(共22张PPT)
第9单元 生物技术
第25章 生物技术
第1节 发酵技术
【学习目标】
科学思维：知道发酵的原理，举例说出发酵技术在食品制作中的应用。
科学探究：通过探究活动，学会制作酸奶。
科学探究：关注发酵技术在日常生活和工业中的应用。
你吃过面包、酸奶、酱油、米酒、米醋吗 你注射过抗生素吗 你用过加酶洗衣粉吗 这些食品、药品或生活用品的生产,都和微生物的发酵技术有关。微生物发酵技术在发展过程中，从家庭走向工厂，从食品加工到应用生产和生活的各个领域，对提高人们的生活质量和身体健康水平，都有极其深远的意义。
情景导入
生物技术
一般意义上来讲，是以生命科学为基础，利用生物体系和工程学原理生产生物制品和创造新物种的一门综合技术。 它包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等，有利的解决了人类的粮食、能源、健康和环境等难题。
课堂探究
（一）发酵技术可以生产出多种食品和饮料
发酵食品的优点
运用微生物对食品原料进行加工并制作出新型食品的方法。常见的有乳酸发酵和酒精发酵。
发酵食品是指利用乳酸菌或曲菌制成的食品
发酵食品有着更为丰富的营养成分；
由于发酵的作用，食品中的蛋白质被有效降解，此类食品更易消化吸收。
由于大多数致病菌只适应中性偏碱环境，而发酵工艺产生的是酸性环境，所以发酵食品更耐贮存。
食用发酵食品还能获得几种人体必需但本身不能产生的氨基酸。
3
2
1
4
5
6
以新鲜的牛奶为原料，经乳酸菌发酵后，再冷却灌装的一种牛奶制品。乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下会大量繁殖，将牛奶中的乳糖等分解或转化为乳酸，从而使牛奶呈现酸味。
酸奶不但保留了牛奶的所有优点，而且某些方面经加工过程还扬长避短，成为更加适合于人类的营养保健品。
酸 奶
材料器具：
带密封盖的瓶子、酸奶 一瓶、鲜牛奶两包、汤勺一个
方法步骤：
1.将容器清洗干净，并煮沸消毒。
2.将牛奶加入适量白砂糖，煮开。
3.冷却到35-38℃，倒入杯中。
4.加入酸奶，搅拌均匀，盖严瓶盖。
5.20-30 ℃温度条件下培养1-2天。
品尝一杯自制的酸奶
乳酸菌需要无氧的环境
乳酸菌
1.为什么要将牛奶煮开？
2.煮开的牛奶为什么要冷却后，才可加入酸奶？
3.为什么酸奶的口味和牛奶不同？
4.你认为制作酸奶的过程可分为哪些步骤？
讨论：
杀死牛奶中的微生物
避免温度过高，杀死乳酸菌
乳酸菌发酵产生乳酸
高温灭菌、冷却、接种、培养
请例举一种利用同样原理制作的食品。
泡菜
为什么要用水封口？
泡菜所取的原料都是新鲜的各种蔬菜，含有丰富的维生素和钙、磷等无机物，既能为人体提供充足的营养，又能预防动脉硬化等疾病。
米 酒
酒曲中有根霉菌、毛霉菌等和酵母菌两类微生物。霉菌将淀粉转化成糖，即糖化过程；酵母将糖转化成乙醇，即酒化过程。
酵母菌在适宜的温度和无氧条件下，能将糖转化为酒精，因此，酵母菌的发酵作用又被称为酒精发酵。酿酒的过程主要就是依靠酵母菌的发酵进行的。
曲霉、毛霉 酵母菌
淀粉——————葡萄糖———酒精
30℃ 无氧
酿一瓶醇香浓郁的米酒
材料器具：
蒸笼、盆、纱布、砂锅、棉被或恒温箱、酒药、糯米或黄米
方法步骤：
1.洗净所有用具， 将糯米或黄米淘洗干净。
2.将米浸泡 12h 左右， 待米粒呈白色透明、 用手能捏成粉末状时备用。
3.在每层蒸笼里铺好纱布， 在平铺上一薄层米粒， 高温蒸煮 30 mine 左右
