1.1 传统发酵技术的应用（第1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）

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 你知道的发酵产品有哪些？ 啤酒 葡萄酒 泡菜 陈醋 酸奶 发酵工程：是指利用微生物的特定功能，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。 科技探索之路 从传统发酵技术到发酵工程 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。 约9000年前 20世纪70年代以后 1857年 1897年 20世纪80年代 1957年 20世纪 40年代 巴斯德证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的。 科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用。微生物的分离和纯化技术得到了应用，作坊式手工生产向现代工业化生产方向发展。 在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术。 通过人工诱变特定微生物，获得具有更高生产能力的突变类型。 基因工程和细胞工程等的发展，使发酵工程进入定向育种的新阶段。 科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵过程进行综合研究，以更加合理地控制发酵过程。 最初可能是发现储存的粮食水果会自然发酵变成酒，因而逐渐摸索出酿酒技术的。 第1节传统发酵技术 的应用 第一章发酵工程 第一课时 【科技探索之路】 一、发酵与传统发酵技术 1.早期酿酒技术 约9000年前，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，已有了关于夏少康（即杜康）造秫（shú）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 腐烂的水果有酒味 1857年，法国微生物学家巴斯德(1822-1895)通过实验证明，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。并发明了巴氏消毒法此后，人们才开始了解发酵的本质。 一、发酵与传统发酵技术 2.发酵 （1）定义: 指人们利用 ，在适宜条件下，将原料通过 转化为人类所需要的产物的过程。 微生物 微生物的代谢 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物 （2）原理: （3）类型: 需氧发酵 厌氧发酵 如：醋酸发酵、谷氨酸发酵 如：酒精发酵、乳酸发酵 一、发酵与传统发酵技术 3.传统发酵技术 （1）定义: （2）类型: 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。 固体发酵 半固体发酵 泡菜、粮食白酒、腐乳等 豆豉、酱、酱油等 混合菌种 一、发酵与传统发酵技术 （3）实例: 腐乳 原理： 蛋白质 脂肪 小肽 氨基酸 甘油 脂肪酸 酵母、曲霉和毛霉等多种微生物 + + 蛋白酶 脂肪酶 (毛霉起主要作用) 单细胞丝状真菌，真核，异养需氧型 毛霉是一种丝状真菌，其生殖方式为孢子生殖， 代谢类型是异养需氧型。 一、发酵与传统发酵技术 制作过程： 腐乳 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 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 目的：析出豆腐中的水分、抑制微生物生长 （3）实例: 一、发酵与传统发酵技术 制作简单且成本低 优点 天然菌种品质各异，而且纯度不高 缺点一 生产条件不易控制，易受杂菌污染 缺点二 问题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。 （3）实例: 腐乳 一、发酵与传统发酵技术 （3）实例: 腐乳 问题3：吃腐乳时，你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。这层“皮”是怎样形成的呢？它对人体有害吗？它的作用是什么？ “皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的白色菌丝（直立菌丝和匍匐菌丝），它能使腐乳成形。“皮”对人体无害。 问题4 ：为什么腐乳“闻着臭，吃着香”? 豆腐中的蛋白质被分解产生了H2S等易挥发含硫化合物，所以闻着臭；产生的肽和氨基酸以及某些酯类化合物，所以吃着香。 例如：使用酵母菌制作馒头不属于传统发酵，使用前一次发酵保存下来的面团制作馒头的才算。 接种毛霉，不属于，直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术。 问题2：接种毛霉制作腐乳属于传统发酵技术吗？ 一、发酵与传统发酵技术 果酒 果醋 泡菜 乳酸菌-细菌 乳制品的发酵、泡菜的制作 酵母菌-真菌 酿酒、制作馒头和面包等 醋酸菌-细菌 可用于制作各种风味的醋 常见的传统发酵食品： 一、发酵与传统发酵技术 一、发酵与传统发酵技术 二、尝试制作传统发酵食品 探究一：请同学们自主阅读教材P6~7，思考下列问题： 1.制作泡菜应用的微生物是？菌种分布于哪些地方？类型有哪些？ 2.在泡菜制作过程中盐水煮沸的目的是什么？冷却的目的是什么？ 3.为什么泡菜坛只能装八成满？ 4.用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需要什么条件？ 5.发酵初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因？ 6.泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化。 二、尝试制作传统发酵食品 （一）泡菜： 1.应用的微生物： 乳酸菌 乳酸菌 （原核生物） 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 d.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 a.菌种分布： b.代谢类型： c.菌种种类： 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% 乳酸杆菌（制作酸奶） 乳酸链球菌（制作泡菜） 二、尝试制作传统发酵食品 （一）泡菜： 2.泡菜的制作： 亚硝酸盐的含量低，营养物质丰富。 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。 （1）材料用具： 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。 二、尝试制作传统发酵食品 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。 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。 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。 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。 （2）制作步骤： 过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差。 过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。 杀菌、除氧 防止影响乳酸菌的生命活动 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。 创造无氧环境 二、尝试制作传统发酵食品 （3）结果分析： 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 二、尝试制作传统发酵食品 （3）结果分析： 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 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 二、尝试制作传统发酵食品 （4）进一步探究： 亚硝酸盐 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。 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 制作过程中亚硝酸盐含量的变化 腌制方法、时间长短和温度高低等条件对亚硝酸盐含量的影响 二、尝试制作传统发酵食品 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，抑制其活动） 继续增多 （PH继续下降） 下降至相对稳定 （硝酸盐还原菌被完全抑制） P8 拓展应用第2题 某同学在制作泡菜时加入“陈泡菜水”，并在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果如图。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？ 在发酵11天后食用比较合适，因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低水平。 （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？ （3）加入“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，可快速发酵产生乳酸。 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。 感谢观看 Lavf58.51.100 Lavf58.46.101 $$