【生物】传统发酵技术的应用-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

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1、1.1 传统发酵技术的应用新教材人教版选择性必修三【教学过程】Teaching Process1.概念图3.教学总结、综合2.课堂教 学内容4.课堂练习巩固典型习题规律总结尝试制作传统发酵食品探究实践传统发酵技术 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；从社会中来啤酒葡萄酒毛豆腐豆豉泡菜陈醋腐乳酸奶发面团酱油辣白菜 科技探索之路 “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

2、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。葡萄及葡萄酒葡萄及葡萄酒 从社会中来（1）发酵:（2）原理：是指人们利用_，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 _，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物（3）类型：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力好氧发酵厌氧发酵醋酸发酵酒精发酵、乳酸发酵对微生物而言，对微

3、生物而言，“发酵发酵”在有氧和无氧条件下都能进行。在有氧和无氧条件下都能进行。必修一必修一（P P9494）中提到的发酵特指中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸微生物的无氧呼吸”，是狭义的发酵概念。，是狭义的发酵概念。一.发酵与传统发酵技术1.发酵氧气需求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：（2）类型：固体发酵（）半固体发酵（）泡菜、粮食白酒、腐乳等豆豉、酱、酱油等一.发酵与传统发酵技术2.传统发酵技术豆瓣酱醋坛展示我国古代酿酒作坊的绘画作品展示我国古代酿酒作坊的绘画作品汉代砖刻上的酿酒图汉代砖刻上的酿酒图（

4、3）实例：腐乳 原料：豆腐。参与发酵的微生物：_、_和_等，其中起主要作用 的是_。发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成_。酵母菌曲霉毛霉毛霉小分子的肽和氨基酸一.发酵与传统发酵技术2.传统发酵技术（此外，微生物还可以产生（此外，微生物还可以产生脂肪酶脂肪酶，将脂肪分解为脂肪酸和甘油）将脂肪分解为脂肪酸和甘油）制作流程让豆腐长出毛霉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加盐腌制目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长加卤汤瓶卤汤包括酒和香辛料酒：抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味；香辛料：调味，防腐杀菌密封腌制卤汤

5、中酒的含量应控制在卤汤中酒的含量应控制在12%12%左右，过高会延长腐乳左右，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，可能导致豆腐腐败豆腐腐败（3）实例：腐乳一.发酵与传统发酵技术2.传统发酵技术方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点正在进行发酵的豆腐胚正在进行发酵的豆腐胚思考辨析：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。一.发酵与传统发酵技术2.传统发酵技术二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品

6、 ：制作泡菜1（1）菌种：乳酸菌菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌代谢类型：异养厌氧型种类：乳酸链球菌、乳酸杆菌（原核生物）（2）发酵原理：在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量酶 乳酸链球菌（球状）乳酸链球菌（球状）乳酸杆菌（杆状）乳酸杆菌（杆状）发酵期间，乳酸会_，当它的质量百分比为_时，泡菜的口味、品质最佳；不断积累0.4%-0.8%舌尖上的中国之四川泡菜舌尖上的中国之四川泡菜二.尝试制作传统发酵食品（3）方法步骤配制盐水配制盐水 用清水和食盐配制用清水和食盐配制质量分数质量分数为为5%20%5%20%的盐水，并将盐的盐水，并将盐水水煮沸煮沸，冷却待

7、用。，冷却待用。将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）洗净洗净，切切成成块块状或状或条条状，状，混合混合均匀，均匀，晾干晾干后装入泡菜坛内；装至后装入泡菜坛内；装至半坛半坛时，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。向向坛盖边缘坛盖边缘的的水槽中注满水水槽中注满水，并在发酵过程中注意经，并在发酵过程中注意经常向水槽中常向水槽中补充水补充水，根据室内温度控制发酵时间根据室内温度控制发酵时间；将将冷却冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料没过菜料，盖盖好坛盖。好坛盖。原料处理、原料处理、蔬

8、菜装坛蔬菜装坛加盐水加盐水封坛发酵封坛发酵二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作泡菜1（4）结果分析与评价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？给泡菜坛内创造无氧环境无氧条件为什么泡菜坛只能装八成满？A.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，发酵液可能会溢出坛外。B.另外，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。C.泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作泡菜1 从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡

9、菜逐渐变酸，泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是什么？原因？乳酸菌数量增多，杂菌数量减少；因为乳酸菌比其他杂菌更耐酸。泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？温度高低，腌制方法，时间长短，食盐用量等。（4）结果分析与评价二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作泡菜1(5)实验分析与思考:盐的作用：盐水浓度要适宜的目的：盐水煮沸的目的：盐水冷却后使用的目的：泡菜坛子使用之前要检查密封性的目的：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，去除水中的溶解氧为了不影响乳酸菌的生命活动给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件二.尝试制作传统发酵食品1.

10、传统发酵食品 ：制作泡菜1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。到生活中去 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，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。设计实验跟踪检测泡菜在制作过程中亚硝酸盐含量的变化，并探索腌制方法、时间长短和温度高低等条件对亚硝酸盐含量的影响，寻求提高泡菜质量的措施。（6）进一步探究 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。膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝

11、胺（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。亚硝酸盐二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作泡菜1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.尝试制作传统发酵食品动物实验表明：研究表明：亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。人类的某些癌症与亚硝胺(化学致癌因子)有关。亚硝胺的毒性（6）进一步探究二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作泡菜1在什么情况下，亚硝酸盐会转化为亚硝胺？适宜的pH、温度和一定的微生物作用氧化氧化维生素C、E和酚类物质亚硝胺硝酸盐亚硝酸盐还原还原细菌等微生物(硝酸还原菌产生硝酸还原酶硝酸还原菌产生硝酸还原酶)亚硝胺生成（6）进一步

12、探究二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作泡菜1检查方法：检查方法：坛口向上，压入水中，坛口向上，压入水中，看坛内壁有无渗水现象。看坛内壁有无渗水现象。坛沿深、盖子吻合好坛沿深、盖子吻合好无裂纹、无砂眼无裂纹、无砂眼火火候候好好（7）制作泡菜的注意事项二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作泡菜1例1.（二.拓展应用P8,2）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。二.尝试制作传统发酵食品（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

13、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？13天后食用比较好，亚硝酸盐含量低盐浓度高，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（1）微生物酵母菌（果酒）和醋酸菌（果醋）二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2酵母菌A.是单细胞真菌，真核生物，呈圆形、椭圆形等。B.酵母菌的繁殖方式主要为无性生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子 生殖），但多以出芽方式进行。C.酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果等。（1）微生物酵母菌（果酒）和醋酸菌（果醋）二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵

14、食品 ：制作果酒和果醋2醋酸菌A.原核生物，新陈代谢类型为异养需氧型。B.醋酸菌的繁殖方式为二分裂。C.应用：食醋、果醋二二分分裂裂生生殖殖（2）原理：果酒：C6H12O6 2C2H5OH +2CO2 +能量酶果醋：C6H12O6 +2O2 2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2 +能量 C2H5OH +O2 CH3COOH(乙酸)+H2O +能量酶酶 氧气、糖源充足时糖源不充足时二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2（3）果酒发酵的条件 温度：酿酒酵母的最适生长温度为28左右，酒精发酵时将温 度严格控制在1830。氧气：前期需O2，后期无氧。pH：呈酸性。（5.0

15、6.0）时间：1012天（4）果醋发酵的条件：温度：多数醋酸菌的最适生长温度为3035，醋酸发酵时将温度严格控制在此范围内。需要充足的氧气 pH：呈酸性。时间：78天二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2（5）果酒发酵与果醋发酵的装置通入空气关闭打开，并接入气泵排出CO2打开打开便于取样监测关闭关闭二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2为什么排气口胶管长而弯曲？该装置还能继续改进吗？防止空气中微生物的污染可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等（5）果酒发酵与果醋发酵的装置二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵

16、食品 ：制作果酒和果醋2二.尝试制作传统发酵食品舌尖上的中国之制作果酒、果醋舌尖上的中国之制作果酒、果醋器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒检测酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布果醋检测将发酵瓶、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。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。将温度控制在1830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1012d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。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3035，时间为78d。用榨汁机榨取

17、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。（6）果酒与果醋的制作过程二.尝试制作传统发酵食品（7）结果分析与评价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。二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2 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

18、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。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

19、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。（7）结果分析与评价二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2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

20、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。（7）结果分析与评价二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2冲洗12次即可，能否连续冲洗，为什么？为什么去梗前冲洗？不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少。避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？A.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；B.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。（7）结果分析与评价二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？A.发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体

21、积分数为70%的酒精消毒，晾干备用；B.处理葡萄时应先冲洗再去除枝梗；C.排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖。（7）结果分析与评价二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？A.闻B.品尝C.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色灰绿色）如何检测果醋的发酵情况？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。（7）结果分析与评价二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2 在上述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

22、的控制缺乏标准等，往往会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。二.尝试制作传统发酵食品1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋2 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？要解决哪些实际问题

23、？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？少量制作转向大规模生产时，会遇到许多新问题。例如，少量制作果醋时，不需要专门的搅拌装置。而大规模生产果醋时，由于发酵罐容积很大，就需要安装搅拌器，以保障醋酸菌对O2的需求。可见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。自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。在实际生产中还需要经过沉淀、过滤、灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。果酒还需要在一定条件下进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。通过深入思考，可以感悟到，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。技术要通过工程设计等环节，将一系列相关技术体系化地组合起来，才能转化应用在工程中，大规模生产人们需要的产品。到社会中去二.尝试制作传统发酵食品果酒制作与果醋制作的比较果酒制作与果醋制作的比较酶酶酶酶酶酶酶酶二.尝试制作传统发酵食品