1.1 传统发酵技术的应用-高中生物人教版（2019）选择性必修3 (共39张PPT)

(共39张PPT)
传统发酵技术
尝试制作传统发酵食品 探究 ·实践
典型习题
规律总结
Teaching Process
【教学过程】
原理②:无氧条件进行酒精发酵
反应简式：
菌种：醋酸菌
原理①:氧气、糖源都充足时，把糖分解为醋酸
反应简式： 2H O+2CO + 能量
原理②:糖源不充足时，将乙醇转化为乙醛，再变 为醋酸
-反应简式：
+能量
菌种：乳酸菌
原理：无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解为乳酸
反 应 简 式 ：C H O 酶 2C H O (乳酸)+能量
果酒 制作
果醋
制作
泡菜
制作
菌种：酵母菌
原理①:有氧条件进行大量繁殖；反应简式：
传统发酵技术
从社会中来
发酵工程：是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；
毛豆腐
梅花
味精
99梅花好味精
老酸奶
酸奶
发面团
辣白菜
凉拌西醋
陈醋
腐乳
浦萄酒
泡菜
酱油
豆豉
啤 酒
20世纪 80年代
生产氨基酸的工厂一角
之后
开始运用数学、动力学、 化学工程原理以及计算机 技术对发酵工程进行综合 研 究
一发酵技术在发展。 。。
部分发酵工程产品
1957年
谷氨酸生产获得 成功，酶制剂、 多糖等发酵工业
兴起
进入了定向育种的新阶段，利用基因工程
技术获得了具有特殊生产能力的微生物
20世纪
40年代
_利用发酵工程，使青霉素的生 产实现了产业化
我们的祖先就会利用微生物将谷
物、水果发酵为含酒精的饮料和 一其他食品，人们不明白其中的原
理
科技探索之路
酶在酵母菌发酵中的作 用，传统的固体发酵开 始向半固体发酵和液体 发酵演变
约9000 年前
20世纪 70年代
巴斯德将酵母菌与发酵联系起来
科技探索之路
1857年
1897年
从社会中来
“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。"(唐 · 王翰)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 葡萄及葡萄酒
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。
一.发酵与传统发酵技术
1.发酵
(1)发酵： 是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过
转化为人类所需要的产物的过程 微生物的
代谢
( 2 ) 原 理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力 ，因此利 用它们既可以生产出人们所需要的多种产物
好氧发酵 醋酸发酵
(3)类型氧气需求
厌氧发酵 酒精发酵、乳酸发酵
对微生物而言，“发酵”在有氧和无氧条件下都能进行。
必修一 (P 4) 中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”,是狭义的发酵概念
(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。
固体发酵 ( 泡菜、粮食白酒、腐乳等 )
-展示我国古代酿酒作坊的绘画作品
酵
豆新者 错坛
一.发酵与传统发酵技术
( 2 ) 类 型 ：
半固体发酵
2.传统发酵技术
豆豉、酱、酱油等
(3)实例：腐乳
①原料：豆腐。
②参与发酵的微生物： 酵母菌、 曲霉和 毛霉 等，其中起主要作用 的是 _毛霉 。
③发酵原理：经过微生物的发酵， 豆腐中的蛋白质被分解成_
(此外，微生物还可以产生脂肪酶， 将脂肪分解为脂肪酸和甘油)
一.发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术
小分子的肽一 和氨基酸
④制作流程
正在进行发酵的豆腐胚
卤汤中酒的含量应控制在12%左右，过高会延长腐乳 成熟的时间，过低不足以抑制微生物生长，可能导致 豆腐腐败
一.发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术( 3)实例：腐乳
让豆腐长 出毛霉
加盐腌制
加卤汤瓶
酒 ：抑制微生物生长，并使腐乳具 有独特香味；
香辛料：调味，防腐杀菌
直接利用空气中的毛霉孢子 或者直接接种毛霉(15-
18℃, 一定湿度)
方法：随豆腐层数加高增
加盐用量，接近瓶口表面十 铺厚一点
目的：析出豆腐中的 水分、抑制不需要的 微生物生长
目的：让毛霉等产生
蛋白酶和脂肪酶
卤汤包括酒和 香辛料
密封腌制
2.传统发酵技术
思考辨析：使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗
不属于；
使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。
例如：直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术， 若直接接种毛霉，则不属于。
一.发酵与传统发酵技术
二.尝试制作传统发酵食品 1 .传统发酵食品1:制作泡菜 ( 1 ) 菌 种 ：乳酸菌(原核生物) ①菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌 ②代谢类型：异养厌氧型 ③种类：乳酸链球菌、乳酸杆菌
乳酸链球菌(球状)
(2)发酵原理： 在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸
发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量百分
比为0 .4%-0 .8% 时，泡菜的口味、品质最佳；
乳酸杆菌(杆状)
C H O6 酶 、2 C H O ( 乳 酸 ) + 能 量
用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水，并将 盐水煮沸，冷却待用。
将新鲜蔬菜(如萝卜、黄瓜和豌豆等) 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；
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品① :制作泡菜
配制盐水
原料处理、 蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
(3)方法步骤
(4)结果分析与评价
①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
给泡菜坛内创造无氧环境
无氧条件
②为什么泡菜坛只能装八成满
A.在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可 以进行发酵，发酵产物中有较多的二氧化碳，如果泡菜坛装的太满，发酵液可能 会溢出坛外。
B.另外，泡菜坛装的太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料 变质腐烂。
C.泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品① :制作泡菜
(4)结果分析与评价
③ 从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜逐 渐变酸，泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是什 么 原因
