1.1 传统发酵技术的应用（第2课时）【爱上生物课】2024-2025学年高二生物备课通关优质课件（人教版2019选择性必修3）

第1节传统发酵技术 的应用 第一章发酵工程 第二课时 从社会中来 “葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。”诗中提及的葡萄酒是人类利用微生物发酵制作而来的。通过微生物的发酵作用还可以制作葡萄醋，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？它们的制作方法有什么不同？它们的制作方法有什么不同？ 你想不想自己动手制作葡萄酒和葡萄醋呢？ 二、尝试制作传统发酵食品 （二）制作果酒和果醋： 1.酒精发酵： 植物体表面天然的酵母菌 （真核） 异养兼性厌氧型 含糖量较高的蔬菜、水果表面 酿酒、制作馒头和面包 ①代谢类型： ④应用： ②分布： ③适宜生长的温度： 18～30°C 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＋2CO2 + 能量 酶 C6H12O6＋6H2O＋6O2 6CO2＋12H2O+ 能量 酶 前期需氧，后期无氧。 酵母菌 P6 酿酒酵母的最适温度28℃ ⑤原理： 二、尝试制作传统发酵食品 空气中的醋酸菌 代谢类型： 异养需氧型 ☆原核生物。 （变酸的酒的表面形成的菌膜） (2).原理 C6H12O6＋2O2 2CH3COOH＋2CO2＋2H2O+ 能量 酶 ①当氧气、糖源充足时： ②当缺少糖源时： C2H5OH ＋ O2 CH3COOH ＋ H2O+ 能量 酶 (3).发酵条件 温度： 氧气： 将温度控制在30～35℃进行发酵。 需要在充足的氧气条件下。 2.醋酸发酵： 醋酸杆菌 （二）制作果酒和果醋： 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。 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。 排出气体 防止氧气进入和杂菌污染 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。 果酒发酵 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 去除表面灰尘、污物 防止野生菌种数量减少，影响发酵 避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会 3.操作步骤： 果醋发酵 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。 空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖。 果酒发酵 醋酸菌是好氧菌，在将乙醇变为乙酸时需要氧气的参与，因此要打开瓶盖； 盖上纱布，即是为了 ；也是为了 。 通气 防止外来杂菌和灰尘的污染 思考:为什么要打开瓶盖，盖上纱布？ 3.操作步骤： 4.结果分析与评价： （二）制作果酒和果醋： 思考：怎样判断果酒、果醋的制作是否成功呢？ 果酒：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） 果醋：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 除此之外，在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？ 气泡 酵母菌进行果酒发酵时会产生CO2。 发酵过程，呼吸作用分解有机物产生的能量大部分以热能形式散失。 如果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。 产热 颜色 菌体数量 pH 菌落 初期发酵液中酵母菌数目增多，后期不再增多，甚至会下降（葡萄糖渐少、pH渐小）。 CO2溶于发酵液而使pH下降。 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落，这是醋酸菌落。 （1）在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？ 4.结果分析与评价： （二）制作果酒和果醋： 4.结果分析与评价： （二）制作果酒和果醋： （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。 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。 可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。 4.结果分析与评价： （二）制作果酒和果醋： （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PH、发酵温度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，其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。 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。 （二）制作果酒和果醋： P8 拓展应用 第3题 有3位同学分别采用了3种不同的发酵装置来制作果醋。A同学用的是带盖的塑料瓶；B同学用的是没有盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的8层纱布覆盖；C同学则设计了如右图所示的发酵装置。结合果醋的制作原理，你认为哪一种发酵装置更适合制作果醋？你还能继续改进这种装置吗？ C同学的装置更适合制作果醋。 （二）制作果酒和果醋： 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 胶管长而弯的目的： 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 防止空气中杂菌感染 如何改进呢？ 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。 二、尝试制作传统发酵食品 发酵产物 腐乳 泡菜 果酒 果醋 微生物 生物分类 代谢类型 反应原理 反应条件 酵母菌 醋酸菌 主要是毛霉 乳酸菌 酵母菌无氧呼吸产生酒精 醋酸菌有氧呼吸产生醋酸 毛霉产生蛋白酶和脂肪酶 乳酸菌无氧呼吸产生乳酸 真菌 真菌 细菌 细菌 异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养需氧型 异养厌氧型 15～18 ℃， 有氧条件 常温， 无氧条件 18～30 ℃，先通气后无氧 30～35℃，通入氧气 制作腐乳、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 在上述传统发酵食品的制作过程中，我们没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。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。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。 传统发酵食品的制作的局限性？如何解决？ 从社会中去 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？ 大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑，如原料的来源与选择、菌种的培育与选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制，以及如何严格控制杂菌污染；等等。此外无论葡萄酒或葡萄醋，实验时所建设的发酵液，都不是商品意义上的产品。在实际生产中还需沉淀过滤、灭菌装瓶等获得成品酒或醋。葡萄酒还需在一定设施和条件下（如橡木桶和地窖）进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。 小结 练习与应用 一、概念检测 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乙酸 D 练习与应用 二、拓展应用 1.请举例说说你身边的传统发酵食品有哪些，它们的制作原理是什么。有机会的话，你也可以尝试做一做。 各种泡菜、酱油、醋、粮食酒、腐乳、酸菜、豆豉、豆瓣酱等。 练习与应用 2.某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”;在用质量百分比为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。请你帮他分析相关问题。 (1)据图分析，从亚硝酸盐的含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适?为什么? 应该在发酵10天后食用比较合适，因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。 (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? 可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。 (3)加人“陈泡菜水”的目的是什么? “陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。 感谢观看 $$