1.1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3(1)2

科技探索之路從傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)到發(fā)酵工程約9000年前我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵成含酒精的飲料。后來,人們通過自然發(fā)酵和曲種傳代的固體發(fā)酵生產(chǎn)醬油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等發(fā)酵食品。戰(zhàn)國綠酒漢磚上的釀酒圖1857年巴斯德證明：酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的。1897年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了酶在酵母菌發(fā)酵中的作用,逐步了解發(fā)酵的本質(zhì)。微生物的分離和純化技術(shù)得到了應(yīng)用，作坊式手工生產(chǎn)向工業(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。20世紀(jì)40年代在厭氧發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立了深層通氣液體發(fā)酵技術(shù)。實現(xiàn)青霉素生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化。1957年通過人工誘變特定微生物，獲得具有更高生產(chǎn)能力的突變類型。20世紀(jì)70年代以后基因工程和細(xì)胞工程等的發(fā)展，使發(fā)酵工程進(jìn)入定向育種的新階段。重組胰島素生產(chǎn)20世紀(jì)80年代人類能自動記錄和控制發(fā)酵過程的全部參數(shù)，大批量合理生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)物。第一章：發(fā)酵工程第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

教學(xué)目標(biāo)01生命觀念：掌握傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念和特點，說出常見的傳統(tǒng)發(fā)酵食品。02科學(xué)探究：運用發(fā)酵原理，設(shè)計利用天然菌種制作泡菜、果酒和果醋的實驗設(shè)計并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和評價。03科學(xué)思維：通過分析制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品的市里，建構(gòu)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念，歸納傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)缺點。04社會責(zé)任：關(guān)注食品安全和健康的生活方式。一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)資料1：夏禹時期，已有了關(guān)于杜康造酒的傳說。我國釀造白酒的工藝在世界上獨樹一幟，白酒一般是以谷物為原料，加酒曲發(fā)酵而成的。資料2：1857年，法國的微生物學(xué)家巴斯德通過實驗證明，酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的。資料3：研究人員用顯微鏡觀察酒曲，發(fā)現(xiàn)酒曲內(nèi)含有根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等幾十種微生物。討論：1.酒曲是什么？2.釀酒加酒曲的目的是什么？3.什么是發(fā)酵？發(fā)酵：人們利用微生物，在適宜的條件下，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。微生物使原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需的產(chǎn)物。原理：不同的微生物具有產(chǎn)生不同代謝產(chǎn)物的能力，因此利用它們既可以生產(chǎn)出人們所需要的多種產(chǎn)物類型：好氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵氧氣需求（同一種微生物處于不同環(huán)境條件下，代謝途徑也會出現(xiàn)差異）什么是發(fā)酵？一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)《蓬櫳夜話》記載：“黟縣人喜于夏秋間醢腐，令變色生毛隨拭去之，俟稍干投沸油中灼過，如制馓法漉出，以他物筆烹之，……然余曾一染指，直臭腐耳，未睹其神奇也?！敝谱鞲榈倪^程:讓豆腐上長出毛霉

加鹽腌制加鹵湯裝瓶密封腌制閱讀P5，思考回答：1.制作腐乳利用了哪些微生物？

2.制作腐乳的原理？什么是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)？一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)制作腐乳的過程:讓豆腐上長出毛霉

加鹽腌制加鹵湯裝瓶密封腌制直接利用空氣中的毛霉孢子或者直接接種毛霉（15-18℃，一定濕度）目的：讓毛霉等產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生長鹵湯包括酒和香辛料酒（12%）：抑制微生物生長，并使腐乳具有獨特香味；香辛料：調(diào)味，防腐殺菌。過高會延長腐乳成熟的時間，過低不足以抑制微生物生長，可能導(dǎo)致豆腐腐敗。方法：隨豆腐層數(shù)加高增加鹽用量，接近瓶口表面，鋪厚一點青霉曲霉酵母毛霉(主要作用)參與腐乳制作的主要微生物（協(xié)同作用）一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)菌種來源：代謝類型：異養(yǎng)需氧型生殖方式：孢子生殖適宜溫度：15-18℃空氣中的毛霉原理：蛋白質(zhì)小分子肽+氨基酸蛋白酶脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶豆腐發(fā)酵中的毛霉一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)：

直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。問題3: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，生產(chǎn)效率較低等。問題4:使用酵母制作饅頭屬于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)嗎？不屬于；使用前一次發(fā)酵保存下來的面團(tuán)進(jìn)行的才算。例如：直接利用空氣中毛霉孢子制作腐乳屬于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，

若直接接種毛霉，則不屬于。類型：固體發(fā)酵半固體發(fā)酵混合菌種泡菜、糧食白酒、腐乳等豆豉、醬、醬油等舌尖上的中國——四川泡菜四川泡菜歷史悠久，流傳廣泛，幾乎家家會做，人人吃，甚至在筵席上也要上幾碟泡菜。據(jù)北魏孫思勰的《齊民要術(shù)》一書中，就有制作泡菜的敘述，可見至少一千四百多年前，我國就有制作泡菜的歷史。請同學(xué)們閱讀P5-6，思考回答：1.制作泡菜利用了哪些微生物？

2.制作泡菜的原理？二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——泡菜1.微生物:乳酸菌乳酸鏈球菌（球狀）乳酸桿菌（桿狀）類型代謝類型繁殖方式作用生產(chǎn)應(yīng)用常見種類形態(tài)分布2.原理:C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%~0.8%時，泡菜的口味、品質(zhì)最佳。原核生物異養(yǎng)厭氧型二分裂在無氧條件下，將葡萄糖分解成乳酸制作泡菜、酸奶乳酸鏈球菌、乳酸桿菌球型或桿型分布廣泛，空氣、土壤、植物體表、人或動物的腸道內(nèi)都有乳酸菌的分布。二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——泡菜3.1材料用具:亞硝酸鹽的含量低食鹽、清水、新鮮蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛料、泡菜壇或其他密封性良好的罐子等。3泡菜的制作:二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——泡菜膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，但如果人體攝入過量，會發(fā)生中毒，甚至死亡。配制鹽水蔬菜處理裝壇加鹽水封壇發(fā)酵過高：乳酸發(fā)酵受抑制，泡菜風(fēng)味差；過低：雜菌易繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)。殺菌、除氧泡菜發(fā)酵初期，大腸桿菌、酵母菌等較為活躍，產(chǎn)生較多的CO2，防止發(fā)酵液溢出壇外；防止因太滿使鹽水未完全淹沒菜料而導(dǎo)致菜料變質(zhì)腐爛；留有一定空間，方便拿取泡菜。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，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；創(chuàng)造無氧環(huán)境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，在發(fā)酵過程中注意向水槽中補(bǔ)充水；根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時間；不影響乳酸菌的生命活動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；二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——泡菜3.2泡菜的制作過程:發(fā)酵時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期發(fā)酵中期發(fā)酵后期曲線模型少（O2抑制乳酸菌活動）少增加（硝酸鹽還原菌的作用）最多（乳酸抑制其他菌活動）增多下降（硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解）減少（乳酸積累，pH下降，抑制其活動）繼續(xù)增多，最后保持穩(wěn)定下降至保持相對穩(wěn)定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）3.3.泡菜制作過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化情況分析二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——泡菜3.4.注意事項:（1）泡菜壇的選擇：檢查方法：可將壇口向上壓入水中，看看壇內(nèi)有無滲水現(xiàn)象。無裂紋、無砂眼火候好壇沿深、蓋子吻合好（2）腌制的條件：①要注意控制時間、溫度和食鹽的用量。②溫度過高、食鹽用量過低、腌制時間過短，容易造成細(xì)菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。結(jié)果分析和評價：1.泡菜質(zhì)量可以根據(jù)泡菜的色澤和風(fēng)味進(jìn)行初步的評定；2.可以通過在顯微鏡下觀察乳酸菌的形態(tài)；4.根據(jù)亞硝酸鹽的含量來評定。3.根據(jù)不同時期泡菜壇中乳酸菌的數(shù)量來評定。

