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

科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，之后微生物的分离和纯化技术得到了应用。 1897年 用微生物生产谷氨酸获得成功，酶制剂、多糖、维生素发酵工业兴起。 1957年 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。 20世纪80年代以后 巴斯德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。 1857年 利用发酵工程大规模生产青霉素，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现及生产，抗生素发酵工业兴起。 20世纪40年代 基因工程、细胞工程等发展，人胰岛素和干扰素大量生产。 20世纪70年代以后 1900 1940 1960 1850 1980 1970 约9000年前 我们祖先就会利用微生物 将谷物、水果发酵为含酒精的饮料。 科技探索之路：从传统发酵技术到发酵工程 战国 中山酒 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。 第1节　传统发酵技术的应用 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。 探究.实践 一.发酵与传统发酵技术 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。 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。 （3）类型： 需氧发酵（ ） 厌氧发酵（ ） 醋酸发酵、谷氨酸发酵 酒精、乳酸发酵 （2）原理： （1）概念： 1.发酵 探究.实践 一.发酵与传统发酵技术 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。 固体发酵（ ） 半固体发酵（ ） 泡菜、粮食白酒、腐乳等 豆豉、酱、酱油等 （2）类型： （1）概念： 酱 酱油 醋 泡菜 豆豉 腐乳 混合菌种 探究.实践 一.发酵与传统发酵技术 2.传统发酵技术 （3）实例： 腐乳 毛霉（主要）、酵母、曲霉等 蛋白质 肽和氨基酸 蛋白酶 脂 肪 甘油和脂肪酸 脂肪酶 ①原料：豆腐 ②多种微生物： ③发酵原理： ④制作流程： 白色丝状真菌（真核细胞） 异养需氧型生物 让豆腐上长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶 析出豆腐中的水分、 抑制杂菌生长 目的： 抑制杂菌生长同时使腐乳有独特的香味 防止杂菌污染 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） 随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点。 卤汤包括酒和香辛料 6个月 有机物含量减少、种类增加，味道鲜美，易消化吸收，便于保存。 探究.实践 二.尝试制作传统发酵食品 1.传统发酵食品 ——制作泡菜 （1）菌种： 乳酸菌 ③菌种来源： ②代谢类型： 异养厌氧型 ①种类： 乳酸链球菌、乳酸杆菌 （细菌、原核生物） （2）发酵原理： 在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内部 乳酸链球菌 乳酸杆菌 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。 （3）材料用具： 亚硝酸盐的含量低 探究.实践 二.尝试制作传统发酵食品 1.传统发酵食品 ——制作泡菜 （4）方法步骤： 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。 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。 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； 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。 原料处理、装坛 加盐水 封坛发酵 创造无氧环境 盐的作用 盐浓度过低 盐浓度过高 煮沸的目的 冷却的目的 ①调味 ②抑制微生物（杂菌）生长 杂菌易繁殖，导致泡菜变质 乳酸发酵受抑制，口味不佳 ①杀菌 ②除氧 防止影响乳酸菌的生命活动 探究.实践 二.尝试制作传统发酵食品 1.传统发酵食品 ——制作泡菜 （5）实验分析与思考: ①为什么泡菜坛只能装八成满？ a.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； b.防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂； c.留有一定空间，方便拿取泡菜。 ②从食品安全角度，建议常温腌制泡菜7-15天左右食用最合适，为什么？ 与乳酸、亚硝酸盐含量有关。 探究.实践 二.尝试制作传统发酵食品 1.传统发酵食品 ——制作泡菜 （6）进一步探究: 蔬菜里有大量硝酸盐（植物吸收氮肥积累的）泡菜腌制过程中，会被硝酸盐还原菌还原为亚硝酸盐。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是如果人体摄入过量， 会中毒（0.3～0.5g时），甚至死亡（达到3g时）。膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝胺（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。 硝酸盐 硝酸盐还原菌 亚硝酸盐 适宜的pH、温度和一定的微生物作用 亚硝胺 亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。 维生素C等 强氧化剂，能把血液中的低铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白，导致缺氧性中毒症状。 探究.实践 二.尝试制作传统发酵食品 泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化 发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵前期 少（有O2，乳酸菌活动受抑制） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用） 发酵中期 最多（乳酸抑制其它微生物活动） 积累 增多 下降（硝酸盐还原菌受抑制， 部分亚硝酸盐被分解） 发酵后期 减少（乳酸继续积累，pH继续 下降，抑制其活动） 继续增多 下降至相对稳定 （硝酸盐还原菌被完全抑制） 含量变化 （曲线图） 泡菜7-15天左右食用最合适： 1. 乳酸含量较高，泡菜发酵充分，风味和口感最佳； 2. 亚硝酸盐含量已降至安全水平，食用更安全。 激情展示 （课本P8拓展应用）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？ 13天后食用比较好，亚硝酸盐含量较低 “陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸 泡菜盐水浓度过高，导致乳酸菌渗透作用失水， 抑制乳酸菌生长，产生乳酸较少，因而“咸而不酸” 硝酸盐还原菌的作用 乳酸抑制其他菌的活动 凉州词二首 王翰  唐 问题探讨 葡萄酒和葡萄醋都是人类以葡萄为原料利用微生物发酵制作而来的，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呢？ 