1.1 传统发酵技术的应用（第1课时）生物人教版（2019）选择性必修3课件(共20张PPT)
文档属性
| 名称 | 1.1 传统发酵技术的应用（第1课时）生物人教版（2019）选择性必修3课件(共20张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 125.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-03-31 21:40:57 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
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
微生物生产谷氨酸成功，诱变微生物后酶制剂、多糖、维生素发酵兴起。
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，可自动记录和发酵过程全部参数。
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，发酵工程进入定向育种阶段，人胰岛素和干扰素大量生产。
20世纪70年代后
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。
战国中山酒
发酵是指人们利用微生物在适宜条件下将原料通过微生物代谢转化为人类所需产物的过程。
发酵工程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。
凉州词二首·其一
唐·王翰
葡萄美酒夜光杯，
欲饮琵琶马上催。
醉卧沙场君莫笑，
古来征战几人回？
诗中提及的葡萄酒是人类利用微生物发酵制作而来的。通过微生物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？
问题探讨
葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌无氧呼吸产生了酒精，另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。
江西生物组 东东老师
学习目标：
1．简述传统发酵技术的特点，说出常见的传统发酵食品。
2．概述微生物发酵的基本原理。
3．尝试制作泡菜、果酒和果醋，说出传统发酵技术应用的优点与不足。
第1章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
华夏祖先就利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。夏禹时期，已有少康（即杜康）造秫酒的传说。
战国中山酒
自然发酵或曲种传代的固体发酵法生产其他食品，但不明原理
1850年
约9000年前
法国巴斯德证明酒精发酵是由活酵母菌引起的
发酵及其类型
Ⅰ 古代酿酒方法：
利用附着在谷物、水果等表面的微生物自然发酵。
Ⅱ 发酵：
人们利用微生物，在适宜条件下，将蛋白质、糖类等原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的醋酸、氨基酸、酒精、乳酸、抗生素等产物的过程，分为醋酸发酵、谷氨酸发酵等需氧发酵和酒精发酵、乳酸发酵等厌氧发酵。不同微生物具有产不同代谢产物的能力，因此利用它们就可生产出人们所需要的多种产物。同种微生物处于不同环境条件下，代谢途径和产物也有差异。
醋酸发酵为氧化发酵之一，指乙醇在醋酸菌的作用下氧化成醋酸的过程，还有多种微生物通过厌氧活动亦可将各种化合物形成醋酸，但对此一般都不叫醋酸发酵。
谷氨酸发酵生产是谷氨酸产生菌在其生命活动过程中分解、代谢营养物质、合成所需产物、谷氨酸的生化过程。谷氨酸产生菌既是谷氨酸发酵反应过程的主体，也是反应过程的生物催化剂。工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。
备好食材、奶瓶洗净后放入微波炉用高温消毒1分钟；蔓越莓干切小粒，再分别装入奶瓶中；大量杯洗净消毒后：倒入白砂糖、一盒纯牛奶和2包酸奶菌粉；用打蛋器搅拌至完全融化后再倒入剩余纯牛奶搅匀；将调好的牛奶倒入奶瓶中，加盖送入烤箱放至最底层；38度发酵7小时、凝固取出待凉后放冰箱冷藏
好氧 发酵 特点 需要不断地为微生物提供空气或O2来保证好氧微生物进行有氧呼吸和正常生长。
实例 氨基酸、抗生素、酶制剂和多数有机酸等的生产需要经历好氧发酵。
厌氧 发酵 特点 在密封且无空气的发酵罐中进行发酵
实例 乳酸、啤酒、葡萄酒、白酒、沼气等生产需要厌氧发酵
O2的需求
培养基状态
发酵是否连续
固体 发酵 微生物在几乎没有可流动水的湿固体培养基上生长的发酵方式
酒曲、堆肥、青贮饲料的发酵(传统发酵),厌氧菌发酵居多
优点：污染环境少，耗能低； 缺点：发酵慢，难控制
液体 发酵 微生物在有完全流动性的液体中生长的发酵方式
现代工业发酵(发酵工程)，好氧菌发酵居多
适用面广、易于机械化和自动化生产
半固体发酵 介于固体和液体发酵之间，其发酵的基质具有一定流动性
连续 发酵 以一定速度一边将新鲜的培养基添加到发酵罐内，一边将含有产物的培养液放出的发酵方式。
大规模生产乙醇、单细胞蛋白、食用酵母等
优点：缩短发酵周期，提高效率； 缺点：难控制、应用不广泛
分批 发酵 将所有物料一次性加入发酵罐中，然后灭菌、接种、培养，最后将整个罐的内容物放出，进行产物回收，清理罐体，重新开始新的装料发酵的发酵方式。
现代工业发酵常用
优点：操作简单，易于掌握，缺点：只能在有限时间内发酵
传统发酵技术：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。传统发酵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，具有操作简单易上手，利于传承传统饮食文化的优点，但生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一等缺点。该技术制作的食品有酒、腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等
传统发酵技术
腐乳/霉豆腐
醋
酱油
豆豉
泡菜
各种酱
酵母菌
讨论1．制作腐乳利用了那些微生物？这些微生物来自哪里？有何作用？
讨论2．每年进行相同操作，但是每年制的腐乳口感都不一样，且不一定成功，这是为何？
蛋白质
脂肪
小分子肽
氨基酸
甘油
脂肪酸
+
+
空气中酵母、曲霉和毛霉(异养需氧型孢子生殖)等15-18℃
尝试制作传统发酵食品-腐乳/霉豆腐
利用干棕叶（或稻草）上的毛霉孢子，在15-18℃条件下，让豆腐上长出毛霉
加盐可以析出豆腐中的水，使豆腐变硬，盐也能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。
含水量70%左右为宜，含水量过高不易成形，过低不利毛霉生长
卤汤是由酒（12%）及各种香辛料配置而成，抑制微生物的生长同时使腐乳有独特的香味。
让豆腐长出毛霉
加盐腌制
加卤汤装瓶
密封腌制
制腐乳坯
曲霉
毛霉
菌种和杂菌（菌种退化则改变水解速率代谢物变化影响品质；杂菌污染影响色香味）、T（影响菌丝生长代谢，过低菌丝生长慢不能进入豆腐深层，过高菌丝老化死亡。还影响生化反应速率）、发酵时间、盐、酒、水等影响腐乳质量
蛋白酶
脂肪酶
乳酸杆菌
酵母菌
醋酸杆菌
制作果酒
制作果醋
制作泡菜
尝试制作传统发酵食品-泡菜、果酒和果醋
乳酸菌-细菌
乳制品的发酵、泡菜的制作
酵母菌-真菌
酿酒、制作馒头和面包等
醋酸菌-细菌
可用于制作各种风味的醋
菌种名称 生物分类 代谢类型 适宜温度 繁殖方式 发酵对氧的需求
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
真核生物
异养
兼性厌氧
出芽生殖
前期需氧，
后期不需氧
原核生物
异养需氧
30—35℃
二分裂
一直需氧
原核生物
异养厌氧
二分裂
密闭不需氧
18—30℃
18—20℃
原理
过程
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
②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
③醋酸杆菌在氧气、糖源充足时，将糖分解成醋酸
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
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
①乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
尝试制作传统发酵食品-泡菜、果酒和果醋
思考：阅读教材第5～7页，完成表中发酵使用的微生物分类、代谢类型、适宜培养温度、繁殖方式和对氧的需求等。
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
本节小结
传统发酵食品
腐乳/霉豆腐
发酵与传统发酵技术：
发酵
传统发酵技术的应用
传统发酵技术
发酵原理：
探究实践
醋酸发酵、谷氨酸发酵等需氧发酵
酒精发酵、乳酸发酵等厌氧发酵
优点：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，具有操作简单易上手，利于传承传统饮食文化；
缺点：生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一
连续发酵
分批发酵
让豆腐长出毛霉
加盐腌制
加卤汤装瓶
密封腌制
制腐乳坯
蛋白质
脂肪
小分子肽
氨基酸
甘油
脂肪酸
+
空气中酵母、曲霉和毛霉(异养需氧型孢子生殖)等15-18℃
脂肪酶
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
微生物生产谷氨酸成功，诱变微生物后酶制剂、多糖、维生素发酵兴起。
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，可自动记录和发酵过程全部参数。
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，发酵工程进入定向育种阶段，人胰岛素和干扰素大量生产。
20世纪70年代后
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。
战国中山酒
发酵是指人们利用微生物在适宜条件下将原料通过微生物代谢转化为人类所需产物的过程。
发酵工程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。
凉州词二首·其一
唐·王翰
葡萄美酒夜光杯，
欲饮琵琶马上催。
醉卧沙场君莫笑，
古来征战几人回？
诗中提及的葡萄酒是人类利用微生物发酵制作而来的。通过微生物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？
问题探讨
葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌无氧呼吸产生了酒精，另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。
江西生物组 东东老师
学习目标：
1．简述传统发酵技术的特点，说出常见的传统发酵食品。
2．概述微生物发酵的基本原理。
3．尝试制作泡菜、果酒和果醋，说出传统发酵技术应用的优点与不足。
第1章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
华夏祖先就利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。夏禹时期，已有少康（即杜康）造秫酒的传说。
战国中山酒
自然发酵或曲种传代的固体发酵法生产其他食品，但不明原理
1850年
约9000年前
法国巴斯德证明酒精发酵是由活酵母菌引起的
发酵及其类型
Ⅰ 古代酿酒方法：
利用附着在谷物、水果等表面的微生物自然发酵。
Ⅱ 发酵：
人们利用微生物，在适宜条件下，将蛋白质、糖类等原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的醋酸、氨基酸、酒精、乳酸、抗生素等产物的过程，分为醋酸发酵、谷氨酸发酵等需氧发酵和酒精发酵、乳酸发酵等厌氧发酵。不同微生物具有产不同代谢产物的能力，因此利用它们就可生产出人们所需要的多种产物。同种微生物处于不同环境条件下，代谢途径和产物也有差异。
醋酸发酵为氧化发酵之一，指乙醇在醋酸菌的作用下氧化成醋酸的过程，还有多种微生物通过厌氧活动亦可将各种化合物形成醋酸，但对此一般都不叫醋酸发酵。
谷氨酸发酵生产是谷氨酸产生菌在其生命活动过程中分解、代谢营养物质、合成所需产物、谷氨酸的生化过程。谷氨酸产生菌既是谷氨酸发酵反应过程的主体，也是反应过程的生物催化剂。工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。
备好食材、奶瓶洗净后放入微波炉用高温消毒1分钟；蔓越莓干切小粒，再分别装入奶瓶中；大量杯洗净消毒后：倒入白砂糖、一盒纯牛奶和2包酸奶菌粉；用打蛋器搅拌至完全融化后再倒入剩余纯牛奶搅匀；将调好的牛奶倒入奶瓶中，加盖送入烤箱放至最底层；38度发酵7小时、凝固取出待凉后放冰箱冷藏
好氧 发酵 特点 需要不断地为微生物提供空气或O2来保证好氧微生物进行有氧呼吸和正常生长。
实例 氨基酸、抗生素、酶制剂和多数有机酸等的生产需要经历好氧发酵。
厌氧 发酵 特点 在密封且无空气的发酵罐中进行发酵
实例 乳酸、啤酒、葡萄酒、白酒、沼气等生产需要厌氧发酵
O2的需求
培养基状态
发酵是否连续
固体 发酵 微生物在几乎没有可流动水的湿固体培养基上生长的发酵方式
酒曲、堆肥、青贮饲料的发酵(传统发酵),厌氧菌发酵居多
优点：污染环境少，耗能低； 缺点：发酵慢，难控制
液体 发酵 微生物在有完全流动性的液体中生长的发酵方式
现代工业发酵(发酵工程)，好氧菌发酵居多
适用面广、易于机械化和自动化生产
半固体发酵 介于固体和液体发酵之间，其发酵的基质具有一定流动性