一般來說，腌制成功的泡菜湯清亮，無霉花浮膜，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。問題5:如何判斷腌制的泡菜是否成功？二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——泡菜3.5.進(jìn)一步探究:

思考：為什么泡菜壇內(nèi)有時會長一層白膜，這層白膜是怎么形成的？形成白膜是由于產(chǎn)膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厭氧微生物，泡菜發(fā)酵液營養(yǎng)豐富，其表面氧氣含量也很豐富，適合酵母菌的繁殖。二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——泡菜3.5.進(jìn)一步探究:(P8拓展應(yīng)用)2.某同學(xué)在制作泡菜前，查閱資料得知，可以向泡菜壇中加些“陳泡菜水”，在用5﹪的食鹽水制作泡菜時，他在不同時間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結(jié)果見右欄曲線圖，請你幫他分析問題。（1）據(jù)圖分析，從亞硝酸鹽含量來看，你認(rèn)為該泡菜在什么時間食用比較合適？為什么？（2）他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成這個結(jié)果最可能的原因是什么？（3）加入“陳泡菜水”的目的是什么？10天后食用比較好，因為此時亞硝酸鹽含量已經(jīng)降到較低水平。鹽濃度高，殺死了乳酸菌等微生物?！瓣惻莶怂焙樗峋?，可快速發(fā)酵產(chǎn)生乳酸。二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——泡菜練習(xí)與應(yīng)用：

文獻(xiàn)記載，葡萄酒在東漢時期已有，隨著時代的發(fā)展，現(xiàn)在還有棗酒、桑葚酒、柑橘酒、梅子酒、石榴酒、桃酒及梨酒等果酒。而果醋最早出現(xiàn)在西方名著《圣經(jīng)》之《舊藥金書》。三千年前的古羅馬、古埃及已懂得制作果醋，作為美容秘方之一。在1000多年前傳入中國。請同學(xué)們閱讀P6-7，思考回答:1.制作果酒和果醋需要的微生物？

2.制作果酒和果醋的原理?二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋1.1菌種：酵母菌（單細(xì)胞真核）a.生殖方式：出芽生殖b.代謝類型：異養(yǎng)兼性厭氧型c.最適生長溫度：釀酒酵母：28℃；野生酵母：18~30℃1.2原理：在有氧條件下酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖。C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶在無氧條件下酵母菌能進(jìn)行酒精發(fā)酵C6H12O6

2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量酶二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋1.果酒:電子顯微鏡下的酵母菌d.分布：e.應(yīng)用：含糖高的水果和蔬菜釀酒、制作饅頭、面包等2.1菌種：醋酸菌2.2原理：當(dāng)氧氣、糖源充足時能將糖分解成乙酸當(dāng)缺少糖源時能將乙醇轉(zhuǎn)化成乙醛，再將乙醛變成乙酸糖制醋酒制醋C6H12O6＋2O2

2CH3COOH（乙酸）＋2CO2＋2H2O+能量酶酶C2H5OH＋O2

CH3COOH（乙酸）＋H2O+能量（原核生物）二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋2.果醋:a.生殖方式：b.代謝類型：c.最適生長溫度：d.應(yīng)用：二分裂異氧需氧型30~35℃可用于制作各種風(fēng)味的醋3.1.材料用具:3.果酒和果醋的制作:二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋（1）新鮮的水果（如葡萄、蘋果、山楂和龍眼等）。（2）洗潔精、體積分?jǐn)?shù)70%的酒精、發(fā)酵瓶、紗布和榨汁機(jī)等。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（注意：不是打開瓶蓋），此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時間為10-12d?？赏ㄟ^從發(fā)酵瓶口取樣來對發(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1.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；2.防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。無需多次。防止野生菌種數(shù)量減少，影響發(fā)酵排出發(fā)酵產(chǎn)生的CO2防止瓶內(nèi)氣壓過大，引起發(fā)酵裝置爆裂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℃，時間為7-8d。制造有氧條件，進(jìn)行醋酸發(fā)酵；又減少空氣中的外來雜菌和灰塵的污染防止氧氣進(jìn)入，利于酒精發(fā)酵二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋3.2果酒和果醋的制作過程:提供了適合多種酵母菌生長的溫度第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天第8天第9天第10天二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋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？①果酒：發(fā)酵液（會或不會）

