1.1传统发酵技术的应用课件-高二下学期生物人教版选择性必修3(1)2

科技探索之路从传统发酵技术到发酵工程约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。后来,人们通过自然发酵和曲种传代的固体发酵生产酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等发酵食品。战国绿酒汉砖上的酿酒图1857年巴斯德证明：酒精发酵是由活的酵母菌引起的。1897年科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用,逐步了解发酵的本质。微生物的分离和纯化技术得到了应用，作坊式手工生产向工业化生产方向发展。20世纪40年代在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术。实现青霉素生产产业化。1957年通过人工诱变特定微生物，获得具有更高生产能力的突变类型。20世纪70年代以后基因工程和细胞工程等的发展，使发酵工程进入定向育种的新阶段。重组胰岛素生产20世纪80年代人类能自动记录和控制发酵过程的全部参数，大批量合理生产发酵产物。第一章：发酵工程第1节传统发酵技术的应用

教学目标01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。02科学探究：运用发酵原理，设计利用天然菌种制作泡菜、果酒和果醋的实验设计并对实验结果进行分析和评价。03科学思维：通过分析制作传统发酵食品的市里，建构传统发酵技术的概念，归纳传统发酵技术的优缺点。04社会责任：关注食品安全和健康的生活方式。一、发酵与传统发酵技术资料1：夏禹时期，已有了关于杜康造酒的传说。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。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。资料3：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。讨论：1.酒曲是什么？2.酿酒加酒曲的目的是什么？3.什么是发酵？发酵：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。微生物使原料通过微生物的代谢转化为人类所需的产物。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类型：好氧发酵厌氧发酵醋酸发酵、谷氨酸发酵酒精发酵、乳酸发酵氧气需求（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）什么是发酵？一、发酵与传统发酵技术《蓬栊夜话》记载：“黟县人喜于夏秋间醢腐，令变色生毛随拭去之，俟稍干投沸油中灼过，如制馓法漉出，以他物笔烹之，……然余曾一染指，直臭腐耳，未睹其神奇也。”制作腐乳的过程:让豆腐上长出毛霉

加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制阅读P5，思考回答：1.制作腐乳利用了哪些微生物？

2.制作腐乳的原理？什么是传统发酵技术？一、发酵与传统发酵技术制作腐乳的过程:让豆腐上长出毛霉

加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制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）目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长卤汤包括酒和香辛料酒（12%）：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。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，铺厚一点青霉曲霉酵母毛霉(主要作用)参与腐乳制作的主要微生物（协同作用）一、发酵与传统发酵技术菌种来源：代谢类型：异养需氧型生殖方式：孢子生殖适宜温度：15-18℃空气中的毛霉原理：蛋白质小分子肽+氨基酸蛋白酶脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶豆腐发酵中的毛霉一、发酵与传统发酵技术传统发酵技术：

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存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。问题3: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，生产效率较低等。问题4: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。例如：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。类型：固体发酵半固体发酵混合菌种泡菜、粮食白酒、腐乳等豆豉、酱、酱油等舌尖上的中国——四川泡菜四川泡菜历史悠久，流传广泛，几乎家家会做，人人吃，甚至在筵席上也要上几碟泡菜。据北魏孙思勰的《齐民要术》一书中，就有制作泡菜的叙述，可见至少一千四百多年前，我国就有制作泡菜的历史。请同学们阅读P5-6，思考回答：1.制作泡菜利用了哪些微生物？

2.制作泡菜的原理？二、制作传统发酵食品——泡菜1.微生物:乳酸菌乳酸链球菌（球状）乳酸杆菌（杆状）类型代谢类型繁殖方式作用生产应用常见种类形态分布2.原理:C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶当质量分数为0.4%~0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。原核生物异养厌氧型二分裂在无氧条件下，将葡萄糖分解成乳酸制作泡菜、酸奶乳酸链球菌、乳酸杆菌球型或杆型分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有乳酸菌的分布。二、制作传统发酵食品——泡菜3.1材料用具: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泡菜的制作:二、制作传统发酵食品——泡菜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。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；二、制作传统发酵食品——泡菜3.2泡菜的制作过程: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（O2抑制乳酸菌活动）少增加（硝酸盐还原菌的作用）最多（乳酸抑制其他菌活动）增多下降（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，抑制其活动）继续增多，最后保持稳定下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）3.3.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二、制作传统发酵食品——泡菜3.4.注意事项:（1）泡菜坛的选择：检查方法：可将坛口向上压入水中，看看坛内有无渗水现象。无裂纹、无砂眼火候好坛沿深、盖子吻合好（2）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。结果分析和评价：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；4.根据亚硝酸盐的含量来评定。3.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，无霉花浮膜，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。问题5:如何判断腌制的泡菜是否成功？二、制作传统发酵食品——泡菜3.5.进一步探究:

