第1章 第1节 传统发酵技术的应用(课件PPT)-【勤径学升】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步练测（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第1章　发酵工程 第1节　传统发酵技术的应用 [学习目标] 1.掌握泡菜制作过程，并分析影响泡菜腌制的条件。 2.掌握果酒、果醋制作的原理和过程。 3.尝试设计发酵装置，并完成果酒和果醋的制作。 第1节　传统发酵技术的应用 [对应学生用书第1页] 一、发酵与传统发酵技术 1.发酵的概念：人们利用 　微生物　⁠，在适宜的条件下，将原料通过 　微生物的代谢　⁠转化为 　人类所需要的产物　⁠的过程。 微生物　 微生物的代谢 人类所需要的产物　 第1节　传统发酵技术的应用 2.传统发酵技术 （1）腐乳的发酵 ①参与发酵的微生物：多种微生物，如 　酵母　⁠、 　曲霉和毛霉　⁠等，其中起主要作用的是 　毛霉　⁠。 酵母　 曲霉和毛霉　 毛霉　 ②发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成 　小分子的肽和氨基酸　⁠。 小分子的肽和氨基 酸　 第1节　传统发酵技术的应用 （2）传统发酵技术的概念：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发酵物中　⁠的微生物进行发酵、制作食品的技术。 （3）传统发酵技术的特点及主要食品 ①以 　混合　⁠菌种的 　固体　⁠发酵及 　半固体　⁠发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。 ②主要食品有腐乳、酱、 　酱油　⁠、 　醋　⁠、 　泡菜和豆豉　⁠。 原材料中天然存在　 前一 次发酵保存下来的发酵物中　 混合　 固体　 半固体　 酱油　 醋　 泡菜和豆豉　 第1节　传统发酵技术的应用 二、尝试制作传统发酵食品 1.传统发酵食品制作所利用的微生物 （1）乳酸菌 ①代谢特点： 　厌氧　⁠细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成 　乳酸　⁠，反应简式： 　C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋能量　⁠。 ②生产应用：用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。 厌氧　 乳酸　 C6H12O62C3H6O3（乳酸）＋能量　 第1节　传统发酵技术的应用 ①代谢特点：单细胞 　真　⁠菌， 　兼性厌氧　⁠微生物，在无氧条件下能进行 　酒精发酵　⁠，反应简式： 　C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量　⁠。最适生长温度约为 　28 ℃　⁠。  ②生产应用：用于酿酒、制作馒头和面包等。 真　 兼性厌氧　 酒精发 酵　 C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量　 28 ℃　 （2）酵母菌 第1节　传统发酵技术的应用 ①代谢特点： 　好氧　⁠细菌，当 　O2　⁠、 　糖源都充足　⁠时能将糖分解成乙酸，反应简式： 　C6H12O6＋2O22CH3COOH（醋酸）＋2H2O＋2CO2＋能量　⁠；当 　缺少糖源　⁠时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，反应简式： 　C2H5OH＋O2CH3COOH（醋酸）＋H2O＋能量　⁠。最适生长温度为 　30～35 ℃　⁠。  ②生产应用：用于制作各种风味的醋。 好氧　 O2　 糖源都充足　 C6H12O6＋2O22CH3COOH（乙酸）＋2H2O＋2CO2＋能量　 缺少糖 源　 C2H5OH＋ O2CH3COOH（乙酸）＋H2O＋能量　 30～35 ℃　 （3）醋酸菌 第1节　传统发酵技术的应用 2.制作泡菜 （1）菌种的来源：利用植物体表面天然的乳酸菌。 （2）方法步骤 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。 将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装坛；装至半坛时， 放入 　调味品　⁠，继续装至 　八　⁠成满。 煮沸　 调味品　 八　 第1节　传统发酵技术的应用 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料。 