乳酸菌数量增多，杂菌数量减少；
因为乳酸菌比其他杂菌更耐酸。
④泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些
温度高低，腌制方法，时间长短，食盐用量等。
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品① :制作泡菜
过高，乳酸发酵将受抑制；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质
③盐水煮沸的目的：杀菌，去除水中的溶解氧
④盐水冷却后使用的目的：为了不影响乳酸菌的生命活动
⑤泡菜坛子使用之前要检查密封性的目的：
给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件
(5)实验分析与思考：
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：
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品① :制作泡菜
牛奶发酵为酸奶主要依靠乳酸菌的 酵作用，而抗生素能够杀死或抑制手 酸 菌。
苹果酸奶
为什么含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶
到生活中去
(6)进 一 步探究
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。设计实验跟 踪检测泡菜在制作过程中亚硝酸盐含量的变化，并探索腌制方法、时间长 短和温度高低等条件对亚硝酸盐含量的影响，寻求提高泡菜质量的措施。
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。
膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、 温度和一定 的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝胺(霉变的食品中亚硝胺可增至数 十倍至数百倍)。
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品① :制作泡菜
①亚硝酸盐
②泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵初期 少(有氧气，乳酸菌 的活动受到抑制) 少 增加(硝酸盐还原菌的作 用 ) 发酵中期 最多(乳酸抑制其他 菌活动) 积累增多，pH下 降 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， p H 继续增多，pH继 续下降 下降至相对稳定(硝酸 还原菌被完全抑制) 盐 下降 抑制其活动) 曲线模型 0 发酵时间 0 发酵时间
乳酸含量
乳酸菌含量
二.尝试制作传统发酵食品
亚硝酸盐含量
0 发酵时间
动物实验表明：
亚硝胺具有致癌作用，对动 物具有致畸和致突变作用。
研究表明：
人类的某些癌症与亚硝胺(化学 致癌因子)有关。
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品① :制作泡菜
③亚硝胺的毒性
(6)进 一 步探究
在什么情况下，亚硝酸盐会转化为亚硝胺
适宜的pH 、温度和一定的微生物作用
细菌等微生物 (硝酸还原菌产生硝酸还原酶)
1.传统发酵食品1 :制作泡菜
(6)进一 步探究
二.尝试制作传统发酵食品
④亚硝胺生成
维生素C、E 和酚类物质
还原
氧化
亚硝酸盐
亚硝胺
硝酸盐
无裂纹、无砂眼
检查方法：坛口向上，压入水中， 看坛内壁有无渗水现象。
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品1 :制作泡菜
坛沿深、盖子吻合好
(7)制作泡菜的注意事项
例1. (二.拓展应用Pg,2) 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，从亚硝酸盐含量来看，
你认为该泡菜在什么时间食用比较合适
为什么 13天后食用比较好，
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
盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物
(3)加入"陈泡菜水"的目的是什么
二.尝试制作传统发酵食品
"陈泡菜水"含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸
(1)微生物 — — 酵母菌(果酒)和醋酸菌(果醋)
①酵母菌
A.是单细胞真菌，真核生物，呈圆形、椭圆形等。
B.酵母菌的繁殖方式主要为无性生殖(出芽生殖、分裂生殖、孢子 生殖),但多以出芽方式进行。
C.酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果等。
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
二.尝试制作传统发酵食品
(1)微生物 — — 酵母菌(果酒)和醋酸菌(果醋)
②醋酸菌
A.原核生物，新陈代谢类型为异养需氧型。
B.醋酸菌的繁殖方式为二分裂。
C.应用：食醋、果醋
二分裂生殖
1.传统发酵食品② : 制作果酒和果醋
二.尝试制作传统发酵食品
2CH COOH ( 乙 酸 ) + 2H O+2CO + 能
CH COOH (乙酸)+ H O+ 能量
氧气、糖源充足时
C H1 O6+2O2 酶
C2H OH+O2 酶
糖源不充足时
果 酒 ：C H 2O 酶 2C H OH +2CO + 能量
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
二.尝试制作传统发酵食品
果醋：
量
( 2 ) 原 理 ：
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
(3) 果酒发酵的条件
① 温度：酿酒酵母的最适生长温度为28℃ 左右，酒精发酵时将温 度严格控制在18℃~30℃ 。
② 氧气：前期需O , 后期无氧。
③ pH: 呈酸性。(5 . 0~6 . 0)
④ 时间：10~12天
(4) 果醋发酵的条件：
① 温度：多数醋酸菌的最适生长温度为30~35℃ ,醋酸发酵时将 温度严格控制在此范围内。
② 需要充足的氧气
③ pH: 呈酸性。
④ 时间：7~8天
二.尝试制作传统发酵食品
结构 作用 酒精发酵时状态
醋酸发酵时状态
充气口 通入空气 关闭
打开，并接入气泵
排气口 排出CO 打开
打开
出料口 便于取样监测 关闭
关闭
充气口
排气口
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
二.尝试制作传统发酵食品
(5)果酒发酵与果醋发酵的装置
出料口
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
(5)果酒发酵与果醋发酵的装置 充气口
排气口
①为什么排气口胶管长而弯曲
防 上 空 气 出 微 生 物 的 污 朵
②该装置还能继续改进吗
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
二.尝试制作传统发酵食品
出料口
