1.1传统发酵技术的应用2025-2026学年高二生物同步备课优质课件（人教版2019选择性必修3）

该高中生物学课件聚焦传统发酵技术的应用，涵盖发酵原理、常见发酵食品制作等核心知识。以唐诗《凉州词》导入创设文化情境，从发酵概念、微生物作用到腐乳、泡菜、果酒等制作实践，构建“理论-案例-实践”的学习支架。 其亮点在于融合生命观念（如微生物代谢与功能）、科学思维（亚硝酸盐含量曲线分析）和探究实践（泡菜、果酒制作步骤），通过案例分析和实验指导，帮助学生理解发酵原理，提升实践能力，也为教师提供系统教学资源，提高教学效率。

第1节 传统发酵技术的应用 第1章 发酵工程 凉州词二首·其一 唐·王翰 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？ 1 教学目标 TEACHING OBJECTIVES 学习目标： 1.阐述传统发酵技术的特点，说出常见的传统发酵食品。 2.概述微生物发酵的基本原理。 3.尝试制作泡菜、果酒和果醋， 说出传统发酵技术应用的优点与不足。 重难点： 1.微生物发酵的基本原理。 2.制作泡菜、果酒和果醋。 尝试制作传统发酵食品 2 发酵与传统发酵技术 1 目录 CONTENT 1 发酵与传统发酵技术 【资料1】夏禹时期，已有了关于杜康秫（shú）酒的传说。我国酿造白酒的工艺在世界上独树一帜，白酒一般是以谷物为原料，加酒曲发酵而成的。 酒曲：是含有多种微生物的米糠或麦麸，如根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等几十种微生物。微生物所分泌的酶可将谷物中的淀粉，蛋白质等转变成糖、氨基酸等，有利于微生物进行发酵。 【资料2】1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的。 酒曲 1 发酵 （1）概念：人们利用微生物，在适宜条件下，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。 发酵的实质：微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸，是物质氧化分解的过程。 乙醇 乳酸 氨基酸（谷氨酸钠） 醋酸 （2）原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就 可生产出人们所需要的多种产物。 同种微生物处于不同环境条件下时，代谢途径也会出现差异。（如酵母菌） （3）类型： 醋酸发酵、谷氨酸发酵 酒精发酵、乳酸发酵 需氧发酵： 厌氧发酵： 2 传统发酵技术 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。 ①固体发酵： 泡菜、粮食白酒、腐乳等 ②半固体发酵： 豆豉、酱、酱油等 混合菌种 酱 酱油 豆豉 醋 泡菜 腐乳 案例1——腐乳的制作 1. 原理： 酵母、曲霉和毛霉等多种微生物 (主要是毛霉) 蛋白质 脂肪 小分子肽+ 氨基酸 蛋白酶/肽酶 脂肪酶 甘油 + 脂肪酸 毛霉：丝状真菌，生殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。 显微镜下的毛霉 注：腐乳味道鲜美，有机物种类增加，含量减少，营养价值高，易于消化吸收，便于保存。 2. 制作过程： 让豆腐长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 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 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、抑制不需要的微生物生长 过高：影响风味 过低：不足以抑制微生物生长 酒（12%）：抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味； 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 香辛料：调味，防腐杀菌。 玻璃瓶洗净后用沸水消毒； 封瓶时瓶口通过酒精灯火焰防止瓶口污染。 4.特点： ①混合菌种发酵；②固体发酵及半固体发酵；③家庭式或作坊式 操作简单、传承文化 生产条件不易控制；易受杂菌污染、生产效率低 【思考】每年进行同样的操作,但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,这是为什么？ 分析传统发酵技术的优、缺点。 缺点： 优点： 【思考】若直接接种优良的毛霉菌种制作腐乳，属于传统发酵技术吗？ 传统发酵技术是直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳， 因此直接接种毛霉不属于传统发酵技术。 同理：直接加入酵母菌制作馒头 传统发酵技术，使用前一次发酵保存下来的面团制作馒头 传统发酵技术。 不属于 属于 2 尝试制作传统发酵食品 一、乳酸发酵：制作泡菜、酸奶 1.菌种： 生殖方式： 代谢类型： 种类： 菌种分布： 2.发酵原理： 乳酸菌（原核生物） 二分裂 异养厌氧型 乳酸链球菌、乳酸杆菌 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵，在无氧条件下，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。 乳酸链球菌 乳酸杆菌 3. 泡菜的制作过程： （1）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。 问题1：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微生物还原成亚硝酸盐，增加泡菜中的亚硝酸盐含量。 问题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乳酸菌的发酵作用， 而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌。 