1.1 传统发酵技术的应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

传 统 发 酵 技 术 的 应 用 传 统 发 酵 技 术 的 应 用 第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用 发 酵 工 程 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。 课堂导入 酒 醋 腐乳 泡菜 豆鼓 黄豆酱 辣白菜 味精 一、发酵与传统发酵技术 1. 早期酿酒技术 约9 000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 一、发酵与传统发酵技术 1. 早期酿酒技术 【资料一】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。 【资料二】1857年，法国的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。 【资料三】研究人员用显微镜观察酒曲，发现酒曲内含有根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等几十种微生物。 讨论：①酒曲是什么? 酒曲是含有多种微生物的米糠或麦麸。 ②酿酒加酒曲的目的是什么? 粮食 微生物 产生的酶 酒 ③酒精发酵的实质是什么? 酵母菌的无氧呼吸 一、发酵与传统发酵技术 2. 发酵 (1)概念：指人们利用 ，在适宜条件下，将原料通过 . 转化为 的过程。 微生物 微生物的 代谢 原料 （复杂的分子） 适宜的条件 微生物代谢 人类所需要的产物 （简单分子） 人类所需要的产物 微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸 乙醇、乙酸、 乳酸、氨基酸、 抗生素、酶制剂等 青霉素 氨基酸 （谷氨酸钠） 一、发酵与传统发酵技术 2. 发酵 (2)原理： 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物 同一种微生物处于不同环境条件下时，代谢途径也会出现差异。 (3)类型： 醋酸发酵、谷氨酸发酵 酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵 需氧发酵 发酵是否需要O2 厌氧发酵 发酵类型 一、发酵与传统发酵技术 3. 传统发酵技术 (1)概念：直接利用原材料中 ，或利用 保留下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵，制作食品的技术。 天然存在的微生物 前一次发酵 (2)类型 (3)特点： ①混合菌种 （通常不需要接种纯种菌种） ②通常是家庭式或作坊式 （泡菜、粮食白酒、腐乳） （豆豉、酱、酱油） 固体发酵 半固体发酵 a. 菌种来源： b. 代谢类型： c. 生殖方式： d. 适宜温度： (1)原料： 一、发酵与传统发酵技术 4. 腐乳的制作 豆腐 (2)菌种： 、 和 等，其中起主要作用的是 。 酵母菌 曲霉 毛霉 毛霉 空气 异养需氧型 15-18℃ 孢子生殖 (3)发酵原理： 蛋白酶 蛋白质 脂肪 小分子肽 氨基酸 甘油 脂肪酸 + + 脂肪酶 腐乳味道鲜美，有机物种类 ，含量 ，易于消化吸收。 增加 减少 真核生物 (4)步骤 一、发酵与传统发酵技术 4. 腐乳的制作 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 加卤汤瓶 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 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 目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长 前期发酵 后期发酵 封瓶时瓶口通过酒精灯火焰防止瓶口污染。 一、发酵与传统发酵技术 4. 腐乳的制作 思考1：每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，根据此现象分析传统发酵技术的优点和缺点。 优点 操作简单、适用于家庭式或作坊式生产，是文化的传承。 缺点 ①天然菌种品质各异，而且生产效率较低，产物不单一，纯度不高。 ②生产条件不易控制，易受杂菌污染。 思考2：接种优良毛霉菌种制作腐乳属于传统发酵技术吗？ 不属于 课堂小测 1、下列有关传统发酵技术的叙述，不正确的是（ ） A. 传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主 B. 在制作腐乳的过程中，多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉 C. 腐乳味道鲜美的原因在于大分子蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸 D. 传统发酵技术都是直接利用的天然原料中的微生物 D a. 菌种分布： d. 适宜温度： b. 代谢类型： c. 生殖方式： e. 菌种种类： 二、尝试制作传统发酵食品 1. 制作泡菜 (1)菌种： 乳酸菌 （原核生物） 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内 异养厌氧型 二分裂生殖 18~20℃ 乳酸链球菌、乳酸杆菌 (2)原理： 植物体表面的天然的乳酸菌来进行发酵，在无氧的条件下，乳酸菌将糖分解为乳酸。 制作酸奶 制作泡菜 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸） 酶 + 能量 二、尝试制作传统发酵食品 1. 制作泡菜 (3)材料： 坛沿深、盖子吻合好；无裂纹、无砂眼 思考3：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 1. 制作泡菜 (4)步骤 配制盐水 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。 3.盐水煮沸有两大作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。 1.盐具有杀菌、析出蔬菜中的水分、调味等作用。 2.盐的用量不能过高也不能过低。过高乳酸发酵受抑制，导致泡菜的风味差；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。 4.盐水冷却的目的是防止杀死乳酸菌 原料处理 蔬菜装坛 加盐水 封坛发酵 二、尝试制作传统发酵食品 1. 制作泡菜 (4)步骤 配制盐水 原料处理 蔬菜装坛 加盐水 封坛发酵 将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）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。 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； 同时留有一定空间，也更方便拿取泡菜。 在泡菜发酵初期，酵母菌等较为活跃，发酵产物中有较多的CO2，防止发酵液溢出坛外； 二、尝试制作传统发酵食品 1. 