思考：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？形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。二、制作传统发酵食品——泡菜3.5.进一步探究:(P8拓展应用)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？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。盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物。“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。二、制作传统发酵食品——泡菜练习与应用：

文献记载，葡萄酒在东汉时期已有，随着时代的发展，现在还有枣酒、桑葚酒、柑橘酒、梅子酒、石榴酒、桃酒及梨酒等果酒。而果醋最早出现在西方名著《圣经》之《旧药金书》。三千年前的古罗马、古埃及已懂得制作果醋，作为美容秘方之一。在1000多年前传入中国。请同学们阅读P6-7，思考回答:1.制作果酒和果醋需要的微生物？

2.制作果酒和果醋的原理?二、制作传统发酵食品——果酒和果醋1.1菌种：酵母菌（单细胞真核）a.生殖方式：出芽生殖b.代谢类型：异养兼性厌氧型c.最适生长温度：酿酒酵母：28℃；野生酵母：18~30℃1.2原理：在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶在无氧条件下酵母菌能进行酒精发酵C6H12O6

2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量酶二、制作传统发酵食品——果酒和果醋1.果酒:电子显微镜下的酵母菌d.分布：e.应用：含糖高的水果和蔬菜酿酒、制作馒头、面包等2.1菌种：醋酸菌2.2原理：当氧气、糖源充足时能将糖分解成乙酸当缺少糖源时能将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸糖制醋酒制醋C6H12O6＋2O2

2CH3COOH（乙酸）＋2CO2＋2H2O+能量酶酶C2H5OH＋O2

CH3COOH（乙酸）＋H2O+能量（原核生物）二、制作传统发酵食品——果酒和果醋2.果醋:a.生殖方式：b.代谢类型：c.最适生长温度：d.应用：二分裂异氧需氧型30~35℃可用于制作各种风味的醋3.1.材料用具:3.果酒和果醋的制作:二、制作传统发酵食品——果酒和果醋（1）新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等）。（2）洗洁精、体积分数70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。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1.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；2.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。无需多次。防止野生菌种数量减少，影响发酵排出发酵产生的CO2防止瓶内气压过大，引起发酵装置爆裂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。制造有氧条件，进行醋酸发酵；又减少空气中的外来杂菌和灰尘的污染防止氧气进入，利于酒精发酵二、制作传统发酵食品——果酒和果醋3.2果酒和果醋的制作过程:提供了适合多种酵母菌生长的温度第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天第8天第9天第10天二、制作传统发酵食品——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？①果酒：发酵液（会或不会）

出现气泡；紫色葡萄皮的

进入发酵液,使葡萄酒呈

色。②果醋：一般（会或不会）

出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面会出现一层菌膜，是

菌膜。会花青素深红色不会醋酸菌10天左右

·结果分析和评价：3.3进一步探究:二、制作传统发酵食品——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？①制酒过程中，还会存有

等微生物；

乳酸菌、醋酸菌②控制乳酸菌数量

：

控制醋酸菌数量

：减少O2含量、调节发酵温度、pH调节发酵的温度、pH等；结果分析和评价：3.3进一步探究:二、制作传统发酵食品——果酒和果醋3.在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？4.醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？不会。发酵温度、pH不利于酵母菌生长直接打开瓶盖，让空气中的醋酸菌在发酵液中大量繁殖。在工业上,人工接种醋酸菌。结果分析和评价：如何判断制作的果酒和果醋是否成功？3.3进一步探究:二、制作传统发酵食品——果酒和果醋果酒：a.闻

b.品尝

c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测果醋：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。29

在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缺乏标准等，往往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。思考：传统发酵食品的制作的局限性？如何解决？到社会中去

查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程，比较自己制作果酒和果醋的方法与这些流程有哪些异同。在此基础上，请思考：当把少量制作转化为大规模生产时，需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？在大规模生产发酵产品时，需要进行更为全面周详的考虑，如考虑原料的来源与选样、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。工程、技术与科学的不同——科学以“发现”为核心，技术以“发明”为核心，工程以“建造”和“产品”为核心。腐乳泡菜果酒果醋微生物分类代谢类型反应原理反应条件酵母菌醋酸菌主要是毛霉乳酸菌酵母菌无氧呼吸产生酒精醋酸菌有氧呼吸产生醋酸毛霉产生蛋白酶和脂肪酶乳酸菌无氧呼吸产生乳酸真菌真菌细菌细菌异养兼性厌氧型