泡菜坛漏气，会使需氧型微生物大量繁殖，引起蔬菜腐烂。 配制盐水 （2）归纳泡菜的制作步骤： 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： 冷却的目的： 煮沸的目的： ①调味 ②抑制微生物生长 浓度过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质 浓度过高：乳酸发酵受抑制，口味不佳 杀菌；除氧 防止影响乳酸菌的生命活动 配制盐水 （2）归纳泡菜的制作步骤： 原料处理 蔬菜装坛 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。 在泡菜发酵初期，酵母菌等较为活跃，发酵产物中有较多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。 问题：为什么泡菜坛需装至八成满？ 配制盐水 （2）归纳泡菜的制作步骤： 原料处理 蔬菜装坛 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 注：温度过高、食盐用量不足10％、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。 一般在腌制10天后，亚硝酸盐的含量开始下降。 思考：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？ 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。发酵速度减慢甚至停止。 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 发酵初期 发酵后期 主要是乳酸菌的发酵过程，其他微生物的生长受到抑制。 15 泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化： 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 （O2抑制乳酸菌的活动） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用） 最多 （乳酸抑制其他菌活动） 增多 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， 最后保持稳定 下降至保持相对稳定 （硝酸盐还原菌被完全抑制） 4.结果分析：如何判断你腌制的泡菜是否成功？ ①泡菜质量可根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定； ③根据亚硝酸盐的含量来评定； ④根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。 ②可通过在显微镜下观察乳酸菌的形态； 一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无霉花浮膜，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 思考：为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？ 成功 白膜 形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。 酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量丰富，适合酵母菌的繁殖。 【拓展应用】某同学在制作泡菜前，査阅资料得知，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。 3 5 7 9 11 13 0 4 8 12 16 20 24 发酵时间/d 亚硝酸盐含量/(mg/kg) (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？ (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？ 发酵11天后，亚硝酸盐含量降到较低水平。 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。 “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。 硝酸盐还原菌的作用 乳酸抑制其他菌的活动 【拓展】进一步探究——测定亚硝酸盐 亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但当摄入的总量达到0.3～0.5g时，会引起中毒，当摄入总量达到3g时，会引起死亡。 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，只有在特定条件下(适宜的pH、温度和一定的微生物作用)才会转变成致癌物——亚硝胺，亚硝胺对动物还具有致畸和致突变作用。 亚硝胺 氧化 （维生素C、E和酚类物质） 硝酸盐 亚硝酸盐 还原 (硝酸盐还原菌产生硝酸还原酶) 原理：比色法 目的：设计实验跟踪检测泡菜在制作过程中亚硝酸盐含量的变化。 【拓展】进一步探究——测定亚硝酸盐 对氨基苯磺酸溶于盐酸中（酸化） 重氮盐 样液和标准比色液对比，估算亚硝酸盐含量 玫瑰红溶液（显色） 亚硝酸盐 N-1－萘基乙二胺盐酸盐 泡菜样品 二、果酒的制作 1.菌种： 生殖方式： 代谢类型： 最适生长温度： 菌种分布： 2.发酵原理： 酵母菌 （单细胞真菌） 异养兼性厌氧型 无性生殖（多以出芽生殖为主、分裂生殖和孢子生殖） 含糖量较高的蔬菜、水果表面 酿酒酵母：28℃； 野生酵母：18~30℃ ①有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖： ②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＋6O2 6CO2＋6H2O ＋能量 酶 二、果醋的制作 1.