新教材人教选择性必修3第1章-第1节-传统发酵技术的应用-课件(55张)

1、第1章发酵工程新课程标准内容学科核心素养1.举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。2.说明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能,工业化生产人类所需产品。3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。1.生命观念:分析不同微生物的生理和代谢特点确定合理的培养基配方,形成微生物的结构与适应观;掌握培养基的制备、高压蒸汽灭菌、平板划线法和稀释涂布平板法、显微镜计数法等操作技术的根本原理,理解微生物个体与种群的关系,理解微生物生长规律,形成生物学整体观与系统观。4.说明在发酵工程中灭菌是获得纯洁的微生物培养物的前提。5.说明无菌技术是在操作过程中,保持无菌物

2、品与无菌区域不被微生物污染的技术。6.举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物。2.科学思维:概述微生物发酵的根本原理;说明微生物选择培养的原理;通过类比的方法归纳总结微生物筛选的一般原理,根据筛选原理,确定培养基合理配方,培养运用类比、归纳和演绎等思维方法;说明发酵产品生产过程需要提供必要的技术和条件。3.科学探究:通过尝试制作泡菜、果酒和果醋,探索传统发酵技术的条件及影响因素;根据发酵产品和微生物的不同讨论发酵工程中的发酵条件及控制方法。7.概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物别离和纯化的常用方法。4.社会责任:讨论泡菜的食品平安问题;关注有害生物的控制,宣传健康

3、的生活方式;认同防止微生物的扩散导致生态问题或健康平安问题的发生,增强社会责任感;认可发酵工程在生产上的重要应用价值第1节传统发酵技术的应用学习目标1.通过分析与发酵有关的历史资料,建构发酵的概念。2.通过分析制作传统发酵食品的实例,建构传统发酵技术的概念,归纳传统发酵技术的优点和缺点,认同传统发酵食品是我国传统饮食文化的重要组成局部。3.尝试制作泡菜、果酒和果醋。4.能够分析各种环境因素对发酵过程的影响。5.讨论发酵食品存在的平安性问题,倡导健康的生活方式。问题探究知识生成联系实际素养落实知识梳理夯实根底一、发酵与传统发酵技术1.发酵(1)发酵的历史:约9 000年前,我们的祖先就会利用 将

4、谷物、水果等发酵成含 的饮料。1857年,法国微生物学家巴斯德通过实验证明,酒精发酵是由 引起的。(2)发酵的概念: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。微生物知识梳理夯实根底酒精活的酵母菌微生物的代谢必备知识素养奠基2.传统发酵技术(1)腐乳的发酵参与发酵的微生物:多种微生物,如酵母、曲霉和毛霉等,其中起主要作用的是 。发酵原理:经过微生物的发酵,豆腐中的蛋白质被分解成 . 。(2)传统发酵技术的概念:直接利用原材料中 ,或利用 保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。毛霉氨基酸小分子的肽和天然存在的微生物前一

5、次发酵(3)传统发酵技术的特点及主要食品以混合菌种的 发酵为主,通常是家庭式或作坊式的。主要食品有腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉。二、尝试制作传统发酵食品(1)乳酸菌代谢特点:厌氧细菌,在无氧的情况下能将葡萄糖分解成 ,反响简式: 。生产应用:用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。固体发酵及半固体乳酸(2)酵母菌代谢特点:单细胞真菌, 微生物,在无氧条件下能进行酒精发酵,反响简式为 。酿酒酵母的最适生长温度约为 。生产应用:用于酿酒、制作馒头和面包等。(3)醋酸菌代谢特点: 细菌,当 都充足时能通过复杂的化学反响将糖分解成乙酸,反响简式为 ;当缺少糖源时那么直接将乙醇转化为 ,再将乙醛变为乙酸,反响

6、简式为 。最适生长温度为 。兼性厌氧28 好氧O2、糖源乙醛3035 生产应用:用于制作各种风味的醋。5%20%煮沸八注补充水温度(1)菌种的来源利用植物体外表天然的 。乳酸菌满水(1)菌种来源新鲜水果的果皮外表附着有大量的不同种类的 。(2)方法步骤器具消毒:将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净,用 . 消毒,晾干备用。冲洗:取新鲜葡萄,用清水冲洗12次,再去除 和腐烂的籽粒,沥干。野生酵母菌的酒精体积分数为70%枝梗榨汁:用榨汁机榨取葡萄汁,装入发酵瓶中,留大约 的空间,盖好瓶盖。酒精发酵:温度控制在1830 ,每隔12 h左右将瓶盖 ,但不要翻开瓶盖。发酵时间为1012 d。醋酸发酵:

7、葡萄酒制作完成后,翻开瓶盖,盖上 ,进行葡萄醋的发酵,温度为3035 ,时间为78 d。1/ 3拧松一次一层纱布问题探究知识生成新知探究一发酵与传统发酵技术建立概念达成素养问题探究资料1:腐乳又称豆腐乳,是中国流传数千年的特色传统民间美食,因其口感好、营养高,深受中国老百姓及东南亚地区人民的喜爱,是一道经久不衰的美味佳肴。早在公元5世纪的北魏古籍中,就有关于腐乳生产工艺的记载,而今腐乳已成长为具现代化工艺的发酵食品。资料2:工艺流程让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制(1)毛霉的生长:将豆腐块平放在笼屉内,将笼屉中的温度控制在1518 ,并保持在一定的湿度。约48小时后,毛霉开始生长,3

8、天之后菌丝生长旺盛,5天后豆腐块外表布满菌丝。豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子,而现代的腐乳生产是在严格无菌的条件下,将优良毛霉菌种直接接种在豆腐上,这样可以防止其他菌种的污染,保证产品的质量。(2)加盐腌制:将长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在瓶中,同时逐层加盐,随着层数的加高而增加盐量,接近瓶口外表的盐要铺厚一些。加盐腌制的时间为8天左右。加盐可以析出豆腐中的水分,使豆腐块变硬,在后期的制作过程中不会过早酥烂。同时,盐能抑制微生物的生长,防止豆腐块腐败变质。(3)配制卤汤:卤汤直接关系到腐乳的色、香、味。卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的。卤汤中的酒可以选用料酒、黄酒、米酒、高粱酒等,含

9、量一般控制在12%左右。加酒可以抑制微生物的生长,同时能使腐乳具有独特的香味。香辛料种类很多,如胡椒、花椒、八角、桂皮、姜、辣椒等。香辛料可以调制腐乳的风味,也具有防腐杀菌的作用。可根据个人口味配制卤汤。问题(1):豆腐上长的白毛与毛霉有何关系?腐乳外部致密的“皮又与毛霉有何关系?提示:豆腐上长的白毛是毛霉的白色菌丝,严格地说是直立菌丝,在豆腐上还有匍匐菌丝。“皮是前期发酵时在豆腐外表上生长的菌丝,它能使腐乳成形。问题(2):在毛霉的代谢过程中主要有哪些物质参与使豆腐发酵变成腐乳的过程?提示:主要是毛霉产生的蛋白酶和脂肪酶参与腐乳的发酵过程。问题(3):从温度的角度考虑,盛夏制作腐乳会有什么不

10、利影响?提示:毛霉适宜生长的温度是1518 ,假设盛夏制作腐乳,此时气温较高,容易导致豆腐腐败变质。问题(4):加盐的时候为什么随着层数的加高而增加盐的用量,且接近瓶口外表的盐要铺厚些?提示:因为越靠近瓶口微生物越多,被污染的可能性越大,故随着层数加高应增加盐量。问题(5):在腐乳制作时腐败变质的可能原因有哪些?提示:参加的盐、酒或香辛料过少,它们都对微生物的生长具有抑制作用;在参加豆腐的过程中动作不迅速;发酵瓶密封不严。(1)腐乳的制作原理归纳总结菌种毛霉、曲霉、酵母等,主要是毛霉代谢类型异养需氧型繁殖方式孢子生殖前期发酵主要是毛霉等微生物生长。需要满足微生物生长所需要的适宜的温度、充足的氧

11、气、一定的湿度后期发酵是微生物生长产生的酶发挥作用的过程。需要抑制微生物的生长,主要是控制高盐、无氧等条件,同时加入酒和香辛料(2)传统腐乳制作与现代腐乳生产的区别 生产方式比较项目 传统制作现代生产是否灭菌不需灭菌严格无菌条件菌种来源空气中的毛霉孢子经筛选的优良毛霉菌种影响腐乳品质的主要因素拓展(1)菌种:菌种是发酵的关键,如果菌种退化,那么会影响腐乳品质。如有杂菌污染那么直接影响产品的色、香、味。(2)温度:温度影响菌丝的生长和代谢。温度过低会延长发酵时间,温度过高易使杂菌生长。(3)豆腐中的含水量:以70%为宜,含水量过高的豆腐不易成形,含水量过低会影响毛霉的生长。(4)盐的用量:盐浓度

12、过低,腐乳易腐败变质,盐浓度过高,会影响腐乳的口味。(5)卤汤中的酒量:一般控制在12%左右,过少缺乏以抑制杂菌,过多会抑制酶的活性而影响后期发酵。(6)香辛料:参加的香辛料的种类和数量会影响腐乳的风味和质量。1.豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在 32 h 内定期取样观测发酵效果。以下相关表达错误的选项是( )A.该实验的自变量是菌种、发酵时间B.如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是好氧菌C.发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发

13、酵时间呈直线上升关系,那么可以确定发酵的最正确时间为32 hD.大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为氨基酸和肽,脂肪转变为脂肪酸和甘油即时应用C解析:如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,那么无法确定发酵的最正确时间;假设要确定最正确发酵时间,可在原操作的根底上,继续延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最正确的发酵时间。2.传统的酱油制作工艺采用面粉、黄豆做成酱饼,通过蒸熟、发酵、摊晒,然后将酱饼捣碎和盐汤盛入缸中,主要利用黑曲霉发酵,经56个月日晒夜露,不断搅动着酱缸里的酱,进行“捣缸,待酱料完全熟化,再进行

14、压榨过滤。以下说法错误的选项是( )A.“蒸熟使大豆蛋白质变性,并杀灭附着在原料上的微生物C.“捣缸的目的是通风降温,混合均匀,以利于黑曲霉正常生长繁殖D.黑曲霉产生的蛋白水解酶等多种酶可水解原料中的蛋白质,增加酱油的鲜味B解析:“蒸熟使大豆蛋白质变性,有利于后期发酵,同时起到杀灭附着在原料上的微生物的作用;加盐主要是抑制某些腐生微生物的活动,同时赋予酱油一定的咸味;黑曲霉是一种好氧菌,“捣缸的目的是通风供氧,降低温度,混合均匀,以利于黑曲霉正常生长繁殖;黑曲霉有复杂的酶系统,蛋白水解酶等多种酶可水解原料中的蛋白质,增加酱油的鲜味。新知探究二制作传统发酵食品问题探究活动:阅读教材P6“探究实践

15、:制作泡菜,结合生活常识思考、讨论下面的问题。问题(1):发酵初期发酵坛的水槽内会间歇性有气泡冒出,试分析气泡产生的原因。为什么泡菜坛内有时会长一层白膜?提示:气泡的产生是由于酵母菌等微生物进行细胞呼吸产生CO2。形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,其外表氧气含量也很丰富,适合酵母菌繁殖。问题(2):为什么在泡菜制作过程中要保持无氧环境?如何制造泡菜制作中的“无氧环境?提示:制作泡菜所用的菌种是乳酸菌,乳酸菌是一种厌氧菌,只有在无氧环境中才会进行乳酸发酵。选择的泡菜坛要有很好的气密性;参加蔬菜后要注入盐水并没过全部菜料;盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清

16、水。问题(3):泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化如图,结合曲线数据分析亚硝酸盐含量变化的原因。提示:泡菜在开始腌制时,坛内环境有利于杂菌的繁殖(包括一些硝酸盐复原菌),这些菌可以促进硝酸盐复原为亚硝酸盐。但随着腌制时间的延长,乳酸菌大量繁殖,对硝酸盐复原菌产生一定的抑制作用,使其生长繁殖受到影响,同时形成的亚硝酸盐又被分解,因而亚硝酸盐含量下降。问题(4):日常生活中不能吃存放时间长、变质的蔬菜的原因是什么?提示:存放时间长、变质的蔬菜中含有大量的亚硝酸盐,亚硝酸盐在特定的条件下会转变成亚硝胺,亚硝胺具有致癌作用,同时对动物具有致畸和致突变作用。资料:人类利用微生物发酵制作果酒、果醋的历史源远流

17、长。与这悠久的历史一同沉淀的,是有关酒与醋的各种传说与文化。你品尝过果酒吗?果酒中,葡萄酒醇厚、浓郁,耐人寻味,苹果酒清香、明快,风味清爽。如果将果酒进一步发酵,还能获得果醋。酸度较高的果醋可用于烹调,酸度较低的果醋是一种新兴的饮料。无论是果酒还是果醋,都具有一定的保健养生的成效。生产流程:(1)选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,切莫在冲洗前除掉枝梗。(2)有条件的可用榨汁机榨汁,无条件的可手工挤压,只要将汁水挤压出来即可。榨汁机使用前应当洗净并晾干。手工挤压的无需倒掉渣滓,只是做出来的成品会有沉淀而已,滤掉即可饮用。(3)按口味向汁水内投入碎冰糖,白糖也可,只是口感可能会较为稀散,不厚重。

18、(4)将榨汁完毕后的汁水灌装。最好选用带盖子的玻璃罐。盖子方便定时放气。葡萄汁装入玻璃罐时,要留有大约1/3的空间。(5)假设温度在1825 ,10到12天即可做成果酒。假设不知道温度,也可在放气的时候,视酒气而定。通气条件下假设温度在3035 ,7到8天即可做成果醋。问题(5):酵母菌和醋酸菌在细胞结构方面的主要区别是什么?发酵场所有何不同?提示:酵母菌属于真核生物,醋酸菌属于原核生物,酵母菌中有以核膜为界限的细胞核而醋酸菌没有。酵母菌的有氧呼吸场所是细胞质基质和线粒体,无氧呼吸场所是细胞质基质。醋酸菌只能进行有氧呼吸,全过程均在细胞质中进行。问题(6):酒精发酵过程中往往“先通气后密封“先

19、来水后来酒,试解释原因。提示:通气的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖;密封的目的是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。酵母菌首先进行有氧呼吸产生了水,然后进行无氧呼吸才产生酒精。问题(7):为什么果酒搁置时间过久会有酸味,而且外表常有一层菌膜?提示:醋酸菌在缺乏糖源时,可以将酒精转化为乙醛,再将乙醛转化为乙酸,所以果酒搁置时间过久,会因醋酸菌的代谢而产生酸味。菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的。问题(8):醋酸菌进行醋酸发酵时,无论是利用糖源还是酒精,都需要氧气这一重要条件,请说明原因。提示:醋酸菌是好氧菌,在生活过程中始终需要氧气,如果氧气中断那么会引起醋酸菌的死亡。问题(9):果酒、果醋发酵装置

20、的设计如图。分别有什么作用?排气口胶管长而弯曲,有何作用?提示:充气口:在酒精发酵时关闭,在醋酸发酵时连接充气泵充入无菌空气。排气口:排出酒精发酵时产生的CO2。出料口:用来取样检测和放出发酵液。防止空气中杂菌污染。问题(10):冲洗葡萄时为什么是先冲洗后去梗而不能先去梗后冲洗?为什么冲洗葡萄的次数不能过多?提示:去梗后再冲洗,增加被杂菌污染的时机。防止将葡萄皮上的野生型酵母菌冲洗掉。问题(11):葡萄汁充入发酵瓶后,为什么不能超过发酵瓶总体积的2/ 3?提示:因为有氧呼吸阶段酵母菌需要氧气,保存 1/3的体积(空气)可以为酵母菌提供氧气,还可以防止发酵液在发酵过程中溢出甚至引起爆炸。问题(1

21、2):在果酒和果醋制作过程中,需要控制的温度相同吗?为什么?提示:不相同。因为二者所利用的微生物不同,果酒制作利用的是酵母菌,温度应严格控制在1830 ,果醋制作利用的是醋酸菌,温度应严格控制在3035 。问题(13):为防止杂菌污染,实验中需采取哪些措施?提示:需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如先冲洗葡萄再去梗;清洗榨汁机和发酵瓶并用体积分数为70%的酒精消毒;果酒发酵过程中拧松瓶盖,而不是拧开瓶盖。问题(14):果酒制作过程中酵母菌数量、酒精浓度及发酵液的pH分别有何变化?制作果醋时发酵液中醋酸菌的数量、发酵液的pH有何变化?提示:酵母菌数量、酒精浓度先增加后稳定,发酵液的pH先下降

22、后稳定。醋酸菌数量先增加后稳定,发酵液pH先下降后稳定。归纳总结(1)泡菜腌制过程中,乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵前期少(有O2,乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他微生物活动)积累、增多下降(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累,pH继续下降,抑制其活动)继续增多下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)(2)果酒、果醋制作比较发酵条件温度1830 3035 时间1012 d78 d氧气初期需氧,后期不需氧需要氧气即时应用C3.酸豆角以其色泽金黄、咸酸适宜、鲜香嫩脆的特有品质深受人们的喜爱。以下有关

