1.1 传统发酵技术的应用课件-高二下学期生物人教版选择性必修3(共29张PPT)

(共29张PPT)
第1节
传统发酵技术的应用
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。
学习目标
从传统发酵技术到发酵工程
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。
(自然发酵或曲种传代的固定发酵，不明白其原理)
1857年：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 ，从而将酵母菌与发酵联系起来。
1 897年科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解发酵的本质。微生物的 分离和纯化技术使发酵工艺不断完善，传统的固体发酵开始向半固定和液体发酵。
20世纪40年代利用发酵工程大规模生产青霉素，随着链霉素、金霉素和土霉素
等抗生素的发现及生产， 抗生素发酵工业兴起。
1957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。
20世纪70年代以后基因工程、细胞工程等发展，使发酵工程进入定向育种的 新阶段。如人胰岛素和干扰素大量生产。
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，更加合理地控制发酵过程。
发酵与传统发酵技术
1.发酵的概念
发酵是指人们利用 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。
不同的微生物具有产生不同代谢产物的
能力，因此利用它们就可以生产出人们
所需要的多种产物。
据史料记载，早在公元5世纪魏代古籍中，就有腐 乳生产工艺的记载， “干豆腐加盐成熟后为腐乳”。 到了明代我国就大量加工腐乳，而今腐乳已成长为 具现代化工艺的发酵食品。 又称东方乳酪。
(1)参与的微生物：酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要 作用的是毛 霉。
(2)腐乳的特点：豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽 和氨基酸，味道鲜美，易于消 化 吸 收，便于保 存。
让豆腐上
长出毛霉
密封
发酵
香料
腌制
传统发酵技术
(1)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。
(2)类型：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。
(3)发酵产品：利用传统发酵技术制作的食品有腐乳、酱、 酱油、醋、 泡菜和豆豉等。
(4)优点和缺点
传统发酵技术的优点有操作简单，便于家庭式或作坊式生产，它是文化的传
承等； 缺点有生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不
课堂练习
(1)发酵是指人们利用微生物，在缺氧的条件下，将原料通过微生
物的代谢转化为人类所需要的产物( X )
(2)毛霉主要通过产生蛋白酶分解蛋白质参与腐乳发酵(
(3)腐乳制作利用了毛霉等真菌的有氧呼吸(√ )
1.下列关于传统发酵技术的叙述，错误的是
A.传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵
B.传统发酵利用的微生物一般为天然存在的单一菌种
C.传统饮食中的酱油、醋、泡菜等可通过传统发酵获得
D.传统发酵存在杂菌情况不明、过程控制缺乏标准等问题
2.下列关于腐乳制作原理的叙述，不正确的是
A.腐乳制作实质就是利用发酵技术，将大分子有机物分解为小分子 有机物的过程
B.腐乳制作中，起作用的微生物多为异养型真菌
C 传统发酵利用的是天然存在的菌种，所生产的食品安全性更高
D.家庭自制腐乳时， 一般不需要单独接种菌种
发酵 产品 所需菌种 生物分类 代谢类型 适宜温度
发酵对氧的需求
泡菜 乳酸菌 原核生物 异氧厌氧型 室温
密闭不需要氧
果酒 酵母菌 真核生物 异养兼性厌氧 18~30℃
前期需氧，后期
不需氧
果醋 醋酸菌 原核生物 异养需氧 30~35℃
一直需要氧
= 尝试制作传统发酵食品
尝试制作传统发酵食品
有些蔬菜，如小白菜和萝卜等含有丰富的硝酸
盐。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。
制作泡菜
(1)菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌。
(2)原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
—
反 应 式：C H O 酶 2C H O 乳酸)+能量
乳酸含量0.4%~0.8% 时，口味、品质最佳
随乳酸增加， pH 会变小，口感变酸。
①盐的作用：
调味；抑制其他微生物生长
②盐水浓度要适宜的目的：过高：口味不佳，乳酸菌发酵受到抑制； 过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
