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

第1节 传统发酵技术的应用 李映珠 1 课程安排 1 理论：发酵的历史与传统发酵技术的原理 2 实操：制备果酒、果醋、泡菜 3 理论：微生物基本培养技术 4 实操：制备培养基和灭菌 5 实操：倒平板，接种酵母菌 6 发酵工程及其应用 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。 从传统发酵技术到发酵工程 传统发酵技术的原理 “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） 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？ 你想不想自己动手制作葡萄酒和葡萄醋呢？ 一 发酵与传统发酵技术 人类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 一 发酵与传统发酵技术 发酵是指人们利用微生物，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 糖类→乙醇（防腐、特殊香味） 乙醇→醋酸（防腐、调味） 糖类→乳酸（防腐、特殊味道） 蛋白质→小分子肽和氨基酸（易于消化，特殊风味） 直接利用原材料中的天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术 传统发酵以混合菌种的固体及半固体发酵为主（家庭式或作坊式的） 酒、酱、酱油、醋、泡菜、豆豉是传统饮食文化的重要组成部分 一 发酵与传统发酵技术 一 发酵与传统发酵技术 传统发酵技术中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控制缺乏标准，会造成食品品质不一。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。 二 尝试制作传统发酵食品 制作果酒 制作果醋 酵母菌-真菌 醋酸菌-细菌 制作酸奶 乳酸菌-细菌 二 尝试制作传统发酵食品 酒精发酵 酵母菌是一种单细胞真菌，属于兼性厌氧微生物，能够在无氧条件下进行酒精发酵，可用于酿酒、制作馒头和面包 酵母菌能以多种糖类作为物质和能量来源，因此在一些含糖量高的水果、蔬菜表面经常可以发现酵母菌 酿酒酵母的最适生长温度约28℃ 2C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量 C6H12O6 酶 二 尝试制作传统发酵食品 醋酸发酵 醋酸菌是好氧细菌，当O2、糖源都充足时能将糖分解为醋酸；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。可用于制作各种风味的醋 醋酸菌分布广泛 多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃ C6H12O6 + 2O2 2CH3COOH（乙酸）+ 2H2O + 2CO2 + 能量 酶 C2H5OH + O2 CH3COOH（乙酸）+ H2O + 能量 酶 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 果酒发酵 果醋发酵 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; 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。 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。 制作果酒和果醋 18~30℃发酵10~12d 果酒发酵 果酒 果醋 清洗后去梗 葡萄榨汁 装瓶 果醋发酵 开盖+纱布 葡萄汁装入发酵瓶(留1/3空间) 30~35℃发酵7~8d 每12h瓶盖拧松一次再拧紧，从瓶口取样检测发酵情况 清水缓冲，次数不宜太多 葡萄 二 尝试制作传统发酵食品 讨论1.用清水冲洗的主要目的是什么？冲洗次数不宜太多，为什么？ 避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌 目的是洗去杂质 讨论2.为什么先冲洗葡萄再除去枝梗？ 避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会 冲洗葡萄 活化酵母 加入各种化合物 取新鲜葡萄，用清水冲洗干净，再用剪刀去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干或用干净的纱布轻轻擦干，小心不要弄破果皮。 酵母需要活化，用35℃温水活化酵母15-30 min。 每个食品密封大袋装1500-3000 g葡萄，同时加入酵母0.6-1.2 g（作用：增加酵母浓度，促进发酵），偏重亚硫酸钾0.075-0.15 g（作用：杀菌抗氧化），果胶酶0.075-0.15 g（作用：溶解植物细胞壁）。【500 g葡萄配0.2-0.3 g酵母粉，0.025 g偏重亚硫酸钾，0.025 g果胶酶】（此步骤属于锦上添花，可以省略） 破碎葡萄 排净空气，关好袋子，隔着袋子捏碎葡萄（越烂越好，不要捏碎种子，酒就不好喝了），每个袋子留1/4-1/3的空间。 实验：制作果酒 果酒发酵 补糖 澄清装瓶 第二天加入冰糖（每500g加入50g冰糖，10：1）和促酵剂 将温度控制在18-30℃进行发酵，在发酵过程中，看到袋子鼓胀起来，就打开一个小缝隙排CO2（记住小缝）。大概每隔12h左右排一次。发酵时间为10-12d。记得发酵袋材料要混匀。 发酵2至3周，过滤，蛋清粉澄清过滤，装瓶。 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。 