23、酸豆角制作工艺及特有品质的表达,错误的选项是( )B.食盐的用量不仅影响酸豆角的口感,还会影响其中亚硝酸盐的含量C.酸豆角腌制过程中,仅有厌氧的乳酸菌活动,故发酵时需营造严格的无氧环境D.在发酵过程中,豆角的细胞壁受到的损伤比较小,故酸豆角能保持嫩脆的口感解析:刚入坛内的豆角外表的杂菌包括一些需氧菌,随着发酵过程中乳酸积累抑制了杂菌的生长,故在腌制的初期,不只有厌氧的乳酸菌活动。4.与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒的黄酒是中国特产,即墨老酒是黄酒中的珍品,按照“黍米必齐、曲蘖必时,水泉必香、陶器必良、湛炽必洁、火剂必得的古代造酒六法(古遗六法)酿制而成。以下关于我国传统黄酒发酵的表达,错误的选项

24、是( )B.“曲蘖指酿造老酒的酵母菌,在酿造黄酒过程中初期进行有氧呼吸,后期进行无氧呼吸C.“湛炽必洁为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D.“火剂必得的目的是大火升温,保持高温是促进酵母菌无氧呼吸酿酒的前提D解析:“火剂必得是指控制适宜的温度保证酵母菌发酵所需,通常为1830 。联系实际素养落实科技情境2021年8月?自然?杂志在线发表了一篇论文,某科研团队与合作者在国际上首次人工创立了单条染色体的真核细胞,中国科学家独立创造了全新的自然界不存在的生命。研究人员历经4年时间,通过15轮的染色体融合,最终成功创立了只有一条线型染色体的酿酒酵母菌株。经过代谢、生理、繁殖功能及染色体三维结构

25、的鉴定,科学家发现,虽然人工酵母的单条线型染色体三维结构发生了巨大变化,但这种酵母与天然酵母一样具有正常的细胞功能。单染色体酵母的诞生,被认为是继上世纪60年代中国人工合成牛胰岛素和tRNA之后,中国在合成生物学领域的又一个重要奉献。探究:(1)酵母菌的代谢类型是什么?提示:异养兼性厌氧。(2)单染色体酵母以葡萄糖为底物进行细胞呼吸的产物是什么?提示:有氧呼吸是二氧化碳和水,无氧呼吸是酒精和二氧化碳。知识迁移培养能力课堂小结完善概念图关键语句1.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。2.乳酸菌是厌氧细菌。醋酸菌是好氧细菌。酵母菌是兼性厌氧型

26、真菌。3.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、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。4.传统发酵食品的制作过程中,没有接种菌种,而是利用了天然存在的菌种。随堂反响1.在果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作过程中,用到的微生物分别是( )A.酵母菌、酵母菌、毛霉、乳酸菌B.酵母菌、醋酸菌、毛霉、乳酸菌C.毛霉、醋酸菌、乳酸菌、酵母菌D.酵母菌、乳酸菌、毛霉、醋酸菌B解析:参与果酒制作的微生物是酵母菌;参与果醋制作的微生物是醋酸菌,醋酸菌能将糖源或酒精转变成乙酸;参与腐乳制作的微生物有多种,如酵母、曲霉、毛霉等,其中起主要作用的是毛霉;参与泡菜制

27、作的微生物是乳酸菌。2.以下有关制作果酒、果醋和泡菜的表达,不正确的选项是( )A.制作果醋时,要适时通过充气口充气B.制作泡菜时,密封有利于主要菌种快速生长D.果酒、果醋、泡菜制作过程中发酵液pH均下降后保持稳定解析:为了提高果酒的品质,在果酒制作过程中可参加人工培养的酵母菌来防止杂菌的滋生,参加抑菌物质会影响酵母菌的生长,从而影响果酒的品质。C3.为酿制杨梅酒,小明将杨梅榨成汁后分别装入甲、乙、丙三个发酵瓶中,如以下图。以下有关说法不正确的选项是( )A.应将发酵瓶放在3035 环境中进行发酵B.甲瓶未夹住发酵瓶的充气管,会导致没有酒精生成C.乙瓶每隔一段时间需翻开排气管排气,最终可以得到杨梅酒D.丙瓶中发酵液过多,会导致发酵液从排气管流出解析:果酒发酵的最适温度是1830 。A4.在传统发酵技术中,果醋的制作往往是在果酒的制作根底上进行。如图,甲是果醋发酵装置,乙是发酵过程中发酵液pH变化曲线图,以下有关表达正确的选项是( )A.发酵初期不通气,溶液中没有气泡产生B.中期可以闻到酒香,说明进行了酒精发酵C.后期接种醋酸菌,适当通气并保持原有温度D.图乙中能正确表示pH变化的曲线是B解析:发酵初期不通气,发酵装置中存留局部空气,酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸产生二