4.蒸煮好的米饭不应该夹生或更心。 将米饭倒入盆里，用冷水浸泡， 使其迅速冷却至 40 ℃以下，然后把水沥干， 将饭粒分散地摊开。
5.按照市售的酒药用量说明书， 将适量的酒药粉碎；将米饭倒入沙锅里， 把粉碎的酒药与米饭均匀地搅合在一起; 然后， 在米饭中央拍出一个几乎见底的圆坑， 在其表面上再撒上一点酒药， 盖上沙锅的盖子。
6.把砂锅盖子用棉被包裹，或放在恒温箱内保温，是温度保持在 30 ℃左右
7. 24h~36h 后， 若米饭表面长出许多绒毛， 闻到酒香， 米酒便酿制成功
1.酒药对酿制米酒起什么作用？
2.米饭表面的绒毛是什么？
3.如果酿制米酒的时间拖长，味道会发生变化吗？
讨论：
酒药就是酒曲， 酒曲中所含的酶制剂将谷物原料糖化发酵成酒。
霉菌的菌丝
时间越长越没有甜味,因为它是将淀粉分解成糖,然后再将糖分解成乙醇。时间长就酒味浓而不甜了
制作酸奶和酿造米酒时为什么都要求在适宜的温度条件下进行？
发酵用到的酵母菌、霉菌、乳酸菌等微生物的繁殖需要有机物、水分和适宜的温度等外界条件
乳酸菌
霉菌
酵母菌
产品 原料 发酵微生物
米酒
面酱
黄酱
豆豉
米
曲霉、毛霉、酵母菌
面粉
米曲霉
面粉、黄豆
米曲霉
黄豆
米曲霉、毛霉、黑根霉
常见发酵食品的原料和微生物
沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程。
沼气是一种混合气体，可以燃烧，因为这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主要成分是甲烷占55％～70％左右，二氧化碳占25％～40％左右，此外还有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。
（二）沼气的生产也是发酵过程
无氧条件下利用微生物——甲烷细菌产生甲烷
甲烷燃烧可用于照明、发电。
沼渣是沼气发酵后残留在沼气池底部的半固体物质,含有丰富的机质、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、钾和多种微量元素等，是一种缓速兼备的优质有机肥和养殖饵料。
沼气发酵技术
抗生素
氨基酸
甜味剂
食用有机酸
酶制剂
工业化的发酵产品
（三）工业化的发酵技术构成了生物技术的产业
调查发酵技术产品在生活中的应用
调查人 调查时间 调查地点 调查结果 产品名称 生产方法 产品用途
一、发酵食品
1. 认识发酵食品
2. 品尝一杯自制的酸奶
乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下将牛奶中的乳糖等分解或转化为乳酸
3. 酿一瓶醇香浓郁的米酒。
二、沼气发酵
利用微生物——甲烷细菌在无氧条件产生甲烷
三、发酵工业产品
主要有抗生素，氨基酸、甜味剂、食用有机酸。
曲霉、毛霉 酵母菌
淀粉——————葡萄糖———酒精
30℃ 无氧
盘点收获
1. 自制酸奶的过程中，最适宜的温度是（ ）
A. 10 ℃ 20 ℃ B. 20 ℃ 30 ℃
C. 30 ℃ 40 ℃ D. 0 ℃ 20 ℃
2.酸奶不仅营养丰富，而且容易吸收，它是在哪种微生物的作用下制成的（ ）
A. 曲霉 B. 毛霉 C. 酵母菌 D. 乳酸菌
3.下列是发酵食品的是 ( )
A.酱和醋 B.豆腐和豆浆 C.米饭和面条 D.牛奶和火腿
B
D
A
当堂检测
4.四川泡菜主要是利用哪种微生物发酵制作的 ( )
A．乳酸菌 B．醋酸菌 C．酵母菌 D．大肠杆菌
5.酵母菌在什么条件下经过代谢把葡萄糖转化成酒精 ( )
A．有氧 B．无氧
C．有氧、无氧均可 D．先有氧、后无氧
6.下列食品制作过程需要发酵的有 ( )
A．果酱 B．肉松 C．矿泉水 D．大酱
7.下列产品属于抗生素的是 ( )
A．链霉素 B．青霉素 C．氨基酸 D．食用有机酸
A
B
D
B(共21张PPT)
第25章 生物技术
第1节 发酵技术
第9单元 生物技术
一、生物技术
1.生物技术:人们利用 、动植物体对物质原料进行加工,以提供产品来为社会服务的技术。
2.应用: 、轻工、 等领域,已成为解决人口、资源、能源、食物和 等全球性问题的重要技术。
微生物
医药卫生
食品
环境
二、发酵技术可以生产出多种食品和饮料
1.乳酸发酵和酒精发酵
类型 乳酸发酵 酒精发酵
微生物 曲霉、毛霉、酵母菌等
原理 在温度适宜、 的条件下,分解原料中的营养物质产生 曲霉和毛霉把淀粉转化为
;在没有氧气的条件下,酵母菌把葡萄糖转化成
应用 制作 、泡菜以及饲养奶牛等动物的青贮饲料等 酿造 、白酒、黄酒、葡萄酒等
乳酸菌
没有氧气
乳酸
葡萄糖
酒精
酸奶
米酒
2.发酵酱
(1)原理:面酱(甜面酱)生产过程中,米曲霉将面粉中的淀粉水解为
等,使甜面酱具有甜味;将少量蛋白质水解为
,使甜面酱具有鲜味。
(2)应用:黄酱主要是用 发酵。豆豉主要是用 .
等进行发酵。
(3)发酵过程中要加入适量 ,一方面抑制腐败微生物的活动,另一方面使产品咸味适口。
三、沼气的生产也是发酵过程
1.沼气及沼气发酵
(1)沼气:主要成分是 ,可以燃烧,但不污染环境。
麦芽糖、葡萄糖
氨基酸
米曲霉
米曲霉、毛霉、
黑根霉
食盐水
甲烷
(2)沼气发酵:在 条件下,利用微生物将有机物制成沼气的过程。
2.沼气发酵主要是利用 的作用,尤其是 。
3.沼气发酵后的沉渣可作为 或鱼的饵料。
四、工业化的发酵技术构成了生物技术产业
人们利用微生物工厂化生产各种产品,从而构成了生物技术产业,如生产 、 、甜味剂、食用有机酸、 等。
无氧
厌氧微生物
产甲烷细菌
肥料
抗生素
氨基酸
酶制剂
(1)酵母菌在有氧条件下分解葡萄糖产生二氧化碳和水,在无氧条件下分解葡萄糖产生二氧化碳和酒精,因此,酿酒必须在无氧条件下进行。
(2)制作泡菜和酸奶时,容器都要密封,以隔绝空气,创造无氧环境。
酸奶中含有乳酸菌,乳酸菌在 的条件下可产生乳酸( )
A.温度适宜、无氧气
B.温度适宜、有氧气
C.高温度、无氧气
D.高温度、有氧气
思路分析:制酸奶要用到乳酸菌,在温度适宜且无氧的条件下,乳酸菌发酵产生乳酸。
答案:A
1.利用发酵技术加工而成的食品有( )
①馒头 ②食醋 ③酸奶 ④米饭
A.①②③ B.①③
C.①④ D.①②③④
2.酸奶、腐乳、黄酒、酱油等发酵食品制作的过程中,所用菌种在分类上不同于其他三种的是( )
A.腐乳 B.酸奶 C.黄酒 D.酱油
层级演练·能力提升
A
B
3.(2024海口期末)小明同学学习制作米酒的探究实验后,在课堂上分享他的实验操作步骤:①浸泡→②蒸熟米饭并冷却→③加酒曲→④保温发酵,并对此步骤作出解释。你认为不恰当的是( )
A.蒸熟米饭的目的是避免高温杀死细菌
B.步骤③的目的是进行接种
C.保温是为了给酵母菌的发酵提供适宜的温度
D.制作米酒过程中,尽量少打开容器,防止空气进入和杂菌污染
A
4.下列有关发酵及其产品、产物的表述,错误的一项是( )
A.柠檬酸主要是通过黑曲霉菌发酵而产生的
B.工业化的发酵产品较多,如:抗生素、氨基酸、甜味剂、酶制剂、食用有机酸
C.所有的发酵都需要在无氧条件下进行
D.沼气的主要成分是甲烷,是微生物(主要是产甲烷细菌)发酵后的
产物
C
5.如图为探究酸奶的制作条件的实验过程图,请据图回答下列问题。
(1)实验中设置乙组的目的是 。
(2)实验过程中需要清洗烧杯等实验器材,并进行加热处理,目的是
。
乙
进行对照
甲
灭菌
(3)冷却后,加入酸奶并搅拌的目的是 。某同学做实验时未冷却就加入酸奶,他能成功制成酸奶吗 。原因是
。
(4)该实验中,设置的变量是 。你推测甲、乙两组实验中的玻璃瓶放在30 ℃的条件下放置4～6小时后最有可能制成酸奶的是 组。
(5)该实验是为了探究酸奶的制作需要在 条件下进行。
接种乳酸菌
不能
高温会杀死乳酸菌
氧气
甲
无氧
1.酿酒利用了酵母菌进行发酵。下列食品在制作过程中,主要利用酵母菌发酵的是( )
A.面包 B.酸奶 C.醋 D.黄豆酱
2.制作豆豉的步骤正确的是( )
①制曲:在豆料上长满菌丝并散发出香味时收起 ②泡豆:豆粒吸水膨胀后捞出,沥去水分 ③蒸豆:用急火蒸黄豆,直至能用手捏成饼状 ④封坛:加入佐料混拌均匀后装坛密封
A.①②③④ B.②③①④ C.③②①④ D.④③①②
A
B
3.下列有关沼气发酵的叙述不正确的是( )
A.沼气的产生离不开厌氧微生物产甲烷细菌的作用,因此沼气池应该是密封的
B.制造沼气的原料是植物秸秆、树叶、人畜粪便,以及酒厂和食品加工厂的废料和废水等
C.甲烷燃烧时发出蓝色的火焰,可作燃料或用于照明、发电等
D.沼气发酵是发展生态农业的一项有效措施,在其他生态系统中没有作用
D
4.下列关于生物技术的叙述,错误的是( )
A.面包里的小孔是酵母菌在分解淀粉的过程中产生二氧化碳形成的
B.白酒酿造的一个重要环节是依靠乳酸菌把谷物中的淀粉分解为葡萄糖,再使葡萄糖转化为酒精
C.酱油的制作主要是利用霉菌的发酵作用
D.制作泡菜的坛子要加水封口,因为泡菜发酵中使用的乳酸菌要在缺氧的条件下才能产生乳酸
B
5.在酿酒的过程中,从密封的发酵罐中可以检测到氧气、二氧化碳和酒精三种化学物质的浓度变化,如图曲线所示。其中表示酒精和氧气的曲线分别是( )
A.P和Q B.Q和P
C.Q和R D.P和R
C
6.(2024海口期末)微生物在食品制作方面作用非凡,葡萄的果皮上含有多种微生物,日常生活中家庭可根据以下流程少量地自制葡萄酒。
乙 接种量对酒精浓度的影响
丙 葡萄糖浓度对酒精浓度的影响
(1)在酒精发酵阶段,发挥作用的微生物是 。酿酒过程中,容器密封不严,温度略高会导致酒变酸,在变酸的酒表面可以观察到醋酸菌菌落,原因是醋酸菌在液面大量繁殖,将酒精氧化为 。
(2)自制葡萄酒的过程中,我们可用发酵罐内液面泡沫的多少来判断葡萄酒发酵的剧烈程度,理由是发酵罐内液面的泡沫是 气体,发酵罐内液面泡沫越多,说明酒精发酵得越 。
(3)若将酒精发酵的少量制作转化为大规模生产,发现需要解决许多实际问题。某工厂实验室研究了酵母菌接种量和底物葡萄糖浓度对酒精浓度的影响,实验结果如图乙、图丙所示。
酵母菌
醋酸
二氧化碳
快
①据图乙分析:酒精发酵的最适接种量是 ;若接种量再升高时,乙醇浓度反而下降的原因是葡萄糖浓度有限,发酵过程酵母菌之间形成 关系,降低酒精的生成。
②根据图丙,我们可以得到的结论是 .
.
。
③通过上述实验数据可知,为确保葡萄酒的品质,酵母菌接种量和底物葡萄糖浓度的选择尤为重要。
15%
竞争
高浓度葡萄糖会抑制酵母菌产
生酒精(浓度低于350g/L时随着葡萄糖浓度的增加会促进产生酒精,
浓度高于350g/L时随着葡萄糖浓度的增加会抑制酵母菌产生酒精)
7.乳酸菌在生产生活中有着广泛的应用,可以用来制作酸奶和泡菜等发酵食品。某学习小组针对“制作酸奶的适宜温度”的问题进行了如下实验探究。
①将新鲜袋装牛奶煮沸,冷却至常温,加入适量酸奶,搅拌均匀。
②将5个大小相同的玻璃杯消毒、编号,倒满混合后的牛奶。
③将玻璃杯密封,置于不同温度的恒温箱中。
④一段时间后,取样检测杯中的活菌数量,记录数据。
⑤重复测定3次,取平均值,实验结果如图所示。
请分析并回答下列问题。
(1)步骤①中将新鲜袋装牛奶煮沸,其目的是 。
(2)步骤③中,将玻璃杯密封的原因是 。
(3)将酸奶加入牛奶中,相当于细菌、真菌培养方法中的 步骤。
(4)本实验除温度不同外,玻璃杯的大小、倒入牛奶的量等其他条件都应当相同,这样做的目的是 。
(5)根据图中统计的实验结果,得出的结论是 .
。
高温灭菌
制造无氧环境
接种
控制单一变量
制作酸奶的适宜温度是
40 ℃左右中小学教育资源及组卷应用平台
发酵技术
教学内容 （1）本节课的主要教学内容是发酵技术及其应用。 （2）本节课主要介绍了发酵现象、微生物在发酵过程中的作用、发酵技术的实际应用等知识点。 （3）通过学习本节课，学生能够掌握制作酸奶的方法，理解发酵原理，并能在生活中应用发酵技术，同时培养对生物学科的兴趣和爱国情感。
教学目标 （1）理解发酵的概念，掌握制作果酒、酸奶的方法并能阐述原理。 （2）通过实验、观察、讨论等方式，提高探究能力与动手能力，学会自主学习和合作交流。 （3）感受发酵技术在生活中的广泛应用，增强对生物学科的兴趣，培养创新意识。
教学重点 （1）理解发酵的概念与本质，认识发酵是由微生物引起的。 （2）学会制作果酒等发酵食品的方法并了解其原理。
教学难点 （1）理解并掌握酸奶制作过程中微生物发酵原理及其对食品的影响。 （2）识别并应用发酵技术在不同食品制作中的具体实例，以及发酵过程的控制方法。
教学方法 讲授法、实验演示法、探究法、交流讨论法
教学准备 （1）多媒体设备：准备相关的图片、动画、视频资料，以辅助讲解发酵技术及其应用。 （2）实验材料：确保实验室备有制作酸奶和果酒所需的原料，如牛奶、乳酸菌、葡萄、酵母菌等，以便学生进行实验操作。 （3）课前预习：要求学生提前阅读教材中关于发酵技术的部分，了解基本概念和原理，为课堂上的深入学习做好准备。
教学活动及主要语言
一、导入新课 大家好，欢迎大家来到今天的课堂。今天我们要探讨的主题是《发酵技术》。在开始之前，我想问大家一个问题：你们平时早餐时会吃腐乳吗？是不是经常能听到学校楼下有人叫卖桂花酒酿呢？这些食品其实有一个共同点，知道是什么吗？ 非常好！你们说得对，这些都是通过发酵技术制作的食品。那么，究竟什么是发酵呢？（生：某些微生物在缺氧条件下进行的一种特殊的呼吸方式。） 当我们把果酒暴露在空气中时，为什么它会变酸？水果放久了又为什么会有酒味？发酵实际上是指某些微生物在缺乏氧气的情况下进行的一种特殊呼吸。这种呼吸会产生不同的代谢产物。 