封坛发酵：盖好坛盖，向坛盖边沿的水槽中 　注满水　⁠，发酵过程中注意 　补充水　⁠ ，根据室内 　温度　⁠控制发酵时间。 注满水　 补充水 　 温度　 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 体积分数为70%的酒精 枝梗 拧松一次 一层纱布 第1节　传统发酵技术的应用 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）多种微生物参与了腐乳的发酵。（　√　） （2）醋酸菌是好氧细菌，乳酸菌和酵母菌是厌氧细菌。（　×　） √ × （3）制作葡萄酒的过程中，要定时打开瓶盖放出CO2。（　×　） （4）制作泡菜的过程中只有乳酸菌起作用。（　×　） （5）传统发酵食品的制作过程中，不同的食品接种不同的菌种。（　×　） × × × 第1节　传统发酵技术的应用 [对应学生用书第2页] 知识点一　泡菜的制作 如图为制作泡菜的过程，请据图思考回答问题： 第1节　传统发酵技术的应用 （1）在泡菜制作的发酵过程中，为什么要经常向泡菜坛的水槽中补充水？ 提示：为了保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。 （2）制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？ 提示：煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止杀死坛内的乳酸菌等微生物。 （3）为什么泡菜坛只能装八成满？ 提示：蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌为主，它们进行代谢时会产生较多的CO2，如果泡菜坛装太满，发酵液可能溢出。 第1节　传统发酵技术的应用 1.泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 初期 少（有氧气，乳酸菌活动受 抑制） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用） 中期 最多（乳酸抑制其他菌活动） 增多，pH下降 下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解） 第1节　传统发酵技术的应用 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 后期 减少（乳酸继续积累，pH继续下降，抑制自身活动） 继续增多，pH继续下降 下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制） 变化 曲线 第1节　传统发酵技术的应用 2.泡菜制作的注意事项 注意事项 具体操作 泡菜坛的选择 应选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛 控制严格的厌氧条件 ①选择合适的发酵容器，如泡菜坛，这是一种既科学又简单的厌氧容器 ②盐水煮沸后冷却待用 ③装坛时压实，盐水没过全部菜料 ④泡菜坛用水封口，不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，发酵期间不开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补水 第1节　传统发酵技术的应用 注意事项 具体操作 控制适宜的发酵温度 温度过高易滋生杂菌，过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长 控制发酵时间 发酵时间过短，会造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 知识点二　果酒和果醋的制作 如图为酿制果酒和果醋的过程，请思考回答： （1）从防止材料被污染的角度思考是先冲洗葡萄还是先去梗，并阐述其原因。 提示：应该先冲洗葡萄再去梗。防止先去梗时损伤葡萄，再冲洗时增加被杂菌污染的机会。 第1节　传统发酵技术的应用 （2）为什么葡萄处理时不能够反复冲洗？ 提示：反复冲洗会洗去吸附在葡萄表面的酵母菌菌种，不利于发酵的进行。 （3）为什么将葡萄汁装入发酵瓶时要留1/3空间？ 提示：先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，消耗完氧气后再进行酒精发酵；同时防止发酵过程中因为产生CO2造成发酵液溢出。 第1节　传统发酵技术的应用 （4）制作葡萄酒过程中，每隔12 h左右拧松一次瓶盖，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？ 