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。
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。
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12 h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10~12 d。
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
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。
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
酒精发酵
果酒检测
打开瓶盖，盖上纱布 ·
果 醋 检 测
二.尝试制作传统发酵食品
(6)果酒与果醋的制作过程
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
(7)结果分析与评价
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，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵
产生CO2; 开始发酵后， CO 产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾” 现象，在发酵的10天后，这种现象最明显。
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。
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
(7)结果分析与评价
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。
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
(7)结果分析与评价
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。
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
(7)结果分析与评价
④冲洗1~2次即可，能否连续冲洗，为什么 为什么去梗前冲洗
不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少。
避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会
⑤葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间
A.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 ；
B.防止发酵过程中产生的CO 造成发酵液溢出。
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
(7)结果分析与评价
⑥在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染
A.发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为 7 0 % 的酒精消毒，晾干备用；
B.处理葡萄时应先冲洗再去除枝梗；
C.排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖。
二.尝试制作传统发酵食品
二.尝试制作传统发酵食品
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
(7)结果分析与评价
⑦如何检测果酒的发酵情况(检测是否产生酒精)
A.闻
B.品尝
C.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测(橙色 →灰绿色)
⑧如何检测果醋的发酵情况
A. 闻 ；
B.品 尝 ；
C.使用pH 试纸检测检测和比较发酵前后的pH 值 ；
D.观察醋酸菌膜是否形成。
1.传统发酵食品② :制作果酒和果醋
在上述传统发酵食品的制作过程中，我们没有接种菌种，而是利用
了天然存在的菌种。菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准
等，往往会造成发酵食品的品质不一。为了缩短发酵时间，确保品质稳定， 工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将 它们接种到物料中进行发酵。
二.尝试制作传统发酵食品
二 尝试制作传统发酵食品
到社会中去
查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程，比较自己制作果酒和果醋的方法与 这些流程有哪些异同。在此基础上，请思考：当把少量制作转化为大规模生产时，需 要解决哪些实际问题 你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗
少量制作转向大规模生产时，会遇到许多新问题。例如，少量制作果醋时，不需要 专门的搅拌装置。而大规模生产果醋时，由于发酵罐容积很大，就需要安装搅拌器， 以保障醋酸菌对O 的需求。可见在大规模生产发酵产品时，需要进行更为全面周详的 考虑，如考虑原料的来源与选样、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的 自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。
自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。在实际生产中还需要经过沉淀、过 滤、灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。果酒还需要在一定条件下进行后续发酵， 以获得特定的风味和色泽。
通过深入思考，可以感悟到，工程、技术与科学的不同——科学以“发现”为核心， 技术以“发明”为核心，工程以“建造”和“产品”为核心。 技术要通过工程设计等 环节，将一系列相关技术体系化地组合起来，才能转化应用在工程中，大规模生产人
们 需 要 的 产 品 。
.
项目 果酒制作
果醋制作
发酵菌种 酵母菌
醋酸菌
菌种来源 传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种 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
发酵原理 ①在有氧条件下： 而合 C6H1206+6O 酶6CO +6H O+能量 ②在无氧条件下 C H O6酶>2C H OH+2CO +能量
①氧气、糖源都充足时：
C H O + 2 O 酶 、
2CH COOH+2CO +2H O+能量
②缺少糖源时
C H OH+O CH COOH+H O+能量
发酵 温度 一般控制在18～30℃
30～35℃
时间 10～12d
7～8d
条 氧气 初期需氧，后期不需氧
始终需要氧
件 pH 最适pH为4.5～5.0
最适pH为5.4～6.0
二.尝试制作传统发酵食品
果酒制作与果醋制作的比较