统发酵食品—腐乳 尝试制作传统发酵食品—泡菜 尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 第1节 传统发酵技术的应用 1 2 4 目 录 SZ-LWH 3 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH (一）酒精发酵 1.菌种： 酵母菌 真核生物（单细胞真菌） ①.生殖方式： 出芽生殖（主要）或孢子生殖 ②.代谢类型： 异养兼性厌氧型。 酵母菌的出芽生殖 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： C6H12O6 2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量 酶 C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O＋能量 酶 （依旧是以有氧呼吸为主） ④.应用： 酿酒、制作馒头、面包等。 ③.菌种来源： 自然发酵的菌种主要是附着在新鲜水果（如葡萄）的果皮表面的野生酵母菌 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH （2）发酵条件 制作果酒时将温度控制在__________ 进行发酵。 温度： 氧气： 制作果酒时，酵母菌先在 的情况下大量繁殖； 后在 下，进行酒精发酵。 氧气充足 无氧条件 18～30℃ 最适生长温度约为_____ 28℃ 10～12天 pH： 呈酸性。（5.0～6.0） 时间： (一）酒精发酵 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 1.菌种： 醋酸菌 原核生物（好氧细菌） ①.生殖方式： 二分裂生殖 ②.代谢类型： 异养需氧型 ③.最适条件： 多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。pH呈酸性。 ④.应用： 食醋、果醋等 ⑤.菌种来源： 空气中的野生醋酸菌或人工接种的醋酸菌 醋酸菌对氧气的含量很敏感，当进行深层发酵时，即使短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌的死亡。 (二）醋酸发酵 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH （2）发酵条件 温度： 氧气： 将温度控制在 进行发酵。 30～35℃ 需要在充足的氧气条件下 醋酸菌对 氧气 的含量很敏感，当进行深层发酵时，即使短时间 中断通入氧气 ，也会引起醋酸菌的 死亡 。 7～8天 pH： 呈酸性。 时间： (二）醋酸发酵 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH ① 当氧气、糖源充足时： ② 当氧气充足，缺少糖源时： “糖制醋” 将乙醇转变成乙醛，再将乙醛变为乙酸 “酒变醋” （3）发酵原理： C6H12O6＋2O2 → 2CH3COOH(乙酸）＋2H2O＋2CO2＋能量 酶 C2H5OH＋O2 → CH3COOH(乙酸）＋H2O＋能量 酶 (二）醋酸发酵 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH （三）果酒果醋的制作 1.材料用具 洗洁精、体积分数70﹪的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等 新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等） 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 2.果酒发酵与果醋发酵的装置 为什么排气口胶管长而弯曲？ 防止空气中微生物的污染 该装置还能继续改进吗？ 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 发酵瓶只装2/3液体不装满原因？ 暂时储存发酵产生的CO2，起到缓冲作用 出料口 充气口 排气口 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 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 器具消毒 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 ①70%的酒精的作用： 消毒，防止器具的杂菌污染 （三）果酒果醋的制作 3.方法步骤 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 器具消毒 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 （三）果酒果醋的制作 3.方法步骤 冲洗葡萄 取新鲜葡萄，先用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。 ②冲洗的目的： ③冲洗1-2次即可，能否反复冲洗，为什么？ ④为什么去梗前冲洗? 避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会 去除葡萄表面灰尘、污物 不能。 防止野生菌种数量减少，影响发酵 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 器具消毒 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 （三）果酒果醋的制作 3.方法步骤 冲洗葡萄 取新鲜葡萄，先用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。 榨汁装瓶 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 ⑤葡萄汁装入发酵瓶时，为 何要留有1/3的空间？ 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。 防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 器具消毒 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 （三）果酒果醋的制作 3.方法步骤 冲洗葡萄 取新鲜葡萄，先用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。 