制作泡菜 (4)步骤 配制盐水 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。 原料处理 蔬菜装坛 加盐水 封坛发酵 将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）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。 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 思考4：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？ 二、尝试制作传统发酵食品 1. 制作泡菜 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O2含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。 泡菜发酵过程中，不是乳酸菌单独发酵的结果 发酵初期：多种微生物进行有氧呼吸，产生较多的CO2，形成无氧环境的过程 发酵中期：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 发酵后期：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 二、尝试制作传统发酵食品 1. 制作泡菜 思考7：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，而抗生素能够杀死乳酸菌（细菌）。 思考5：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？ 11天后食用比较好，亚硝酸盐含量已经降到较低水平。 思考6：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？ 可能是食盐浓度不合适、发酵温度过低等原因 二、尝试制作传统发酵食品 泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化 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，可能抑制其活动） 继续增多 （PH继续下降） 下降至相对稳定 （硝酸盐还原菌持续被抑制） 课堂小测 2、如图为泡菜制作流程图，下列相关叙述错误的是（ ） A. 用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水 B. 所用的盐水必须煮沸以除去水中的氧气并杀灭其他杂菌 C. 泡菜制作中乳酸含量增加有利于各种微生物的生长和繁殖 D. 如果罐口密封不严会促进其他需氧型杂菌的生长、繁殖 C 二、尝试制作传统发酵食品 2. 制作果酒 (1)菌种： 酵母菌 a. 菌种分布： d. 菌种种类： b. 代谢类型： c. 生殖方式： （真核生物） 含糖较高的水果、蔬菜表面 异养兼性厌氧型 主要出芽生殖 酿酒酵母：28℃；野生酵母：18~30℃ (2)原理： 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖： 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、尝试制作传统发酵食品 3. 制作果醋 (1)菌种： 醋酸菌 a. 菌种分布： d. 最适温度： b. 代谢类型： （原核生物） 空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌 异养需氧型 30~35℃ 二分裂生殖 c. 生殖方式： (2)原理： 需要充足的氧气 C6H12O6＋2O2 2CH3COOH＋2CO2＋2H2O+能量 酶 C2H5OH＋O2 CH3COOH＋H2O+能量 酶 糖源充足 糖源不足 二、尝试制作传统发酵食品 4. 制作果酒、果醋 思考8：如何在同一装置中既能进行酒精发酵又能进行醋酸发酵？ 酒精发酵 → 醋酸发酵 C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2+能量 酶 C2H5OH＋O2 CH3COOH＋H2O+能量 酶 酒精发酵：无氧，18~30℃ 醋酸发酵：有氧，30~35℃ 二、尝试制作传统发酵食品 4. 制作果酒、果醋 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 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 有利于酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出 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 避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会 二、尝试制作传统发酵食品 4. 制作果酒、果醋 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. 果酒检测 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。 通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测 酸性重铬酸钾溶液 果醋检测 拧松的目的：排出产生的CO2，防止爆裂；又能防止杂菌污染 二、尝试制作传统发酵食品 5. 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 关闭 排气口胶管长而弯曲？ 防止空气中微生物的污染 课堂小测 3、如图甲是果酒和果醋发酵的装置图，图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列相关叙述正确的是（ ） A. 用图甲所示 装置制作果酒时，要加入适量的酵母菌，且一直关紧阀a和阀b B. 果酒制成后，转为制作果醋时，阀a要关闭，并适当升温 C. 乙图中的③④过程都需要氧气的参与 D. 乙图中的①③发生在酵母菌的线粒体中 C 课堂小测 4、（多选）凯里红酸汤是贵州省凯里市特产，其颜色鲜红、气味清香、味道酸爽，早已被正式列入《中国地理标志产品大典》。如图是凯里红酸汤制作流程。相关叙述中正确的是（ ） A. 红酸汤中的酸味物质主要是醋酸菌产生的醋酸 B. 食盐、红辣椒等既可调味又可抑制杂菌生长 C. 装坛时要留1/3的空间，以营造良好的发酵条件 D. 适当延长发酵时间能增浓酸味 BD 课堂小测 5、在传统发酵技术中，果醋的制作往往在果酒制作基础上进行。如图甲是醋酸发酵装置，乙是培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的是（ ） A. 发酵初期不通气，溶液中没有 气泡产生 B. 中期可以闻到酒香，说明进行 了酒精发酵 C. 后期接种醋酸菌，适当通气并保持原有温度 D. 图乙中能正确表示 pH 变化的曲线是③ B Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS $