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

第一章发酵工程1.1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.概述述腐乳、泡菜、酸奶、果酒果醋发酵的原理。3.尝试制作酸奶、泡菜、果酒和果醋，说出传统发酵技术应用的优点与不足。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。科技探索之路从传统发酵技术到发酵工程约9000年前20世纪70年代以后1857年1897年20世纪80年代20世纪40年代1957年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。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。《事物纪原》称:"不知杜康何世人，而古今多言其始造酒也。"古诗词里的美酒最初可能是发现储存的粮食水果会自然发酵变成酒，因而逐渐摸索出酿酒技术的。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《凉州曲》花间一壶酒，独酌无相亲。举杯邀明月，对影成三人。唐-李白《月下独酌》但是直到1857年巴斯德的发现之前，人们并不明白酿酒其中的原理一、发酵与传统发酵技术指人们利用微生物，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。（3）类型：（1）概念：有氧发酵（

）厌氧发酵（

）醋酸发酵、谷氨酸发酵酒精、乳酸发酵1.发酵：（2）原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们可以生产出人们所需要的多种产物。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：（3）产品：2、传统发酵技术（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。利用传统发酵技术制作的食品有腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉。（4）缺点：生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低等。二、腐乳的制作1、参与发酵的微生物：_______、_____和_____等，其中起主要作用的是________。酵母菌曲霉毛霉毛霉曲霉酵母菌毛霉青霉☆毛霉属

生物，具有发达的

，它的菌丝可分为

菌丝和

菌丝。①毛霉的细胞结构特点：②毛霉最适生长温度：③毛霉的繁殖方式:真核菌丝直立匍匐15~18℃无性生殖（孢子生殖）④毛霉的新陈代谢类型：异养需氧型（保持一定湿度）

豆腐发酵中的毛霉电子显微镜下的毛霉蛋白质小分子肽+氨基酸蛋白酶脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶味道鲜美，

易于消化吸收2、腐乳制作的原理豆腐发酵中的毛霉电子显微镜下的毛霉利用干棕叶（或稻草）上的毛霉孢子，在15-18℃条件下，让豆腐上长出毛霉加盐可以析出豆腐中的水，使豆腐变硬，盐也能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。含水量70%左右为宜，含水量过高不易成形，过低不利于毛霉生长卤汤是由酒（12%）及各种香辛料配置而成，抑制微生物的生长同时使腐乳有独特的香味。让豆腐长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制制腐乳坯3、腐乳制作的流程*卤汤中酒的含量应控制在12%左右，过高会延长腐乳成熟的时间，过度不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败1.微生物：①代谢类型：③种类：②分布：乳酸菌异养厌氧型细菌空气、土壤、植物体表、人或动物肠道乳酸链球菌、乳酸杆菌植物体表面天然的乳酸菌（原核生物）2.发酵原理：乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶乳酸链球菌（球状）乳酸杆菌（杆状）三、制作泡菜乳酸的质量分数未0.4%-0.8%时，泡菜的口味、品质最佳配制盐水蔬菜处理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；3.方法步骤盐水煮沸有两大作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。(杀菌除氧）盐水冷却的目的：是防止乳酸菌等微生物的生命活动受影响。盐的用量：不能过高也不能过低。过高乳酸发酵受抑制，导致泡菜的风味差；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐的作用：调味；抑制其他微生物生长配制盐水蔬菜处理装坛加盐水封坛发酵将新鲜蔬菜洗净，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；3.方法步骤泡菜装八成满的目的：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。配制盐水蔬菜处理装坛加盐水封坛发酵创造无氧环境，有利于乳酸菌无氧发酵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；3.方法步骤15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；根据

的含量来评定；根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态；亚硝酸盐4.结果分析与评价一般来说，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。失败成功175、发酵过程分析（1）发酵初期：大肠杆菌、酵母菌等较活跃，利用O2，产生CO2，有气泡从坛沿水槽中间歇性放出，逐渐形成厌氧状态，乳酸菌开始发酵；（2）发酵中期：由于乳酸发酵，乳酸不断积累、pH降低，厌氧状态形成，乳酸菌活跃，产生大量乳酸；同时由于pH降低、O2耗尽，酵母菌、大肠杆菌等其他微生物活动受抑制。这一时期为泡菜完全成熟阶段。（3）发酵后期：继续进行乳酸发酵，乳酸含量继续增多，当pH过低时，乳酸菌活动受抑制，发酵速度缓慢甚至停止。时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵前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（乳酸菌比其他杂菌更耐酸，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）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）5、发酵过程分析泡菜腌制中亚硝酸盐产生资料:发酵初期，泡菜中微生物生长很快，将蔬菜中硝酸盐还原成亚硝酸盐，蔬菜中酚类物质和维生素C等将亚硝酸盐氧化，总体来说，生成的亚硝酸盐大于被氧化的，亚硝酸盐的含量逐步上升。注意：亚硝酸盐本身并不致癌，亚硝酸盐会转化为亚硝胺亚硝胺亚硝酸盐还原细菌等微生物(如硝酸盐还原菌)蔬菜水果科普实验表明：亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用硝酸盐6.制作泡菜的注意事项(1)控制严格的无氧条件的措施①选择合适的发酵容器，如泡菜坛，这是一种既科学又简单的无氧发酵容器(如图)。②水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，使泡菜液没过全部菜料。④泡菜坛用水封口不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。(2)控制适宜的发酵温度：温度过高易导致杂菌滋生；温度过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长。产膜酵母菌1、泡菜发酵一段时候，表面可能会出现白色的膜，是____________繁殖形成的；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。思考：2、发酵初期有间歇性气泡冒出，原因？之后逐渐停止，原因？发酵初期大肠杆菌、酵母菌等呼吸作用产生CO2随着乳酸积累，抑制上述杂菌的生长，且乳酸菌产乳酸的过程不产生CO23、制作泡菜过程中，有机物的干重和种类如何改变？减少增加联系生活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。

某同学在制作泡菜前，査阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为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。(1)

据图分析，从亚硝酸盐的含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？发酵10天后，亚硝酸盐含量降到较低水平。(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？可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。(3)

加入“陈泡菜水”的目的是什么？“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。拓展应用P8√×××√(1)制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的 ()(2)选材装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装满 ()(3)制备泡菜时，盐水煮沸后可以立即使用()(4)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件()(5)泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生，腌制方法、时间长短和温度高低等条件都对亚硝酸盐的含量有影响 ()【基础过关】2．豆豉是中国传统特色发酵豆制品，是以黑豆或黄豆为主要原料，利用毛霉、曲霉或者细菌中蛋白酶的作用，分解大豆蛋白质，一段时间后，再用加盐、加酒、干燥等方法，延缓发酵而成。下列相关分析错误的是(

)A．毛霉和细菌在结构上最大的区别是有无以核膜为界限的细胞核B．豆豉富含蛋白质、各种氨基酸及多种维生素，具有一定的营养价值C．加盐、加酒会改变蛋白质的空间结构，使其不能与双缩脲试剂反应D．发酵过程离不开多种蛋白质的参与C3.(2024·淮安高二期中)下列关于泡菜制作的叙述，错误的是A.制作泡菜时需要人为添加微生物才能发酵B.泡菜的制作过程中可能有多种微生物参与发酵C.适量的食盐水和酸性条件可以抑制杂菌的生长D.腌制泡菜时如果加入一些陈泡菜汁，可以缩短腌制时间A(1)发酵菌种：

。(2)酸奶①概念：一般是以

为原料、

参与发酵制作而成的奶制品。②优点a.既保留了牛奶的主要

，又因为含有大量的乳酸菌而有新的生理作用。b.每天摄入适量酸奶，可以抑制

在肠道中的生长繁殖，从而改善_________，维持肠道微生物的相对平衡。乳酸菌牛奶乳酸菌营养成分有害菌肠道环境四、制作酸奶代谢类型：异养厌氧型(3)制作酸奶①实验目的：学习制作酸奶，感悟发酵技术与日常生活的关系。②实验原理：以牛奶为主要原料，接入一定量的菌种或市售酸奶。随着乳酸菌在牛奶中生长繁殖，牛奶中的

变为

，乳液的pH随之下降，_________发生凝集，牛奶成为酸奶。③实验器材和试剂：乳酸菌种(或市售酸奶)；烧杯、玻璃棒、(奶瓶、天平、恒温水浴锅、恒温培养箱、冰箱、不锈钢锅)；鲜牛奶或奶粉等。乳糖乳酸乳酪蛋白④实验步骤灭菌―→将奶瓶等器皿放在不锈钢锅中，用

煮15min↓消毒―→将牛奶倒入灭菌后的奶瓶中，倒入的奶液量不要超过奶瓶容积的

，将牛奶加热至

，保温5min，或将牛奶置于80℃恒温水浴箱中15min。如果采用市售未开封的鲜奶，可

使用↓接种―→加热灭菌后，待温度下降到

℃时，向原料奶中加入市售酸奶，接种量为原料奶量的

，用玻璃棒搅拌均匀沸水2/390℃直接43～455%～10%沸水消毒：防止杂菌污染影响发酵巴士消毒，杀死绝大多数微生物，基本不会破坏牛奶的营养成分↓分装―→可先将牛奶分装至容积适当的容器中↓发酵―→将分装好的牛奶置于恒温箱中进行发酵↓冷却―→发酵结束时，将酸奶取出，

将其冷却到10℃以下，使酸奶中的乳酸菌

，以防止

过高而影响口感迅速停止代谢酸度40-43℃，3-4h;或30℃，18-20h联系生活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乳酸菌的发酵作用，而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌。1.(多选)下列有关酸奶制作的叙述，不正确的是A.原料奶加热灭菌后，立即接种乳酸菌种B.牛奶消毒时倒入奶瓶的奶液量不能超过奶瓶容积的2/3C.用乳酸菌制作酸奶时需要不时通入氧气D.酸奶制作过程中，牛奶中的乳糖变为乳酸，乳液pH随之下降AC2.下列关于酸奶制作过程的叙述，正确的是A.制作过程中需不断通入无菌空气B.制作酸奶的工具及整个操作过程都要保持清洁C.温度越高，制作酸奶所需时间越长D.含有抗生素的牛奶更容易发酵B3.某同学在学习了传统发酵技术的应用后，进行了酸奶制作的实践，制作步骤如下：准备原料：市场上购得纯牛奶、原味酸奶。工具：带盖瓶子、勺子、可调温电饭锅。制作方法：①将瓶子(连同盖子)、勺子放在电饭锅中加热煮沸10分钟。②瓶子稍冷却后，向瓶子中倒入牛奶，再放入电饭锅中沸水浴加热10分钟。③待牛奶冷却至40℃左右(不烫手)时倒入牛奶量1/5的酸奶作“引子”，用勺子搅拌均匀，拧紧瓶盖。④将电饭锅温度调至40℃，继续保温7～8h。请回答下列问题：(1)将瓶子等煮沸的目的是________________________________________。(2)“引子”指的是酸奶中的________。(3)待牛奶冷却后才能倒入酸奶的原因是__________________________；将瓶盖拧紧的目的是____________________________________________。(4)适量饮用酸奶有利于改善腹胀、消化不良等症状，其原理是__________________________________________________________。对瓶子等进行灭菌，防止杂菌污染影响发酵乳酸菌防止温度过高而将菌种杀死乳酸菌是厌氧型细菌，在无氧条件下才能进行发酵能分解肠道中的部分食物并且在代谢过程中不产生气体乳酸菌葡萄美酒夜光杯欲饮琵琶马上催君若问酒何处来此功当属酵母菌菌种：酵母菌异养兼性厌氧型附着在水果等表面的野生型酵母菌（单细胞真菌——真核生物）分布在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。①

代谢类型：③

菌种来源：②

最适生长温度：18～30℃1.酒精发酵原理：在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O在无氧条件下，酵母菌无氧呼吸，产生酒精、CO2C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量酶

酿酒酵母的最适温度28℃酶+能量四、制作果酒和果醋022.醋酸发酵菌种：醋酸菌异养需氧型①

代谢类型：③

菌种来源：②最适生长温度：空气中的醋酸菌。30～35℃。（细菌——原核生物）“糖制醋”“酒制醋”②当缺少糖源时，能将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸酶C2H5OH＋O2

CH3COOH（乙酸）＋H2O+能量原理：①当氧气、糖源充足时，能将糖分解成乙酸;C6H12O6＋2O22CH3COOH（乙酸）＋2CO2＋2H2O+能量

酶四、制作果酒和果醋将发酵瓶、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;除灰去污先洗再除枝梗：避免葡萄破损，减少杂菌污染①创造有氧条件，利于酵母菌快速繁殖；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。防止表面的野生型酵母菌减少，影响发酵排出CO2，防止爆裂防止杂菌污染器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒发酵3.方法步骤将发酵瓶、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;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3.方法步骤（1）在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？气泡酵母菌进行果酒发酵时会产生CO2。发酵过程，呼吸作用分解有机物产生的能量大部分以热能形式散失。如果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。产热颜色菌体数量pH菌落初期发酵液中酵母菌数目增多，后期不再增多，甚至会下降（葡萄糖渐少、pH渐小）。CO2溶于发酵液而使pH下降。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落，这是醋酸菌落。4.结果分析与评价（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？02还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌能将糖分解为甘油、乳酸等，从而使果酒变质。可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量；在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转化为乙醛进而转化为醋酸。可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。4.结果分析与评价（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。4.结果分析与评价如何检测果酒和果醋的制作是否成功？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。4.结果分析与评价：47前期：酵母菌进行有氧呼吸产生了水，后期：酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。2、酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？思考：1、葡萄酒为什么呈深红色呢？在发酵过程中红葡萄皮上的色素进入到发酵液中。3、在醋酸发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这层菌膜是什么？其出现在发酵液的液面上说明了什么？菌膜是醋酸菌菌膜；其出现在发酵液液面上说明其是好氧细菌。4、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。装置图结构作用

充气口①醋酸发酵时连接充气泵，输入

__

；②制果酒时关闭充气口排气口用来排出______长而弯曲的胶管_________________________出料口便于取料，及时监测发酵进行的情况无菌空气CO2防止空气中微生物的污染出料口排气口充气口5.发酵装置的分析（1）存在的问题：传统发酵食品的制作过程中，利用的是天然存在的菌种。菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。6.