1.1 传统发酵技术的应用-2025-2026学年高二生物优质备课课件（人教版选择性必修3）

选择性必修3《生物技术与工程》 生物技术与工程 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 情境导入 第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用 学习目标： 1.简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。 4 预习自测 (1)发酵是指人们利用微生物，在缺氧的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物(　　) (2)毛霉主要通过产生蛋白酶分解蛋白质参与腐乳发酵(　　) (3)腐乳制作利用了毛霉等真菌的有氧呼吸(　　) (4)传统发酵技术常利用前一次发酵保存下来的发酵物中的代谢产物进行发酵。（ ） (5)常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌(　　) (6)酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃(　　) (7)当氧气不充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸(　　) (8)制作果醋的温度比制作果酒的温度高(　　) ×　 √　 √　 ×　 √　 √　 ×　 √　 一、发酵与传统发酵技术 1.发酵： 1）概念： 指人们利用微生物，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。 2）类型： 需氧发酵（_________________________） 厌氧发酵（_________________________________） 醋酸发酵、谷氨酸发酵 酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵 4）产品： 3）原理： 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。 一、发酵与传统发酵技术 实例：腐乳制作 ①原理： 蛋白质 脂肪 小分子肽 氨基酸 甘油 脂肪酸 酵母、曲霉和毛霉等多种微生物所合成并分泌出的(毛霉起主要作用) + + 脂肪酶 蛋白酶 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。 电子显微镜下的毛霉 一、发酵与传统发酵技术 利用干棕叶（或稻草）上的毛霉孢子，在15-18℃条件下，让豆腐上长出毛霉 加盐可以析出豆腐中的水，使豆腐变硬，盐也能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。 含水量70%左右为宜，含水量过高不易成形，过低不利于毛霉生长 卤汤是由酒（12%）及各种香辛料配置而成，抑制微生物的生长同时使腐乳有独特的香味。 让豆腐长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 制腐乳坯 过高， 时间延长； 过低， 易腐败。 一、发酵与传统发酵技术 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）概念： （2）类型： 固体发酵（泡菜、粮食白酒、腐乳等） 半固体发酵（豆豉、酱、酱油等） 2.传统发酵技术 ： （3）优缺点： 优点：操作简单，适用于家庭式或作坊式生产，它是文化的传承等。 缺点：生产条件不易控制，产品容易受杂菌污染，生产效率较低等。 一、发酵与传统发酵技术 思考辨析 1.使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？属于发酵吗？ 不属于；使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。 2.直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术吗？直接接种优良的毛霉菌种呢？ 属于 不属于 【典例1】下列关于传统发酵技术的叙述，错误的是(　　) A．传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵 B．传统发酵利用的微生物一般为天然存在的单一菌种 C．酱油、醋、泡菜等可通过传统发酵获得 D．传统发酵存在杂菌情况不明、过程控制缺乏标准等问题 【典例2】(不定项)千百年来，腐乳一直受到人们的喜爱。腐乳以黄豆为主要原料制成，它的制作与发酵技术密切相关。下列叙述正确的是（ ） A.腌制腐乳的过程中不需要严格进行灭菌处理 B.多种微生物参与了腐乳的制作，如酵母菌、毛霉和曲霉等 C.腐乳味道鲜美、易于消化，这与微生物发酵产生的小分子物质有关 D.经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和脂肪酸 B ABC 二、尝试制作传统发酵食品 2026/3/10 1.传统发酵食品制作所利用的微生物 （1）乳酸菌 ①代谢特点：厌氧细菌，代谢类型为异 养厌氧型；在无氧的情况下能将葡萄糖 分解成乳酸。 ②发酵原理（反应简式） ③生产应用：可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。 ④分布：广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。 ⑤常见类型：乳酸链球菌和乳酸杆菌。 C6H12O6 酶 2C3H6O3（乳酸）+能量 二、尝试制作传统发酵食品 （2）酵母菌 ①代谢特点：单细胞真菌，代谢类型 为异养兼性厌氧型；在无氧的情况下 能进行酒精发酵。 ②发酵原理（反应简式） ③生产应用：可用于酿酒、制作馒头和面包等。 ④影响因素：温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28℃。 ⑤分布：在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。 C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量 二、尝试制作传统发酵食品 （3）醋酸菌 ①代谢特点：好氧细菌，代谢类型为 异养需氧型；当O2、糖源都充足时， 能将糖分解成醋酸；当缺少糖源时则 将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋 酸。多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。 ②发酵原理（反应简式） ③生产应用：可用于制作各种风味的醋。 C6H12O6+2O2 酶 2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH（醋酸）+H2O+能量 二、尝试制作传统发酵食品 菌种 名称 生物 分类 代谢 类型 适宜 温度 繁殖 方式 发酵对氧 的需求 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌 真核生物 异养 兼性厌氧 出芽生殖 前期需氧， 后期不需氧 原核生物 异养需氧 30—35℃ 二分裂 一直需氧 原核生物 异养厌氧 二分裂 密闭不需氧 （4）微生物繁殖方式和代谢特点 18—30℃ 18—20℃ 二、尝试制作传统发酵食品 1.菌种: 乳酸菌 型 乳酸链球菌（球状） 乳酸杆菌（杆状） 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内 （ 生物） 乳制品的发酵、泡菜的制作等。 ① 代谢类型： ② 菌种分布： ③ 应用： C6H12O6 2C3H6O3（乳酸） 酶 +能量 在无氧情况下，能将葡萄糖分解成乳酸 2.原理： 原核 异养厌氧 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% （一）制作泡菜 3.材料用具: 亚硝酸盐的含量低 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。 二、尝试制作传统发酵食品 4.制作步骤: 配制 盐水 蔬菜处理装坛 加盐水 封坛 发酵 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。 杀杂菌、除溶氧 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。 