实验：制作果酒 二 尝试制作传统发酵食品 乳酸发酵 乳酸菌是（耐氧型）厌氧细菌，在无氧条件下能将葡萄糖分解为乳酸，可用于乳制品发酵、泡菜腌制等 乳酸菌在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人和动物的肠道内都有乳酸菌 常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌 2C3H6O3（乳酸）＋能量 C6H12O6 酶 实验：制作泡菜 材料 食盐 清水 新鲜蔬菜(萝卜、黄瓜、白菜、豇豆等) 蒜瓣 生姜 其他香辛料(花椒等) 白酒 泡菜坛 辣椒 实验：制作泡菜 蔬菜装至半坛，加蒜、生姜及其它香辛料。 再装蔬菜至八成满。 将盐水倒入坛中，没过全部菜料，盖坛。 向坛盖边沿的水槽注满水。 3.装坛 配制泡菜盐水（5%~20%），煮沸，冷却 1.配制泡菜盐水 新鲜蔬菜洗净、切条状或块状，晾干 2.准备蔬菜、香辛料 水槽中适时补充水。 4.发酵 实验：制作泡菜 步骤 称取食盐 清洗蔬菜 配置盐水 清洗、修整、切条、晾干 泡菜盐水 香辛料 发酵 成品 盐的作用 盐浓度过低 盐浓度过高 冷却的目的 调味，抑制微生物生长 杂菌大量繁殖 口味不佳 防止影响乳酸菌的生命活动 Tips3 向坛盖边沿的水槽中注满水，发酵过程中经常补充！ Tips2 装坛后可以加一些原来已经腌制好的泡菜汁更好----相当于接种发酵微生物，可缩短腌制时间。 Tips1 实验：制作泡菜 亚硝酸盐在生活中广泛分布 少量亚硝酸盐不会危害人体健康，但人体摄入0.3～0.5g亚硝酸盐时，会引起中毒，当摄入总量达到3g时，会引起死亡。 氧化 维生素C、E和酚类物质 亚硝胺 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) 化学致癌因子 实验：制作泡菜 原理：比色法 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。 实验：制作泡菜 ①原料：豆腐。 ②参与发酵的微生物：______、______和______等，其中起主要作用的是_ _______。 ③发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成_________________ _。 酵母 曲霉 毛霉 毛霉 小分子的肽和氨基酸 此外，微生物还可以产生脂肪酶，将脂肪分解为脂肪酸和甘油 实验：制作腐乳 ④制作流程 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 卤汤包括酒和香辛料 酒：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 加卤汤瓶 密封腌制 方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点 正在进行发酵的豆腐坯 目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长 【思考】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？ 生产条件不易控制，容易受杂菌污染 实验：制作腐乳 谢谢 27 战国时期的盛酒的青铜器和其中的酒 3000多年前埃及人采摘葡萄酿酒的壁画 约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其它食品，如酱油、醋、豆豉、腐乳核酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几年前里，人们并不明白其中的原理。 1857年，法国生物学家巴斯德（L. Pasteur，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。 1897年，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解了发酵的本质。之后的30多年间，微生物的分离和纯化技术不断完善，传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变。同时，作坊式的手工生产向近代工业化生产方向发展。利用微生物生产的新产品，如酒精、柠檬酸和淀粉酶等不断出现。 从传统发酵技术到发酵工程 20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为主攻方向。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，建立了深层通气发酵技术，使青霉素生产实现了产业化。不久，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现和生产，抗生素发酵工业兴起。 生产青霉素所用的发酵罐 1957年，利用微生物生产谷氨酸获得成功。20世纪60年代，科学家通过研究微生物的代谢途径，继续改进发酵技术，通过人工诱变特定微生物，获得了具有更高生产能力的突变类型。之后，酶制剂、多糖、维生素发酵工作相继兴起。 生产氨基酸的工厂一角 20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等的发展，使发酵工程进入了定向育种的新阶段。例如，运用基因工程将动植物的基因转移到微生物中，获得具有特殊生产能力的微生物，大量生产人们需要的产品，如人胰岛素、干扰素等。 生产人胰岛素的车间 20世纪80年代，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工程进行综合研究，以及更加合理地控制发酵过程。目前，人们已经能够记录和控制发酵的全部参数。 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.52(fixed_gap:False) Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$