1.1 传统发酵技术的应用 课时2-【省心备课】2024-2025学年高二生物同步教学精优课件（人教版2019选择性必修3）

第1节 传统发酵技术的应用（2） 制作传统发酵食品 贺老师 第1章 发酵工程 1 1、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？分析传统发酵技术的优点和缺点。 2、接种优良毛霉菌种制作腐乳属于传统发酵技术吗？ 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。 【思考】 优点： 操作简单、适用于家庭式或作坊式生产，是文化的传承。 ①天然菌种品质各异，而且生产效率较低，产物不单一，纯度不高。 ②生产条件不易控制，易受杂菌污染。 缺点： 直接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。 2 制作泡菜 1.菌种： 乳酸菌 （细菌、原核生物） a.菌种分布： b.代谢类型： c.菌种种类： 异养厌氧型 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内 乳酸链球菌、乳酸杆菌 2.原理： 乳酸链球菌 乳酸杆菌 植物体表面的天然的乳酸菌来进行发酵，在无氧的条件下，乳酸菌将糖分解为乳酸。 发酵期间，乳酸不断积累，当它的质量分数为0.4%—0.8%时，泡菜的口味和品质最佳。 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 d.生殖方式： 二分裂生殖 3 食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛料、泡菜坛或其他密封性良好的罐子等。 制作泡菜 3.材料用具： 亚硝酸盐的含量低 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。 不合格的泡菜坛为什么会引起蔬菜的腐烂？ 泡菜坛漏气，会使需氧型微生物大量繁殖，引起蔬菜腐烂。 为什么要选择新鲜蔬菜？ 蔬菜中含有大量的硝酸盐，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原亚硝酸盐，增加泡菜中的亚硝酸盐含量。 4 4.方法步骤： 配制盐水 用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 盐的作用 盐浓度过低 盐浓度过高 煮沸的目的 冷却的目的 ①调味 ②抑制微生物（杂菌）生长 杂菌易繁殖，导致泡菜变质 乳酸发酵受抑制，口味不佳 ①杀菌 ②除氧 防止影响乳酸菌的生命活动 制作泡菜 5 4.方法步骤： 配制盐水 原料处理、蔬菜装坛 制作泡菜 将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）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。 在泡菜发酵初期，酵母菌等较为活跃，发酵产物中有较多的CO2，防止发酵液溢出坛外； ②防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂； ③留有一定空间，也更方便拿取泡菜。 思考：为什么泡菜坛需装至八成满？ 加盐水 封坛发酵 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。 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。 创造无氧环境 6 制作泡菜 （1）你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何？ 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，无梅花浮膜，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。 失败 成功 5.结果分析 7 （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 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O2含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。 白膜 5.结果分析 注意：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，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 主要是乳酸菌的发酵过程，PH降低，其他微生物的生长受到抑制。 产膜酵母 腌制的条件：①要注意控制时间、温度和食盐的用量。②温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。 8 6.进一步探究——测定亚硝酸盐 制作泡菜 膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康。但是，总量达到0.3～0.5g时会引起中毒；达到3g时会死亡。 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。 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）。 硝酸盐 硝酸盐还原菌 亚硝酸盐 适宜的pH、温度和一定的微生物作用 亚硝胺 亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。 维生素C等 在什么情况下，亚硝酸盐会转化为亚硝胺？ 发酵初期，泡菜中微生物生长很快，将蔬菜中硝酸盐还原成亚硝酸盐，蔬菜中酚类物质和维生素C等将亚硝酸盐氧化，总体来说，生成的亚硝酸盐大于被氧化的，亚硝酸盐的含量逐步上升。微生物代谢活动将氧气消耗殆尽，泡菜坛中的环境不利于乳酸菌以外的其他微生物生长，生成的亚硝酸盐减少。同时，蔬菜中亚硝酸盐含量由于被氧化而减少，因此，亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定的数值。 9 泡菜制作过程中，乳酸菌、乳酸及亚硝酸盐的含量变化 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） 少 增加 （硝酸盐还原菌的作用） 最多 （乳酸抑制 其他菌活动） 积累增多 （PH下降） 下降 （硝酸盐还原菌受抑制， 部分亚硝酸盐被分解） 减少 （乳酸积累，PH下降，可能抑制其活动） 继续增多 （PH继续下降） 下降至相对稳定 （硝酸盐还原菌持续被抑制） 这类微生物将硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨，然后氨被同化成氨基酸。大多数细菌、放线菌和真菌都能进行这种同化型硝酸盐还原。 10 （拓展应用 p8）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？ 10天后食用比较好， 因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低水平。 可能是食盐浓度不合适、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵 “陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。 检测：比色法 硝酸盐还原菌的作用 乳酸抑制其他菌的活动 在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N-1－萘基乙二胺盐酸盐结合生成玫瑰红溶液。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色，即可计算出样品中的亚硝酸盐含量。 11 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。 2.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 的发酵作用， 乳酸菌 而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌（细菌）。 12 制作果酒和果醋 1.菌种： 酵母菌 真核生物（单细胞真菌） ① 分布： 含糖较高的水果、蔬菜表面 ② 代谢类型： 异养兼性厌氧型 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸 ： 无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸 ： C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2 +能量 酶 C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O+能量 酶 ③最适生长温度： 酿酒酵母：28℃； 野生酵母：18~30℃ 1.果酒制作的原理 （多种酵母菌） 大量繁殖 产生酒精 酵母菌是能发酵糖类的各种真菌的统称，包括酿酒酵母、假丝酵母、球拟酵母、红酵母等 13 ②当缺少糖源时则将 。 ①当O2、糖源都充足时能将 ； 制作果酒和果醋 2.果醋制作的原理 （1）菌种： 醋酸菌 ①代谢类型： 异养需氧型 （3）醋酸发酵原理： ②最适生长温度： 30 - 35℃ （2）参与醋酸发酵的主要微生物及来源： 空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌 C6H12O6+2O2 酶 2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH（醋酸）+H2O+能量 糖分解成醋酸 乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸 （细菌：原核生物） 醋酸杆菌 如何在一个装置里又能进行酒精发酵，又能进行醋酸发酵？ 