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； 创造无氧环境，有利于乳酸菌无氧发酵 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，在发酵过程中注意向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间； 不影响乳酸菌的生命活动 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； 调味；抑制其他微生物生长 二、尝试制作传统发酵食品 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) P8【拓展应用】 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，结果见右栏曲线图，请你帮他分析问题。 （1）据图分析，从亚硝酸盐含量来看，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？ 10天后食用比较好，因为此时的亚硝酸盐含量低。 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”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。 二、尝试制作传统发酵食品 泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和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） 二、尝试制作传统发酵食品 项目 果酒制作 果醋制作 发酵菌种 菌种来源 菌种代谢类型 发酵原理 在有氧条件下： 在无氧条件下： 氧气、糖源都充足时： 缺少糖源时： 发酵 条件 温度 时间 氧气 酵母菌 醋酸菌 主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 异养兼性厌氧型 异养需氧型 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 酶 空气中的野生型醋酸菌 C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量 酶 C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量 酶 28℃ 30-35℃ 10-12d 7-8d 初期需氧，后期不需氧 需要氧气 二、尝试制作传统发酵食品 器具消毒 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 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 榨汁装瓶 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 酒精发酵 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. ①70%的酒精的作用： ②冲洗的目的： ③冲洗1-2次即可，能否反复冲洗， 为什么？ ④为什么去梗前冲洗： ⑤葡萄汁装入发酵瓶时， 为何要留有1/3的空间？ ⑥每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的： ⑦拧松但不打开的目的： 消毒 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 a.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； b.防止发酵过程中产生的CO2造成 发酵液溢出 不能， 排出CO2 防止爆裂 防止杂菌污染 1.制作步骤 二、尝试制作传统发酵食品 打开瓶盖，盖上纱布 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。 果醋检测 果酒检测 可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测 ⑧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 ⑨醋酸菌从何而来？ 打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件（不能利用乙醇）而不能繁殖 ⑩如何检测果醋的发酵情况？ a.闻；b.品尝； c.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值； d.观察醋酸菌膜是否形成； 二、尝试制作传统发酵食品 果酒发酵与果醋发酵的装置比较 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 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？ 2.该装置还能继续改进吗？ 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 二、尝试制作传统发酵食品 2.结果分析和评价： 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。 产热 菌体数量 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）。 项目 酒精发酵 醋酸发酵 气味和味道 气泡和泡沫 发酵液颜色 (以紫葡萄作原料) 浑浊，液面形成 酒味 酸味 有 无 颜色加深变成深红色 白色菌膜 二、尝试制作传统发酵食品 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？ 乳酸菌能将糖分解为甘油、乳酸等，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。 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。 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。 人工接种醋酸菌。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，用这层薄膜接种可以明显缩短制作果醋的时间。 【典例3】(2023·山东，12)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是(　　) A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死 B．②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌 C．③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入 D．④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低 C 冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响 盐水需要浸没全部菜料，制造无氧环境，有利于乳酸菌的无氧呼吸 亚硝酸盐的含量先增多后减少 【典例4】(2025·河南，6)食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是（ ） A.醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵 B.以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生 C.食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物产率越高 D.使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一 C 发酵过程中，微生物繁殖速度与产物产率并非必然呈正相关，因为微生物的代谢途径和产物积累受到多种因素的调控，过度繁殖可能会消耗过多营养物质，导致发酵产物的合成受到影响 网络构建 尝试制作传统发酵食品： 发酵与传统发酵技术： 泡菜的制作 发酵 传统发酵技术的应用 传统发酵技术 原理 探究实践 制作果酒和果醋 C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量 酶 C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量 酶 C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量 酶 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $