1.1传统发酵技术的应用 课件(共22张PPT1个视频)-2025-2026学年高二下学期《生物》(人教版)选必修3

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名称 1.1传统发酵技术的应用 课件(共22张PPT1个视频)-2025-2026学年高二下学期《生物》(人教版)选必修3
格式 pptx
文件大小 52.1MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2025-11-01 19:15:02

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文档简介

(共22张PPT)
人教版 选择性必修3
第1章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
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。
1897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。
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,更加合理地控制发酵过程。
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,从而将酵母菌与发酵联系起来。
1857年
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。
20世纪40年代
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。
20世纪70年代以后
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。
(自然发酵或曲种传代的固定发酵,不明白其原理)
从传统发酵技术到发酵工程
科技探索之路
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?
葡萄及葡萄酒
从社会中来
酵母菌无氧呼吸产生了酒精
醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸
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。
(3)类型:
(1)概念:
需氧发酵
厌氧发酵
1、发酵
(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。
(4)产品:
一、发酵与传统发酵技术
醋酸发酵、谷氨酸发酵
酒精、乳酸(泡菜、酸奶)发酵
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。
(1)概念:
(2)类型:
固体发酵
半固体发酵
泡菜、粮食白酒、腐乳等
豆豉、酱、酱油等
2.传统发酵技术
一、发酵与传统发酵技术
【思考】使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗?
使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。
不属于;
(3)类型:
通常是家庭式或作坊式的
混合菌种
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——①腐乳
原料:豆腐。
参与发酵的微生物:____、____和____等,
其中起主要作用的是_____。
发酵原理:经过微生物的发酵(蛋白酶),豆腐中的蛋白质被分解成_________________ _。
酵母
曲霉
毛霉
毛霉
小分子的肽和氨基酸
豆腐发酵中的毛霉
电子显微镜下的毛霉
丝状真菌,其生殖方式为孢子生殖,代谢类型是异养需氧型
来源:空气中或干棕叶(或稻草)上的毛霉孢子。
是传统发酵技术,若直接接种毛霉,则不属于。
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
制作简单且成本低
优点
天然菌种品质各异,而且生产效率较低,产物不单一,纯度不高
缺点一
生产条件不易控制,易受杂菌污染
缺点二
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 分析传统发酵技术的优点和缺点。
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——②泡菜
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——②泡菜
菌种来源:
植物体表面天然的乳酸菌
代谢类型:
异养厌氧型
种类:
发酵原理:
在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量

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;
乳酸菌是发酵糖类主要产物为乳酸的一类细菌的总称。自然界中分布广泛(空气、土壤、植物体表、人或动物肠道),常见有乳酸链球菌和乳酸杆菌
乳酸链球菌
乳酸杆菌
泡菜坛子使用之前要检查密封性
制作过程:
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
加盐水
封坛发酵
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;
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;
过高:乳酸发酵受抑制,泡菜风味差;
过低:杂菌易繁殖,导致泡菜变质。
杀菌除氧
严格控制无氧环境
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。
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——②泡菜
调味,抑制其他微生物生长
26~30℃,为了不影响乳酸菌的生命活动
若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐被微生物还原成亚硝酸盐
为了不影响乳酸菌的生命活动
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;
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。
②可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态;
一般来说,腌制成功的泡菜汤清亮,无浮膜,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。
注意:亚硝酸盐本身并不致癌,亚硝酸盐会转化为亚硝胺(致癌、致畸和致突变)作用。
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——②泡菜
5. 泡菜发酵过程中,乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化:
时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵前期
发酵中期
发酵后期
变化曲线
少(O2抑制乳酸菌活动)

增加(硝酸盐还原菌的作用)
最多(乳酸菌比其他杂菌更耐酸。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)
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)
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。
一、发酵与传统发酵技术
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?
(2)泡菜“咸而不酸”,造成这个结果最可能的原因是什么?
(3)加入“陈泡菜水”的目的是什么?
10天后食用比较好,因为此时的亚硝酸盐含量低。
可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。
“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌,可快速发酵产生乳酸。
一、发酵与传统发酵技术
P8【拓展应用】
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——③果酒和果醋
酵母菌(果酒)和醋酸菌(果醋)
参与发酵的微生物:
①酵母菌
A.是单细胞真菌,真核生物,新陈代谢类型为兼性厌氧性。
B.繁殖方式为多以出芽方式进行。
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。
酵母菌生长的最适pH偏酸性,
pH<2.5或pH>8时,酵母菌生长受抑制
氧气充足时才能进行旺盛的生理活动,深层发酵时短时间中断氧气供应即可死亡。
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——③果酒和果醋
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种
菌种来源
发酵原理
发酵条件 温度
时间
氧气
pH


酵母菌
醋酸菌
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菌种或从食醋中分离醋酸菌
① 在有氧条件下:
C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量
② 在无氧条件下
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量


① 氧气、糖源都充足时:
C6H12O6+2O2
2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量
② 缺少糖源时
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
一般控制在18~30℃
30~35℃
10~12d
7~8d
初期需氧,后期不需氧
始终需要氧
最适pH为5.4~6.0
最适pH为4.5~5.0
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。
制造有氧条件,进行醋酸发酵;又减少空气中的尘土污染
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——③果酒和果醋
防止氧气进入,利于酒精发酵
(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?
产生气泡,酵母菌发酵产生CO2;
②产热,会使发酵液温度上升,应注意控温;
③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。
④果醋发酵完成时,在发酵液的液面上会出现一层菌膜,这是醋酸菌膜。
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——③果酒和果醋
(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?
还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。
可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。
③可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量;
在有氧的情况下,醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转 化为乙醛进而转化为醋酸。
乳酸菌能将糖分解为甘油、酒石酸等,从而使果酒变质。
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——③果酒和果醋
(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,不会继续发酵。
在工业上,后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。或者买一瓶醋,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(即醋酸菌膜),用这层薄膜进行接种亦可。
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。
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——③果酒和果醋
一、发酵与传统发酵技术
2.传统发酵技术实例——③果酒和果醋
出料口
充气口
排气口
酒精发酵时关闭
醋酸发酵时连接充气泵充气
每隔一段时间打开几秒,排气
便于取样检查和放出发酵液
胶管长而弯?
防止空气中杂菌感染
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
该装置还能继续改进吗?
P8【拓展应用】
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?
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。
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。
到社会中去
感谢您的观看