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

目录/CONTENTS01发酵工程02细胞工程03基因工程04生物技术的安全性与伦理问题约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。夏禹时期，已有了关于少康（即杜康）造秫酒的传说。人类最初可能是发现储存的水果会自然发酵变成酒，因而逐渐摸索出酿酒技术的。酿酒技术给古代人民的生活增添了丰富的色彩。我国具有悠久的酿酒文化和历史，许多古老的酿酒工艺一直保留并延续至今。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。第1节传统发酵技术的应用

什么是传统发酵技术？制作泡菜、果酒和果醋的原理是什么？怎样制作泡菜？怎样制作果酒和果醋？本节聚焦：第1章

发酵工程指人们利用微生物，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。（一）发酵：（二）传统发酵技术：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力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）类型：固体发酵（泡菜、粮食白酒、腐乳等）半固体发酵（豆豉、酱、酱油等）（1）概念：一、发酵与传统发酵技术发酵的实质就是微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸阅读教材，思考问题1.腐乳在制作的过程中蛋白质发生什么变化，进而使豆腐变得味道鲜美而利于消化？2.有哪些微生物参与了豆腐的发酵？是哪种微生物起主要作用？3.参与发酵的微生物如何获得？1、腐乳的制作一、发酵与传统发酵技术1、腐乳的制作（1）原理：蛋白质小肽氨基酸酵母、曲霉和毛霉等多种微生物所合成并分泌出的(毛霉起主要作用)+蛋白酶毛霉——a.菌种来源：空气中b.代谢类型：异养需氧型c.生殖方式：孢子生殖

生物真核一、发酵与传统发酵技术1、腐乳的制作（2）制作过程：一、发酵与传统发酵技术1、腐乳的制作（3）优缺点：优点：操作简单，适用于家庭式或作坊式生产，它是文化的传承等。缺点：生产条件不易控制，产品容易受杂菌污染，生产效率较低等。一、发酵与传统发酵技术思考：接种优良毛霉菌种制作腐乳属于传统发酵技术吗？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。【针对训练】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，错误的是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，所生产食品安全性更高D.家庭自制腐乳时，一般不需单独接种菌种选B：现代发酵工程所用大多为单一菌种，有杂菌污染会影响产量，培养基和设备需严格灭菌；而传统发酵技术很难实现单一菌种的利用，B错误。C：传统发酵利用的是天然存在的菌种，没有经过严格的灭菌，所生产食品安全性较低，C错误。阅读教材，思考问题1.制作传统泡菜利用什么微生物发酵？微生物的来源？2.制作过程中如何创设适合相应微生物代谢的条件？3.泡菜腌制成功与否该如何检测？2、泡菜的制作一、发酵与传统发酵技术（1）原理：C6H12O6

2C3H6O3（乳酸）酶+（少量）能量乳酸菌在无氧情况下，将葡萄糖分解成乳酸。乳酸菌——

型空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内乳制品的发酵(如酸奶)、泡菜的制作等。①

代谢类型：②

菌种分布：③

应用：异养厌氧乳酸链球菌（球状）

乳酸杆菌（杆状）

生物原核2、泡菜的制作若牛奶含抗生素，则不能发酵为酸奶（原因：抗生素能杀死乳酸菌）（2）制作过程：配制盐水蔬菜处理装坛加盐水封坛发酵将新鲜蔬菜洗净，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；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，在发酵过程中注意向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间；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；(1)调味；(2)抑制其他微生物生长(1)杀死杂菌；(2)除去溶氧避免影响乳酸菌活动过高：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。亚硝酸盐含量低创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵2、泡菜的制作(1)泡菜发酵初期，大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，产生较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；(2)防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；(3)留有一定空间，方便拿取泡菜。（2）制作过程：2、泡菜的制作（2）制作过程：思考：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？乳酸积累，pH过低；乳酸菌的生长也受到抑制，乳酸菌数量减少。发酵速度减慢甚至停止。发酵初期多种微生物（如大肠杆菌、酵母菌）进行有氧呼吸，产生较多的CO2，坛沿水槽内有气泡放出。此阶段是形成无氧环境的过程。发酵中期发酵后期主要是乳酸菌的发酵过程，其他微生物的生长受到抑制。2、泡菜的制作白膜（3）结果分析和评价：2、泡菜的制作泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；此外，还可以检测乳酸菌形态和数量、亚硝酸盐的含量等。一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无梅花浮膜，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。失败成功乳酸积累到质量百分比为___________时，泡菜的口味、品质最佳。0.4%-0.8%（4）进一步探究：亚硝酸盐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。硝酸盐硝酸盐还原菌亚硝酸盐适宜的pH、温度和一定的微生物作用亚硝胺维生素C、E和酚类物质亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。2、泡菜的制作（4）进一步探究：2、泡菜的制作

某同学在制作泡菜前，査阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为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，结果见右栏曲线图。(1)

据图分析，从亚硝酸盐的含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？发酵10天后，亚硝酸盐含量降到较低水平。(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？可能是食盐浓度不适合、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。(3)加入“陈泡菜水”的目的是什么？加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期发酵中期发酵后期曲线模型（4）进一步探究：2、泡菜的制作少（有氧气，乳酸菌受抑制）最多（无氧且乳酸抑制杂菌，乳酸菌繁殖）减少（乳酸积累，pH下降，乳酸菌受抑制）增加（硝酸盐还原菌代谢活跃）下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）乳酸菌、乳酸及亚硝酸盐的含量变化少积累增多，pH下降继续增多，pH继续下降1.判断常考语句，澄清易混易错。(1)制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的 ()(2)发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量分数为0.04%～0.08%时，泡菜的口味、品质最佳

()(3)选材装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装满

()(4)制备泡菜时，盐水煮沸后可以立即使用

()(5)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件()(6)泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生，腌制方法、时间长短和温度高低等条件都对亚硝酸盐的含量有影响 ()√××××√2．下列关于泡菜制作的叙述错误的是（

）A．泡菜坛中蔬菜装量不能超过2/3，以防发酵液溢出B．泡菜的制作过程中可能有多种微生物参与发酵C．适量的食盐水和酸性条件可以抑制杂菌的生长D．腌制泡菜时如果加入一些陈泡菜汁，可以缩短腌制时间A3、果酒、果醋的制作酵母菌——

型一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。酿酒、制作馒头和面包。①

代谢类型：②

菌种分布：③

应用：异养兼性厌氧

生物。真核（1）酒精发酵

原理：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖；C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量在无氧条件下进行酒精发酵C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶酶酿酒酵母的最适生长温度为28℃野生酵母：18~30℃一、发酵与传统发酵技术3、果酒、果醋的制作醋酸菌——

型空气中。制作各种风味的醋。①

代谢类型：②

菌种分布：③

应用：异养需氧

生物。原核（2）醋酸发酵

原理：醋酸菌在氧气、糖源充足时，能将糖分解成乙酸；C6H12O6＋2O22CH3COOH(乙酸)＋2CO2＋2H2O+能量在缺少糖源时，能将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸C2H5OH＋O2CH3COOH(乙酸)＋H2O+能量酶酶多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃一、发酵与传统发酵技术C6H12O62C2H5OH(酒精)+CO2+能量酶2O22CH3COOH(醋酸)+2H2O+能量酶+酒精发酵：无氧，28℃醋酸发酵：有氧，30~35℃酒精发酵→醋酸发酵制作果酒和果醋如何在同一装置中既能进行酒精发酵又能进行醋酸发酵？3、果酒、果醋的制作（3）制作过程：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;器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒发酵除灰去污，无需多次。避免表面的野生型酵母菌减少，影响发酵先洗再除枝梗：避免葡萄破损，减少杂菌污染①创造有氧条件，利于酵母菌快速繁殖；耗尽O2后，再进行酒精发酵；②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。排出CO2，防止爆裂防止杂菌污染将发酵瓶、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;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。3、果酒、果醋的制作（3）制作过程：空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖；供氧；防止杂菌污染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，并接入气泵排出发酵中产生的气体打开打开便于取样监测关闭关闭防止空气中微生物的污染。思考：排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，为什么？3、果酒、果醋的制作（3）制作过程：果酒发酵与果醋发酵的装置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3、果酒、果醋的制作（4）结果分析和评价：①在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？气泡果酒发酵时会产生CO2；果醋发酵过程中一般不会出现气泡。呼吸作用产生的能量大部分以热能形式散失。用紫色葡萄制酒，果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而变成深红色。产热颜色菌体数量pH菌落酵母菌数目初期增多，后期可能下降CO2溶于发酵液而使pH下降。果醋发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌落。葡萄糖减少、pH减小、酒精增多3、果酒、果醋的制作（4）结果分析和评价：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？还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌能将糖分解为甘油、乳酸等，从而使果酒变质。可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量；醋酸菌在有氧的情况下，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。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、果酒、果醋的制作（4）结果分析和评价：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。3、果酒、果醋的制作（4）结果分析和评价：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。3、果酒、果醋的制作（4）结果分析和评价：如何检测果酒和果醋的制作是否成功？果酒：a.闻

b.品尝

c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测果醋：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。【针对训练】1．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。下列叙述不正确的是

A.用甲装置制作果酒时，加入酵母菌后，一直关紧阀a，适时打开阀b几秒钟B.用甲装置制作果醋时，阀a要关闭，阀b要持续打开C.乙图中过程②只能发生在缺氧条件下D.过程③和④都需要氧气的参与答案：B解题点甲装置中,阀a控制进气,阀b控制排气,制作果醋所需的微生物是醋酸菌,醋酸菌是好氧菌。乙图中过程②是无氧呼吸的第二阶段,过程③表示有氧呼吸的第二和第三阶段。腐乳泡菜果酒果醋微生物生物分类代谢类型反应原理温度、氧气要求酵母菌醋酸菌主要是毛霉乳酸菌酒精发酵产生酒精和CO2醋酸发酵产生醋酸蛋白酶将蛋白质分解将糖类分解成乳酸真菌真菌细菌细菌异养兼性厌氧型异养需氧型异养需氧型异养厌氧型15～18℃，有氧条件常温，无氧条件18～30℃，先通气后无氧30～35℃，通入氧气小结【注】酵母菌、醋酸菌、毛霉、乳酸菌的最适温度不同的直接原因是这三种微生物体内

不同，而根本原因是

。酶的最适温度控制这三种酶合成的DNA不同1.【考点速览·诊断】(1)果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时。(2021·江苏卷)(

)(2)果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。(2021·江苏卷，14D)(

)(3)酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖。(2021·辽宁卷，8B)(

)(4)酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同。(2021·辽宁卷，8C)(

)(5)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。(2021·山东卷，12C)(

)(6)利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵。

(2019·江苏卷，9A)(

)(7)果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反。

(2019·江苏卷，9C)(

)√××√√××一、概念检测1．油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽抱杆菌等微生物的卤汁中发酵。判断下列相关表述是否正确。⑴卤汁中的乳酸菌和芽抱杆菌不存在竞争关系。

（

）⑵乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2。（

）⑶微生物发酵产生了不同的代谢物使得该臭豆腐具有特殊的味道。（

）2．传统发酵食品的制作需要各种各样的微生