传统发酵技术的运用（第1课时）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。约9000年前20世纪70年代以后1857年1897年20世纪80年代1957年20世纪40年代巴斯德证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的。科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用。微生物的分离和纯化技术得到了应用，作坊式手工生产向现代工业化生产方向发展。在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术。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。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。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，以更加合理地控制发酵过程。科技探索之路第一章

发酵工程第1节传统发酵技术的应用学习目标：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.掌握制作泡菜、果酒和果醋的过程，说出传统发酵技术应用的优点与不足问题探讨

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。

—（唐·王翰）汉代砖刻上的酿酒图展示我国古代酿酒作坊的绘画作品我们的祖先会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。

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。法国微生物学家巴斯德1857年，法国微生物学家巴斯德(L.Pasteur，1822～1895)通过显微镜观察，提出酿酒中的发酵是由酵母菌细胞的存在所致，没有活细胞的参与，糖类是不可能变成酒精的。德国化学家李比希(J.V.Liebig，1803～1873)却坚持认为引起发酵的是酵母菌细胞中的某些物质，但这些物质只有在酵母菌细胞死亡并裂解后才能发挥作用。两种观点争执不下。问题探讨21.1传统发酵技术的应用一、发酵与传统发酵技术二、尝试制作传统发酵食品

（一）制作泡菜

（二）制作果酒和果醋一、发酵与传统发酵技术1.发酵（1）概念：人们利用

，在

的条件下，将原料通过

转化为人类所需要的产物的过程。微生物适宜微生物的代谢微生物的有氧呼吸和无氧呼吸乙醇、乳酸、氨基酸、抗生素、酶制剂等原料（复杂的分子）适宜的条件微生物代谢人类所需产物（简单分子）思考：葡萄酒和葡萄醋都以葡萄为原料发酵而来，为何一个是醇厚浓郁的酒，一个却是酸味柔和的醋？一、发酵与传统发酵技术1.发酵（1）概念：人们利用

，在

的条件下，将原料通过

转化为人类所需要的产物的过程。（2）原理：

，因此利用

它们就可以生产出人们所需要的多种产物。微生物适宜微生物的代谢不同的微生物具有产生不同代谢物的能力葡萄酒：经酵母菌无氧呼吸产生了酒精葡萄醋：经醋酸菌有氧呼吸产生了乙酸醋酸发酵、谷氨酸发酵酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵根据是否需要O2需氧发酵厌氧发酵注意：对微生物而言，“发酵”在

有氧和无氧条件下都能进行。（3）类型：（4）实例：腐乳制作一、发酵与传统发酵技术一、发酵与传统发酵技术（4）实例：腐乳制作a.菌种来源：空气中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℃①

参与发酵的微生物：

多种微生物，如_________________等，

起主要作用的是_______。酵母、曲霉和毛霉毛霉蛋白质小分子肽+氨基酸蛋白酶脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶②

原理：阅读教材P5，思考:哪些微生物参与豆腐的发酵？过程中发生什么变化，

使豆腐味道鲜美而利于消化？12一、发酵与传统发酵技术直接利用原材料中

，或利用

保留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术。（1）概念：（2）特点：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。（3）举例：2.传统发酵技术天然存在的微生物前一次发酵酱酱油醋泡菜豆豉拓展：①固体发酵：微生物在固体基质中进行的代谢活动。固体基质可以是各种有机物质，如谷物，豆类，木屑，秸秆等。②半固体发酵：泡菜、腐乳等微生物生长的基质是半固态，通常是有液态和固态两部分组成。半固体基质可以是各种有机物质，如谷物，水果，蔬菜等。豆豉、酱、酱油等1.使用酵母菌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。2.直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术吗？属于，若直接接种毛霉，则不属于。3.豆瓣酱的制作过程，回答以下问题：

煮黄豆→冷却后在黄豆表面抹上一层面粉→发酵→加盐、加水→

在烈日下暴晒、搅动，进一步发酵。(1)参与豆瓣酱发酵的微生物来自

。(2)每年进行同样的操作，但每年制作的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？空气发酵的生产条件不易控制，且容易受杂菌污染。思考：4、我国有历史悠久的传统发酵技术,它促进了丰富多彩的饮食文化的形成。

下列关于传统发酵技术的说法,错误的是()