14 C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+CO2+能量 酶 2O2 2CH3COOH(醋酸)+2H2O+能量 酶 + 酒精发酵：无氧，28℃ 醋酸发酵：有氧，30~35℃ 酒精发酵 → 醋酸发酵 制作果酒和果醋 如何在同一装置中既能进行酒精发酵又能进行醋酸发酵？ 15 3.方法步骤 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 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 酒精发酵 冲洗葡萄 榨汁装瓶 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. ①70%的酒精的作用： ②冲洗的目的： 消毒 去除表面灰尘、污物 避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌 避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会 a.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； b.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出 排出产生的CO2，防止爆裂 防止杂菌污染 ④为什么去梗前冲洗： ⑤葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？ ⑦拧松但不打开的目的： ⑥每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的： ③为什么葡萄冲洗次数不宜太多？ 16 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 ⑧如何检测果酒的发酵情况？ 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 ⑨醋酸菌从何而来？ ⑩如何检测果醋的发酵情况？ a.闻；b.品尝； c.使用pH试纸检测前后的pH值； d.观察醋酸菌膜是否形成； 打开瓶盖后，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 3.方法步骤 （检测是否产生酒精） 17 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？ 在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；开始发酵后，CO2产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾”现象，在发酵的10天后，这种现象最明显。 如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。 4.结果分析与评价 制作果酒和果醋 C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O+能量 酶 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH（醋酸）+H2O+能量 果醋发酵过程中一般不会出现气泡，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。 18 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？ 果酒中除了酵母菌，还有 等微生物。 乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。可以通过调节 、 等来控制乳酸菌的含量。 醋酸菌可以利用果汁中的糖进行醋酸发酵，在制作果酒的过程中可以通过 ，抑制醋酸菌的生长繁殖。 4.结果分析与评价 制作果酒和果醋 乳酸菌、醋酸菌 发酵的温度 果酒的pH 尽量减少O2含量 果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 19 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？ 随着醋酸发酵的进行，发酵液的 、 等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。 在我们的实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因 而不能繁殖。 在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。我们制作果醋时，可以先买一瓶醋， 将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一层薄膜（实际上是醋酸菌），用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。 4.结果分析与评价 制作果酒和果醋 pH 发酵温度 不适应环境条件 20 果酒发酵与果醋发酵的装置比较 p8 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 思考： 1.为什么排气口胶管长而弯曲？ 防止空气中微生物的污染 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 2.该装置还能继续改进吗？ 21 相关微生物 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌 生物学分类 代谢类型 繁殖方式 适宜温度 主要用途 【注】酵母菌、醋酸菌、毛霉、乳酸菌的最适温度不同的直接原因是这三种微生物体内 不同，而根本原因是 。 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物 异养兼性厌氧 异养需氧 异养需氧 异养厌氧 适宜条件下出芽生殖 二分裂 孢子生殖 二分裂 18 〜30°C 30〜35°C 15 〜18°C 35 〜40°C 酿酒、发面 酿醋 制作腐乳 制作酸奶、泡菜 【传统发酵食品制作过程中所用菌种的比较】 酶的最适温度 控制这三种酶合成的DNA不同 22 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。（ ） 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 练习与应用 23 项目 泡菜制作 果酒制作 果醋制作 发酵菌种 菌种来源 代谢类型 细胞类型 发酵原理 发酵 条件 温度 时间 氧气 酵母菌（出芽生殖） 主要是附着在葡萄皮上的 野生型酵母菌 异养兼性厌氧型 真核细胞 在有氧条件下：C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 在无氧条件下： C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 酶 28℃（18-30℃） 10-12d 初期需氧，后期不需氧 醋酸菌（二分裂） 异养需氧型 原核细胞 空气中的野生型醋酸菌 氧气、糖源都充足时：C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量 酶 氧气充足、缺少糖源时：C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量 酶 30-35℃ 7-8d 需要氧气 乳酸菌（二分裂） 植物体表面 天然的乳酸菌 异养厌氧型 原核细胞 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 在无氧的情况下： 18-20℃ 不需要氧气 8-10d 制作泡菜、果酒和果醋的比较 24 果酒与果醋制作的过程的比较 项目 果酒 果醋 菌种 酵母菌 醋酸菌 温度 18～30 ℃ 30～35 ℃ 时间 10～12 d 7～8 d 氧气条件 前期需氧，后期不需氧 需氧 排气或充气情况 发酵旺盛期的CO2产量非常大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂 适时通过充气口充气，保证充足的氧气条件 气味或味道 酒味 酸味 气泡和泡沫 有气泡和泡沫 无气泡和泡沫 发酵液颜色 混浊 混浊，液面形成白色菌膜 检测指标 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 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 25 1.【考点速览·诊断】 (1)果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时。(2021·江苏卷)( ) (2)果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。(2021·江苏卷，14D)( ) (3)酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖。(2021·辽宁卷，8B)( ) (4)酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同。(2021·辽宁卷，8C)( ) (5)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。(2021·山东卷，12C)( ) (6)利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵。 (2019·江苏卷，9A)( ) (7)果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反。 (2019·江苏卷，9C)( ) √ × × √ √ × × 26 27 制作泡菜 28 制作果酒和果醋 29 30 $$