出現(xiàn)氣泡；紫色葡萄皮的

進(jìn)入發(fā)酵液,使葡萄酒呈

色。②果醋：一般（會或不會）

出現(xiàn)氣泡，發(fā)酵完成時，在發(fā)酵液的液面會出現(xiàn)一層菌膜，是

菌膜。會花青素深紅色不會醋酸菌10天左右

·結(jié)果分析和評價：3.3進(jìn)一步探究:二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋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？它們會對果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？①制酒過程中，還會存有

等微生物；

乳酸菌、醋酸菌②控制乳酸菌數(shù)量

：

控制醋酸菌數(shù)量

：減少O2含量、調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度、pH調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、pH等；結(jié)果分析和評價：3.3進(jìn)一步探究:二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋3.在制作果醋的過程中，酵母菌是否還會繼續(xù)發(fā)酵？4.醋酸菌從何而來？采用什么措施可以加快果醋的制作？不會。發(fā)酵溫度、pH不利于酵母菌生長直接打開瓶蓋，讓空氣中的醋酸菌在發(fā)酵液中大量繁殖。在工業(yè)上,人工接種醋酸菌。結(jié)果分析和評價：如何判斷制作的果酒和果醋是否成功？3.3進(jìn)一步探究:二、制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品——果酒和果醋果酒：a.聞

b.品嘗

c.用酸性條件下的重鉻酸鉀溶液檢測果醋：a.聞

b.品嘗

c.使用pH試紙檢測檢測和比較發(fā)酵前后的pH值

d.觀察醋酸菌膜是否形成。29

在傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作過程中，我們沒有接種菌種，而是利用了天然存在的菌種。菌種差異、雜菌情況不明和發(fā)酵過程缺乏標(biāo)準(zhǔn)等，往往造成發(fā)酵食品的品質(zhì)不一。為了縮短發(fā)酵時間，確保品質(zhì)穩(wěn)定，工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)時，通常會先通過微生物培養(yǎng)技術(shù)獲得單一菌種，再將它們接種到物料中進(jìn)行發(fā)酵。思考：傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作的局限性？如何解決？到社會中去

查閱關(guān)于果酒和果醋工業(yè)化生產(chǎn)的工藝流程，比較自己制作果酒和果醋的方法與這些流程有哪些異同。在此基礎(chǔ)上，請思考：當(dāng)把少量制作轉(zhuǎn)化為大規(guī)模生產(chǎn)時，需要解決哪些實際問題？你能從中體會到技術(shù)與工程的區(qū)別的和聯(lián)系嗎？在大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品時，需要進(jìn)行更為全面周詳?shù)目紤]，如考慮原料的來源與選樣、菌種的選育與培養(yǎng)、發(fā)酵設(shè)備的選擇、發(fā)酵條件的自動化控制、發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量控制、成本價格等。工程、技術(shù)與科學(xué)的不同——科學(xué)以“發(fā)現(xiàn)”為核心，技術(shù)以“發(fā)明”為核心，工程以“建造”和“產(chǎn)品”為核心。腐乳泡菜果酒果醋微生物分類代謝類型反應(yīng)原理反應(yīng)條件酵母菌醋酸菌主要是毛霉乳酸菌酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精醋酸菌有氧呼吸產(chǎn)生醋酸毛霉產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶乳酸菌無氧呼吸產(chǎn)生乳酸真菌真菌細(xì)菌細(xì)菌異養(yǎng)兼性厭氧型