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

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 传统发酵技术的运用 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运用 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运用 转基因产品的安全性 发酵工程及其运用 胚胎工程 关注生殖性克隆人、禁止生物武器 选择性必修三 自然发酵或曲种传代的固体发酵法生产其他食品，但不明其原理 战国中山酒 1850年 约9000年前 法国巴斯德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 1897年 20世纪40年代 科学家发现酶在酵母菌发酵中的作用，了解了发酵的本质。传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变。发酵向工业化生产方向发展 由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术。抗生素发酵工业兴起 P2-3 从传统发酵技术到发酵工程 选择性必修三：生物技术与工程 科学家用微生物生产谷氨酸，开始人工诱变特定微生物。酶制剂、多糖、维生素发酵工业兴起 20世纪70年代 1957年 发酵工程进入定向育种的新阶段 20世纪80年代 对发酵过程进行综合研究，能够自动记录和控制发酵过程的全部参数 重组胰岛素生产 P2-3 从传统发酵技术到发酵工程 选择性必修三：生物技术与工程 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。 选择性必修三：生物技术与工程 4 发酵产品： 啤酒 葡萄酒 豆豉 泡菜 陈醋 腐乳 酸奶 发面团 酱油 味精 选择性必修三：生物技术与工程 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。 5 第1节 传统发酵技术的运用 第1章 选择性必修三：生物技术与工程 发酵工程 学习目标 核心素养要求 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。 1. 生命观念：掌握传统发酵技术的概念和特点，说出常见的传统发酵食品。 2. 科学思维/科学探究：掌握制作泡菜、果酒和果醋的原理及操作时应注意的问题，体验制作泡菜、果酒和果醋的过程;说出传统发酵技术的优点与不足。 3.社会责任：关注食品安全和健康的生活方式。 传统发酵技术的运用 选择性必修三：生物技术与工程 内容1 内容2 发酵与传统发酵技术 尝试制作传统发酵食品 本节目录 内容聚焦 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？ 【讨论】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？ 葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌无氧呼吸产生了酒精，另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。 【问题探讨】 资料1：约9000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，已有了关于杜康造秫酒的传说。酿酒技术给古代人民的生活也增添了丰富色彩。 图1-1 汉代砖刻上的酿酒图 图1-2 展示我国古代酿酒作坊的绘画作品 图1-3 酒仙---李白 内容1 发酵与传统发酵技术 一、早期酿酒技术 附着在谷物、水果等表面的微生物自然发酵。 资料2：1857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。 酵母菌 巴斯德 内容1 发酵与传统发酵技术 一、早期酿酒技术 资料3：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。 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。 1、酒曲是什么? 2、酿酒加酒曲的目的是什么? 3、酒精发酵的实质是什么? 微生物 使原料通过微生物的代谢转化为人类所需的产物。 思考： 内容1 发酵与传统发酵技术 酒精发酵的实质就是酵母菌的无氧呼吸。 酒曲 二、发酵 1.概念： 内容1 发酵与传统发酵技术 人们利用 ，在适宜的条件下，将原料通过 转化为人类所需要的产物的过程。 微生物 微生物的代谢 原料 人类所需产物 适宜的条件 微生物代谢 (复杂分子) (简单分子) 氨基酸、抗生素 蛋白质、多糖 微生物代谢： 微生物代谢产生的某些产物 (乙醇、乙酸、乳酸、氨基酸、抗生素、酶制剂等) 发酵的实质就是微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸。 人类所需产物： 乙醇 乳酸 氨基酸（谷氨酸钠） 醋酸 二、发酵 1.概念： 2.原理： 3.类型： 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。 需氧发酵 厌氧发酵 如：醋酸发酵、谷氨酸发酵等 如：酒精发酵、乳酸发酵等 不同的微生物代谢途径有差异； 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。 内容1 发酵与传统发酵技术 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。 泡菜 自养型： 异养型： 光能自养型 化能自养型 （硝化细菌） （绿色植物、蓝细菌） 能直接把无机物制造成有机物 自己不能制造有机物，只能以现成的有机物来维持生活。 （大多数动物） 同化作用类型 需氧型： 兼性厌氧型： 异化作用类型 厌氧型： 指在有空气的环境中才能生长繁殖的生物,包括人类、动物、植物等 必须在无分子氧的环境中才能生长繁殖的生物 是指在有氧条件下生长良好，在无氧条件下也能生长的生物 【知识拓展】生物代谢类型 代谢类型：同化作用类型＋异化作用类型 内容1 发酵与传统发酵技术 一 发酵与传统发酵技术 你知道腐乳是怎么制作的吗？ 腐乳制作是一种传统发酵技术 内容1 发酵与传统发酵技术 17 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。 2.类型： 固体发酵 半固体发酵 混合菌种 酱 酱油 醋 泡菜 豆豉 腐乳 天然存在的微生物 前一次发酵 三、传统发酵技术 ： 内容1 发酵与传统发酵技术 1.概念： 泡菜、粮食白酒、腐乳等 豆豉、酱、酱油等 4.缺点： 生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率低。 18 优点：操作简单、便于家庭式或作坊式生产。 缺点：生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率低，产物不单一等。 3.发酵产品： 利用传统发酵技术制作的食品还有酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。 三、传统发酵技术 ： 内容1 发酵与传统发酵技术 【思考】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，你知道这是为什么吗？缺点：生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低等。 19 4.实例：腐乳的制作 正在发酵的豆腐坯 显微镜下的毛霉 （1）菌种： 、 和 等，其中起主要作用的是 。 酵母 曲霉 毛霉 毛霉 a.菌种来源： 空气中的毛霉 b.代谢类型： 异养需氧型 c.生殖方式： 孢子生殖 d.适宜温度： 15 ~ 18℃ （2）发酵原理： 蛋白质 小分子肽 + 氨基酸 蛋白酶/肽酶 脂肪 脂肪酶 腐乳味道鲜美，有机物种类 ，含量 ，营养价值高，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。 甘油 + 脂肪酸 增加 减少 内容1 发酵与传统发酵技术 20 （3）制作流程 让豆腐长出毛霉 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 目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶 加盐腌制 目的：➊析出豆腐中的水分、➋抑制微生物的生长 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 卤汤中酒的含量应控制在12%左右，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 方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点 正在进行发酵的豆腐胚 一 发酵与传统发酵技术 内容1 发酵与传统发酵技术 1、每年进行同样的操作，但是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，你知道这是为什么吗？分析传统发酵技术的优点和缺点。 2、接种优良毛霉菌种制作腐乳属于传统发酵技术吗？ 直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术， 若直接接种毛霉，则不属于。 【思考】 优点： 操作简单、适用于家庭式或作坊式生产，是文化的传承。 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。 缺点： 内容1 发酵与传统发酵技术 3.使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？ 不属于；使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。 直接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。 22 （1）使用酵母制作馒头（ ） （2）使用前一次发酵保存下来的面团发面（ ） （3）利用空气中毛霉孢子制作腐乳（ ） （4）直接接种毛霉制作腐乳（ ） 1.下列做法是否属于传统发酵技术？ 是 是 否 否 习题检测 2、下列关于传统发酵食品的叙述，不正确的是(　　) A．传统发酵产品需要多种多样的微生物 B．腐乳的制作直接利用了原料中天然存在的毛霉、酵母等微生物 C．传统发酵食品以单一菌种的固体发酵和半固体发酵为主 D．腐乳的制作需通过微生物的代谢把蛋白质转化为人需要的氨基酸 C 习题检测 传统发酵技术没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。 24 3.下列有关传统发酵技术的叙述，正确的是 （ ） A.发酵所用的微生物均为原核生物 B.不同发酵产品所用原料必定不同 C.传统发酵均需在通气条件下进行 D.发酵所用菌种都是天然存在的微生物 D 习题检测 4. 下列关于传统发酵技术的叙述，错误的( ) 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.传统饮食中的酱油、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 B 习题检测 阅读P5-P7相关内容，思考泡菜、果酒、果醋的制作过程中涉及的主要微生物、生物种类、形态结构、代谢类型、菌种来源、繁殖方式、最适生长温度、发酵原理、注意事项等。 乳酸杆菌 酵母菌 醋酸菌 内容2 尝试制作传统发酵食品 1.菌种： 乳酸菌 （细菌、原核生物） a.菌种分布： b.代谢类型： c.菌种种类： 异养厌氧型 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内 乳酸链球菌(制作泡菜)、乳酸杆菌(制作酸奶) 2.原理： 植物体表面的天然的乳酸菌来进行发酵，在 的条件下，乳酸菌将糖分解为乳酸。发酵期间，乳酸不断 ，当它的质量分数为 时，泡菜的口味和品质最佳。适宜的发酵温度，18 ～20 ℃ ；根据室内温度控制发酵时间，严格控制厌氧条件等。 d.生殖方式： 二分裂生殖 内容2 尝试制作传统发酵食品 一、泡菜的制作 乳酸链球菌（制作泡菜） 乳酸杆菌（制作酸奶） C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 无氧 积累 0.4%—0.8% 28 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 坛沿深、盖子吻合好；无裂纹、无砂眼 检查方法： 坛口向上，压入水中，看坛内壁有无渗水现象。 【讨论】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。 内容2 尝试制作传统发酵食品 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还原亚硝酸盐，增加泡菜中的亚硝酸盐含量。 29 【视频】舌尖上的中国——四川泡菜 内容2 尝试制作传统发酵食品 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。 