1.1 传统发酵技术的应用(共33张PPT)2022-2023学年高二生物同步优质课件(人教版2019选择性必修3)

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名称 1.1 传统发酵技术的应用(共33张PPT)2022-2023学年高二生物同步优质课件(人教版2019选择性必修3)
格式 pptx
文件大小 111.0MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2023-03-04 21:51:20

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文档简介

目录 /CONTENTS
01
发酵工程
02
细胞工程
03
基因工程
04
生物技术的安全性与伦理问题
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。
我们身边都有哪些发酵产品呢?
发酵工程
传统发酵
从传统发酵技术到发酵工程
科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用。
1897年
用微生物生产谷氨酸获得成功,酶制剂、多糖、维生素发酵工业兴起。
1957年
科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵过程进行综合研究。
20世纪80年代以后
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。
1857年
利用发酵工程大规模生产青霉素,抗生素发酵工业兴起。
20世纪40年代
基因工程、细胞工程等发展,人胰岛素和干扰素大量生产。
20世纪70年代以后
1900
1940
1960
1850
1980
1970
约9000年前
我们祖先就会利用微生物将谷物、水果发酵为含酒精的饮料。
第1章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
发酵工程
目录 /CONTENTS
01
02
03
发酵与传统发酵技术
泡菜的制作
果酒和果醋的制作
6
01
发酵与传统发酵技术
资料一: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。夏禹时期,已有了关于杜康造秫酒的传说。酿酒技术给古代人民的生活也增添了丰富色彩。
图1-1 汉代砖刻上的酿酒图
图1-2 展示我国古代酿酒作坊的绘画作品
图1-3 酒仙---李白
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01
发酵与传统发酵技术
资料二:1857年,法国的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。
酵母菌
巴斯德
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01
发酵与传统发酵技术
资料三:我国酿造白酒的工艺在世界上独树一帜,白酒一般是以谷物为原料,加酒曲发酵而成的。
研究人员用显微镜观察酒曲,发现酒曲内含有根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等几十种微生物。
1、酒曲是什么?
2、酿酒加酒曲的目的是什么?
微生物
使原料通过微生物的代谢转化为人类所需的产物。
思考:
9
01
发酵与传统发酵技术
1、发酵
概念:是指人们利用微生物,在适宜的条件下,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。
原理:不同的微生物由于代谢途径不同,能产生不同代谢产物。
【同一种微生物处于不同环境条件下,代谢途径也会出现差异】。
醋酸、谷氨酸发酵
酒精、乳酸发酵
需氧发酵
厌氧发酵
类型:
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01
发酵与传统发酵技术
1、腐乳制作原理:
蛋白质
小分子肽+氨基酸
蛋白酶
2、参与的微生物:
酵母、曲霉、毛霉等,起主要作用的是毛霉。
---腐乳
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02
尝试制作传统发酵食品
---腐乳
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01
发酵与传统发酵技术
目的:让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶
目的:析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长
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
---腐乳
3、制作过程:
直接利用原材料中的天然存在的微生物。
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01
发酵与传统发酵技术
2、传统发酵技术
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。
类型: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。(操作简单)
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01
发酵与传统发酵技术
【思考】每年进行同样的操作,但是每年制作的腐乳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?
缺点:生产条件不易控制,容易受杂菌污染,生产效率较低等。
主要食品:
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02
尝试制作传统发酵食品
1、乳酸发酵
乳酸菌
异养厌氧型
C6H12O6
2C3H6O3(乳酸)

+能量
在无氧情况下,能将葡萄糖分解成乳酸
原理:
乳酸链球菌(球状)
乳酸杆菌(杆状)
空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内
(原核生物)
乳制品的发酵、泡菜的制作等。
① 代谢类型:
②菌种分布:
③ 应用:
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02
尝试制作传统发酵食品
(1)泡菜制作原理
植物体表面的天然的乳酸菌来进行发酵,在无氧的条件下,乳酸菌将糖分解为乳酸。发酵期间,乳酸不断积累,当它的质量分数为0.4%—0.8%时,泡菜的口味和品质最佳。
----泡菜
(2)材料用具
食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其它香辛料、泡菜坛或其它密封性良好的罐子等。
舌尖上的中国——四川泡菜
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配制
盐水
蔬菜处理装坛
加盐水
封坛
发酵
过高: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。
杀菌、除氧
泡菜发酵初期,大肠杆菌、酵母菌等较为活跃,产生较多的CO2,防止发酵液溢出坛外;
防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂;
留有一定空间,方便拿取泡菜。
将新鲜蔬菜洗净,切成块状或条状,混合均匀,晾干后装入泡菜坛内;装至半坛时,加入蒜瓣、生姜及其他香辛料,继续装至八成满;
创造无氧环境
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中,使盐水没过菜料,盖好坛盖;
向坛盖边缘的水槽中注满水,在发酵过程中注意向水槽中补充水;根据室内温度控制发酵时间;
不影响乳酸菌的生命活动
用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水,并将盐水煮沸,冷却待用;
(3)制作泡菜方法步骤:
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
{93296810-A885-4BE3-A3E7-6D5BEEA58F35}发酵时期
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
发酵初期
少(有氧气,乳酸菌的活动受到抑制)

