傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的運(yùn)用（第1課時(shí)）高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

生物技術(shù)與工程發(fā)酵工程基因工程重組DNA技術(shù)的基本工具傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的運(yùn)用細(xì)胞工程生物技術(shù)的安全性與倫理問題微生物的培養(yǎng)技術(shù)及運(yùn)用動(dòng)物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程基因工程的基本操作程序基因工程的運(yùn)用蛋白質(zhì)工程的原理和運(yùn)用轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性發(fā)酵工程及其運(yùn)用胚胎工程關(guān)注生殖性克隆人、禁止生物武器我們的祖先就會(huì)利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵成含酒精的飲料。約9000年前20世紀(jì)70年代以后1857年1897年20世紀(jì)80年代1957年20世紀(jì)40年代巴斯德證明酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了酶在酵母菌發(fā)酵中的作用。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)向現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。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)。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?；蚬こ毯图?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?？茖W(xué)家開始運(yùn)用數(shù)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、化學(xué)工程原理以及計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)行綜合研究，以更加合理地控制發(fā)酵過程?？萍继剿髦返谝徽?/p>

發(fā)酵工程第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.簡(jiǎn)述傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的特點(diǎn)，說出常見的傳統(tǒng)發(fā)酵食品2.概述微生物發(fā)酵的基本原理3.掌握制作泡菜、果酒和果醋的過程，說出傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)與不足問題探討

葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催。醉臥沙場(chǎng)君莫笑，古來征戰(zhàn)幾人回。

—（唐·王翰）漢代磚刻上的釀酒圖展示我國(guó)古代釀酒作坊的繪畫作品我們的祖先會(huì)利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵成含酒精的飲料。

1857年，法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德通過實(shí)驗(yàn)證明，酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的。此后人們才開始了解發(fā)酵的本質(zhì)。法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德1857年，法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德(L.Pasteur，1822～1895)通過顯微鏡觀察，提出釀酒中的發(fā)酵是由酵母菌細(xì)胞的存在所致，沒有活細(xì)胞的參與，糖類是不可能變成酒精的。德國(guó)化學(xué)家李比希(J.V.Liebig，1803～1873)卻堅(jiān)持認(rèn)為引起發(fā)酵的是酵母菌細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母菌細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。兩種觀點(diǎn)爭(zhēng)執(zhí)不下。問題探討21.1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品

（一）制作泡菜

（二）制作果酒和果醋一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.發(fā)酵（1）概念：人們利用

，在

的條件下，將原料通過

轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。微生物適宜微生物的代謝微生物的有氧呼吸和無氧呼吸乙醇、乳酸、氨基酸、抗生素、酶制劑等原料（復(fù)雜的分子）適宜的條件微生物代謝人類所需產(chǎn)物（簡(jiǎn)單分子）思考：葡萄酒和葡萄醋都以葡萄為原料發(fā)酵而來，為何一個(gè)是醇厚濃郁的酒，一個(gè)卻是酸味柔和的醋？一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.發(fā)酵（1）概念：人們利用

，在

的條件下，將原料通過

轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。（2）原理：

，因此利用

它們就可以生產(chǎn)出人們所需要的多種產(chǎn)物。微生物適宜微生物的代謝不同的微生物具有產(chǎn)生不同代謝物的能力葡萄酒：經(jīng)酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生了酒精葡萄醋：經(jīng)醋酸菌有氧呼吸產(chǎn)生了乙酸醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵酒精、乳酸（泡菜、酸奶）發(fā)酵根據(jù)是否需要O2需氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵注意：對(duì)微生物而言，“發(fā)酵”在

有氧和無氧條件下都能進(jìn)行。（3）類型：（4）實(shí)例：腐乳制作一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)（4）實(shí)例：腐乳制作a.菌種來源：空氣中b.代謝類型：異養(yǎng)需氧型c.生殖方式：孢子生殖d.適宜溫度：15-18℃①

參與發(fā)酵的微生物：

多種微生物，如_________________等，

起主要作用的是_______。酵母、曲霉和毛霉毛霉蛋白質(zhì)小分子肽+氨基酸蛋白酶脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶②

原理：閱讀教材P5，思考:哪些微生物參與豆腐的發(fā)酵？過程中發(fā)生什么變化，

使豆腐味道鮮美而利于消化？12一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)直接利用原材料中

，或利用

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)。（1）概念：（2）特點(diǎn)：以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主；通常是家庭式或作坊式的。（3）舉例：2.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)天然存在的微生物前一次發(fā)酵醬醬油醋泡菜豆豉拓展：①固體發(fā)酵：微生物在固體基質(zhì)中進(jìn)行的代謝活動(dòng)。固體基質(zhì)可以是各種有機(jī)物質(zhì)，如谷物，豆類，木屑，秸稈等。②半固體發(fā)酵：泡菜、腐乳等微生物生長(zhǎng)的基質(zhì)是半固態(tài)，通常是有液態(tài)和固態(tài)兩部分組成。半固體基質(zhì)可以是各種有機(jī)物質(zhì)，如谷物，水果，蔬菜等。豆豉、醬、醬油等1.使用酵母菌制作饅頭屬于傳統(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。2.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)嗎？屬于，若直接接種毛霉，則不屬于。3.豆瓣醬的制作過程，回答以下問題：

煮黃豆→冷卻后在黃豆表面抹上一層面粉→發(fā)酵→加鹽、加水→

在烈日下暴曬、攪動(dòng)，進(jìn)一步發(fā)酵。(1)參與豆瓣醬發(fā)酵的微生物來自

。(2)每年進(jìn)行同樣的操作，但每年制作的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？空氣發(fā)酵的生產(chǎn)條件不易控制，且容易受雜菌污染。思考：4、我國(guó)有歷史悠久的傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù),它促進(jìn)了豐富多彩的飲食文化的形成。

下列關(guān)于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的說法,錯(cuò)誤的是()

A.發(fā)酵是指利用微生物的無氧呼吸獲得產(chǎn)物的過程

B.利用的微生物可直接來自原材料

C.以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主

D.通常是家庭式或作坊式的A2.下列關(guān)于腐乳制作原理的敘述，不正確的是

A.腐乳制作實(shí)質(zhì)就是利用發(fā)酵技術(shù)，將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)

物的過程

B.腐乳制作中，起作用的微生物多為異養(yǎng)型真菌

C.傳統(tǒng)發(fā)酵利用的是天然存在的菌種，所生產(chǎn)的食品安全性更高

D.家庭自制腐乳時(shí)，一般不需要單獨(dú)接種菌種C21.1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品

（一）制作泡菜

（二）制作果酒和果醋①代謝類型：②發(fā)酵原理（反應(yīng)簡(jiǎn)式）：

③生產(chǎn)應(yīng)用：④分布：⑤常見類型：植物體表面天然的乳酸菌C6H12O6

2C3H6O3（乳酸）+能量酶1、所需的微生物二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品（一）制作泡菜異養(yǎng)厭氧型，無氧時(shí)能將葡萄糖分解成乳酸。可用于乳制品的發(fā)酵、泡菜的腌制等。廣泛分布于空氣、土壤、植物體表、人或動(dòng)物的腸道內(nèi)。乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品（一）制作泡菜2、發(fā)酵條件適宜的溫度；控制發(fā)酵時(shí)間，嚴(yán)格控制厭氧條件。亞硝酸鹽含量低新鮮蔬菜、調(diào)味品、泡菜壇或其他密封性良好的罐子3、材料用具乳酸含量0.4%~0.8%時(shí)，口味、品質(zhì)最佳，隨乳酸增加，pH會(huì)變小，口感變酸。泡菜的制作二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品（一）制作泡菜4、方法步驟新鮮蔬菜準(zhǔn)備2配制鹽水1泡菜壇清洗消毒3蔬菜裝壇4放入香辛料5倒入冷卻鹽水6密封腌制7鹽的作用：鹽水濃度要適宜：鹽水煮沸的目的：鹽水冷卻的目的：①③調(diào)味

②抑制其他微生物生長(zhǎng)①過高：口味不佳，乳酸菌發(fā)酵受到抑制；②過低：雜菌易繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)。①殺滅其中雜菌

