【生物】傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用課件-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

1.1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用“葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催。醉臥沙場君莫目笑，古來征戰(zhàn)幾人回。”（唐·王翰）詩中提及的葡萄酒是古人類利用微生物發(fā)酵制作而來的。通過微生物的發(fā)酵作用還可以制作葡萄醋。葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄為原料發(fā)酵而來的飲品，為什么一個(gè)是醇厚濃郁、耐人尋味的酒，一個(gè)卻是酸味柔和、口感綿長的醋呢？它們的制作方法有什么不同？你想不想自己動(dòng)手制作葡萄酒和葡萄醋呢？葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄發(fā)酵而來，但是一個(gè)經(jīng)酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生了酒精，另一個(gè)經(jīng)醋酸菌有氧呼吸產(chǎn)生了醋酸，因此口感不同。1.科技探索之路除了上述可以通過傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的食品，啤酒、味精乃至胰島素等藥物的工業(yè)化生產(chǎn)，也利用了微生物的發(fā)酵。然而，工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)在菌種的選育和培養(yǎng)、發(fā)酵條件的控制等方面比傳統(tǒng)發(fā)酵生產(chǎn)要復(fù)雜得多，需要通過發(fā)酵工程來實(shí)現(xiàn)。那么，發(fā)酵工程的流程是怎樣的？它用到的技術(shù)與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)有什么不同？發(fā)酵工程在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)中有哪些應(yīng)用？

面包和酸奶，或者饅頭夾著腐乳，是很多人喜歡的早餐。你知道嗎？這些食品的制作都離不開微生物發(fā)酵。那么，制作不同的發(fā)酵食品，需要的微生物一樣嗎？如何分離和培養(yǎng)微生物呢？1.科技探索之路究竟什么是發(fā)酵呢？閱讀課本，知識(shí)導(dǎo)讀快速閱讀課本P4-8，思索1.什么是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)？2.身邊的傳統(tǒng)發(fā)酵食品都有哪些？3.制作泡菜、果酒和果醋的原理是什么？4.怎樣制作泡菜？怎樣制作果酒和果醋？1.油炸臭豆腐是我國一些地方的風(fēng)味小吃。制作時(shí)需要將豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢桿菌等微生物的鹵汁中發(fā)酵。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）鹵汁中的乳酸菌和芽孢桿菌不存在競爭關(guān)系。（）（2）乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生了乳酸和CO2。（）（3）微生物發(fā)酵產(chǎn)生了不同的代謝物使得該臭豆腐具有特殊的味道()××√2.傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作需要各種各樣的微生物。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A.腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸發(fā)酵B.制作腐乳利用了毛霉等產(chǎn)生的蛋白酶C.制作果酒利用了酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精D.制作果醋利用了醋酸菌在無氧條件下產(chǎn)生醋酸D【基礎(chǔ)知識(shí)檢測】發(fā)酵的實(shí)質(zhì)就是微生物在有氧或無氧條件下的細(xì)胞呼吸，是一個(gè)物質(zhì)氧化分解的過程。發(fā)酵：指人們利用微生物，在適宜條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。有氧發(fā)酵（