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 防止影响乳酸菌等微生物的生命活动 内容2 尝试制作传统发酵食品 31 配制盐水 原料处理、蔬菜装坛 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。 在发酵初期，酵母菌等较为活跃，有氧呼吸释放较多的CO2，八成满可防止发酵液外溢； 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。 【思考】为什么泡菜坛需装至八成满？ 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 内容2 尝试制作传统发酵食品 4.方法步骤： 32 （1）你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何？ 泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定； 通过在显微镜下观察乳酸菌的形态和数目； 根据亚硝酸盐的含量来评定； 一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无梅花浮膜，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 成功 5. 结果分析 内容2 尝试制作传统发酵食品 33 （2）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？ 形成白膜是由于 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。 白膜 5.结果分析 注意：泡菜发酵过程中，不是乳酸菌单独发酵的结果： 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。 发酵初期 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 发酵后期 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。 产膜酵母 内容2 尝试制作传统发酵食品 泡菜的白膜——酵母菌 腌制的条件：①要注意控制时间、温度和食盐的用量。②温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。 34 6.进一步探究——测定亚硝酸盐 膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康。但是， 总量达到0.3～0.5g时会引起中毒；达到3g时会死亡。 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，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 动物实验表明：亚硝酸盐本身并不致癌，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 内容2 尝试制作传统发酵食品 在什么情况下，亚硝酸盐会转化为亚硝胺？ 发酵初期，泡菜中微生物生长很快，将蔬菜中硝酸盐还原成亚硝酸盐，蔬菜中酚类物质和维生素C等将亚硝酸盐氧化，总体来说，生成的亚硝酸盐大于被氧化的，亚硝酸盐的含量逐步上升。微生物代谢活动将氧气消耗殆尽，泡菜坛中的环境不利于乳酸菌以外的其他微生物生长，生成的亚硝酸盐减少。同时，蔬菜中亚硝酸盐含量由于被氧化而减少，因此，亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定的数值。 35 【讨论】泡菜制作过程中，乳酸菌、乳酸及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，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） 内容2 尝试制作传统发酵食品 这类微生物将硝酸盐还原成亚硝酸盐和氨，然后氨被同化成氨基酸。大多数细菌、放线菌和真菌都能进行这种同化型硝酸盐还原。 36 （拓展应用 p8）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， 因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低水平。 可能是食盐浓度不合适、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，可快速发酵产生乳酸。 检测：比色法 硝酸盐还原菌的作用 乳酸抑制其他菌的活动 内容2 尝试制作传统发酵食品 在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N-1－萘基乙二胺盐酸盐结合生成玫瑰红溶液。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色，即可计算出样品中的亚硝酸盐含量。 37 【误区警示】泡菜制作的两个易错点 （1）误认为只有乳酸菌发酵： 前期主要是有氧发酵消耗氧气，形成无氧环境，后期主要是乳酸发酵。 （2）误认为泡菜制作全过程都是无氧发酵，蔬菜装坛能装满： 装八成满，防止早期发酵产生的CO2使发酵液溢出。 内容2 尝试制作传统发酵食品 1.为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜？ 有些蔬菜，如小白菜和萝卜等含有丰富的硝酸盐。当这些蔬菜放置过久时发生变质（发黄、腐烂）或者煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。 2.含有抗生素的牛奶能否发酵为酸奶？为什么？ 牛奶发酵为酸奶主要依靠 的发酵作用， 乳酸菌 而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌（细菌）。 内容2 尝试制作传统发酵食品 与生活的联系 39 【关键操作】 内容2 尝试制作传统发酵食品 【制作泡菜的注意事项】 (1)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。 (3)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，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。 (4)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。 (5)控制发酵时间：一般在腌制10天后，亚硝酸盐含量明显下降。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。 内容2 尝试制作传统发酵食品 1.(2023·广东茂名调研)我国制作泡菜历史悠久。《中馈录》中记载：“泡盐菜法，定要覆水坛。此坛有一外沿如暖帽式，四周内可盛水；坛口覆一盖，浸于水中，……则所泡之菜不得坏矣。泡菜之水，用花椒和盐煮沸，加烧酒少许。……。如有霉花，加烧酒少许。坛沿外水须隔日一换，勿令其干。”下列说法错误的是 (　　) A.“坛口覆一盖，浸于水中”有利于保持坛内的无氧环境 B.“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的之一是消毒杀菌 C.“霉花”主要由酵母菌增殖形成，酵母菌往往来自蔬菜 D.“坛沿外水须隔日一换，勿令其干”以保证坛内适宜湿度 D 习题检测 2.回答下列有关泡菜制作的问题： (1)制作泡菜时，所用盐水煮沸，其目的是____________________。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是_________________。 (2)泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行_ ________的过程。该过程发生在乳酸菌的___________中。 (3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有_________、________和 ________等。 (4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是___________________________，原因是______________________________________________________。 除去氧气；杀灭杂菌 增加乳酸菌的数量 无氧呼吸 细胞质基质 发酵温度 发酵时间 食盐用量 乳酸菌数量增多，杂菌数量减少 乳酸积累pH降低，抑制了杂菌的生命活动，而乳酸菌比杂菌更耐酸。 习题检测 二 尝试制作传统发酵食品－制作果酒和果醋 酵母菌 二、果酒和果醋的制作 果酒 果醋 醋酸菌 内容2 尝试制作传统发酵食品 （1）菌种： 酵母菌（单细胞真菌：真核生物） 真核生物（单细胞真菌） ① 分布： 含糖较高的水果、蔬菜表面 ② 代谢类型： ③应用： 异养兼性厌氧型 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸 ： 无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸 ： C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2 +能量 酶 C6H12O6＋6O2 ＋6H2 O 6CO2＋12H2O + 能量 酶 ④最适生长温度： 酿酒酵母：28℃； 野生酵母：18~30℃ 1.果酒制作的原理 （多种酵母菌） 大量繁殖 产生酒精 内容2 尝试制作传统发酵食品 用于酿酒、制作馒头和面包 酵母菌是能发酵糖类的各种真菌的统称，包括酿酒酵母、假丝酵母、球拟酵母、红酵母等 45 ②当缺少糖源时则将 。 ①当O2、糖源都充足时能将 ； 2.果醋制作的原理 （1）菌种： 醋酸菌 ①代谢类型： 异养需氧型 （3）醋酸发酵原理： ②最适生长温度： 30 - 35℃ （2）参与醋酸发酵的主要微生物及来源： 空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌 C6H12O6+2O2 酶 2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH（醋酸）+H2O+能量 糖分解成醋酸 乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸 （细菌：原核生物） 醋酸杆菌 内容2 尝试制作传统发酵食品 ③生殖方式： 分裂生殖 （二分裂） 如何在一个装置里又能进行酒精发酵，又能进行醋酸发酵？ 46 （1）制作原理 （2）材料用具 葡萄的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌。在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒。在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用还可以进一步发酵成果醋。 新鲜的葡萄、洗洁精、70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。 3.制作果酒和果醋 内容2 尝试制作传统发酵食品 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 【讨论】能否在同一装置中既能进行酒精发酵又能进行醋酸发酵？ 内容2 尝试制作传统发酵食品 二、果酒和果醋的制作 48 3.制作果酒和果醋 内容2 尝试制作传统发酵食品 （3）方法步骤 内容2 尝试制作传统发酵食品 【视频】果酒和果醋的制作 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; 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; 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。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。 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; 除灰去污 避免葡萄破损，减少杂菌污染 ➊酵母菌可以进行有氧呼吸大量繁殖； ➋防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 不能反复冲洗。防止野生菌种减少，影响发酵 排出CO2气体，防止爆裂 防止杂菌污染 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 果酒发酵 （4）果酒制作步骤： 防止发酵液被污染 内容2 尝试制作传统发酵食品 打开瓶盖，盖上一层纱布，发酵温度为 ，时间为7-8d。 30-35℃ 创造有氧环境，进行醋酸发酵。 （5）果醋发酵： 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？ ➊随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。在我们的实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖。➋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以明显缩短制作果醋的时间。 内容2 尝试制作传统发酵食品 （1）如何检测果酒、果醋的发酵情况(口味如何？检测是否产生酒精、醋酸)？ 如何评价果酒的制作是否成功？ 嗅味和品尝进行初步鉴定(闻一闻，尝一尝有没有酒味) 酸性条件下用重铬酸钾检测是否含有酒精(由橙色变为灰绿色) 如何评价果醋的制作是否成功？ 橙色 灰绿色 观察有无菌膜的形成 嗅味和品尝进行初步鉴定(闻一闻，尝一尝有没有醋味) 通过酸碱指示剂(ph试纸)检测和比较醋酸发酵前后的pH值变化 还可通过显微镜观察酵母菌\醋酸菌，并统计其数量 内容2 尝试制作传统发酵食品 4.结果分析与评价 53 （2）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？ ①在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；开始发酵后，CO2产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾”现象，在发酵的10天后，这种现象最明显。 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。 4.结果分析与评价 C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O+能量 酶 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH（醋酸）+H2O+能量 ②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。 内容2 尝试制作传统发酵食品 54 （3）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 等微生物。 乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。可以通过调节 、 等来控制乳酸菌的含量。 醋酸菌可以利用果汁中的糖进行醋酸发酵，在制作果酒的过程中可以通过 ，抑制醋酸菌的生长繁殖。 乳酸菌、 醋酸菌 发酵的温度 果酒的pH 尽量减少O2含量 内容2 尝试制作传统发酵食品 4.结果分析与评价 果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 55 关闭 CO2 防止空气中微生物的污染 【拓展】制作果酒和果醋改进装置及分析 内容2 尝试制作传统发酵食品 排气口 充气口 出料口 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 该装置还能继续改进吗？ 相关微生物 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌 生物学分类 代谢类型 繁殖方式 适宜温度 主要用途 【注】酵母菌、醋酸菌、毛霉、乳酸菌的最适温度不同的直接原因是这三种微生物体内 不同，而根本原因是 。 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物 异养兼性厌氧 异养需氧 异养需氧 异养厌氧 适宜条件下出芽生殖 二分裂 孢子生殖 二分裂 18 〜30°C 30〜35°C 15 〜18°C 35 〜40°C 酿酒、发面 酿醋 制作腐乳 制作酸奶、泡菜 【归纳1】传统发酵食品制作过程中所用菌种的比较】 酶的最适温度 控制这三种酶合成的DNA不同 内容2 尝试制作传统发酵食品 57 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 在有氧条件下：C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 在无氧条件下： C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 酶 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 氧气、糖源都充足时： C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量 酶 氧气充足、缺少糖源时： C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量 酶 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 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 在无氧的情况下： 18-20℃ 不需要氧气 8-10d 【归纳2】制作泡菜、果酒和果醋的比较 内容2 尝试制作传统发酵食品 58 内容2 尝试制作传统发酵食品 【归纳3】常见控制杂菌的方法 1、传统发酵食品制作过程中存在的问题： 在上述传统发酵食品的制作过程中：我们没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。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。 工业大规模生产：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，从而缩短发酵时间，确保品质稳定。 2、改善： 内容2 尝试制作传统发酵食品 与生活的联系 1.【考点速览·诊断】 (1)果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时。(2021·江苏卷)( ) (2)果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。 (2021·江苏卷，14D)( ) (3)酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖。(2021·辽宁卷，8B)( ) (4)酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同。(2021·辽宁卷，8C)( ) (5)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。