提示：拧松瓶盖是为了放出CO2防止发酵瓶爆裂。不能打开瓶盖，避免杂菌污染。 （5）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。盖上一层纱布的目的是什么？ 提示：防止发酵液被污染。 第1节　传统发酵技术的应用 1.发酵装置分析 ②排气口：酒精发酵时排出酵母菌无氧呼吸产生的CO2，平衡容器内外压力；在乙酸发酵时排出的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的CO2。排气管下端离发酵液有一段距离，外部要弯曲，并尽量保证管口向下，可以防止空气中微生物的污染。 （1）各部位的作用 ①充气口：连接充气泵充入氧气（无菌空气）。充气管下端要插到发酵液面以下近瓶底处。 第1节　传统发酵技术的应用 ③出料口：便于取样检测，及时监测发酵进行的情况或排出废料。 （2）该装置的使用方法 　　使用该装置制果酒时，应该关闭充气口；制果醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气（无菌空气）。 第1节　传统发酵技术的应用 2.发酵过程中关注“两个变化” （1）果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化 ①菌体数量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。发酵中期形成无氧环境，酵母菌数量增加缓慢，最后达到稳定。发酵后期由于酒精含量较高，可能会导致酵母菌大量死亡。 ②酒精含量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，酒精含量很低。发酵中期，酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精，酒精含量增加。发酵后期，由于酒精含量升高，大量酵母菌死亡，酒精含量不再增加。 第1节　传统发酵技术的应用 ①果酒发酵时产生的部分CO2会溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。 ②果醋发酵时产生的乙酸溶于发酵液，使发酵液pH下降，最后趋于稳定。 （2）果酒、果醋制作过程中pH的变化 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 　　　　　　　　　　　　　⁠素养发展　探究应用 　　　　　　　　　　　　　  [情境] 泡菜的制作容易受环境条件的影响，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短等，均会造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。某研究小组以“测定泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量的变化”为课题开展了如下研究。 ①取3个泡菜坛，分别编号为A、B、C。 ②向3个泡菜坛内分别加入调味料和0.6 kg洗净的新鲜大白菜。 第1节　传统发酵技术的应用 ⑤测定亚硝酸盐的含量。在封坛前进行第一次测定，以后定期测定，并将测定的数据绘制成曲线图如图所示。 ③向3个泡菜坛内分别加入2 L浓度依次为3%、5%、7%的食盐水。 ④密封后置于相同的环境中发酵。 第1节　传统发酵技术的应用 [探究] （1）该实验的自变量是什么？图中浓度为3%的食盐水的测定结果，说明了什么？ 提示：食盐水的浓度。食盐水浓度过低导致亚硝酸盐含量过高。 （2）为了使实验结果更准确，测定亚硝酸盐含量时应该怎样做？ 提示：多次测定后取平均值。 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 [对应学生用书第6页] 1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）制作泡菜的原理是乳酸菌有氧呼吸产生乳酸。（　×　） （2）泡菜坛要选择密封性好的坛子。（　√　） （3）制作葡萄酒的过程中，要定时拧松瓶盖放出CO2。（　√　） （4）葡萄酒的自然发酵中，起主要作用的是野生型酵母菌。（　√　） × √ √ √ （5）制作果酒和果醋的连续过程中要保持温度恒定。（　×　） × 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 第1节　传统发酵技术的应用 5.利用发酵技术生产泡菜、果酒和果醋等产品，在我国有着悠久的历史。请据此回答以下问题： （1）在果酒发酵旺盛时，向发酵液中添加醋酸菌菌种，醋酸菌 　　　　⁠（填“能”或“不能”）将果汁中的糖发酵为醋酸。