菌种： 生殖方式： 代谢类型： 最适生长温度： 菌种分布： 2.发酵原理： 醋酸菌 （原核生物/单细胞细菌） 异养需氧型 分裂生殖（二分裂） 空气中 30~35℃ ②缺少糖源时，则将 。 ①O2、糖源充足时，能将糖分解成醋酸； 乙醇→乙醛→醋酸 C6H12O6＋2O2 2CH3COOH（醋酸）＋2CO2＋2H2O＋能量 酶 C2H5OH＋O2 CH3COOH＋H2O＋能量 酶 问题：如何在同一装置中既能进行酒精发酵又能进行醋酸发酵？ 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℃ 2.果酒、果醋的制作流程： ①材料用具： 新鲜水果、体积分数70%的酒精、发酵瓶、洗洁精、纱布和榨汁机等 器具消毒 冲洗葡萄 ②步骤： 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。 防止杂菌污染 冲洗的目的：洗去浮尘 注1：葡萄冲洗次数不宜太多的原因是__________________________ 避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌。 注2：先冲洗葡萄再除去枝梗的原因是__________________________________________________ 避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 果酒发酵 用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。 温度控制在18～30℃，发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。 注：葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？ ①利于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造成发酵液的溢出。 在果酒发酵过程中产生CO2 ， 防止瓶内气压过高引起爆裂。 防止O2进入，影响酒精发酵 注1：果酒发酵阶段每隔12h拧松瓶盖一次的原因是__________________________ 注2：拧松瓶盖后再将瓶盖拧紧的原因是__________________________ 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 果酒发酵 果酒检测 因为果皮表面附着的野生酵母菌可能有很多种，所以提供了适合多种酵母菌生长的温度范围。另外，控制温度在一个较大范围内比较简单易行。 温度控制在18～30℃，发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。 注3：为什么将温度控制在18-30℃进行发酵？ 从发酵瓶口取样检测 制造有氧条件，进行醋酸发酵。 果醋发酵 果醋检测 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。 注：打开瓶盖，盖上纱布的原因是__________________________ 3.结果分析与评价： （1）如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？ 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） （2）如何检测果醋的发酵情况？ a.闻； b.品尝； c.观察醋酸菌膜是否形成。 d.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值； 注：上述传统发酵食品的制作过程中，没有接种菌种，而是利用天然存在的菌种。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。 （3）果酒和果醋的制作过程中，发酵液分别有哪些变化？ 果酒发酵： ①发酵液中会产生气泡，是因为酵母菌发酵产生CO2； ②呼吸作用分解有机物产生的能量大部分以热能形式散失。 果醋发酵： 一般不会出现气泡，发酵完成时，发酵液的液面上会出现一层菌膜——醋酸菌膜。 ④初期发酵液中酵母菌数目增多，后期由于葡萄糖减少，CO2溶于发酵液使pH下降，酵母菌数量不再增多，甚至下降。 ③如果用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间延长，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。 乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油等有机物，使果酒变质。可通过调节 、 等来控制乳酸菌的含量。 醋酸菌在有氧条件下可利用糖进行醋酸发酵，缺乏糖源时也可将乙醇转变为醋酸，从而影响果酒发酵。因此，在制作果酒的过程中可通过 ，抑制醋酸菌的生长繁殖。也可通过调节 、 等来控制醋酸菌的含量。 果酒中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。 发酵的温度 果酒的pH 尽量减少O2含量 （4）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？如何避免这种影响？ 发酵的温度 果酒的pH （5）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明显缩短制作果醋的时间。 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。 【拓展】果酒发酵与果醋发酵的装置比较 P8 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？ 感谢观看! 2019人教版·生物·选择性必修3 32 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $