【生物课件】2023届高三一轮复习生物：传统发酵技术的应用课件

从传统发酵技术到发酵工程①约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。②1857年，巴斯德证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的。(巴斯德发现，利用酵母菌酿酒的时候，如果发酵容器存在氧气，酒精的产生会停止，这就是所谓的巴斯德效应。)【科技探索之路】③1897年，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用。微生物的分离和纯化技术得到了应用，发酵生产的工艺和设备不断完善，传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变，作坊式手工生产向现代工业化生产方向发展。

④20世纪40年代，在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术。⑤1957年，通过人工诱变特定微生物，获得具有更高生产能力的突变类型。⑥20世纪70年代以后，基因工程和细胞工程等的发展，使发酵工程进入定向育种的新阶段。⑦20世纪80年代，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，以更加合理地控制发酵过程，目前人类已经能够自动记录和控制发酵过程的全部参数。

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；

从社会中来啤酒葡萄酒毛豆腐豆豉泡菜陈醋腐乳酸奶发面团酱油辣白菜课标内容要求核心素养对接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。1．生命观念：运用结构功能观认识乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的结构特点和代谢特点。2．科学探究：运用发酵原理，设计并完成利用天然菌种制作泡菜、果酒和果醋的实验探究并对实验结果进行分析和评价。3．社会责任：关注食品安全和健康的生活方式。第1节传统发酵技术的应用第1章发酵工程“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。葡萄及葡萄酒

从社会中来一、发酵与传统发酵技术指人们利用微生物，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（

）醋酸发酵、谷氨酸发酵酒精、乳酸（泡菜、酸奶）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。对微生物而言，“发酵”在有氧和无氧条件下都能进行。必修一（P94）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）实例——腐乳①原料：豆腐。②多种参与发酵的微生物：____、____和____等，其中起主要作用的是____。③发酵原理：在豆腐的发酵过程中，毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐的______分解成小分子的____________，脂肪酶可将脂肪水解为________________，味道鲜美，易于消化吸收。酵母曲霉毛霉毛霉肽和氨基酸2、传统发酵技术蛋白质甘油和脂肪酸丝状真菌、孢子生殖、异养需氧型、发酵的温度为15～18℃。

④制作流程让豆腐长出毛霉直接利用空气中的毛霉孢子（15-18℃，一定湿度）目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶加盐腌制目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长加卤汤装瓶卤汤包括酒和香辛料酒：抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味；香辛料：调味，防腐杀菌密封腌制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，可能导致豆腐腐败方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点正在进行发酵的豆腐胚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。（2）概念：（3）特点：2、传统发酵技术传统的发酵以___________的___________和__________为主，通常是___________或___________的。混合菌种固体发酵半固体发酵家庭式作坊式思考辨析：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。下列关于传统发酵食品的叙述，不正确的是(

)A．传统发酵产品需要多种多样的微生物B．腐乳的制作直接利用了原料中天然存在的毛霉、酵母等微生物C．传统发酵食品以单一菌种的固体发酵和半固体发酵为主D．腐乳的制作需通过微生物的代谢把蛋白质转化为人需要的氨基酸C解析：传统发酵菌种来自自然界中的微生物(天然存在的菌种)，通常以混合菌种为主，没有接种菌种，没有经过严格灭菌，C错误。制作传统泡菜二、尝试制作传统发酵食品1.乳酸发酵（1）应用的微生物：②代谢类型：④种类：③分布广泛：⑤应用：乳酸链球菌（球状）乳酸杆菌（杆状）乳酸菌异养厌氧微生物空气、土壤、植物体表、人或动物肠道乳酸链球菌、乳酸杆菌乳制品的发酵、泡菜的腌制①生物类型：原核生物（2）原理：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶发酵期间，乳酸会___________，当它的质量百分比为____________时，泡菜的口味、品质最佳；不断积累0.4%-0.8%乳酸链球菌（球状）

乳酸杆菌（杆状）植物体表面天然的乳酸菌在无氧情况下能将葡萄糖分解成乳酸2.材料用具（2）调味品：如花椒、八角、生姜、蒜瓣及其他香辛料、白酒、白砂糖和盐。（3）泡菜坛或其他密封性良好的罐子。(1)各种蔬菜（选新鲜蔬菜或其他原料，因为亚硝酸盐的含量低）均可，一般用白菜、洋白菜、黄瓜、豇豆、胡萝卜、白萝卜等。3.制作流程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；原料处理、蔬菜装坛将新鲜蔬菜洗净，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；①盐的作用：②盐水浓度要适宜的目的：③盐水煮沸的目的：调味；抑制其他微生物生长过高：口味不佳，亚硝酸盐含量高；过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。杀灭微生物；去除水中的溶解氧④为什么泡菜坛只能装八分满？

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。⑤用水密封泡菜坛的目的：⑥以上说明泡菜制作需要什么条件？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；给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件泡菜制作需要在无氧条件下进行⑦如何制造泡菜制作中的“无氧环境”？a.选择的泡菜坛要有很好的气密性；b.加入蔬菜后要注入盐水并没过全部菜料；c.盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。⑧制作泡菜往往要加入一些白酒，加入白酒有什么作用？白酒可抑制泡菜表面杂菌的生长，它也是一种调味剂，可增加醇香感。⑨泡菜制作过程中，是否只有乳酸菌起作用？不是，还有一些酵母菌和大肠杆菌⑩

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？泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？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。

温度高低，腌制方法，时间长短，食盐用量等。4.泡菜的制作过程分析

泡菜在发酵期间，由于乳酸菌的发酵作用，发酵产物乳酸不断积累，因此可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量，将泡菜发酵过程分为三个阶段。(1)发酵初期：蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物，主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等较为活跃,坛内尚有留存的O2，

等微生物呼吸作用，产生较多的CO2,

会有气泡从坛沿水槽内间歇性地放出，从而使坛内逐渐形成厌氧状态，

发酵开始。酵母菌乳酸(2)发酵中期：由于初期乳酸发酵使乳酸不断积累，pH下降，厌氧状态形成，乳酸菌开始活跃，并产生大量乳酸，乳酸的积累量可达到0.6%～0.8%，pH为3.5～3.8。这一期间为泡菜完全成熟阶段，泡菜有酸味而且清香。试分析此时期坛内其他微生物的活动情况及原因：①由于pH的不适，大肠杆菌、酵母菌和霉菌的活动受到抑制；②由于氧气耗尽，需氧型微生物的活动受到抑制.(3)发酵后期：在此期间继续进行乳酸发酵，乳酸含量继续增加，可达1.0%以上。当乳酸含量达到1.2%以上时，发酵速度会逐渐变缓甚至停止，主要原因是______________________________。此阶段泡菜酸度过高，风味已不协调。pH过低，乳酸菌的活动受到抑制泡菜好吃，但不宜多吃，泡菜中亚硝酸盐会危及人体健康5、泡菜腌制中亚硝酸盐产生资料:发酵初期，泡菜中微生物生长很快，将蔬菜中硝酸盐还原成亚硝酸盐，蔬菜中酚类物质和维生素C等将亚硝酸盐氧化，总体来说，生成的亚硝酸盐大于被氧化的，亚硝酸盐的含量逐步上升。微生物代谢活动将氧气消耗殆尽，泡菜坛中的环境不利于乳酸菌以外的其他微生物生长，生成的亚硝酸盐减少。同时，蔬菜中硝酸盐含量由于被氧化而减少，因此，亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定的数值。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。氧化维生素C、E和酚类物质亚硝胺硝酸盐亚硝酸盐还原细菌等微生物(硝酸还原菌产生硝酸还原酶)为什么含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶？牛奶发酵为酸奶主要依靠乳酸菌的发酵作用，而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌。

到生活中去【典例】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、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？3、加入“陈泡菜水”的目的是什么？13天后食用比较好，亚硝酸盐含量低盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸小结：泡菜腌制中乳酸菌、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发酵中期发酵后期变化曲线少（O2抑制乳酸菌活动）少增加（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）2.酒精发酵（1）应用的微生物：①代谢类型：②生殖方式③分布：④生物类型：⑤应用：酵母菌异养兼性厌氧型主要出芽生殖含糖量较高的蔬菜、水果表面一类单细胞真菌（真核生物）酿酒、制作馒头和面包酵母菌的出芽生殖⑥菌种来源：Ⅱ工厂发酵：为了提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，可直接在果汁中添加人工培养的酵母菌Ⅰ自然发酵：主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量酶酵母菌在有氧条件下能大量繁殖，增加酵母菌数量;在无氧条件下通过无氧呼吸产生酒精，反应式如下：（2）果酒的制作原理C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶果酒制作前期，需要氧气；果酒制作后期，严格厌氧；“先通气后密封，先有水后有酒”1、为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，增加酵母菌的数量。“密封”的目的是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。2、酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？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。3、葡萄酒呈现深红色的原因？在发酵过程中葡萄皮的色素进入到发酵液中。（3）果酒发酵的条件①温度：②氧气：③pH：④

时间：

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℃。前期需O2

，后期无氧。呈酸性。（4.0～5.8）10～12天3.醋酸发酵（1）应用的微生物：②代谢类型：③生殖方式：④应用：醋酸菌酿醋①生物类型：原核生物异养需氧型分裂生殖（二分裂）二分裂生殖①若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸，其反应式：②若氧气充足、缺少糖源，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，其反应式：酶2C2H5OH+O2→2CH3CHO（乙醛）+2H2O+能量酶2CH3CHO+O2→2CH3COOH（醋酸）+能量2.果醋制作原理C6H12O6+2O22CH3COOH+2CO2+2H2O+能量酶（4）果醋发酵的条件：

①温度：

②需要充足的氧气

③pH：

④时间：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。呈酸性。7~8天器具消毒冲洗葡萄将发酵瓶、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。果酒与果醋的制作过程①冲洗的目的？能否连续冲洗，为什么？先去梗还是先冲洗,为什么？不能反复冲洗以免菌种流失。应该先冲洗，然后再除去枝梗，避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会。除去污物榨汁装瓶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。②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.暂时存储发酵产生的CO2，防止发酵液的溢出。酒精发酵将温度控制在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。③发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意不是打开瓶盖）为什么？排出发酵过程中产生CO2

，防止瓶内气压过高引起爆裂。此后再将瓶盖拧紧，目的是

防止进入O2，继续进行酒精发酵果酒检测可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。①发酵后取样，通过嗅味和品尝进行初步鉴定。②用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾检测酒精的存在与否。检测果酒的制作是否成功重铬酸钾法检测发酵液中的酒精重铬酸钾酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应成灰绿色打开瓶盖，盖上纱布果醋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。2、果醋的制作是否成功①通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定。

②检测和比较醋酸发酵前后的pH值。③在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量作进一步鉴定。分析发酵装置：充气口排气口出料口①充气口的作用是为果酒制作的前期和果醋制作全过程提供氧气。②排气口的作用是排出发酵过程产生的CO2③出料口的作用是便于取样检查和放出发酵液结构作用酒精发酵时状态醋酸发酵时状态充气口排气口出料口通入空气关闭打开，并接入气泵排出CO2打开打开便于取样监测关闭关闭①为什么排气口胶管长而弯曲？②该装置还能继续改进吗？防止空气中微生物的污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下图甲是果酒和果醋发酵的装置图，图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述中，正确的是甲A.甲装置可先用于果醋的制作，后用于果酒的制作B.用甲装置制作果酒时，要加入适量的酵母菌，且一直关紧阀bC.酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵D.过程③和④都需要氧气的参与，但反应场所不同乙D①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，CO2产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾”现象，在发酵