榨汁装瓶 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 酒精发酵 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. ⑥ 每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的： 排出发酵产生的CO2 防止空气中的杂菌及O2进入而污染发酵液 ⑦ 拧松但不打开的目的： 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 器具消毒 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 （三）果酒果醋的制作 3.方法步骤 冲洗葡萄 取新鲜葡萄，先用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。 榨汁装瓶 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 酒精发酵 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. 温度控制在18-30℃发酵的原因： 因为果皮表面附着的野生酵母菌可能有很多种，所以提供了适合多种酵母菌生长的温度范围。另外，控制温度在一个较大范围内比较简单易行。 酒精含量达到12%—16%时，发酵几乎停止，原因是： 酵母菌被酒精杀死; 营养物质被耗尽； pH影响了酶的活性 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 打开瓶盖盖上纱布 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。 果醋检测 果酒检测 可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测 ⑩ 如何检测果酒的发酵情况 （检测是否产生酒精）？ 重铬酸钾 闻味、品尝、显微镜观察酵母菌 用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测 （橙色→灰绿色） （三）果酒果醋的制作 醋酸菌从何而来？ 打开瓶盖，盖上纱布，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件（不能利用乙醇）而不能繁殖，该温度下酵母菌代谢缓慢。 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 打开瓶盖盖上纱布 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。 果醋检测 果酒检测 可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测 （三）果酒果醋的制作 如何检测果醋的发酵情况？ 闻味、品尝、观察醋酸菌膜是否形成 显微镜观察醋酸菌； 使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值； 注意：果醋发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 4.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？ 气味和味道 气泡和泡沫 发酵液颜色 最明显的变化：10天左右 有酒味 有酸味 有气泡和泡沫 无气泡和泡沫 紫色葡萄皮的花青素进入发酵液,使葡萄酒呈深红色。 浑浊，发酵完成时，液面形成白色菌膜，是醋酸菌膜。 发酵 酒精发酵 醋酸发酵 （三）果酒果醋的制作 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH （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。 可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。 ③可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量； 在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转化为乙醛进而转化为醋酸。 乳酸菌能将糖分解为甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。 4.结果分析与评价 （三）果酒果醋的制作 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH （3）在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？ 不会。发酵温度、pH不利于酵母菌生长，因此酵母菌活性很低。 醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？ 人工接种醋酸菌或直接打开瓶盖，让空气中的醋酸菌在发酵液中大量繁殖。 在工业上 , 后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。 4.结果分析与评价 （三）果酒果醋的制作 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 思考： 1.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？ 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 2.在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”，为什么？ 通气的目的是：使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖； 密封的目的是：使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。 作用：使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，增加菌种数目 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 发酵瓶 果酒和果醋实验设计流程图 挑选葡萄 冲洗 榨汁 有氧 果酒 无氧 酒精发酵 醋酸发酵 果醋 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 果酒与果醋制作过程的比较 项目 果酒 果醋 菌种 温度 时间 氧气条件 排气或充气情况 气味或味道 气泡和泡沫 发酵液颜色 检测指标 酵母菌 醋酸菌 18～30 ℃ 10～12 d 前期需氧，后期不需氧 发酵旺盛期的CO2产量非常大， 要及时排气，防止发酵瓶爆裂 酒味 有气泡和泡沫 混浊 嗅味和品尝、用酸性重铬酸钾检测酒精含量、测定pH、进行酵母菌的镜检等工作 30～35 ℃ 7～8 d 需氧 适时通过充气口充气， 保证充足的氧气条件 酸味 无气泡和泡沫 混浊，液面形成白色菌膜 观察菌膜的形成、嗅味和品尝、测定pH、进行醋酸菌的镜检等工作 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 例：果酒和果醋含丰富的有机酸、氨基酸、维生素，有良好的营养和保健作用，受到 消费者的喜爱。