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

该高中生物学课件围绕传统发酵技术的应用展开，涵盖发酵的历史发展、概念原理、微生物作用及泡菜、果酒果醋制作实践，通过9000年发酵史时间线与葡萄酒葡萄醋风味差异问题导入，构建从理论到实践的知识脉络，以发酵类型对比、反应式解析、操作步骤分解为学习支架。 其亮点在于融合生命观念（微生物代谢类型与功能适配）、科学思维（变量控制如盐水浓度对泡菜发酵的影响）和探究实践（果酒酒精检测、果醋pH监测），通过泡菜中亚硝酸盐变化表格、发酵装置对比表等具象化呈现，助力学生将理论转化为实践能力，教师可依托清晰流程与评价标准提升教学效率。

从传统发酵技术到发酵工程 科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用。 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 法国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。 1857年 利用发酵工程大规模生产青霉素，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。 第1章 第1节 人教版 选择性必修3 2 诗中提及的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。 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？ 01 发酵与传统发酵技术 一 发酵与传统发酵技术 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。 一 发酵与传统发酵技术 1.古代酿酒的方法： 利用附着在谷物、水果等表面的微生物自然发酵。 1857年，法国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。此后，人们才开始了解发酵的本质。 ? 一 发酵与传统发酵技术 2.发酵： 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。 ①概念： ②原理： 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就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，代谢途径也会出现差异。） ③类型： 醋酸发酵 酒精发酵 需氧发酵 厌氧发酵 谷氨酸发酵 乳酸发酵 ④产品： 7 一 发酵与传统发酵技术 腐乳制作是一种传统发酵技术 8 一 发酵与传统发酵技术 3.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实例——腐乳的制作 腐乳制作原理： 蛋白质 小分子肽+氨基酸 蛋白酶 参与的微生物： 酵母、曲霉、毛霉等，起主要作用的是毛霉。 一 发酵与传统发酵技术 3.传统发酵技术 ： ①概念： ②实例——腐乳的制作 ③其他实例： 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， 它们是我国传统饮食文化的重要组成部分。 ④类型： 传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。 02 尝试制作传统发酵食品 二 尝试制作传统发酵食品 传统发酵食品常利用的微生物 酒精发酵 醋酸发酵 酵母菌 醋酸菌 乳酸发酵 乳酸菌 乳酸链球菌 乳酸杆菌 （作酸奶） 二 尝试制作传统发酵食品 1.乳酸发酵 （1）应用的微生物： （2）反应式： C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 ①代谢类型： ②原理： ④种类： ③分布广泛： ⑤应用： 乳酸菌 异养厌氧型 乳酸菌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 常见为乳酸链球菌、乳酸杆菌 乳制品的发酵、泡菜的腌制 二 尝试制作传统发酵食品 2.酒精发酵 （1）应用的微生物： ①代谢类型： ②原理： ③分布： ④特点： ⑤应用： （2）反应式： C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 酶 酵母菌 异养兼性厌氧型 在无氧情况下，进行酒精发酵 含糖量较高的蔬菜、水果表面 一类单细胞真菌 酿酒、制作馒头和面包 3.醋酸发酵 （1）应用的微生物： ①代谢类型： ②原理： ③应用： （2）反应式： C6H12O6+2O2 →2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 →CH3COOH+H2O+能量 酶 酶 醋酸菌 异养需氧型 在氧气、糖源都充足时，能将糖分解成乙酸；在缺少糖源时，能将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸 酿醋 二 尝试制作传统发酵食品 二 尝试制作传统发酵食品 1.制作泡菜 （1）泡菜制作原理 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。发酵期间，乳酸不断积累，当它的质量分数为0.4%—0.8%时，泡菜的口味和品质最佳。 （2）材料用具 食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其它香辛料、泡菜坛或其它密封性良好的罐子等。 17 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。 杀菌、除氧 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 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； （3）制作泡菜方法步骤： 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 发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵初期 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） 发酵中期 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） 发酵后期 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） 曲线模型 （4）进一步探究： 如何判断你腌制的泡菜是否成功？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； 一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，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。 二 尝试制作传统发酵食品 失败 成功 二 尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋 1、原理： ①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，在它们作用下，水果可以发酵成果酒。 ②酵母菌在有氧条件下，进行有氧呼吸，大量繁殖；酵母菌在无氧条件下能进行酒精发酵。 ③在氧气、糖都充足时，能将糖分解成醋酸；在缺糖时，能将乙醇转化成乙醛，在将乙醛变成醋酸。 C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量 C6H12O6 → 2C2H5OH+2CO2+能量 C6H12O6+2O2 →2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 →CH3COOH+H2O+能量 二 尝试制作传统发酵食品 2.方法步骤 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？ 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左右将瓶盖拧松的目的： ⑦拧松但不打开的目的： 消毒 防止野生菌种数量减少影响发酵 以防葡萄汁流失和破损导致杂菌污染 a.先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖 b.防止发酵液溢出 不能， 排出气体 防止O2进入和杂菌污染 去除表面灰尘、污物 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？ 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； 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 二 尝试制作传统发酵食品 4.果酒发酵与果醋发酵的装置 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 先打开后关闭 打开，并接入气泵 排出CO2 打开 打开 便于取样监测 关闭 关闭 排出气体并防止空气中微生物的污染。 排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，为什么？ 二 尝试制作传统发酵食品 5.果酒发酵与果醋发酵的比较 果酒发酵 果醋发酵 发酵菌种 菌种来源 菌种代谢类型 菌种生物类型 发酵原理 发酵条件 温度 时间 氧气 酵母菌 醋酸菌 附着在新鲜水果果皮表面的野生酵母菌 空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌 异养兼性厌氧型 异养需氧型 真核生物 原核生物 18～30℃ 30～35℃ 10～12d 7～8d 前期需氧，后期不需氧 始终需氧 二 尝试制作传统发酵食品 6.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，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。 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。 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？ 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糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。 可以通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。 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。由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量减少O2含量，可以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等同样可以控制醋酸菌的含量。 $