理由是 　  　⁠。  第1节　传统发酵技术的应用 （2）为了优化发酵工艺，科研人员研究了酵母菌接种量对果酒中酒精度的影响，结果如表： 酵母菌接种量/% 5 10 15 20 25 酒精度/% 5.05 5.41 5.37 5.21 5.13 由表可知，当酵母菌接种量为 　　　　⁠%时，果酒的酒精度最高；当酵母菌接种量过高时，果酒的酒精度会随接种量增大而下降，分析其原因是 　 。  果汁发酵后是否有酒精产生，可以用 　　　　　　　　　　⁠来检测。  第1节　传统发酵技术的应用 （3）制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是 　 。  泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行 　　　　　　　　⁠的过程。与酵母菌相比，乳酸菌在细胞结构上的显著特点是 　　　　　　　　⁠。  第1节　传统发酵技术的应用 （4）如图是某生物活动小组记录的3种食盐浓度下泡菜中的亚硝酸盐含量与发酵天数的关系图。 据图分析，选择质量分数为 　　　　⁠的食盐制作泡菜，且在 　　　　⁠天以后食用较为适宜。  第1节　传统发酵技术的应用 解析　（1）酒精发酵时需要无氧环境，而醋酸菌为好氧菌，因此醋酸菌不会在果酒发酵旺盛时进行醋酸发酵。（2）根据题表中数据可知，当酵母菌接种量为10%时，果酒的酒精度最高；当酵母菌接种量过高时，酵母菌种内斗争加剧，影响酒精的生成，导致果酒的酒精度随接种量增大而下降。果汁发酵后是否有酒精产生，可以用酸性的重铬酸钾溶液来检测，如果颜色由橙色变成灰绿色，说明有酒精产生。（3）制作泡菜时，通过煮沸盐水，可以除去杂菌和氧气。乳酸发酵是乳酸菌细胞的无氧呼吸过程。乳酸菌是原核生物，无核膜包被的细胞核。（4）选择亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度及发酵天数。 第1节　传统发酵技术的应用 答案　（1）不能　醋酸菌是好氧细菌，而果酒发酵需要无氧环境　 （2）10　酵母菌种内斗争加剧，影响酒精生成　酸性的重铬酸钾溶液　 （3）除去杂菌、除去溶氧　无氧呼吸　无核膜包被的细胞核　 （4）5%　11 第1节　传统发酵技术的应用 3．制作果酒和果醋 (1)菌种来源：新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌。 (2)方法步骤 1．在家庭制作泡菜过程中，充分利用各种微生物的生存条件和代谢特点可达到积累乳酸菌、抑制其他微生物生长的目的。下列关于发酵过程的叙述，正确的是(　　) A．为了避免杂菌污染，泡菜坛需严格灭菌处理，盐水需煮沸冷却待用 B．晾干的新鲜蔬菜可以装满泡菜坛，因为乳酸菌无氧呼吸仅产生乳酸，没有气体生成 C．乳酸菌产生的乳酸既可以抑制其他微生物生长繁殖，也会抑制自身生长繁殖 D．因亚硝酸盐会随着发酵时间的延长越积越多，为了自身健康，应尽量少食用泡菜 解析　为了避免杂菌污染，泡菜坛需要进行消毒，盐水需要煮沸冷却待用，A项错误；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，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满，泡菜腌制过程中坛内溶液量会增多，菜料装满坛会导致发酵过程中发酵液溢出，B项错误；乳酸菌产生的乳酸既可以抑制其他微生物生长繁殖，起到防止杂菌污染的作用，同时也会抑制自身生长繁殖，C项正确；亚硝酸盐会随着发酵的进行先增多后减少至相对稳定，可选用适当的时间适量食用泡菜，D项错误。 答案　C 2．如图为泡菜制作过程中乳酸、乳酸菌和亚硝酸盐相对含量的变化曲线。据图分析，下列叙述不合理的是(　　) A．发酵初期，发酵液中的O2抑制部分乳酸菌代谢，乳酸产量少 B．发酵初期，亚硝酸盐含量较低，是泡菜风味品质最好的时期 C．发酵中期，乳酸大量积累导致pH下降，抑制其他微生物生长 D．发酵后期，乳酸含量增加到一定程度后，会导致乳酸菌数量下降 解析　乳酸菌属于厌氧型微生物，发酵初期，发酵液中的O2抑制部分乳酸菌代谢，乳酸产量少，A正确；发酵初期，由于发酵程度低，乳酸产量少，泡菜风味品质不好，B错误；发酵后期，乳酸含量增加到一定程度后，会抑制乳酸菌的生长，导致乳酸菌数量下降，D正确。 答案　B 3．(河北石家庄二中月考)我国酿酒技术历史悠久，但以葡萄酿酒实际上始自西域。据《史记·大宛列传》记载，张骞奉汉武帝之命，出使西域，看到“宛左右以蒲陶(即葡萄)为酒，富人藏酒至万馀石，久者数十岁不败”。下列有关叙述错误的是(　　) A．在榨汁前对葡萄的处理是先去除枝梗再清洗葡萄 B．