生物人教版（2019）选择性必修3 1.1传统发酵技术的应用（共20张ppt1份视频）课件

(共20张PPT)
1.1 传统发酵技术的应用
“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。”（唐·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？
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。
1.科技探索之路
除了上述可以通过传统发酵技术生产的食品，啤酒、味精乃至胰岛素等药物的工业化生产，也利用了微生物的发酵。然而，工业化大规模生产在菌种的选育和培养、发酵条件的控制等方面比传统发酵生产要复杂得多，需要通过发酵工程来实现。那么，发酵工程的流程是怎样的？它用到的技术与传统发酵技术有什么不同？发酵工程在社会和经济中有哪些应用？
面包和酸奶，或者馒头夹着腐乳，是很多人喜欢的早餐。你知道吗？这些食品的制作都离不开微生物发酵。那么，制作不同的发酵食品，需要的微生物一样吗？如何分离和培养微生物呢？
1.科技探索之路
究竟什么是发酵呢？
阅读课本，知识导读
快速阅读课本P4-8，思索
1.什么是传统发酵技术？
2.身边的传统发酵食品都有哪些？
3.制作泡菜、果酒和果醋的原理是什么？
4.怎样制作泡菜？怎样制作果酒和果醋？
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( )
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×
√
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
【基础知识检测】
发酵的实质就是微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸，是一个物质氧化分解的过程。
发酵：指人们利用微生物，在适宜条件下，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。
有氧发酵（ ）
厌氧发酵（ ）
醋酸发酵、谷氨酸发酵
酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵
1.从传统发酵技术到发酵工程
原料
人类所需产物
适宜的条件
微生物代谢
(蛋白质、多糖等复杂分子)
(氨基酸抗生素等简单分子)
【重点难点，知识精讲】
说明1:不同微生物的遗传物质不同，导致其细胞内催化反应的酶不同，进而导致代谢途径有差异；
如底物为葡萄糖，无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，而乳酸菌进行乳酸发酵。
说明2：同一种微生物处于不同环境条件下时，代谢途径也会出现差异。
如底物为葡萄糖的情况下，酵母菌在有氧、无氧条件下的代谢产物不同。
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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术。
优缺点：（优点）操作简单、便于家庭式或作坊式生产;
（缺点）生产条件不易控制，容易受杂菌污染
类型：固体发酵（混合菌种）和半固体发酵
相关食品：酒、腐乳、泡菜、酱、酱油、醋、豆豉（chǐ）等
传统发酵技术
1.腐乳的制作
蛋白酶
【重点难点，知识精讲】
蛋白质
脂肪
小肽
氨基酸
甘油
脂肪酸
+
+
酵母、曲霉和毛霉等多种微生物(毛霉起主要作用)
毛霉是一种丝状真菌，其生殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。
【制作过程】
让豆腐上长出毛霉
加盐、腌制
加卤汤装瓶
密封、腌制
豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝
盐能防止杂菌污染,以避免豆腐的腐败
抑制微生物的生长同时使腐乳有香味
防止杂菌污染，用胶条密封瓶口
脂肪酶
【思考】每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣酱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？
生产条件不易控制，容易受杂菌污染
【腐乳制作温馨小提示】
提示1.温度保持在15-18°豆腐水分控制在70%左右。
提示2.逐层加盐，随层数的加高而增加盐量，腌制大约8天左右。
盐的浓度过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质；浓度过高会影响腐乳的口味。
提示3.卤汤由酒及各种香辛料配制而成。
酒精含量过高将会延长腐乳成熟的时间；含量过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。
提示4.用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。装瓶时，操作要迅速小心。封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。
我们一起做腐乳吧……
乳酸链球菌（制作泡菜）
乳酸杆菌（制作酸奶）
【发酵原理】
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）
酶
+能量
【重点难点，知识精讲】
2.泡菜的制作（乳酸菌）
常见有乳酸链球菌和乳酸杆菌（用于制酸奶）
原核、二分裂、异养厌氧型
自然界分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内部
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。
小知识：泡菜制作温度不能过高、食盐含量不能过低、腌制时间不能过短
在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸
配置盐水
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
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；
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；
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，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间；
【泡菜制作过程】
【重点难点，知识精讲】
盐过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；
盐过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
杀菌除氧
在泡菜发酵初期，酵母菌等较为活跃，发酵产物中有较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；同时留有一定空间，也更方便拿取泡菜。
创造无氧环境
盐具有杀菌、析出蔬菜中的水分、调味等作用。
【想一想】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；
2.可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态；
3.根据亚硝酸盐的含量来评定；
4.根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。
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。
我们一起做泡菜吧……
在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，能与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合使溶液变为玫红色。再通过已知浓度的标准显色液进行比色，大致估算出亚硝酸盐的含量
可用革兰氏染色法进行染色后在油镜下观察
泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。
【拓展知识，知识积累】——亚硝酸盐
1、亚硝酸盐分布广泛，蔬菜、咸菜、豆粉中均含有。亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水，可作食品添加剂。
2、膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到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、膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，只有在特定的条件下才会转变成致癌物—亚硝胺，亚硝胺对动物还具有致畸和致突变作用（亚硝酸盐本身不是致癌物质）。
(细菌污染大量繁殖后，亚硝酸盐含量增加)
腌制过程中，亚硝酸盐含量先增多，后减少。
完成P8
【拓展应用】
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
果酒原理：无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精
【重点难点，知识精讲】
3.果酒和果醋的制作
植物体表面天然的酵母菌
醋酸杆菌
果醋原理：无氧条件下，醋酸菌通过有氧或无氧呼吸产生乙酸
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;
去除表面灰尘、污物
避免葡萄破损，
减少被杂菌污染的机会
先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；
防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
防止野生菌种数量减少，影响发酵
排出气体
防止杂菌污染
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
【重点难点，知识精讲】
果酒和果醋的制作过程
1.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？
在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。
果醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。
结果分析和评价
【小组合作，讨论探究】
结果分析和评价
【小组合作，讨论探究】
2.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？
果酒中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。
乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。可以通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。
果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量减少O2含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。
此外，通过调节发酵的温度、果酒的pH等同样可以控制醋酸菌的含量。
3.在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？
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。
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。
在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。我们制作果醋时，可以先买一瓶醋， 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（实际上是醋酸菌），用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。
结果分析和评价
【小组合作，讨论探究】
例1.下列有关毛霉在腐乳制作中的作用的叙述，正确的是（ ）
①将多糖分解成葡萄糖②将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸③将脂肪水解成甘油和脂肪酸④将核酸分解成核苷酸
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
例2.制作泡菜时，所用的菜坛子必须密封，其原因是（ ）
A.防止水分的蒸发 B.防止菜叶萎蔫
C.乳酸菌在有氧条件下发酵被抑制 D.防止产生的乳酸挥发
例3.在果酒制作过程中，下列哪项操作会引起发酵液受污染（ ）
A.榨汁机用沸水进行清洗并晾干
B.发酵瓶用温水清洗，再用70%的酒精擦拭并晾干
C.葡萄先去除枝梗，再冲洗多次
D.每次排气时，只需拧松瓶盖，不能将盖完全揭开
【学以致用，例题分析】
B
C
C
【知识小结，巩固提升】