③盐水煮沸的目的：杀灭其中杂菌；去除水中的氧气
④冷却的目的：为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动
适宜的温度；
根据室内温度控制发酵时间，严格控制厌氧条件。
配制盐水 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；
新鲜蔬菜、调味品、泡菜坛或其他密封性良好的罐子
尝试制作传统发酵食品
亚硝酸盐的含量低
制作流程
发酵条件
材料用具
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 ，放 入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满；
⑤为什么泡菜坛中的菜料只能装八成满
a. 防止发酵初期酵母菌等产生CO 造成发酵液溢出坛外；
b.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。
尝试制作传统发酵食品
配制盐水
原料处理、 蔬菜装坛
加盐水 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖
配制盐水
原料处理、 蔬菜装坛
= 尝试制作传统发酵食品
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；
用水封闭坛口的目的是使坛内与坛外空气隔 绝，这是最简易的营造无氧环境的方法。说 明乳酸菌进行乳酸发酵需要无氧环境。
配制盐水 ⑥用水密封泡菜坛的目的是什么 这说明泡菜制作需要什么条件 ]
原料处理、 蔬菜装坛
加盐水
尝试制作传统发酵食品
封坛发酵
发酵初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因
泡菜发酵阶段：
a. 发酵初期：大肠杆菌、酵母菌等较活跃，利用O , 产 生CO , 有气泡从坛沿水 槽中间歇性放出，逐渐形成厌氧状态，乳酸菌开始发酵；
b.发酵中期：由于乳酸发酵，乳酸不断积累、 PH 降低，厌氧状态形成，乳酸菌活 跃，产生大量乳酸；同时，酵母菌、大肠杆菌等活动受抑制，由于O 耗尽，需氧 型微生物受抑制。这一时期为泡菜完全成熟阶段。
c. 发酵后期：继续进行乳酸发酵，乳酸含量继续增多，当PH 过低时，乳酸菌活动 受 抑 制，发酵速度缓慢甚至停止。
尝试制作传统发酵食品
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”。在用质量
分数为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，结果如 图。请你帮他分析下列问题：
(1)据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适 为什么
10天后食用比较合适。因为此时亚硝酸盐含量低。
(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
加盐太多，盐浓度过高，杀死了乳酸菌等微生物。
(3)加入“ 陈泡菜水”的目的是什么
"陈泡菜水"含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。
尝试制作传统发酵食品
亚硝酸盐含量/(mg/kg)
发酵时间/d
泡菜发酵过程中乳酸菌数量、乳酸含量和亚硝酸盐含量的变化情况
发酵时期 乳酸菌 乳酸
亚硝酸盐
发酵初期 少(O 抑制乳酸菌活动) 少
增加(硝酸盐还原菌的作用)
发酵中期 最多(乳酸积累，抑制 其他菌活动) 增多
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)
发酵后期 减少(乳酸积累，pH下 降，抑制乳酸菌活动) 继续增多， 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)
变化曲线 发酵时间
间 时
酵 发
亚硝酸盐
乳酸
以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入
坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中
注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是
A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死
B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
原理 ■ 在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖
C H O +60 +6H O→6CO +12H O+ 能量
■在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵
C H O →2C H OH+2 CO +能量
此君欲葡 功若饮萄 当问琵美 属酒琶酒 何马夜 处上光 来催杯
尝试制作传统发酵食品
制作果酒和果醋
植物体表面天然的酵母菌
应用的微生物