增加(硝酸盐还原菌的作用)
发酵中期
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)
发酵后期
减少(乳酸积累,pH下降,抑制其活动)
继续增多,pH继续下降
下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
曲线模型
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02
尝试制作传统发酵食品
(4)进一步探究:
某同学在制作泡菜前,査阅资料得知,可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”;在用质量百分比为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。
(1) 据图分析,从亚硝酸盐的含量来看,你认为该泡菜在什么时间食用比较合适?为什么?
发酵10天后,亚硝酸盐含量降到较低水平。
(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?
可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。
(3) 加入“陈泡菜水”的目的是什么?
“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌,加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。
----泡菜
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02
尝试制作传统发酵食品
思考:
----泡菜
如何判断你腌制的泡菜是否成功?色泽如何?口味如何?
泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定;
一般来说,腌制成功的泡菜汤清亮,无梅花浮膜,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。
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;
“葡萄美酒夜光杯,欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫目笑,古来征战几人回。”(王翰)
诗中提及的葡萄酒是古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?
从社会中来
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02
尝试制作传统发酵食品
2、酒精发酵
酵母菌
异养兼性厌氧型
酿酒、制作馒头和面包
原理:
在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖
C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量

在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵
C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量

(单细胞真菌)
分布在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。
① 代谢类型:
③ 应用:
②最适生长温度:
18~30℃。
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02
尝试制作传统发酵食品
3、醋酸发酵
醋酸菌
异养需氧型
“糖制醋”
“酒制醋”
②当缺少糖源时,能将乙醇转化成乙醛,再将乙醛变成乙酸

C2H5OH +O2
CH3COOH (乙酸)+ H2O+能量
原理:
①当氧气、糖源充足时,能将糖分解成乙酸;
C6H12O6+2O2 2CH3COOH(乙酸)+2CO2+2H2O+能量

① 代谢类型:
③ 应用:
②最适生长温度:
可用于制作各种风味的醋。
30~35℃。
(原核生物)
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02
尝试制作传统发酵食品
(1)制作原理
许多新鲜水果(如葡萄)的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌。在这些酵母菌的作用下,水果可以发酵成果酒。在有氧的条件下,果酒经醋酸菌的作用还可以进一步发酵成果醋。
-----果酒、果醋
(2)材料用具
新鲜的葡萄、洗洁精、70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。
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02
尝试制作传统发酵食品
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;
用榨汁机榨取葡萄汁,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;
将温度控制在18-30℃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10-12d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
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;
除灰去污
避免葡萄破损,减少杂菌污染
①有氧条件,利于酵母菌快速繁殖;耗尽O2后,再进行酒精发酵;
②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
无需多次。防止菌种减少,影响发酵
排出CO2 ,防止爆裂
防止杂菌污染
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果酒制作步骤:
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;
用榨汁机榨取葡萄汁,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;
将温度控制在18-30℃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10-12d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
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;
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果醋发酵
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30-35℃,时间为7-8d。
空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖
果醋制作步骤:
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02
尝试制作传统发酵食品
如何检测果酒和果醋的制作是否成功?
果酒:a.闻
b.品尝
c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测
果醋: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。
-----果酒、果醋
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02
尝试制作传统发酵食品
-----果酒、果醋
结构
作用
酒精发酵时状态
醋酸发酵时状态
充气口
排气口
出料口
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
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
装置改进
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。
本节小结
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}项目
泡菜
果酒
果醋
菌种
生物学分类
代谢方式
最适温度范围
生产生活应用
发酵原理
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
原核生物
原核生物
真核生物
异养厌氧型
异养需氧型
异养兼性厌氧型
18~30℃
30~35℃
乳制品的发酵、泡菜
酿酒、发面
制醋
C6H12O6
2C3H6O3(乳酸)

+能量
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量

C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量

C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O+能量

练习与应用
一、概念检测
1. 油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽抱杆菌等微生物的卤汁中发酵。判断下列相关表述是否正确。
(1)卤汁中的乳酸菌和芽抱杆菌不存在竞争关系。 ( )
(2)乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2。( )
(3)微生物发酵产生了不同的代谢物使得该臭豆腐具有特殊的味道。( )
×
×

练习与应用
2. 传统发酵食品的制作需要各种各样的微生物。下列相关叙述错误的是( )
A. 腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸发酵
B. 制作腐乳利用了毛霉等产生的蛋白酶
C. 制作果酒利用了酵母菌在无氧条件下产生酒精
D. 制作果醋利用了醋酸菌在无氧条件下产生醋酸
D