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。 探究.实践 （1）菌种： 二.尝试制作传统发酵食品 2.传统发酵食品 ——制作果酒 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2+ 能量 酶 含糖量较高的蔬菜、水果表面 酿酒、制作馒头和面包 ①结构特点： ②代谢类型： ⑤应用： ③分布： ④适宜温度： 最适生长温度约为28℃ 异养兼性厌氧型 酵母菌 单细胞真菌，真核生物，呈圆形、椭圆形 （2）原理： 在无氧情况下，进行酒精发酵 探究.实践 （1）菌种： 二.尝试制作传统发酵食品 2.传统发酵食品 ——制作果醋 ①结构特点： ②代谢类型： ④应用： ③适宜温度： 最适生长温度为30~35℃ 醋酸菌 细菌、原核生物 （2）原理： 异养需氧型 各种风味的醋 ①O2、糖源都充足时，糖→醋酸 ②缺少糖源，醋酸菌将乙醇→乙醛→醋酸 C6H12O6+2O2 2CH3COOH（醋酸）+2H20+2CO2+能量 酶 C2H5OH+O2 CH3COOH（醋酸）+H2O+能量 酶 醋酸杆菌 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℃ 酒精发酵 → 醋酸发酵 如何在同一装置中既能进行酒精发酵又能进行醋酸发酵？ 二.尝试制作传统发酵食品 探究.实践 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 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 酒精发酵 冲洗葡萄 榨汁装瓶 温度控制在18-30℃进行发酵,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 去除表面灰尘、污物 避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌 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.防止发酵中产生的CO2使发酵液溢出 排出产生的CO2，防止爆裂 防止杂菌污染 ①冲洗的目的： ③为什么去梗前冲洗： ④葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的 空间？ ⑥拧松但不打开的目的： ⑤每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的： ②为什么葡萄冲洗次数不宜太多？ 探究.实践 2.传统发酵食品 ——制作果酒和果醋 （3）制作步骤： 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 ⑦如何检测果酒的发酵情况？ 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 ⑧醋酸菌从何而来？ ⑨如何检测果醋的发酵情况？ a.闻；b.品尝； c.使用pH试纸检测前后的pH值； d.观察醋酸菌膜是否形成 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 （检测是否产生酒精） 探究.实践 2.传统发酵食品 ——制作果酒和果醋 （3）制作步骤： 探究.实践 二.尝试制作传统发酵食品 （4）实验分析与思考: 2.传统发酵食品 ——制作果酒和果醋 ①在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中 最明显的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？ 在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，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。 果醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。 探究.实践 二.尝试制作传统发酵食品 （4）实验分析与思考: 2.传统发酵食品 ——制作果酒和果醋 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？ 果酒中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。 乳酸菌可能分解果酒中的物质，使果酒变质。可通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。 醋酸菌可将糖或者乙醇最终分解成醋酸；可以尽量减少O2含量，抑制醋酸菌的生长繁殖。此外，通过调节发酵的温度、果酒的pH等同样可控制醋酸菌含量。 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。 打开瓶盖，使空气中的醋酸菌会进入发酵液中、 人工接种醋酸菌 果酒与果醋制作的过程的比较 项目 果酒 果醋 菌种 酵母菌 醋酸菌 温度 18～30 ℃ 30～35 ℃ 时间 10～12 d 7～8 d 氧气条件 前期需氧，后期不需氧 需氧 排气或充气情况 发酵旺盛期的CO2产量很大，要及时排气， 防止发酵瓶爆裂 适时通过充气口充气，保证充足的氧气 条件 气味或味道 酒味 酸味 气泡和泡沫 有气泡和泡沫 无气泡和泡沫 发酵液颜色 混浊 混浊，液面形成白色菌膜 检测指标 嗅味和品尝、用酸性重铬酸钾检测酒精含量、测定pH、进行酵母菌的镜检等工作 观察菌膜的形成、嗅味和品尝、测定pH、进行醋酸菌的镜检等工作 果酒发酵与果醋发酵的装置比较 课本 p8 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？ 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？ 拓展应用 发酵 传统发酵技术 泡菜 1 2 乳酸菌 盐水配制 原料处理、装坛 加盐水 发酵 泡菜制作过程 3 泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化 腐乳 课堂总结 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 课堂小结 酵母菌 C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 酶 有氧呼吸 无氧呼吸 制作葡萄酒 温度控制在18-30℃ 发酵时间为10-12d 每12h左右将瓶盖拧松一次（注意不是打开瓶盖） 1 2 酶 C6H12O6+2O2 2CH3COOH（醋酸）+2H20+2CO2+能量 酶 C2H5OH+O2 CH3COOH（醋酸）+H2O+能量 O2、糖源都充足时，糖→醋酸： 缺少糖源，醋酸菌将乙醇→乙醛→醋酸： 醋酸（杆）菌 制作葡萄醋 葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布或打开发酵装置的充气口，通入无菌氧气 发酵温度为30-35℃ 发酵时间 7-8 d 项目 泡菜制作 果酒制作 果醋制作 发酵菌种 菌种来源 代谢类型 细胞类型 发酵原理 发酵 条件 温度 时间 氧气 酵母菌（出芽生殖） 主要是附着在葡萄皮上的 野生型酵母菌 异养兼性厌氧型 真核细胞 28℃（18-30℃） 10-12d 初期需氧，后期不需氧 醋酸菌（二分裂） 异养需氧型 原核细胞 空气中的野生型醋酸菌 30-35℃ 7-8d 需要氧气 乳酸菌（二分裂） 植物体表面 天然的乳酸菌 异养厌氧型 原核细胞 在无氧条件下： 18-20℃ 不需要氧气 8-10d 制作泡菜、果酒和果醋的比较 在有氧条件下： 在无氧条件下： 氧气、糖源都充足时： 氧气充足、缺少糖源时： 课后作业 Lavf57.62.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $