【生物】传统发酵技术的应用课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

1.1传统发酵技术的应用“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫目笑，古来征战几人回。”（唐·王翰）诗中提及的葡萄酒是古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？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。1.科技探索之路除了上述可以通过传统发酵技术生产的食品，啤酒、味精乃至胰岛素等药物的工业化生产，也利用了微生物的发酵。然而，工业化大规模生产在菌种的选育和培养、发酵条件的控制等方面比传统发酵生产要复杂得多，需要通过发酵工程来实现。那么，发酵工程的流程是怎样的？它用到的技术与传统发酵技术有什么不同？发酵工程在社会和经济中有哪些应用？

面包和酸奶，或者馒头夹着腐乳，是很多人喜欢的早餐。你知道吗？这些食品的制作都离不开微生物发酵。那么，制作不同的发酵食品，需要的微生物一样吗？如何分离和培养微生物呢？1.科技探索之路究竟什么是发酵呢？阅读课本，知识导读快速阅读课本P4-8，思索1.什么是传统发酵技术？2.身边的传统发酵食品都有哪些？3.制作泡菜、果酒和果醋的原理是什么？4.怎样制作泡菜？怎样制作果酒和果醋？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、芽孢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孢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()××√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【基础知识检测】发酵的实质就是微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸，是一个物质氧化分解的过程。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。有氧发酵（

）厌氧发酵（

）醋酸发酵、谷氨酸发酵酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵1.从传统发酵技术到发酵工程原料人类所需产物适宜的条件微生物代谢(蛋白质、多糖等复杂分子)(氨基酸抗生素等简单分子)【重点难点，知识精讲】说明1:不同微生物的遗传物质不同，导致其细胞内催化反应的酶不同，进而导致代谢途径有差异；如底物为葡萄糖，无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，而乳酸菌进行乳酸发酵。说明2：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。如底物为葡萄糖的情况下，酵母菌在有氧、无氧条件下的代谢产物不同。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。优缺点：（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，容易受杂菌污染类型：固体发酵（混合菌种）和半固体发酵相关食品：酒、腐乳、泡菜、酱、酱油、醋、豆豉（chǐ）等传统发酵技术1.腐乳的制作蛋白酶【重点难点，知识精讲】蛋白质脂肪小肽氨基酸甘油脂肪酸++酵母、曲霉和毛霉等多种微生物(毛霉起主要作用)毛霉是一种丝状真菌，其生殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。【制作过程】让豆腐上长出毛霉加盐、腌制加卤汤装瓶密封、腌制豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝盐能防止杂菌污染,以避免豆腐的腐败抑制微生物的生长同时使腐乳有香味防止杂菌污染，用胶条密封瓶口脂肪酶【思考】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？生产条件不易控制，容易受杂菌污染【腐乳制作温馨小提示】提示1.温度保持在15-18°豆腐水分控制在70%左右。提示2.逐层加盐，随层数的加高而增加盐量，腌制大约8天左右。盐的浓度过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质；浓度过高会影响腐乳的口味。提示3.卤汤由酒及各种香辛料配制而成。酒精含量过高将会延长腐乳成熟的时间；含量过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。提示4.用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。装瓶时，操作要迅速小心。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。我们一起做腐乳吧……乳酸链球菌（制作泡菜）乳酸杆菌（制作酸奶）【发酵原理】C6H12O62C3H6O3（乳酸）酶+能量【重点难点，知识精讲】2.泡菜的制作（乳酸菌）常见有乳酸链球菌和乳酸杆菌（用于制酸奶）原核、二分裂、异养厌氧型自然界分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内部发酵期间，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。小知识：泡菜制作温度不能过高、食盐含量不能过低、腌制时间不能过短在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸配置盐水原料处理、蔬菜装坛加盐水封坛发酵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；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；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；【泡菜制作过程】【重点难点，知识精讲】盐过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；盐过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。杀菌除氧在泡菜发酵初期，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；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。创造无氧环境盐具有杀菌、析出蔬菜中的水分、调味等作用。【想一想】如何判断你腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？1.泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；2.可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态；3.根据亚硝酸盐的含量来评定；4.根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。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。我们一起做泡菜吧……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，能与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合使溶液变为玫红色。再通过已知浓度的标准显色液进行比色，大致估算出亚硝酸盐的含量可用革兰氏染色法进行染色后在油镜下观察泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。【拓展知识，知识积累】——亚硝酸盐1、亚硝酸盐分布广泛，蔬菜、咸菜、豆粉中均含有。亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水，可作食品添加剂。2、膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时，会引起中毒，当摄入总量达到3g时，会引起死亡。(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。)3、膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，只有在特定的条件下才会转变成致癌物—亚硝胺，亚硝胺对动物还具有致畸和致突变作用（亚硝酸盐本身不是致癌物质）。

(细菌污染大量繁殖后，亚硝酸盐含量增加)腌制过程中，亚硝酸盐含量先增多，后减少。完成P8【拓展应用】日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜果酒原理：无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精【重点难点，知识精讲】3.果酒和果醋的制作植物体表面天然的酵母菌醋酸杆菌果醋原理：无氧条件下，醋酸菌通过有氧或无氧呼吸产生乙酸将发酵瓶、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;去除表面灰尘、污物避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会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。防止野生菌种数量减少，影响发酵排出气体防止杂菌污染器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒发酵果醋发酵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。空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖【重点难点，知识精讲】果酒和果醋的制作过程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。结果分析和评价【小组合作，讨论探究】结果分析和评价【小组合作，讨论探究】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。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。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。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。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，其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。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。结果分析和评价【小组合作，讨论探究】例1.下列有关毛霉在腐乳制作中的作用的叙述，正确的是（）①将多糖分解成葡萄糖②将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸③将脂肪水解成甘油和脂肪酸④将核酸分解成核苷酸A.①②B.②③C.③④