连续 发酵 以一定速度一边将新鲜的培养基添加到发酵罐内，一边将含有产物的培养液放出的发酵方式。
大规模生产乙醇、单细胞蛋白、食用酵母等
优点：缩短发酵周期，提高效率； 缺点：难控制、应用不广泛
分批 发酵 将所有物料一次性加入发酵罐中，然后灭菌、接种、培养，最后将整个罐的内容物放出，进行产物回收，清理罐体，重新开始新的装料发酵的发酵方式。
现代工业发酵常用
优点：操作简单，易于掌握，缺点：只能在有限时间内发酵
传统发酵技术：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。传统发酵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，具有操作简单易上手，利于传承传统饮食文化的优点，但生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一等缺点。该技术制作的食品有酒、腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等
传统发酵技术
腐乳/霉豆腐
醋
酱油
豆豉
泡菜
各种酱
酵母菌
讨论1．制作腐乳利用了那些微生物？这些微生物来自哪里？有何作用？
讨论2．每年进行相同操作，但是每年制的腐乳口感都不一样，且不一定成功，这是为何？
蛋白质
脂肪
小分子肽
氨基酸
甘油
脂肪酸
+
+
空气中酵母、曲霉和毛霉(异养需氧型孢子生殖)等15-18℃
尝试制作传统发酵食品-腐乳/霉豆腐
利用干棕叶（或稻草）上的毛霉孢子，在15-18℃条件下，让豆腐上长出毛霉
加盐可以析出豆腐中的水，使豆腐变硬，盐也能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。
含水量70%左右为宜，含水量过高不易成形，过低不利毛霉生长
卤汤是由酒（12%）及各种香辛料配置而成，抑制微生物的生长同时使腐乳有独特的香味。
让豆腐长出毛霉
加盐腌制
加卤汤装瓶
密封腌制
制腐乳坯
曲霉
毛霉
菌种和杂菌（菌种退化则改变水解速率代谢物变化影响品质；杂菌污染影响色香味）、T（影响菌丝生长代谢，过低菌丝生长慢不能进入豆腐深层，过高菌丝老化死亡。还影响生化反应速率）、发酵时间、盐、酒、水等影响腐乳质量
蛋白酶
脂肪酶
乳酸杆菌
酵母菌
醋酸杆菌
制作果酒
制作果醋
制作泡菜
尝试制作传统发酵食品-泡菜、果酒和果醋
乳酸菌-细菌
乳制品的发酵、泡菜的制作
酵母菌-真菌
酿酒、制作馒头和面包等
醋酸菌-细菌
可用于制作各种风味的醋
菌种名称 生物分类 代谢类型 适宜温度 繁殖方式 发酵对氧的需求
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
真核生物
异养
兼性厌氧
出芽生殖
前期需氧，
后期不需氧
原核生物
异养需氧
30—35℃
二分裂
一直需氧
原核生物
异养厌氧
二分裂
密闭不需氧
18—30℃
18—20℃
原理
过程
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
②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
③醋酸杆菌在氧气、糖源充足时，将糖分解成醋酸
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
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
①乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
尝试制作传统发酵食品-泡菜、果酒和果醋
思考：阅读教材第5～7页，完成表中发酵使用的微生物分类、代谢类型、适宜培养温度、繁殖方式和对氧的需求等。
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
本节小结
传统发酵食品
腐乳/霉豆腐
发酵与传统发酵技术：
发酵
传统发酵技术的应用
传统发酵技术
发酵原理：
探究实践
醋酸发酵、谷氨酸发酵等需氧发酵
酒精发酵、乳酸发酵等厌氧发酵
优点：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，具有操作简单易上手，利于传承传统饮食文化；
缺点：生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一
连续发酵
分批发酵
让豆腐长出毛霉
加盐腌制
加卤汤装瓶
密封腌制
制腐乳坯
蛋白质
脂肪
小分子肽
氨基酸
甘油
脂肪酸
+
空气中酵母、曲霉和毛霉(异养需氧型孢子生殖)等15-18℃
脂肪酶