人教版选择性必修三教学课件1.1传统发酵技术的应用

主讲人：周老师1.1传统发酵技术的应用考点要求发酵与传统发酵技术尝试制作传统发酵食品问题探究“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）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？

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。知识精讲一、发酵与传统发酵技术1.从传统发酵技术到发酵工程（1）约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其他食品，如酱油、醋、豆鼓、腐乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不国。知识精讲（2）1857年，法国微生物学家巴斯德(L.Pasteur,1822-1895)通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与发酵联系起来。知识精讲（3）1897年，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解了发酵的本质。之后的30多年间，微生物的分离和纯化技术得到了应用，发酵生产的工艺和设备不断完善，传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变。同时，作坊式的手工生产向近代工业化生产方向发展。利用微生物生产的新产品，如酒精、柠檬酸和淀粉酶等不断出现。知识精讲（4）20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术，使青霉素的生产实现了产业化。不久，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现及生产，抗生素发酵工业兴起。知识精讲（5）1957年，用微生物生产谷氨酸获得成功。20世纪60年代，科学家通过研究微生物的代谢途径，继续改进发酵技术，通过人工诱变特定微生物，获得了具有更高生产能力的突变类型。之后，酶制剂、多糖、维生素发酵工业相继兴起。知识精讲（6）20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等的发展，使发酵工程进入了定向育种的新阶段。例如，运用基因工程可以将动植物的基因转移到微生物中，获得具有特殊生产能力的微生物，大量生产人们所需要的产品，如人胰岛素、干扰素等。知识精讲（7）20世纪80年代，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。目前，人类已经能够自动记录和控制发酵过程的全部参数。知识精讲2.发酵（1）概念：发酵是指人们利用微生物，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。（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。知识精讲（3）类型根据氧气需求情况需氧发酵厌氧发酵根据生成产物种类醋酸发酵酒精发酵乳酸发酵知识精讲3.传统发酵技术（1）概念：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。（2）特点：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。知识精讲（3）常见产品：腐乳、酱、酱油、醋、泡菜、豆豉。参与发酵的微生物：多种微生物，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸。腐乳例题1.关于发酵的叙述,不正确的是()A.发酵就是无氧呼吸B.发酵是通过微生物的代谢将原料转化为人类所需要的产物的过程C.酒精发酵是由活的酵母菌引起的D.利用微生物能够生产出人们所需多种产物的原因是不同的微生物具有产生不同代谢物的能力A例题2.发酵食品是中国传统食品中一个重要的类别,承载了中华民族悠久的历史和丰富的文化内涵。请结合所学发酵知识和生活经验,指出下列未经发酵的食品是()A.泡菜 B.食醋 C.豆腐 D.酸奶C练一练1.下列有关传统发酵技术的叙述,不正确的是()A.传统发酵以混合菌种的固体发酵和半固体发酵为主B.在制作腐乳的过程中,多种微生物参与了豆腐的发酵,其中起主要作用的是毛霉C.腐乳味道鲜美的原因在于大分子蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸D.传统发酵技术都是直接利用的天然原料中的微生物D知识精讲二、尝试制作传统发酵食品1.制作泡菜（1）乳酸菌①代谢特点：厌氧细菌，代谢类型为异养厌氧型；在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。②发酵原理（反应简式）C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量知识精讲③生产应用：可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。④分布：广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。⑤常见类型：乳酸链球菌和乳酸杆菌。乳酸链球菌乳酸杆菌(作酸奶)知识精讲（2）泡菜的制作①制作原理a.利用植物体表面天然的乳酸菌发酵。发酵期间，乳酸不断积累。b.反应式：C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）+能量（在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸）

当乳酸的质量百分比为0.4﹪-0.8﹪时，泡菜

品质、口味最佳。知识精讲②方法步骤选择原料修整、洗涤、晾晒、切分成条状或片状称取食盐配制盐水泡菜盐水加入调味料，装坛发酵成品知识精讲配制盐水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。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。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。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。知识精讲③结果分析与评价a.盐的作用？b.盐水浓度要适宜的目的？c.盐水煮沸的目的？d.盐水冷却后使用的目的？调味，抑制其他微生物生长。过高，乳酸发酵将受抑制；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。杀菌，去除水中的溶解氧。不影响乳酸菌的生命活动。知识精讲e.用水密封泡菜坛的目的？这说明泡菜制作需要什么条件？f.泡菜制作过程中，是否只有乳酸菌起作用？g.为什么泡菜坛只能装八分满？给泡菜坛内创造无氧环境，这说明泡菜制作需要在无氧条件下进行。不是，还有一些酵母菌和大肠杆菌。

在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。知识精讲④腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵前期少（O2抑制乳酸菌活动）少增加（硝酸盐还原菌的作用）发酵中期最多（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）发酵后期减少（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）变化曲线知识精讲2.制作果酒和果醋（1）酵母菌①代谢特点：单细胞真菌，代谢类型为异养兼性厌氧型；在无氧的情况下能进行酒精发酵。②发酵原理（反应简式）:

C6H12O6→2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量③生产应用：可用于酿酒、制作馒头和面包等。④影响因素：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约为28℃。⑤分布：在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。知识精讲（2）醋酸菌①代谢特点：好氧细菌，代谢类型为异养需氧型；当O2、糖源都充足时，能将糖分解成醋酸；当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。②发酵原理（反应简式）C6H12O6+2O2→2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量C2H5OH+O2→CH3COOH（醋酸）+H2O+能量③生产应用：可用于制作各种风味的醋。知识精讲(3)制作果酒和果醋①发酵原理：a.许多新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌；b.在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒（通过有氧呼吸大量繁殖，通过无氧呼吸产酒精）；c.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。d.相关反应式C6H12O6→2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量C2H5OH+O2→CH3COOH（醋酸）+H2O+能量知识精讲发酵条件①温度a.酿酒酵母的最适生长温度约为28℃，制作果酒时将温度控制在18～30℃进行发酵；b.多数醋酸菌的最适生长温度约为30～35℃，制作果醋时将温度控制在30～35℃进行发酵。②氧气a.制作果酒时，酵母菌在氧气充足的情况下大量繁殖；在无氧条件下，进行酒精发酵；b.在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用可以进一步发酵成果醋。知识精讲制作流程①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②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③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），盖好瓶盖知识精讲④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。⑤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⑥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。⑦果醋检测知识精讲出料口充气口排气口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打开打开便于取样监测关闭关闭知识精讲结果分析与评价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。知识精讲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。知识精讲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。例题1.制作泡菜时，所用的菜坛子必须密封，其原因是（）A.防止水分的蒸发B.防止菜叶萎蔫C.乳酸菌在有氧