【课件】传统发酵技术的应用++课件+2022—2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx
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1、舌尖上的微生物舌尖上的微生物发酵工程:是指利用微生物的特定功能,通过现代工程技术,规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。传统发酵技术的应用第1章 第1节第一章 发酵工程“葡葡萄萄美美酒酒夜夜光光杯杯,欲欲饮饮琵琵琶琶马马上上催催。醉醉卧卧沙沙场场君君莫莫笑笑,古古来来征征战战几几人人回回。”(唐唐王王翰翰)诗诗中中提提及及的的葡葡萄萄酒酒是是人人类类利利用用微微生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。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。葡葡萄萄酒酒和和葡葡萄萄醋醋都都是是以以葡葡萄萄为为原原料料发发酵酵而而来来的的饮
2、饮品品,为为什什么么一一个个是是醇醇厚厚浓浓郁郁、耐耐人人寻寻味味的的酒酒,一一个个却却是是酸酸味味柔柔和和、口口感感绵绵长长的的醋醋呢呢?它它们们的的制制作作方方法法有有什什么么不不同同?你你想想不不想想自自己己动动手手制制作作葡葡萄酒和葡萄醋呢萄酒和葡萄醋呢?从社会中来葡萄酒和葡萄醋都是有葡萄发酵而来的,但是一个经酵母菌无氧呼吸产生酒精,另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了乙酸,因此两者口感不同。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。酿酒技术给古代人民的生活增添了丰富的色彩。许多古老的酿酒工艺一直保留并延续至今。汉代砖刻上的酿酒图汉代砖刻上的酿酒图我国古代酿酒作
3、坊的绘画作品我国古代酿酒作坊的绘画作品 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。1.发酵(1)概念:(2)原理:(3)类型: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。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。需氧发酵厌氧发酵如:醋酸发酵、谷氨酸发酵等如:酒精发酵、乳酸发酵等不同的微生物代谢途径有差异;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。一、发酵与传统发酵技术常见的发酵产品及其发酵使用的微生物发酵产品微生物发酵产品微生物馒头
4、酵母菌酸奶乳酸菌啤酒酵母菌腐乳毛霉等泡菜乳酸菌陈醋醋酸菌2.腐乳的制作(1)制作原理:(2)参与的微生物:毛霉是一种毛霉是一种丝状真菌丝状真菌(真核生物真核生物),生殖方式为生殖方式为孢子生殖孢子生殖,代谢类型是代谢类型是异养需氧型异养需氧型。多种微生物参与了豆腐的发酵,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。来自某些微生物产生的酶蛋白质小分子肽氨基酸+蛋白酶优点味道鲜美,易于消化吸收,便于保存脂肪甘油脂肪酸+脂肪酶(3)腐乳制作的流程让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制制腐乳坯利用干棕叶(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
5、硬,盐也能抑制微生物的生长,避免豆腐块腐败变质。过高:影响风味过低:易腐败含水量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。含酒量过高,时间延长;过低,易腐败。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。优点:优点:操作简单、便于家庭式或作坊式生产。操作简单、便于家庭式或作坊式生产。缺点:缺点:生产条件不易控制,容易受杂菌污染,生产效率低,产物不单一等。生产条件不易控制,容易受杂菌污染,生产效率低,产物不
6、单一等。(3)发酵产品:利用传统发酵技术制作的食品还有酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。(2)类型: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。1.使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗?不属于不属于使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。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,属于,若直接接种毛霉,则不属于。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,
7、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?空气空气发酵的生产条件不易控制,且容易受发酵的生产条件不易控制,且容易受杂菌杂菌污染。污染。思考:1.制作泡菜 乳酸菌植物体表面天然的乳酸菌。探究实践制作传统发酵食品(1)应用的微生物:异养厌氧型乳酸链球菌和乳酸杆菌空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内均有分布乳制品的发酵、泡菜的腌制等代谢类型:生产应用:分布:乳酸菌常见类型:生物类型:细菌,原核生物在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸(2)原理:乳酸含量乳酸含量0.4%0.4%0.8%0.8%时,口味、品质最佳。时,口味、品质最佳。C6H12O6 2C3
8、H6O3(乳酸)+能量酶适宜的温度,1820;根据室内温度控制发酵时间,严格控制厌氧条件等。亚硝酸盐的含量低亚硝酸盐的含量低食盐、清水、新鲜蔬菜、香辛料、泡菜坛或其他密封性良好的罐子。(3)材料用具:将新鲜蔬菜将新鲜蔬菜洗净洗净,切切成块状或条状,混合均匀,成块状或条状,混合均匀,晾干晾干后装入泡菜坛内;后装入泡菜坛内;装至半坛装至半坛时,时,加入加入蒜瓣、生姜及其他蒜瓣、生姜及其他香辛料香辛料,继续,继续装至八成满装至八成满;杀灭水中的微生物,杀灭水中的微生物,除去水中的氧。除去水中的氧。过高:过高:乳酸发酵受抑制,泡菜风味差乳酸发酵受抑制,泡菜风味差;过低:杂菌易繁殖,导致泡菜变质。过低:
9、杂菌易繁殖,导致泡菜变质。(4)制作泡菜的方法步骤配制盐水原料处理、装坛加盐水封坛发酵创造无氧环境的措施创造无氧环境的措施将将冷却冷却好的好的盐水盐水缓缓倒入坛中,使缓缓倒入坛中,使盐水没过菜料盐水没过菜料,盖好坛盖;,盖好坛盖;向坛盖边缘的向坛盖边缘的水槽中注满水水槽中注满水,在发酵过程中注意,在发酵过程中注意向水槽中补充水向水槽中补充水;根据室内根据室内温度控制发酵时间温度控制发酵时间;不影响乳酸菌等微不影响乳酸菌等微生物的生命活动生物的生命活动调味、抑制微生物调味、抑制微生物生长生长。用清水和食盐配制质量百分比为用清水和食盐配制质量百分比为5%5%-20%20%的盐水,的盐水,并将并将盐
10、水盐水煮沸煮沸,冷却冷却待用;待用;给泡菜坛内创造无氧环境给泡菜坛内创造无氧环境无氧条件无氧条件(1)(1)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,它们可以进行发酵,发酵产物中有较多的二氧化碳,如果泡菜坛装的太满,发酵液可以进行发酵,发酵产物中有较多的二氧化碳,如果泡菜坛装的太满,发酵液可能会溢出坛外能会溢出坛外;(2)(2)泡菜坛装的太满,会使盐水不太容易完全淹没菜料,从而导致坛内菜料变质泡菜坛装的太满,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。腐烂。(3)(3)泡菜坛留有一定的空间,也更方便
11、拿取泡菜。泡菜坛留有一定的空间,也更方便拿取泡菜。用水密封泡菜坛的目的是什么?这说明泡菜制作需要什么条件?1为什么泡菜坛只能装八成满?2(5)结果分析与评价泡菜表面的泡菜表面的白膜是酵母菌白膜是酵母菌,这是,这是由于制作过程中密封不好造成的由于制作过程中密封不好造成的如何判断你腌制的泡菜是否成功?色泽如何?口味如何?3泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定;根据亚硝酸盐的含量来评定;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;一般来说,腌制成功的泡菜汤清亮,无浮膜,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。(5)结果分析与评价(6)进一
12、步探究-亚硝酸盐 亚硝酸盐为亚硝酸盐为白色粉末白色粉末,外观,外观与食盐相似,有咸味,易溶与食盐相似,有咸味,易溶于水,可作于水,可作食品添加剂食品添加剂。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,但是,当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.30.5g时,会引起中毒,当摄入总量达到3g时,会引起死亡。(亚硝酸盐为亚硝酸盐为强氧化剂强氧化剂,能够把血液中的,能够把血液中的低铁血红蛋白转变为高铁血低铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白红蛋白,从而导致,从而导致缺氧性中毒症状缺氧性中毒症状。)蔬菜水果亚硝酸盐PH、温度微生物亚硝胺硝酸盐硝酸盐还原菌维生素C、E酚类物质注意:亚硝酸盐本
13、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。泡菜发酵过程中,乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化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注意少(有O2,乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解)减少(乳酸继续积累,pH继续下降,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)(6)进一步探究亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,不是硝化细菌氧化铵形成的发酵温度高;食盐用量过低;发酵时间短等,容易导致硝酸还原菌大量增殖,产生较多的亚硝
14、酸盐。【制作泡菜的注意事项】(1)制作泡菜的蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的亚硝酸盐含量相对较高。(2)用清水和食盐配制质量分数为5%20%的盐水。食盐的用量过高,乳酸发酵受抑制,泡菜风味差;用量过低,杂菌易繁殖,导致泡菜变质。(3)控制严格的厌氧条件的措施选择合适的发酵容器,如泡菜坛,这是一种既科学又简单的厌氧发酵容器。盐水煮沸后冷却待用。装坛时压实,使盐水没过全部菜料。泡菜坛用水封口,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。(4)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。(5)控制发酵时间:一般在腌制10天后,亚硝酸盐含量明显
15、下降。但泡菜发酵时间并不是越长越好,一方面发酵时间过长,可能会产生其他有害物质;另一方面,发酵时间过长,乳酸含量过高,口味不佳。探究实践制作传统发酵食品2.制作果酒 酵母菌(1)应用的微生物:(2)原理:水果表面的野生酵母菌异养兼性厌氧型含糖量较高的蔬菜、水果表面用于酿酒、制作馒头和面包酿酒酵母的最适宜生长温度约为28代谢类型:生产应用:分布:酵母菌适宜温度:生物类型:真菌,真核生物在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2 CO2+能量酶(3)材料用具:新
16、鲜的水果(如葡萄、苹果、山楂和龙眼等)、洗洁精、体积分数为70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。(4)果酒制作步骤:器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒发酵将发酵瓶、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%70%的酒的酒精消毒精消毒,晾干备用,晾干备用;避免葡萄破损,减少杂菌污染避免葡萄破损,减少杂菌污染去除表面灰尘、污物去除表面灰尘、污物有氧条件,利于酵母菌快速繁殖;耗尽有氧条件,利于酵母菌快速繁殖;耗尽O O2 2后,再进行酒精发酵;后,再进行酒精发酵;防止发酵过程中产生的防止发酵过程中产生的COCO2 2造成发酵液溢出造成发酵液溢出
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