）厭氧發(fā)酵（

）醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵酒精、乳酸（泡菜、酸奶）發(fā)酵1.從傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)到發(fā)酵工程原料人類所需產(chǎn)物適宜的條件微生物代謝(蛋白質(zhì)、多糖等復(fù)雜分子)(氨基酸抗生素等簡單分子)【重點(diǎn)難點(diǎn)，知識(shí)精講】說明1:不同微生物的遺傳物質(zhì)不同，導(dǎo)致其細(xì)胞內(nèi)催化反應(yīng)的酶不同，進(jìn)而導(dǎo)致代謝途徑有差異；如底物為葡萄糖，無氧條件下，酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵，而乳酸菌進(jìn)行乳酸發(fā)酵。說明2：同一種微生物處于不同環(huán)境條件下時(shí)，代謝途徑也會(huì)出現(xiàn)差異。如底物為葡萄糖的情況下，酵母菌在有氧、無氧條件下的代謝產(chǎn)物不同。直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保留下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中微生物進(jìn)行發(fā)酵，制作食品的技術(shù)。優(yōu)缺點(diǎn)：（優(yōu)點(diǎn)）操作簡單、便于家庭式或作坊式生產(chǎn);（缺點(diǎn)）生產(chǎn)條件不易控制，容易受雜菌污染類型：固體發(fā)酵（混合菌種）和半固體發(fā)酵相關(guān)食品：酒、腐乳、泡菜、醬、醬油、醋、豆豉（chǐ）等傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.腐乳的制作蛋白酶【重點(diǎn)難點(diǎn)，知識(shí)精講】蛋白質(zhì)脂肪小肽氨基酸甘油脂肪酸++酵母、曲霉和毛霉等多種微生物(毛霉起主要作用)毛霉是一種絲狀真菌，其生殖方式為孢子生殖，代謝類型是異養(yǎng)需氧型。【制作過程】讓豆腐上長出毛霉加鹽、腌制加鹵湯裝瓶密封、腌制豆腐上生長的白毛是毛霉的白色菌絲鹽能防止雜菌污染,以避免豆腐的腐敗抑制微生物的生長同時(shí)使腐乳有香味防止雜菌污染，用膠條密封瓶口脂肪酶【思考】每年進(jìn)行同樣的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣醬的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道這是為什么嗎？生產(chǎn)條件不易控制，容易受雜菌污染【腐乳制作溫馨小提示】提示1.溫度保持在15-18°豆腐水分控制在70%左右。提示2.逐層加鹽，隨層數(shù)的加高而增加鹽量，腌制大約8天左右。鹽的濃度過低不足以抑制微生物生長，可能導(dǎo)致豆腐腐敗變質(zhì)；濃度過高會(huì)影響腐乳的口味。提示3.鹵湯由酒及各種香辛料配制而成。酒精含量過高將會(huì)延長腐乳成熟的時(shí)間；含量過低不足以抑制微生物生長，可能導(dǎo)致豆腐腐敗。提示4.用來腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干凈后要用沸水消毒。裝瓶時(shí)，操作要迅速小心。封瓶時(shí)，最好將瓶口通過酒精燈的火焰，防止瓶口被污染。我們一起做腐乳吧……乳酸鏈球菌（制作泡菜）乳酸桿菌（制作酸奶）【發(fā)酵原理】C6H12O62C3H6O3（乳酸）酶+能量【重點(diǎn)難點(diǎn)，知識(shí)精講】2.泡菜的制作（乳酸菌）常見有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌（用于制酸奶）原核、二分裂、異養(yǎng)厭氧型自然界分布廣泛，空氣、土壤、植物體表、人或動(dòng)物腸道內(nèi)部發(fā)酵期間，乳酸不斷積累，當(dāng)它的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%—0.8%時(shí)，泡菜的口味和品質(zhì)最佳。小知識(shí)：泡菜制作溫度不能過高、食鹽含量不能過低、腌制時(shí)間不能過短在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸配置鹽水原料處理、蔬菜裝壇加鹽水封壇發(fā)酵用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時(shí)，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋；向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并在發(fā)酵過程中注意經(jīng)常向水槽中補(bǔ)充水；根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時(shí)間；【泡菜制作過程】【重點(diǎn)難點(diǎn)，知識(shí)精講】鹽過高：乳酸發(fā)酵受抑制，泡菜風(fēng)味差；鹽過低：雜菌易繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)。殺菌除氧在泡菜發(fā)酵初期，酵母菌等較為活躍，發(fā)酵產(chǎn)物中有較多的CO2，防止發(fā)酵液溢出壇外；防止因裝太滿使鹽水未完全淹沒菜料而導(dǎo)致菜料變質(zhì)腐爛；同時(shí)留有一定空間，也更方便拿取泡菜。創(chuàng)造無氧環(huán)境鹽具有殺菌、析出蔬菜中的水分、調(diào)味等作用?！鞠胍幌搿咳绾闻袛嗄汶缰频呐莶耸欠癯晒?？色澤如何？口味如何？1.泡菜質(zhì)量可以根據(jù)泡菜的色澤和風(fēng)味進(jìn)行初步的評(píng)定；2.可以通過在顯微鏡下觀察乳酸菌的形態(tài)；3.根據(jù)亞硝酸鹽的含量來評(píng)定；4.根據(jù)不同時(shí)期泡菜壇中乳酸菌的數(shù)量來評(píng)定。一般來說，腌制成功的泡菜湯清亮，無梅花浮膜，菜質(zhì)脆嫩度適口，酸甜咸味適宜，具有一定的香氣，咀嚼后無渣等。我們一起做泡菜吧……在鹽酸酸化條件下，亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)后，能與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結(jié)合使溶液變?yōu)槊导t色。再通過已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)顯色液進(jìn)行比色，大致估算出亞硝酸鹽的含量可用革蘭氏染色法進(jìn)行染色后在油鏡下觀察泡菜在腌制過程中會(huì)有亞硝酸鹽產(chǎn)生。膳食中的亞硝酸鹽一般不會(huì)危害人體健康，但如果人體攝入過量，會(huì)發(fā)生中毒，甚至死亡。【拓展知識(shí)，知識(shí)積累】——亞硝酸鹽1、亞硝酸鹽分布廣泛，蔬菜、咸菜、豆粉中均含有。亞硝酸鹽為白色粉末，易溶于水，可作食品添加劑。2、膳食中的亞硝酸鹽一般不會(huì)危害人體健康，但是，當(dāng)人體攝入的亞硝酸鹽總量達(dá)到0.3～0.5g時(shí)，會(huì)引起中毒，當(dāng)攝入總量達(dá)到3g時(shí)，會(huì)引起死亡。(亞硝酸鹽為強(qiáng)氧化劑，能夠把血液中的低鐵血紅蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)楦哞F血紅蛋白，從而導(dǎo)致缺氧性中毒癥狀。)3、膳食中的絕大部分亞硝酸鹽隨尿排出，只有在特定的條件下才會(huì)轉(zhuǎn)變成致癌物—亞硝胺，亞硝胺對(duì)動(dòng)物還具有致畸和致突變作用（亞硝酸鹽本身不是致癌物質(zhì)）。