①冲洗的目的：去除表面灰尘、污物
②冲洗1-2次即可，能否反复冲洗，为什么
不能，防止洗去葡萄皮表面的野生酵母菌
③应该先冲洗再去梗，还是先去梗再冲洗 为什么
应该先清水冲洗，再去除枝梗。避免去除枝梗时葡
萄破损，减少葡萄被杂菌污染的机会。
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
酒精发酵
尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋
果酒制作流程
70%的酒精的作用：消毒
榨汁装瓶 ①葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间
a.防止发酵过程中产生的CO 造成发酵液溢出
b. 酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O 后，再进行酒精发酵；
②每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：
排出CO , 防止发酵瓶爆裂
③拧松但不打开的目的：
防止杂菌和空气倒流进入发酵瓶。
尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋
器具消毒
冲洗葡萄
b. 当氧气充足，缺少糖源时：:将乙醇转变成乙醛，再将乙醛变为乙酸
C H OH+O 酶 CH COOH ( 乙 酸 ) + H O
醋酸杆菌：原核生物
C H O +20 酶 2CH COOH (乙酸)+2CO +2H O
尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋
a. 当氧气、糖源充足时： 将糖分解成乙酸
原理
果酒
思考：在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵
不会。发酵温度、pH 不利于酵母菌生长
尝试制作传统发酵食品
清洗用具及消毒一 →冲洗葡萄一榨汁装瓶一 →酒精发酵— →醋酸发酵
制作果酒和果醋
制作步骤
果醋
项目 酒精发酵
醋酸发酵
气味和味道 酒味
酸味
气泡和泡沫 有
无
发酵液颜色
浑浊，液面形成白色菌膜
以紫葡萄作原料) 颜色加深变成深红色
尝试制作传统发酵食品
制作果酒和果醋
结果分析
装置图 结构
作用
充气口 排气口 出料口 充气口
①醋酸发酵时连接充气泵，输入 无菌空气；
②制果酒时关闭充气口
排气口
用来排出_CO _
长而弯曲的胶管
防止空气中微生物的污染
出料口
便于取料，及时监测发酵进行的
情况
尝试制作传统发酵食品 制作果酒和果醋
装置图
课堂小结 泡菜制作 果酒制作
果醋制作
发酵菌种 乳酸菌(二分裂) 酵母菌(孢子生殖、出芽生殖)
醋酸菌(二分裂)
菌种来源 植物体表面天然的乳酸菌 传统的葡萄酒酿造采用自然发酵， 主要是附着在葡萄皮上的野生型 酵母菌
空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸 菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌
菌种代谢类型 异养厌氧型 异养兼性厌氧型
异养需氧型
菌种细胞类型 原核细胞 真核细胞
原核细胞
发酵原理 在无氧的情况下： C H O 酶 2 C H O (乳酸)+能量 在有氧条件下： C H O +6H O+60 6CO +12H O+能量 在无氧条件下： 西 每 C H1206 → 2C H OH+2CO +少量能量
氧气、糖源都充足时：
C H O + 2 0 酶 ，
2CH COOH+2H O+2CO +能量 氧气充足、缺少糖源时：
C H OH+O
CH COOH+H O+能量
发酵 条件 温度 18—20℃ 一般控制在18-30℃,最适合温 度28℃左右。
30-35℃
时间 8-10d 10-12d
7-8d
氧气 不需要氧气 初期需氧，后期不需氧
需要氧气
PH=3
酶
(3)当氧气不充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙 醛变为乙酸( × )
(4)制作果醋的温度比制作果酒的温度高(
(1)常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌(
(2)酿酒酵母的最适生长温度约为28℃(√ )
判断正误
B.发酵期间乳酸不断积累，当它的质量分数为5%~20%时，泡菜口味最佳
C. 发酵时间、发酵温度和使用的食盐量都会影响泡菜中亚硝酸盐的含量
D.泡菜坛子内的白色菌膜和变酸的果酒表面的菌膜所含的主要菌种相同
下列关于制作泡菜的叙述，正确的是
A.泡菜制作的过程中，乳酸菌在产生乳酸的同时还会产生亚硝酸盐
课堂练习
说法错误的是
A.用体积分数为70%的 酒精对图述装置进行
消毒后，再装入果汁
B. 甲装置在酿酒过程中被
杂菌污染的机会比其他两装置大
课堂练习
4.如图为果酒与果醋发酵的简易装置及兴趣小组设计的改进装置示意图，下列
C .丙装置转为果醋发酵更容易，只需通过气阀2通气即可
D.与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定
Na CO 溶液
气阀1
丙
甲
乙