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 SW生老师 SW生老师 “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)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。 从社会中来 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? SW生老师 酿酒技术给古代人民的生活增添了丰富的色彩 汉代砖刻上的酿酒图 我国古代酿酒作坊的绘画 SW生老师 一、发酵与传统发酵技术 1．发酵的概念 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。 SW生老师 2．腐乳的制作 (1)参与的微生物 多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。 (2)腐乳的特点 豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，便于保存。 SW生老师 3．传统发酵技术 (1)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面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。 (2)类型 传统发酵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。 (3)发酵产品 利用传统发酵技术制作的食品有腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。 SW生老师 二、尝试制作传统发酵食品 1.传统发酵食品所利用的微生物 (1)乳酸菌 代谢特点 厌氧型 种类 很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌 分布 空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内均有分布 应用 乳制品的发酵、泡菜的腌制等如酸奶等的发酵 发酵原理 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量 酶 ——原核生物 SW生老师 (2)酵母菌 代谢特点 兼性厌氧型，酿酒酵母的最适生长温度约为28℃ 分布 应用 酿酒、制作馒头和面包等 发酵原理 ——真核生物 常存在于含糖量较高的水果、蔬菜表面 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量 SW生老师 (3)醋酸菌 代谢特点 好氧型，多数醋酸菌的最适生长温度约为30~35℃ 应用 制作各种风味的醋 发酵原理 ——原核生物 C6H12O6+2O2 酶 2CH3COOH（乙酸）+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH（乙酸）+H2O+能量 ①O2、糖源都充足时，能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸： ②缺少糖源时，则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸： SW生老师 2.制作泡菜 菌种来源： 植物体表面天然的乳酸菌 材料用具： 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。 探究·实践 SW生老师 方法步骤: 盐水配制 配制质量浓度为5%-20%的盐水，煮沸消毒，冷却待用 菜料处理 密封菜坛 ①盐的作用： 调味、抑制微生物生长，所以盐含量过低会造成细菌污染。 ②煮沸的目的： 杀菌(杀灭水中的微生物及除去水中氧气)。 ③冷却： 是为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动。 SW生老师 盐水配制 冷却盐水倒入坛中，盐水没过全部菜料，盖好坛盖，向坛盖边沿水槽注水，创造无氧条件 菜料处理 密封菜坛 将新鲜蔬荣洗净切块(条)，晾干装半坛，放入调味料，再装菜料至八成满 配制质量浓度为5%-20%的盐水，煮沸消毒，冷却待用 SW生老师 盐水配制 菜料处理 密封菜坛 初期，有蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中会产生较多的二氧化碳，如果泡菜坛装的太满，发酵液可能会溢出坛外；泡菜坛装的太满，会使盐水不容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。 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？ 水封闭坛口起着使坛内与坛外空气隔绝的作用，这是最简易的造成无氧环境的方法。说明乳酸菌进行乳酸发酵需无氧环境。 为什么泡菜坛只能装八分满？ SW生老师 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，结果如图，请你帮他分析问题。 (1)从亚硝酸盐含量来看，该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？ 13天后食用比较好，此时亚硝酸盐含量低。 (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？ 盐浓度过高，杀死了乳酸菌等微生物。 (3)加入“陈泡菜水”的目的是什么？ “陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。 练一练 SW生老师 O2抑制乳酸菌活动 初期少 中期最多 乳酸抑制其他微生物活动 后期减少 乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动 泡菜发酵过程中乳酸菌数量的变化情况 SW生老师 初期少 中期增多 后期继续增多，最后保持稳定 泡菜发酵过程中乳酸含量的变化情况 SW生老师 泡菜发酵过程中亚硝酸盐含量的变化情况 硝酸盐还原菌的作用 初期增加 中期开始下降 硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解 后期继续下降 硝酸盐还原菌被完全抑制 SW生老师 (1)用于制作泡菜的蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量相对较高。 (2)用清水和食盐配制质量分数为5%～20%的盐水。食盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐水要煮沸后冷却，煮沸的作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他微生物。 (3)控制发酵时间：一般在腌制10天后，亚硝酸盐含量开始下降。但泡菜发酵时间并不是越长越好，一方面发酵时间过长，可能会产生其他有害物质；另一方面，发酵时间过长，乳酸含量过高，口味不佳。 制作泡菜的注意事项 SW生老师 (4)控制严格的厌氧条件的措施 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发酵容器。 ②盐水煮沸后冷却待用。 ③装坛时压实，使盐水没过全部菜料。 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，发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。 (5)控制适宜的发酵温度：温度过高易导致杂菌滋生；温度过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长。 制作泡菜的注意事项 SW生老师 探究·实践 3.制作果酒和果醋 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。 材料用具： 新鲜的水果(如葡萄、苹果、山楂和龙眼等)、洗洁精、体积分数为70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。 SW生老师 方法步骤: (1)器具消毒 防止污染发酵液 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 (2)冲洗葡萄 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 防止冲洗掉葡萄皮上野生的酵母菌；防止污染发酵液 SW生老师 (3)榨汁 用榨汁机榨取葡萄汁，并装入发酵瓶中，留有大约1/3的空间，盖好瓶盖 防止发酵液溢出，并且酵母菌可以进行有氧呼吸大量繁殖 (4)酒精发酵 发酵温度严格控制在18~30 ℃，时间控制在10~12 d，每隔12h左右将瓶盖拧松一次 创造无氧环境进行酒精发酵，并可以防止好氧型微生物污染发酵液；由于发酵过程中会产生CO2，因此要及时排气，以防止发酵瓶爆裂。 SW生老师 (5)醋酸发酵 打开瓶盖，盖上一层纱布，发酵温度为30~35 ℃，时间为7~8 d 创造有氧环境进行醋酸发酵 结果分析与评价 (1)在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？ 发酵 酒精发酵 醋酸发酵 气味和味道 气泡和泡沫 发酵液颜色 酒味 有气泡和泡沫 颜色加深变成深红色(以紫葡萄作原料) 酸味 无气泡和泡沫 浑浊，液面形成白色菌膜 SW生老师 在制作果酒的过程中，除了酵母菌，果酒中还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖等，从而使果酒变质。 可以通过改变发酵的温度、果酒的pH等控制乳酸菌的含量。醋酸菌可以将糖或乙醇转化为乙酸，由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量减少氧气含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。 此外，通过改变发酵的温度、果酒的pH等同样可以控制醋酸菌的含量。 (2)如何防止其他微生物对果酒发酵的影响? 结果分析与评价 SW生老师 (3)在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？ 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。 (4)醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？ 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。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，用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。 SW生老师 发酵装置图分析 醋酸发酵时连接充气泵，输入无菌空气；制作果酒时关闭充气口 排出CO2 防止空气中微生物的污染 便于取料，及时监测发酵进行的情况 出料口 充气口 排气口 长而弯曲的胶管 SW生老师 (1)榨汁机、发酵瓶等器具要用洗洁精清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干。 (2)清洗葡萄时要先冲洗后去除枝梗和腐烂的籽粒，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 (3)用带盖的瓶子制作果酒时，每隔12 h左右排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。 果酒、果醋制作过程中防止杂菌污染的措施 SW生老师 在传统发酵食品的制作过程中，利用的是天然存在的菌种，由于菌种差异、杂菌情况不明、发酵过程缺乏控制标准等原因，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，通常会先通过发酵技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵 SW生老师 课堂总结 SW生老师 课后练习 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。（ ） × × √ SW生老师 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 SW生老师 深入思考 1.制作泡菜时，盐水的作用是什么？为什么配制成质量分数为5%~20%的盐水？ 盐水的作用：调味、抑制微生物生长。食盐用量过高，口味不佳，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；食盐用量过低，则会导致杂菌大量繁殖，泡菜腐败。 2.制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？ 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。冷却是为了防止温度过高杀死坛内的微生物。 SW生老师 3.用水密封泡菜坛的目的是什么？ 给泡菜坛内创造无氧环境。 4.泡菜制作过程中，是否只有乳酸菌起作用？ 不是，还有一些酵母菌和大肠杆菌等 5.为什么泡菜坛只能装八成满？ 泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们进行发酵会产生较多的CO₂，如果泡菜坛装太满，发酵液可能会溢出坛外；泡菜坛装太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，而导致菜料变质腐烂；泡菜坛留有一定空间也方便拿取泡菜。 SW生老师 6.发酵中期时，由于前期乳酸的积累，pH下降，无氧状态形成，乳酸杆菌进行活跃的乳酸发酵(发酵产物只有乳酸或达到80%以上)，大肠杆菌、酵母菌等微生物的活动受到抑制。试分析为什么乳酸菌会逐渐成为优势菌种？ 乳酸菌比其他种类微生物更耐酸，发酵中期pH下降，导致其他种类的微生物的生命活动受到抑制。 7.先冲洗葡萄后去枝梗的原因是什么？为什么冲洗葡萄的次数不能过多？ 先冲洗再除去枝梗可以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。冲洗葡萄的次数不能过多，以防将葡萄皮上的野生酵母菌冲洗掉。 SW生老师 8.葡萄汁装入发酵瓶时，为什么要留有大约1/3的发酵空间？ 保留1/3的空间可以为酵母菌提供氧气，有利于酵母菌有氧呼吸，可以大量增殖；还可以防止发酵过程中产生的二氧化碳造成发酵液溢出甚至引起爆炸。 9.在果酒制作过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次(注意：不是打开瓶盖)的原因是什么？ 由于发酵过程中会产生CO₂，因此要及时排气，以防止发酵瓶爆裂。不打开瓶盖是为了防止杂菌污染 10.为什么果酒搁置时间过久会有酸味？ 醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，所以果酒搁置时间过久，会因醋酸菌的代谢产生乙酸而有酸味 SW生老师 11.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？ 还有一些乳酸菌和醋酸菌；乳酸菌可能会分解果酒中的糖、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；而在有氧的情况下，醋酸菌能把糖或者乙醇转化为乙酸，可以通过减少O₂含量、调节发酵温度、pH等来控制醋酸菌含量。 12.果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，酵母菌是如何成为优势菌种的？ 发酵后期在缺氧和酸性发酵液中，绝大多数微生物的生命活动受到抑制，而酵母菌可以适应这一环境成为优势菌种。 SW生老师 13.在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？ 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，不会继续发酵。 14.醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？ 打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖。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，用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。 SW生老师 $$