A.发酵是指利用微生物的无氧呼吸获得产物的过程

B.利用的微生物可直接来自原材料

C.以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主

D.通常是家庭式或作坊式的A2.下列关于腐乳制作原理的叙述，不正确的是

A.腐乳制作实质就是利用发酵技术，将大分子有机物分解为小分子有机

物的过程

B.腐乳制作中，起作用的微生物多为异养型真菌

C.传统发酵利用的是天然存在的菌种，所生产的食品安全性更高

D.家庭自制腐乳时，一般不需要单独接种菌种C21.1传统发酵技术的应用一、发酵与传统发酵技术二、尝试制作传统发酵食品

（一）制作泡菜

（二）制作果酒和果醋①代谢类型：②发酵原理（反应简式）：

③生产应用：④分布：⑤常见类型：植物体表面天然的乳酸菌C6H12O6

2C3H6O3（乳酸）+能量酶1、所需的微生物二、尝试制作传统发酵食品（一）制作泡菜异养厌氧型，无氧时能将葡萄糖分解成乳酸。可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。乳酸链球菌和乳酸杆菌。二、尝试制作传统发酵食品（一）制作泡菜2、发酵条件适宜的温度；控制发酵时间，严格控制厌氧条件。亚硝酸盐含量低新鲜蔬菜、调味品、泡菜坛或其他密封性良好的罐子3、材料用具乳酸含量0.4%~0.8%时，口味、品质最佳，随乳酸增加，pH会变小，口感变酸。泡菜的制作二、尝试制作传统发酵食品（一）制作泡菜4、方法步骤新鲜蔬菜准备2配制盐水1泡菜坛清洗消毒3蔬菜装坛4放入香辛料5倒入冷却盐水6密封腌制7盐的作用：盐水浓度要适宜：盐水煮沸的目的：盐水冷却的目的：①③调味

②抑制其他微生物生长①过高：口味不佳，乳酸菌发酵受到抑制；②过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。①杀灭其中杂菌

②去除水中的氧气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；配制盐水保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。为什么泡菜坛中的菜料只能装八成满？a.防止发酵初期酵母菌等产生CO2造成发酵液溢出坛外；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。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，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满；配制盐水原料处理蔬菜装坛加盐水将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖用水密封泡菜坛的目的是什么？说明泡菜制作需要什么条件？配制盐水原料处理蔬菜装坛加盐水

封坛发酵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；①目的是使坛内与坛外空气隔绝，营造无氧环境。②说明泡菜制造进行乳酸发酵需要无氧环境。

注意：泡菜发酵一段时候后可能会出现白色的膜，是产膜酵母菌繁殖形成的；结果分析如何判断腌制的泡菜是否成功？1.根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定2.根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定3.根据亚硝酸盐的含量来评定。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但当摄入的总量达到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。)亚硝酸盐本身并不致癌，亚硝酸盐会转化为亚硝胺（致癌、致畸和致突变）作用。①发酵初期∶主要以大肠杆菌和酵母菌较为活跃，它们进行乳酸发酵和微弱的酒精发酵，发酵产物为乳酸、乙醇、醋酸和二氧化碳等。蔬菜中的硝酸盐被还原菌还原为亚硝酸盐。5、泡菜发酵过程的变化②发酵中期∶乳酸不断积累，pH下降，无氧状态形成，乳酸菌开始活跃，并进行乳酸发酵。大肠杆菌、霉菌等杂菌的活动受到抑制。一部分亚硝酸盐被降解。③发酵后期∶乳酸含量继续增加，含量达到1.2%以上时，乳酸菌的活性受抑制，发酵速度逐渐变缓甚至停止。亚硝酸盐逐渐下降并趋于稳定。泡菜发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化情况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变化曲线少（O2抑制乳酸菌活动）少增加（硝酸盐还原菌的作用）最多（乳酸积累，抑制其他菌活动）增多达到最多后开始下降（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，抑制乳酸菌活动）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）与生活的联系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.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

的发酵作用，乳酸菌

而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌。⑴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？⑵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？⑶加入“陈泡菜水”的目的是什么？10天后食用比较合适。因为此时亚硝酸盐含量低。加盐太多，盐浓度过高，杀死了乳酸菌等微生物。“陈泡菜水”含纯度较高的乳酸菌，相当于接种乳酸菌，增加了乳酸菌数量，可快速发酵产生乳酸。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”。在用质量分数为5%的食盐水制作泡菜时，他在不