1.1 传统发酵技术的应用（第2课时）生物人教版（2019）选择性必修3课件(共21张PPT)

(共21张PPT)
植物体表面的天然的乳酸菌（广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内）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。18～20℃是乳酸菌生长的适宜温度；根据室内温度控制发酵时间，严格控制厌氧条件。泡菜制作过程中，还有一些酵母菌和大肠杆菌前期主要是有氧发酵消耗氧气，形成无氧环境，后期主要是乳酸发酵。
原理
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
材料用具
尝试制作传统发酵食品-泡菜
食盐、白酒、清水、新鲜蔬菜(萝卜、黄瓜、白菜、豇豆等)、蒜瓣、生姜、辣椒及其它香辛料(花椒等)、泡菜坛或其它密封性良好的罐子等。
配制盐水蔬菜处理装坛加盐水封坛发酵盐的作用：调味，抑制微生物生长；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；装坛后加已腌好的泡菜汁会更好（相当于接种发酵微生物，可缩短腌制时间）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；方法步骤结果分析与评价
尝试制作传统发酵食品-泡菜
讨论3．如何判断你腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？
①泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；
④根据亚硝酸盐的含量来评定；
③根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。
②可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态；
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。
失败
成功
讨论2．为什么泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？
形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。
水封闭坛口起着使坛内与坛外空气隔绝的作用，这是最简易的造成无氧环境的方法。说明乳酸菌进行乳酸发酵需无氧环境。
讨论1．用水封闭泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需什么条件？
白膜
进一步探究：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。
（1）据图分析，从亚硝酸盐含量看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？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？
10天后食用比较好，因为亚硝酸盐含量降到较低水平。
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。
“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。
讨论4．为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜？
①当这些蔬菜放置过久时发生变质（发黄、腐烂）或者煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康；②膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但当摄入的总量达到0.3～0.5g时，会引起中毒，当摄入总量达到3g时，会引起死亡(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)。③亚硝酸盐本身并不致癌，亚硝酸盐会转化为亚硝胺（致癌、致畸和致突变）作用。
亚硝酸盐
膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但：
氧化
维生素C、E和酚类物质
亚硝胺
硝酸盐
亚硝酸盐
还原
细菌等微生物
(硝酸还原菌产生硝酸还原酶)
化学致癌因子
测亚硝酸盐含量原理比色法
酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N-1－萘基乙二胺盐酸盐结合生成玫瑰红溶液。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色，即可计算出样品中的亚硝酸盐含量。
时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵前期
发酵中期
发酵后期
变化曲线
少（O2抑制乳酸菌活动）
少
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动）
积累增多
pH下降
达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动）
继续增多
pH继续下降
最后保持稳定
下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化
醋酸杆菌当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
醋酸杆菌在氧气、糖源充足时，将糖分解成醋酸
菌种来源
原理
尝试制作传统发酵食品-果酒和果醋
果酒制作
水果表面的野生酵母菌
最适生长温度：酿酒酵母：28℃；
野生酵母：18~30℃
温度：制果酒时温度控制18~30℃进行发酵。
氧气：制果酒时，酵母菌先在的情况下有氧条件大量繁殖；后在无氧条件，进行酒精发酵。
发酵条件
果醋制作
空气中的醋酸菌
异养需氧型
（变酸的酒的表面形成的菌膜）
温度：将温度控制在30～35℃进行发酵。
氧气：需要在充足的氧气条件下
“糖制醋”
“酒变醋”
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
酵母菌先在有氧条件下大量繁殖
酵母菌再在无氧条件下进行酒精发酵
C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量
酶
果酒
果醋
方法步骤
清洗后去梗
葡萄榨汁
装瓶
果酒发酵
果醋发酵
开盖+纱布
18~30℃发酵10~12d
葡萄汁装入发酵瓶(留1/3空间)
30~35℃发酵7~8d
每12h瓶盖拧松一次再拧紧，从瓶口取样检测发酵情况
清水缓冲，次数不宜太多
葡萄
材料
洗洁精、体积分数70﹪的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等
