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

第1节 传统发酵技术的应用 本节聚焦： 1.什么是传统发酵技术？ 3.制作泡菜、果酒和果醋的原理是什么？ 3.怎样制作泡菜？怎样制作果酒和果醋？ 一、发酵与传统发酵技术 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，已有了关于夏少康(即杜康)造秫酒的传说。人类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。酿酒技术给古代人民的生活增添了丰富的色彩。我国具有悠久的酿酒文化和历史，许多古老的酿酒工艺一直保留并延续至今 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。 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。 3.类型： 1.概念： 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 （一）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。 对微生物而言，“发酵”在有氧和无氧条件下都能进行。 必修一（P94）中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”，是狭义的发酵概念。 （二）传统发酵技术 1.概念： 2.类型： 固体发酵 半固体发酵 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。 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 （泡菜、粮食白酒、腐乳等） （豆豉、酱、酱油等） 3.优缺点 4.实例——腐乳 ①原料：豆腐。 ②参与发酵的微生物： _______、____和____等，其中起主要作用的是____。 酵母菌 曲霉 毛霉 毛霉 小分子的肽和氨基酸 ③发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成__________ 毛霉：丝状真菌，无隔菌丝，异养需氧型，生殖方式为孢子生殖，主要分布于土壤，水果，蔬菜，谷物等，适宜生存15-18℃条件下。 味道鲜美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。 二、尝试制作传统发酵 （一）制作泡菜 乳酸发酵 1.应用的微生物： ①代谢类型： ②作用： ④种类： ③分布广泛： ⑤应用： 乳酸菌 异养厌氧 在无氧情况下能将葡萄糖分解成乳酸 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道 乳酸链球菌、乳酸杆菌 乳制品的发酵、泡菜的腌制 原核or真核？ C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 2.原理 ①利用植物体表面天然的乳酸菌；在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸 ②发酵期间，乳酸会不断的积累，当它的质量百分比为0.4%~0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。 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。 3.材料用具 4.制作流程 ①盐的作用： ②盐水浓度要适宜的目的： ③盐水煮沸的目的： 调味；抑制其他微生物生长 过高：口味不佳，发酵受抑制； 过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。 杀灭微生物；去除水中的溶解氧 ⑤为什么泡菜坛只能装八分满？ 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 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； a.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； b.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； c.同时留有一定空间，也更方便拿取泡菜。 ④盐水冷却后使用的目的： 为了不影响乳酸菌的生命活动 ⑥为什么在泡菜制作过程中要保持无氧环境？ 制作泡菜所用的菌种是乳酸菌，乳酸菌是一种厌氧菌，只有在无氧环境中才会进行乳酸发酵。 ⑦泡菜制作过程中，是否只有乳酸菌起作用？ 不是，还有一些酵母菌和大肠杆菌 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 创造无氧环境 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？ 思考·讨论： ①由于pH的不适，大肠杆菌、酵母菌和霉菌的活动受到抑制； ②由于氧气耗尽，需氧型微生物的活动受到抑制. (1)发酵初期： (2)发酵中期： 试分析此时期坛内其他微生物的活动情况及原因： 蔬菜入坛后，表面大肠杆菌、酵母菌等微生物活跃，利用坛内残留氧气进行呼吸，产生 CO₂并形成气泡，使坛内逐渐变为厌氧环境，乳酸发酵启动。 初期乳酸发酵使乳酸积累、pH 下降、形成厌氧环境，乳酸菌大量繁殖并产生大量乳酸，含量达 0.6%～0.8%，pH 3.5～3.8，泡菜成熟，酸味清香。 乳酸菌数量增多，杂菌数量减少；因为乳酸菌比其他杂菌更耐酸。 (3)发酵后期：在此期间继续进行乳酸发酵，乳酸含量继续增加，可达1.0%以上。当乳酸含量达到1.2%以上时，发酵速度会逐渐变缓甚至停止，主要原因是______________________________。此阶段泡菜酸度过高，风味已不协调。 pH过低，乳酸菌的活动受到抑制 泡菜好吃，但不宜多吃，泡菜中亚硝酸盐会危及人体健康 泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？ 温度高低，腌制方法，时间长短，食盐用量等。 进一步探究： 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）。 ①亚硝酸盐 亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。 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 ②泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制） 最多（乳酸抑制其他菌活动） 减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动） 少 积累增多，pH下降 继续增多，pH继续下降 增加（硝酸盐还原菌的作用） 下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解） 下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制） 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？ 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 拓展应用 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？ 酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。 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。 到生活中去 泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定； 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。 根据亚硝酸盐的含量来评定； 根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。 可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态； 3.如何判断你腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？ 结果分析与评价： （二）制作果酒和果醋 1.应用的微生物： ④原理： C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 酶 （1）酵母菌 异养兼性厌氧型 含糖量较高的蔬菜、水果表面 一类单细胞真菌 ②分布： ③特点： ⑤应用： 酿酒、制作馒头和面包 （真核生物） ①代谢类型： 发酵条件：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是28℃。 在无氧情况下，进行酒精发酵 新鲜水果果皮表面附着的大量不同种类的野生酵母菌。 ①代谢类型： ②原理： （2）醋酸菌 异养需氧型 在氧气、糖都充足时，能将糖分解成乙酸； （反应式③“糖制酒”） （原核生物） ③发酵条件： 温度： 氧气： 注：醋酸菌对氧气的含量很敏感，当进行深层发酵时，即使短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌的死亡。 来源于空气中 在缺糖时，能将乙醇转化成乙醛，在将乙醛变成乙酸（反应式④“酒制醋”） 将温度控制在30～35℃进行发酵。 需要在充足的氧气条件下 2.实验原理：许多新鲜水果(如葡萄)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。 3.材料用具：新鲜的水果(如葡萄、苹果、山楂和龙眼等)、洗洁精、体积分数为70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 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； 防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 去除表面灰尘、污物 避免葡萄破损，减少 被杂菌污染的机会 防止野生菌种数量减少，影响发酵 4.方法步骤： 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; 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; 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。 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。 排出CO2,防止瓶爆裂 酒精检测：酸性重铬酸钾 果酒发酵 果醋发酵 防止杂菌污染 创造有氧条件，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖 4.结果分析与评价 （1）在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？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，发酵液会产生气泡 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。 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。 若用紫色葡萄，发酵液颜色加深变成深红色。（花青素） （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。 调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。 减少O2含量，抑制醋酸菌的生长繁殖。 （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？ 发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖 空气中的醋酸菌 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。 （4）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） （5）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。 果酒制作与果醋制作的比较 项目 果酒制作 果醋制作 菌种 酵母菌 醋酸菌 菌种来源 主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌 发酵条件 温度 一般控制在18～30℃ 30～35℃ 时间 10～12d 7～8d 氧气 初期需氧，后期不需氧 始终需要氧 pH 最适pH为4.5～5.0 最适pH为5.4～6.0 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。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。 二、拓展应用 制作果醋时连接充气泵，通入无菌空气（氧气）； 制作果酒时关闭充气口 排出CO2 防止空气中微生物的污染 长而弯曲的胶管 便于取样检测 可在充气口安装过滤装置，防止菌污染发酵液 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 便于取样检测 关闭 关闭 课堂总结 舌尖上的中国之四川泡菜 二.尝试制作传统发酵食品 Lavf58.76.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 EVCapture4.1.9.160软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf57.83.100 vid:ff773b235c4a42c89b454a3b91a3456d $