(細(xì)菌污染大量繁殖后，亞硝酸鹽含量增加)腌制過程中，亞硝酸鹽含量先增多，后減少。完成P8【拓展應(yīng)用】日常生活中要多吃新鮮蔬菜，不吃存放時(shí)間過長、變質(zhì)的蔬菜果酒原理：無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸產(chǎn)生酒精【重點(diǎn)難點(diǎn)，知識(shí)精講】3.果酒和果醋的制作植物體表面天然的酵母菌醋酸桿菌果醋原理：無氧條件下，醋酸菌通過有氧或無氧呼吸產(chǎn)生乙酸將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒，晾干備用;用榨汁機(jī)榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶（注意：要留有大約1/3的空間），蓋好瓶蓋;將溫度控制在18-30℃進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一點(diǎn)（注意：不是打開瓶蓋），此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時(shí)間為10-12d?？赏ㄟ^從發(fā)酵瓶口取樣來對(duì)發(fā)酵的情況進(jìn)行檢測。取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干;去除表面灰塵、污物避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機(jī)會(huì)先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后，再進(jìn)行酒精發(fā)酵；防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。防止野生菌種數(shù)量減少，影響發(fā)酵排出氣體防止雜菌污染器具消毒沖洗葡萄榨汁裝瓶果酒發(fā)酵果醋發(fā)酵當(dāng)葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進(jìn)行葡萄醋的發(fā)酵。發(fā)酵溫度為30-35℃，時(shí)間為7-8d。空氣中的醋酸菌會(huì)進(jìn)入果酒發(fā)酵液中大量繁殖【重點(diǎn)難點(diǎn)，知識(shí)精講】果酒和果醋的制作過程1.在制作果酒和果醋的過程中，發(fā)酵液分別有哪些變化？其中最明顯的變化發(fā)生在發(fā)酵后多少天？引起變化的原因是什么？在葡萄酒的制作過程中，發(fā)酵液中會(huì)產(chǎn)生氣泡，這是因?yàn)榻湍妇l(fā)酵產(chǎn)生CO2；如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，由果皮進(jìn)入發(fā)酵液的花青素會(huì)越來越多，因而發(fā)酵液的顏色會(huì)逐漸加深變成深紅色。果醋發(fā)酵過程中一般不會(huì)出現(xiàn)氣泡，發(fā)酵完成時(shí)，在發(fā)酵液的液面上會(huì)出現(xiàn)一層菌膜，這是醋酸菌膜。結(jié)果分析和評(píng)價(jià)【小組合作，討論探究】結(jié)果分析和評(píng)價(jià)【小組合作，討論探究】2.在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物生長？它們會(huì)對(duì)果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？果酒中除了酵母菌，還有乳酸菌、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，從而使果酒變質(zhì)?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、果酒的pH等來控制乳酸菌的含量。果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情況下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情況下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)榇姿?。由于醋酸菌在有氧的條件下才能進(jìn)行旺盛的代謝活動(dòng)，因此在制作果酒的過程中盡量減少O2含量，可以抑制醋酸菌的生長繁殖。此外，通過調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、果酒的pH等同樣可以控制醋酸菌的含量。3.在制作果醋的過程中，酵母菌是否還會(huì)繼續(xù)發(fā)酵？醋酸菌從何而來？采用什么措施可以加快果醋的制作？

隨著醋酸發(fā)酵的進(jìn)行，發(fā)酵液的pH、發(fā)酵溫度等均不利于酵母菌的生長繁殖，因此酵母菌活性很低。在我們的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會(huì)進(jìn)入發(fā)酵液中大量繁殖，其他的菌因不適應(yīng)環(huán)境條件而不能繁殖。在工業(yè)上，后期醋的發(fā)酵需要人工接種醋酸菌。我們制作果醋時(shí)，可以先買一瓶醋，將其打開暴露于空氣中，一段時(shí)間后在醋的表面會(huì)有一層薄膜（實(shí)際上是醋酸菌），用這層薄膜進(jìn)行接種可以明顯縮短制作果醋的時(shí)間。結(jié)果分析和評(píng)價(jià)【小組合作，討論探究】例1.下列有關(guān)毛霉在腐乳制作中的作用的敘述，正確的是（）①將多糖分解成葡萄糖②將蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸③將脂肪水解成甘油和脂肪酸④將核酸分解成核苷酸A.①②B.②③C.③④