1.1+传统发酵技术的应用课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

汇报人：周德强整体性学习法下“传统发酵技术的应用”教学目录01整体性学习法与课程导入02发酵与传统发酵技术03传统发酵食品的制作04知识关联与拓展05课堂总结与实践整体性学习法与课程导入01整体性学习法简介整体性学习法是一种将知识视为一个相互关联的整体，而非孤立信息片段的学习方法。它强调把新知识与已有的知识结构、生活经验等相联系，从而构建全面、系统的知识体系。概念阐述01整体性学习法具有联系性、综合性和系统性的特点。它注重挖掘不同知识点之间的内在联系，引导学习者从多个角度综合理解知识，并形成完整、有序的知识框架。显著特点02在生物学学习里，整体性学习法优势明显。它能助力学生搭建知识网络，例如将细胞结构、代谢过程、遗传规律等知识相互关联，加深对生物学知识的理解与记忆，提升学习效果。在生物学学习中的优势03发酵与传统发酵技术02发酵的概念与原理微生物的代谢类型多样，有需氧型、厌氧型和兼性厌氧型等。比如醋酸菌是需氧型微生物，在有氧条件下将乙醇转化为醋酸；乳酸菌是厌氧型微生物，在无氧环境中把糖类转化为乳酸；而酵母菌属于兼性厌氧型，有氧时大量繁殖，无氧时进行酒精发酵。微生物的代谢类型发酵指人们利用微生物，在适宜条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需产物的过程。例如我们日常生活中常见的酿酒、酿醋等，都是利用酵母菌、醋酸菌等微生物，将谷物、水果等原料转化为酒、醋等产品。发酵的概念发酵的概念与原理不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力。如酵母菌发酵能产生酒精和二氧化碳；乳酸菌发酵产生乳酸；曲霉等霉菌在发酵过程中能产生蛋白酶、淀粉酶等多种酶类，可用于制作腐乳等发酵食品，这些不同的代谢产物赋予了发酵食品独特的风味和品质。不同微生物的代谢产物传统发酵技术的特点传统发酵技术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。像制作泡菜，利用的就是蔬菜表面天然的乳酸菌；制作馒头，会用上次发酵好的面引子，里面含有酵母菌等微生物。传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。例如腐乳制作过程中，多种微生物如毛霉、曲霉、酵母菌等共同参与发酵；豆豉的制作也是在固体状态下，利用多种微生物混合发酵，这种混合菌种发酵能产生丰富的代谢产物，使发酵食品风味独特。天然微生物的利用发酵类型以混合菌种为主传统发酵技术的特点传统发酵技术通常是家庭式或作坊式的。在家庭中，人们会自制泡菜、果酒等；在一些传统作坊里，师傅们凭借经验，采用传统工艺制作腐乳、酱油等。这种生产方式操作相对简单，但生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低。家庭式或作坊式生产传统发酵技术的发展历程约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，已有了关于杜康造秫酒的传说。我国酿造白酒的工艺在世界上独树一帜，白酒一般是以谷物为原料，加酒曲发酵而成。在古代，人们虽然不知道微生物的存在，但通过长期实践掌握了发酵技术。1857年，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。1897年，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用。这些发现为发酵技术的发展奠定了理论基础，使人们对发酵过程有了更科学的认识。古代的发酵技术近代的重要发现传统发酵技术的发展历程现代发酵技术的演变随着科技的发展，微生物的分离和纯化技术得到应用，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。20世纪40年代，深层通气液体发酵技术建立；70年代后，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；80年代，科学家运用多种原理和技术对发酵过程进行综合研究，实现对发酵过程参数的自动记录和控制。传统发酵食品的制作03泡菜制作泡菜制作主要利用乳酸菌。乳酸菌是一类细菌的统称，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌，它们为原核生物，在自然界分布广泛，像空气、土壤、植物体表以及人或动物的肠道内都有分布。泡菜制作的菌种01在无氧条件下，乳酸菌将糖分解成乳酸，反应式为C₆H₁₂O₆→2C₃H₆O₃（乳酸）+能量。随着乳酸不断积累，当质量百分比为0.4%-0.8%时，泡菜口味、品质最佳。泡菜制作的发酵原理02泡菜制作首先用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并煮沸冷却，目的是除去氧气和杀灭微生物。接着将新鲜蔬菜洗净切块或条，晾干后装坛，装至半坛加入香辛料，继续装至八成满。再将冷却盐水缓缓倒入，使盐水没过菜料，盖好坛盖。最后向坛盖边缘水槽注满水，发酵中注意补水，根据室温控制发酵时间。材料包括食盐、清水、新鲜蔬菜，如萝卜、黄瓜、豇豆等，还有蒜瓣、生姜及其他香辛料。用具需要泡菜坛或其他密闭性良好的罐子，用于创造无氧发酵环境。泡菜制作的流程泡菜制作的材料用具果酒制作酵母菌的代谢类型为异养兼性厌氧型。在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，反应式为：C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O6CO₂+12H₂O+能量；在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，可用于酿酒。反应式为C₆H₁₂O₆2C₂H₅OH+2CO₂+能量果酒制作的菌种主要是酵母菌，它是一类单细胞真菌，属于真核生物。在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面经常可以发现酵母菌的存在，例如许多新鲜水果（如葡萄）的果皮表面就附着有大量不同种类的野生酵母菌。果酒制作的代谢类型果酒制作的菌种酶酶果酒制作果酒制作的发酵原理无氧条件下，酵母菌将水果中的糖类分解成酒精。水果本身含有丰富的糖类物质，在酵母菌的作用下，经过一系列酶促反应转化为酒精和二氧化碳，从而实现果酒的发酵。果酒制作果酒发酵前期需要有氧环境，利于酵母菌大量繁殖；后期需要无氧环境，促进酒精发酵。发酵温度一般控制在18-30℃，此温度范围适合酵母菌的生长和代谢活动。果酒制作的发酵条件先将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗，再用体积分数为70%的酒精消毒晾干。取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次后去除枝梗和腐烂籽粒，沥干。用榨汁机榨取葡萄汁装入发酵瓶，注意留约1/3空间。将温度控制在18-30℃发酵，每隔12h左右拧松瓶盖放气后再拧紧，发酵时间为10-12d。果酒制作的步骤果醋制作果醋制作的菌种果醋制作的菌种是醋酸菌，它是原核生物。醋酸菌在自然界中分布广泛，空气中就存在醋酸菌，在适宜条件下可将酒精转化为醋酸。0102果醋制作的代谢类型醋酸菌的代谢类型为异养需氧型，其生长和代谢需要氧气的参与，在有氧环境下才能将底物转化为醋酸。果醋制作在有氧条件下，果酒经醋酸菌作用进一步发酵成果醋。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将糖分解成醋酸，反应式为C₆H₁₂O₆+2O₂2CH₃COOH+2CO₂+2H₂O+能量；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应式为C₂H₅OH+O₂CH₃COOH+H₂O+能量。果醋发酵需要持续通气，以满足醋酸菌对氧气的需求。发酵温度一般控制在30-35℃，此温度范围是醋酸菌生长和发挥作用的适宜温度。果醋制作的发酵原理果醋制作的发酵条件酶酶果醋制作在果酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，让空气进入。将发酵温度控制在30-35℃，进行醋酸发酵，时间为7-8d，即可得到果醋。果醋制作的流程制作过程中的注意事项葡萄冲洗时不能反复冲洗，因为果皮表面附着大量野生菌种，反复冲洗会减少菌种数量，延长发酵时间。先冲洗葡萄再去除枝梗，可避免去除枝梗和腐烂籽粒时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。发酵过程中要每隔12h左右拧松瓶盖放气，防止发酵旺盛时产生大量二氧化碳造成发酵液溢出。果酒制作注意事项泡菜坛要密封良好，水封闭坛口可使坛内与坛外空气隔绝，为乳酸菌创造无氧环境。泡菜坛只能装八成满，因为发酵初期蔬菜表面带入的微生物发酵会产生较多二氧化碳，装太满发酵液可能溢出，且太满盐水不易完全淹没菜料，易导致菜料变质腐烂。泡菜制作注意事项制作过程中的注意事项果醋发酵时要保证充足的氧气供应，需持续通气。发酵温度要严格控制在30-35℃，温度过高或过低都会影响醋酸菌的活性和发酵效果。果醋制作注意事项结果分析与评价可从多方面判断泡菜是否成功。从外观上看，腌制成功的泡菜汤清亮，无梅花浮膜；从口感上，菜质脆嫩度适口，酸甜咸味适宜，具有一定香气，咀嚼后无渣。还可通过显微镜观察乳酸菌形态，检测亚硝酸盐含量，以及分析不同时期乳酸菌数量来评定。泡菜制作的结果分析与评价1可以通过嗅味和品尝来初步判断果酒是否成功，成功的果酒应有浓郁的果香和醇厚的酒味。还可用重铬酸钾检验酒精含量，进行酵母菌镜检，测定pH等。发酵液的色泽也会发生变化，葡萄酒的深红色通常来自红葡萄皮中的色素。果酒制作的结果分析与评价2结果分析与评价果醋制作成功与否可通过观察菌膜的形成来初步判断，有明显菌膜形成说明醋酸菌生长良好。嗅味和品尝时，应有浓郁的醋酸味且口感柔和。还可检测和比较醋酸发酵前后的pH，pH下降明显说明发酵正常。也可在显微镜下观察发酵液中醋酸菌的数量进行进一步鉴定。果醋制作的结果分析与评价知识关联与拓展04与微生物学知识的关联酵母菌属于真核生物，具有典型的细胞核结构。其代谢类型为异养兼性厌氧型。在果酒制作时，前期有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，反应式为C₆H₁₂O₆+6O₂+6H₂O→6CO₂+12H₂O+能量；后期无氧条件下进行酒精发酵，反应式为C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+能量。乳酸菌为原核生物，无核膜包被的细胞核。代谢类型是异养厌氧型，常见种类有乳酸链球菌和乳酸杆菌。在泡菜制作中，乳酸菌在无氧条件下将葡萄糖分解为乳酸，即C₆H₁₂O₆→2C₃H₆O₃（乳酸）+能量，赋予泡菜独特的酸味和风味。酵母菌的特性与发酵机制乳酸菌的特点与发酵作用醋酸菌的结构与发酵过程醋酸菌是原核生物，代谢类型为异养需氧型。在果醋制作中，当氧气、糖源充足时，醋酸菌将糖分解成醋酸，反应式为C₆H₁₂O₆+2O₂→2CH₃COOH+2CO₂+2H₂O+能量；缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应式为C₂H₅OH+O₂→CH₃COOH+H₂O+能量。与微生物学知识的关联与生活实际的联系许多传统发酵食品富含多种营养成分。例如腐乳，在制作过程中，毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸，更易于人体消化吸收。泡菜含有丰富的维生素、矿物质以及乳酸菌等有益微生物，有助于调节肠道菌群平衡。传统发酵食品承载着丰富的文化内涵。如中国的白酒，酿造历史悠久，工艺独特，在各种文化活动和社交场合中都占据重要地位。葡萄酒在西方文化中也有着深厚的底蕴，常与艺术、文学等紧密相连，不同地区的葡萄酒还反映了当地的风土人情和历史传承。传统发酵食品的营养价值传统发酵食品的文化内涵与生活实际的联系在日常生活中，传统发酵技术应用广泛。家庭自制泡菜、酸奶等不仅能满足人们对美食的追求，还能让人们体验到传统工艺的乐趣。一些地方特色的发酵食品，如豆豉、酱等，是当地饮食文化的重要组成部分，丰富了人们的餐桌。传统发酵技术的日常应用现代发酵技术的发展基因工程为发酵技术带来了革命性变化。通过基因工程技术，可以对微生物进行定向改造，使其能够高效表达特定的蛋白质或代谢产物。例如，将编码胰岛素的基因导入大肠杆菌中，通过发酵工程大量生产胰岛素，满足了医疗需求。还可以改造微生物的代谢途径，提高发酵产品的产量和品质。基因工程在发酵领域的应用发酵工程作为现代发酵技术的重要标志，兴起于20世纪40年代。它在厌氧发酵技术基础上，建立了深层通气液体发酵技术，实现了大规模工业化生产。通过对发酵条件的精确控制，如温度、pH、溶氧等，大大提高了发酵效率和产品质量，使得发酵产品的种类和产量都大幅增加。发酵工程的兴起现代发酵技术的发展细胞工程在发酵领域也发挥着重要作用。例如，通过细胞融合技术，可以将不同微生物的优良性状整合到一个细胞中，构建出具有独特性能的工程菌株。此外，利用细胞培养技术，可以实现某些珍贵发酵产品的大规模生产，为发酵产业的发展提供了新的途径和方法。细胞工程在发酵中的作用课堂总结与实践05知识总结发酵是人们利用微生物，在适宜条件下，将原料通过微生物代谢转化为人类所需产物的过程。传统发酵技术则是直接利用原材料中天然微生物，或前一次发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术，多以混合菌种的固体和半固体发酵为主。发酵与传统发酵技术概念回顾泡菜制作利用乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸；果酒制作依靠酵母菌在无氧时将糖转化为酒精；果醋制作是醋酸菌在有氧条件下将乙醇变为乙醛，再转化为醋酸。各有其特定的菌种、条件和操作流程。传统发酵食品制作方法梳理知识总结知识关联与拓展要点与必修教材中细胞呼吸等知识相联系，如酵母菌、乳酸菌的代谢类型。同时拓展到传统发酵技术的历史文化价值，以及与现代发酵工程的发展关系。实践活动布置详细记录制作过程，包括原料准备、处理步骤、发酵条件（温度、时间、氧气等）的控制。记录结果时，关注发酵食品的色泽、气味、口感等变化，以及是否成功制作出预期产品。记录要求说明通过此次实践活动，培养大家的实践能力，将课堂所学理论知识应用于实际操作。同时，激发科学探究精神，在实践中发现问题、解决问题，深入理解传统发酵技术的奥秘。实践目的强调从泡菜、果酒、果醋、腐乳等传统发酵食品中任选一