二、讲授新课 比如，在果酒中含有乳酸菌。在缺氧环境下，乳酸菌会发酵产生乳酸，使酒变酸。而水果中的酵母菌发酵会产生酒精，因此水果放久了会有酒味。这两种情况是我们不希望发生的，但是我们可以利用乳酸菌和酵母菌的这两种发酵产物来制作其他食品。请大家思考一下，我们如何利用乳酸菌和酵母菌的发酵产物呢？ 学生根据教师提出的问题进行相互之间的交流。 教师提问果酒的制作过程以及原理。（生：果酒的制作需要将水果榨汁，加入适量糖分，接种酵母菌，密封发酵。酵母菌在无氧条件下分解糖生成酒精。） 学生自己看课本后回答问题。（生：阅读课本上的相关内容。） 同学们回答得很好。果酒的制作确实需要经过这些步骤。接下来，我们一起来详细了解一下具体的制作过程。 榨汁：选取新鲜水果，清洗干净后榨汁。 加糖：加入适量的糖分，通常比例为每升果汁加入100克糖。 接种酵母菌：将预先培养好的酵母菌菌液倒入果汁中。 密封发酵：将混合物密封，放置在适宜的温度下进行发酵，通常需要7-10天。 教师询问学生是否理解了每个步骤，如果有疑问可以随时提问。 （学生若提问，教师一一解答。） 三、实验演示 教师演示果酒的制作过程，并在时间和条件允许的情况下，请学生上台尝试。 教师准备好果汁、糖、酵母菌等材料，先讲解每一步的操作方法。 教师示范操作，学生认真观察。 如果有学生愿意上台尝试，教师指导其完成操作。 教师提问不同风味的腐乳的制作过程并向学生展示它们的不同，引起学生的兴趣。（生：不同风味的腐乳主要是通过改变发酵的时间和添加不同的调味料来实现的。） 学生根据课本回答问题。（生：阅读课本关于腐乳制作的相关内容。） 教师补充课本上没有的知识：除了课本上提到的方法，腐乳还可以通过添加其他辅料如辣椒、花椒等来增加风味。 四、深入讲解 教师向学生介绍发酵的基本原理以及发酵过程中所涉及到的一些菌种和其它物品。 发酵的基本原理：某些微生物在缺乏氧气的情况下进行特殊的呼吸作用，产生不同的代谢产物。 常见的发酵菌种：乳酸菌、酵母菌、曲霉等。 其它重要物品：培养基、发酵罐、温度控制设备等。 教师举例说明发酵技术在生活中的应用。 食品工业：酸奶、面包、啤酒、酱油等。 医药工业：抗生素、疫苗等。 农业：青贮饲料、生物肥料等。 教师解释发酵过程的控制。 温度控制：发酵过程中需要控制适宜的温度，以保证微生物的生长和代谢。例如，果酒发酵的适宜温度一般在20-25摄氏度之间。 pH值控制：不同微生物对pH值的要求不同，需要进行调节。例如，乳酸菌发酵的适宜pH值为4.5-5.0。 氧气供应：有些发酵过程需要严格控制氧气的供应，如需厌氧条件的发酵。例如，果酒发酵需要在无氧条件下进行。 五、总结与巩固 教师带领学生回顾本节课的主要内容，重点强调发酵技术的应用和发酵过程的控制。 教师提问：今天我们学到了什么？（生：学会了发酵技术的基本原理，了解了常见的发酵菌种及其应用，认识了发酵过程的控制。） 教师补充：希望大家能够将学到的知识应用到实际生活中，多关注身边的发酵现象和技术。 教师布置课外任务。 学生调查最感兴趣的与发酵技术相关的一种职业，如面包师、制药厂技术员、食品厂技术员、酿酒厂技术人员等，了解该职业主要的工作内容和职业特点。 学生可以在下周课堂上分享他们的调查结果。
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