②去除水中的氧氣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；配制鹽水保證乳酸菌等微生物的生命活動(dòng)不受影響。為什么泡菜壇中的菜料只能裝八成滿？a.防止發(fā)酵初期酵母菌等產(chǎn)生CO2造成發(fā)酵液溢出壇外；b.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。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)，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；配制鹽水原料處理蔬菜裝壇加鹽水將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋用水密封泡菜壇的目的是什么？說明泡菜制作需要什么條件？配制鹽水原料處理蔬菜裝壇加鹽水

封壇發(fā)酵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；①目的是使壇內(nèi)與壇外空氣隔絕，營(yíng)造無氧環(huán)境。②說明泡菜制造進(jìn)行乳酸發(fā)酵需要無氧環(huán)境。

注意：泡菜發(fā)酵一段時(shí)候后可能會(huì)出現(xiàn)白色的膜，是產(chǎn)膜酵母菌繁殖形成的；結(jié)果分析如何判斷腌制的泡菜是否成功？1.根據(jù)泡菜的色澤和風(fēng)味進(jìn)行初步的評(píng)定2.根據(jù)不同時(shí)期泡菜壇中乳酸菌的數(shù)量來評(píng)定3.根據(jù)亞硝酸鹽的含量來評(píng)定。膳食中的亞硝酸鹽一般不會(huì)危害人體健康，但當(dāng)攝入的總量達(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。)亞硝酸鹽本身并不致癌，亞硝酸鹽會(huì)轉(zhuǎn)化為亞硝胺（致癌、致畸和致突變）作用。①發(fā)酵初期∶主要以大腸桿菌和酵母菌較為活躍，它們進(jìn)行乳酸發(fā)酵和微弱的酒精發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物為乳酸、乙醇、醋酸和二氧化碳等。蔬菜中的硝酸鹽被還原菌還原為亞硝酸鹽。5、泡菜發(fā)酵過程的變化②發(fā)酵中期∶乳酸不斷積累，pH下降，無氧狀態(tài)形成，乳酸菌開始活躍，并進(jìn)行乳酸發(fā)酵。大腸桿菌、霉菌等雜菌的活動(dòng)受到抑制。一部分亞硝酸鹽被降解。③發(fā)酵后期∶乳酸含量繼續(xù)增加，含量達(dá)到1.2%以上時(shí)，乳酸菌的活性受抑制，發(fā)酵速度逐漸變緩甚至停止。亞硝酸鹽逐漸下降并趨于穩(wěn)定。泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌數(shù)量、乳酸含量和亞硝酸鹽含量的變化情況發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵初期發(fā)酵中期發(fā)酵后期變化曲線少（O2抑制乳酸菌活動(dòng)）少增加（硝酸鹽還原菌的作用）最多（乳酸積累，抑制其他菌活動(dòng)）增多達(dá)到最多后開始下降（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，抑制乳酸菌活動(dòng)）繼續(xù)增多，最后保持穩(wěn)定下降至保持相對(duì)穩(wěn)定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）與生活的聯(lián)系1.為什么日常生活中要多吃新鮮蔬菜，不吃存放時(shí)間過長(zhǎng)、變質(zhì)的蔬菜？

有些蔬菜，如小白菜和蘿卜等含有豐富的硝酸鹽。當(dāng)這些蔬菜放置過久時(shí)發(fā)生變質(zhì)（發(fā)黃、腐爛）或者煮熟后存放太久時(shí)，蔬菜中的硝酸鹽會(huì)被微生物還原成亞硝酸鹽，危害人體健康。2.為什么含有抗生素的牛奶不能發(fā)酵為酸奶？

牛奶發(fā)酵為酸奶主要依靠

的發(fā)酵作用，乳酸菌

而抗生素能夠殺死或抑制乳酸菌。⑴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(shí)間食用比較合適？為什么？⑵他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成這個(gè)結(jié)果最可能的原因是什么？⑶加入“陳泡菜水”的目的是什么？10天后食用比較合適。因?yàn)榇藭r(shí)亞硝酸鹽含量低。加鹽太多，鹽濃度過高，殺死了乳酸菌等微生物?！瓣惻莶怂焙兌容^高的乳酸菌，相當(dāng)于接種乳酸菌，增加了乳酸菌數(shù)量，可快速發(fā)酵產(chǎn)生乳酸。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”。在用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的食鹽水制作泡菜時(shí)，他在不