装置密闭发酵过程中，酒精度的变化是先增加后趋于稳定 C．“富人藏酒至万馀石，久者数十岁不败”说明在葡萄酒中微生物的繁殖受到抑制 D．若葡萄酒偏酸，可能是装置密闭不严导致醋酸菌繁殖的结果 解析　选择新鲜的葡萄酿酒，在榨汁前对葡萄的处理是先清洗葡萄再去除枝梗，目的是避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会，A错误；“富人藏酒至万馀石，久者数十岁不败”意思是酿制的酒有些经几十年也不会腐败变质，原因是在酸性、缺氧及含酒精的葡萄酒液中，微生物的繁殖受到抑制，C正确；若最终获得的葡萄酒偏酸，最可能的原因是装置密闭不严导致空气进入，醋酸菌进行有氧发酵产生了乙酸，D正确。 答案　A 4．(山东日照高二月考)果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要。下列相关措施正确的是(　　) A．葡萄汁要装满发酵瓶，造成无氧环境，有利于发酵 B．果酒发酵过程中，每隔12 h左右打开瓶盖一次，放出CO2 C．果酒发酵过程中温度控制在30 ℃，果醋发酵过程中温度控制在20 ℃ D．在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，以利于醋酸菌的代谢 解析　将葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，防止发酵液溢出，A项错误；果酒发酵过程中，每隔12 h左右拧松瓶盖一次，放出CO2，不能打开瓶盖，目的是防止杂菌污染，B项错误；果酒发酵过程中温度控制在18～30 ℃，而果醋发酵过程中温度控制在30～35 ℃，C项错误；醋酸菌是好氧细菌，因此在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢，D项正确。 答案　D 2．(黑龙江绥化月考)下列关于传统发酵技术的说法，错误的是(　　) A．传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主 B．利用微生物不同的代谢能力，获取代谢产物 C．果酒和果醋的传统制作过程都是通过利用好氧的酵母菌完成的 D．传统发酵技术一般直接利用原材料中天然存在的微生物 解析　制作果酒利用的菌种是酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物；制作果醋利用的菌种是醋酸菌，醋酸菌是好氧细菌，C错误。 答案　C 3．下列关于泡菜制作的说法，正确的是(　　) A．泡菜制作过程中可以随时取出食用不同酸味的泡菜 B．制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少 C．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 D．泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件 解析　乳酸菌是厌氧菌，制作泡菜时应保持无氧环境，故不能随时取食泡菜，以防氧气进入，A、D错误；制作泡菜的过程中，乳酸菌无氧呼吸消耗有机物，有机物的干重降低，但由于一些中间物质的产生，有机物的种类将增多，B错误；若制作泡菜时加入的盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水，生长受到抑制，产生的乳酸较少，制作的泡菜会“咸而不酸”，C正确。 答案　C 4．蓝莓果实中含有丰富的营养成分，具有良好的营养保健作用。用新鲜蓝莓为原料可以家庭制作蓝莓酒和蓝莓醋。下列有关叙述正确的是(　　) A．蓝莓酒和蓝莓醋制作的过程是在严格无菌的条件下进行的 B．用带盖瓶子制作蓝莓酒时，拧松瓶盖间隔时间不一定相同 C．蓝莓醋发酵液中，液面处的醋酸菌密度低于瓶底处的密度 D．在蓝莓酒发酵旺盛时，醋酸菌能将果汁中的糖发酵为乙酸 解析　制作蓝莓酒时，利用蓝莓上携带的酵母菌进行发酵；制作蓝莓醋时，可直接将醋酸菌接种在蓝莓酒的发酵液中，二者均不能在严格无菌的条件下进行，A项错误；酵母菌进行酒精发酵时会产生二氧化碳，因此用带盖瓶子制作蓝莓酒时，需要拧松瓶盖放气，但由于发酵过程中营养物质逐渐减少、代谢废物逐渐积累，酵母菌数量减少，产生的CO2减少，因此放气时间间隔会逐渐延长，B项正确；醋酸菌是好氧细菌，在蓝莓醋发酵液中，液面处的醋酸菌更易接触到充足的氧气，因此其密度大于瓶底处的密度，C项错误；在蓝莓酒发酵旺盛时，条件为无氧条件，此时酵母菌产生大量酒精，能够抑制醋酸菌的繁殖，醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为乙酸，D项错误。 答案　B $$