新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等）
尝试制作传统发酵食品-果酒和果醋
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
③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
③果醋制作步骤：
思考：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？
①果酒：发酵液（会或不会） 出现气泡；紫色葡萄皮的 进入发酵液,使葡萄酒呈 色。
最明显的变化：发酵后10天后
②果醋：一般 （会或不会） 出现气泡 ，发酵完成时，在发酵液的液面会出现一层菌膜，是 菌膜。
会
花青素
深红色
不会
醋酸菌
结果分析与评价
讨论1．用清水冲洗的主要目的是什么？冲洗次数不宜太多，为什么？
避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌
目的是洗去杂质
讨论2．为什么先冲洗葡萄再除去枝梗？
避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会
讨论3．在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？原因是什么？
发酵 酒精发酵 醋酸发酵
气味和味道 酒味 酸味（嗅味和品尝）
气泡和泡沫 有气泡和泡沫 无气泡和泡沫
发酵液颜色 混浊 混浊，液面形成白色菌膜
讨论4．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？
还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌能将糖分解为甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转化为乙醛进而转化为醋酸。可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量；可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。
尝试制作传统发酵食品-果酒和果醋
讨论5．在果酒发酵阶段为什么每隔12h拧松瓶盖一次？拧松瓶盖后再将瓶盖拧紧，原因是什么？
在果酒发酵过程中产生CO2，防止瓶内气压过高引起爆裂。
防止进入O2，影响酒精发酵
讨论6．在制作果醋过程中，酵母菌是否会继续发酵？醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？
尝试制作传统发酵食品-果酒和果醋
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，不会继续发酵。
在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。或者买一瓶醋，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（即醋酸菌膜），用这层薄膜进行接种亦可。
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。
小积累
果酒和果醋改进装置及其分析
充气口
出料口
在乙酸发酵时连接充气泵进行充气
用来取样
排出酒精发酵时产生的CO2；与排气管相连的长而弯曲的胶管，可有效地阻止空气中的微生物的进入，避免感染
排气口
装置使用：
①酒精发酵时，充气口关闭；排气口排除二氧化碳。
②乙酸发酵时，充气口连接气泵，输入氧气。
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、芽孢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孢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。 （ ）
×
√
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
二、拓展应用
1．请举例说说你身边的传统发酵食品有哪些，它们的制作原理是什么。有机会的话，你也可以尝试做一做。
腐乳、泡菜、酱、豆豉等都是生活中常见的传统发酵食品。
×
练习与应用
二、拓展应用
2．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。请你帮他分析相关问题。
（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？
应该在发酵10天后食用比较合适，因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。
（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。
练习与应用
二、拓展应用
3．有3位同学分别采用了3种不同的发酵装置来制作果醋。A同学用的是带盖的塑料瓶；B同学用了没有盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的8层纱布覆盖；C同学则设计了如右图所示的发酵装置。结合果醋的制作原理，你认为哪一种发酵装置更适合制作果醋？你还能继续改进这种装置吗？
C同学的装置更适合制作果醋。出料口可以用来取样；充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气，从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼吸，提高发酵效率；排气口可以用来排出在发酵过程中产生的气体，它通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。进一步改进：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。
防止空气中微生物的污染
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
便于取样检测
关闭
关闭
填充棉花或者安装其他过滤装置
课后作业
1．构建概念图，了解发酵与传统发酵技术；
2．训练课本和练习册相应内容；
3．预习第1章第2节微生物的培养技术及应用
果酒
本节小结
尝试制作传统发酵食品：
发酵与传统发酵技术：
泡菜的制作
发酵
传统发酵技术的应用
传统发酵技术
原理
探究实践
制作果酒和果醋
果醋
葡萄洗后去梗
葡萄榨汁
装瓶
果酒发酵
果醋发酵
开盖+纱布
18~30℃发酵10~12d
葡萄汁装发酵瓶(留1/3空间)
30~35℃发酵7~8d
清水缓冲，次数不宜太多
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量
酶
配制盐水
蔬菜处理装坛
加盐水
封坛发酵