请根据果酒和果醋的制作流程和装置回答有关问题: （1）图中A过程指_________,B过程是指 ,去除葡萄的枝梗应在A过程 __________(填“之前”或“之后”)。 （2）图中酒精发酵和醋酸发酵中涉及的主要微生物在细胞结构上的主要区别是 。 （3）从装置图可以看出，加入发酵瓶中的果浆只占发酵瓶的2/3，目的是 。 （4）制果醋时，要适时通过[ ] 进行充气，原因是__________________ 。 冲洗沥干 酒精发酵 之后 是否有以核膜为界的细胞核 让酵母菌在有氧条件下大量繁殖 ① 充气口 发酵过程需要氧气的参与 醋酸菌是需氧型细菌, 四、尝试制作传统发酵食品—果酒和果醋 SZ-LWH 1.发酵是指人们利用微生物，在缺氧的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类 所需要的产物(　　) 2.发酵是利用微生物生产所需代谢产物的一种生产方式，通常说的乳酸菌发酵是厌氧 发酵。 ( ) 3.毛霉主要通过产生蛋白酶分解蛋白质参与腐乳发酵(　　) 4.腐乳制作利用了毛霉等真菌的有氧呼吸(　　) × √ √ 思考辨析 √ 5.常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌(　　) 6.乳酸菌是严格厌氧菌，无氧呼吸产物是乳酸与CO2。( ) 7.乳酸菌与酵母菌在结构上的主要差异是前者没有核膜、核仁。( ) 8.腌制泡菜时的温度、食盐用量和发酵时间均会影响泡菜的品质。( ) 9.泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵。( ) × √ √ √ √ 10.泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜。( ) × 第1节 传统发酵技术的应用 SZ-LWH 15.在葡萄酒的自然发酵中，需要人工添加酵母菌种。( ) 16.在果酒发酵后期，拧开瓶盖的间隔时间可延长。( ) × √ 13.酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵所需的最适温度( ) 14.红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的。( ) × 思考辨析 × × √ √ √ 17.酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃(　　) 18.当氧气不充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸(　　) 19.制作果醋的温度比制作果酒的温度高(　　) 20.在葡萄酒的制作过程中，采摘的葡萄应反复冲洗，且要先除枝梗再冲洗(　　) 11.制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少。 ( ) 12.若制作的泡菜咸而不酸最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌的发酵过程。( ) × √ 第1节 传统发酵技术的应用 SZ-LWH 1.存在的问题：传统发酵食品的制作过程中，利用的是天然存在的菌种。菌种差异、 杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。 P8：传统发酵食品制作过程中存在的问题和解决方法 2.解决方法：为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，通常会先通 过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。 第2节学习 微生物的培养技术及应用 工程学思维：当把少量制作转为大规模生产时，要解决哪些实际问题？P8 原料选择、优良菌种培育、发酵设备选择、发酵条件自动化控制、发酵产品质量检测…… 第1节 传统发酵技术的应用 SZ-LWH 66 P8 到社会中去 查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程，比较自己制作果酒和果醋的方法与这些流程有哪些异同。在此基础上，请思考：当把少量制作转化为大规模生产时，需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？ 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样、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。 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。 第1节 传统发酵技术的应用 SZ-LWH 腐乳、泡菜、果酒、果醋制作的比较 腐乳 泡菜 果酒 果醋 微生物 代谢方式 生物学分类 原理 反应条件 检测方法 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌 酵母菌的无氧呼吸产生酒精 18-30 ℃，无氧 重铬酸钾与其反应呈灰绿色 醋酸菌的有氧呼吸产生醋酸 30-35℃，通入氧气 品尝、pH试纸检测 毛霉产生蛋白酶和脂肪酶 15-18℃，酒精12％左右 乳酸菌无氧呼吸产生乳酸 常温，无氧条件 pH检测，亚硝酸盐的检测方法 原核生物 真核生物 原核生物 原核生物 异养厌氧型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养需氧型 课堂小结 SZ-LWH 1.油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。判断下列相关表述是否正确。 (1)卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌不存在竞争关系。( ) (2)乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2。( ) (3)微生物发酵产生了不同的代谢物使得该臭豆腐具有特殊的味道。( ) √ × × 一、概念检测 2.传统发酵食品的制作需要各种各样的微生物。下列相关叙述错误的是( ) A. 腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸发酵 B.制作腐乳利用了毛霉等产生的蛋白酶 C.制作果酒利用了酵母菌在无氧条件下产生酒精 D.制作果醋利用了醋酸菌在无氧条件下产生醋酸 D 教材P8 练习与应用 SZ-LWH Lavf58.76.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$