(2021·山东卷，12C)( ) (6)利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵。 (2019·江苏卷，9A)( ) (7)果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反。 (2019·江苏卷，9C)( ) √ × × √ √ × × 习题检测 61 2.(2021·湖南卷，3)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是(　　) A.泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸 B.馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2 C.米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长 D.酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌 B 习题检测 3.(2023·海南八校联考)杨梅果实风味独特、酸甜适中，具有很高的营养和保健价值。如图是制作杨梅酒和杨梅醋的流程图。请回答下列问题： 习题检测 (1)传统发酵中，发酵液虽然未经过严格的灭菌处理，但杂菌却不能正常生长繁殖，这是由于果酒发酵的______________条件抑制了杂菌的生长。常用来检测酒精的化学试剂是_________。 (2)果酒制作过程中，酵母菌无氧呼吸产生酒精的场所是__________，该阶段应该将温度控制为 ；温度适宜时果酒发酵时间较短，原因是_________________________________________________。 (3)杨梅醋的发酵过程中，除必需的营养物质外，还需要往发酵液中持续地通入_______________________。 缺氧、呈酸性 重铬酸钾 细胞质基质 18～30 ℃ 该温度下与果酒发酵相关的酶活性高，发酵速度快 无菌氧气(或无菌空气)　 习题检测 (4)如图表示果酒发酵过程中，发酵液的糖度(葡萄糖的浓度)和酒精度(酒精浓度)随时间变化的曲线。发酵前24 h，糖度变化很小，酒精度上升很慢，其原因是_________________________________________。 96 h后酒精度和糖度的变化都趋于平缓，其原因是_________________________ _____________________________________。 此阶段酵母菌主要进行有氧呼吸，大量增殖　 营养物质的消耗、高浓度的 酒精会抑制酵母菌的代谢而影响发酵 习题检测 4.(2022·湖北卷)关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是(　　) A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气 B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程 C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体 D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌 C 习题检测 5.(2021·山东等级考试)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是(　　) A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖 B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌 C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的 D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加 D 习题检测 6.(2021·全国乙卷)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。 习题检测 回答下列问题： (1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供________。 (2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的________、________能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于 (填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。 蛋白质 碳源 蛋白酶 脂肪酶 氨基酸 异养好氧 习题检测 课堂总结 一、概念检测 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、芽抱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抱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。 （ ） × × √ 练习与应用 一、概念检测 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醋酸 D 练习与应用 二、拓展应用 1.请举例说说你身边的传统发酵食品有哪些，它们的制作原理是什么。有机会的话，你也可以尝试做一做。 提示：腐乳、泡菜、酱、豆豉等都是生活中常见的传统发酵食品。 练习与应用 3.有3位同学分别采用了3种不同的发酵装置来制作果醋。A同学用的是带盖的塑料瓶；B同学用的是没有盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的8层纱布覆盖；C同学则设计了如右图所示的发酵装置。结合果醋的制作原理，你认为哪一种发酵装置更适合制作果醋？你还能继续改进这种装置吗？ C同学的装置更适合制作果醋。 装置图 结构 作用 酒精发酵 醋酸发酵 充气口 排气口 出料口 长而弯曲的胶管 关闭 定时打开， 并接入气泵 打开 打开 关闭 关闭 ①制果酒时关闭充气口 ②醋酸发酵时连接充气泵，输入无菌空气； 用来排出CO2气体 ; 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 巴斯德的鹅颈瓶实验 练习与应用 Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $