1.1传统发酵技术的应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1节传统发酵技术的应用目录CONTENTS01发酵工程02发酵与传统发酵技术03尝试制作传统发酵食品学习目标专题内容01学习目标

1.通过分析发酵工程定义及传统发酵实例，阐明微生物代谢与人类生产生活的关系，形成结构与功能相适应的生命观念。2.比较传统发酵与工业发酵的差异，归纳影响微生物发酵的关键因素，发展归纳与演绎的科学思维能力。3.依据教材提供的发酵原理及反应简式，设计并完成泡菜、果酒或果醋的制作实验，提升实验设计与操作技能。4.结合我国传统发酵食品的历史与文化，认同生物技术在传承文化、改善生活中的价值，增强文化自信与社会责任意识。课堂导入专题内容01课堂导入

杜康酿酒的传说流传千年，从汉代砖刻的酿酒图景到现代餐桌上的腐乳、香醋，微生物发酵技术早已融入中华文明的血脉。1857年巴斯德通过实验揭示酒精发酵的奥秘，让人类首次窥见微生物世界的神奇力量。为何夏日的水果会自然变酒？豆腐如何在微生物"魔法"下变成腐乳？这些生活中习以为常的美食背后，究竟隐藏着怎样的生命代谢密码？今天，我们将一同揭开发酵工程的神秘面纱，探索微生物与人类文明交织的千年传奇。发酵工程专题内容01情境展示

日常生活中，人们食用的酱油、醋、味精，以及医药领域的抗生素、疫苗等产品，许多都是通过微生物的作用规模化生产出来的。这些产品的生产过程涉及到对微生物特定功能的利用，这就是发酵工程的应用范畴。思考讨论

问题1根据发酵工程的定义，你认为发酵工程的核心是什么？它与传统的发酵技术最主要的区别可能体现在哪里？提示：重点分析定义中的“特定功能”和“规模化生产”这两个关键词。参考答案：发酵工程的核心是利用微生物的特定功能。与传统发酵技术相比，最主要的区别可能在于发酵工程强调“规模化生产”，是一个综合性的生物工程，能实现更高效、更可控的大规模生产。问题2

发酵工程要实现“规模化生产人类所需产品”，你觉得首先需要解决的关键问题是什么？为什么？提示：从生产的源头思考，要获得大量所需产品，依赖于什么。参考答案：首先需要解决的关键问题是菌种的选育。因为只有选育出具有特定高产功能、性能优良且稳定的微生物菌种，才能为后续的规模化培养和产物积累提供基础。问题3

在获得优良菌种后，要进行规模化培养，这一环节可能需要考虑哪些与微生物生长繁殖相关的重要因素？提示：回忆微生物的生存条件，思考哪些因素会影响微生物的生长和代谢产物的合成。参考答案：规模化培养需要考虑的因素包括适宜的营养物质（碳源、氮源、生长因子等）、温度、pH值、溶氧量、通气量、搅拌速度以及防止杂菌污染等，这些因素直接影响微生物的生长速率和产物合成。问题4

发酵工程的产物是微生物代谢活动的结果，当发酵结束后，我们需要得到纯净的目标产物，这涉及到哪个重要步骤？该步骤的目的是什么？提示：结合教材原文中“产物的分离和提纯等方面”进行思考。参考答案：涉及产物的分离和提纯步骤。该步骤的目的是将发酵液中或微生物细胞内的目标产物从复杂的混合物（包括微生物细胞、培养基残渣、其他代谢副产物等）中提取出来，并进行纯化，以获得符合质量要求的最终产品。知识小结

（一）发酵工程的概念：发酵工程是指利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。（二）发酵工程的主要环节

1.菌种的选育：选择和培育具有特定高产目标产物能力、遗传性状稳定、适应性强的优良微生物菌种，这是发酵工程的基础。2.菌种的培养：提供适宜的营养条件和环境条件（如温度、pH、溶氧等），对选育出的菌种进行扩大培养，使其大量繁殖，为规模化生产做准备。3.产物的分离和提纯：发酵结束后，采用物理、化学或生物的方法，将发酵产物从发酵液或微生物细胞中分离出来，并进行纯化处理，以获得符合要求的纯净产品。发酵与传统发酵技术专题内容01情境展示

日常生活中，人们会食用酱油、醋、腐乳、泡菜等食品，这些食品的制作都离不开微生物的作用。我国有着悠久的发酵历史，约9000年前祖先就会利用微生物发酵谷物、水果等制作含酒精的饮料，夏禹时期也有杜康造酒的传说。思考讨论

问题1结合生活经验和教材内容，推测古代人类可能是如何逐渐掌握酿酒技术的？提示：教材提到“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”。参考答案：古代人类在储存水果的过程中，观察到水果在特定条件下会自然发酵产生具有特殊风味和酒精的液体，通过长期的实践和经验积累，逐渐摸索出控制发酵条件、选择原料等酿酒技术。问题2

从生物学科角度分析，为什么不同的微生物可以生产出不同的发酵产物？提示：微生物的代谢产物与其遗传物质和所具有的酶系统有关。参考答案：不同的微生物具有不同的遗传物质，这决定了它们体内含有不同种类和数量的酶。酶具有专一性，能够催化不同的化学反应，因此不同的微生物在代谢过程中会利用原料合成不同的代谢产物，从而生产出不同的发酵产物。观察图1-3，思考毛霉在豆腐发酵过程中可能主要依赖其哪种生理活动发挥作用？图1-3正在进行发酵的豆腐坯提示：教材指出“经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸”，毛霉是起主要作用的微生物。参考答案：毛霉在豆腐发酵过程中可能主要依赖其产生的蛋白酶等水解酶的作用。蛋白酶能够将豆腐中的蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，这一过程属于毛霉的代谢活动，使得豆腐的营养成分更易被人体消化吸收，同时改变了豆腐的风味。问题3问题4

传统发酵技术中“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”，这种做法从生物角度看有什么意义？提示：考虑微生物的接种和延续。参考答案：这种做法可以使前一次发酵中起主要作用的优良微生物菌种得到延续和保留，避免了每次发酵都需要重新寻找和培养微生物的麻烦，保证了发酵过程的相对稳定和发酵产物品质的一致性，有利于传统发酵技术的传承和发展。知识小结

（一）发酵的概念：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。1.概念：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。2.特点：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。3.常见产物：腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。图1-4装有醋的醋坛（二）传统发酵技术我国发酵技术历史悠久，约9000年前就有利用微生物发酵制作含酒精饮料的记载。传统发酵食品是我国传统饮食文化的重要组成部分，丰富了人们的饮食生活。图1-1汉代砖刻上的酿酒图图1-2我国古代酿酒作坊遗址（三）发酵技术的历史与意义（四）微生物在发酵中的作用

不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，多种微生物可参与传统发酵过程，其中某些微生物起主要作用，通过其代谢活动将原料转化为所需产物，如毛霉在腐乳发酵中起主要作用。尝试制作传统发酵食品专题内容01情境展示

生活中的泡菜、果酒和果醋等传统发酵食品，其独特风味的形成离不开微生物的作用。例如，泡菜的酸味、果酒的醇香以及果醋的酸味，都是由不同种类的微生物在特定条件下代谢活动的结果。思考讨论

问题1制作泡菜时，坛口需要密封，这与哪种微生物的代谢特点有关？其在无氧条件下的主要代谢产物是什么？提示：阅读教材中关于乳酸菌的描述，分析其呼吸类型及产物。参考答案：与乳酸菌有关，乳酸菌是厌氧细菌。其在无氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸。问题2

制作果酒时，发酵初期需要通气，后期需要密封，这分别与酵母菌的哪些特性有关？提示：酵母菌是兼性厌氧微生物，思考不同氧气条件下酵母菌的呼吸方式及对果酒制作的影响。参考答案：发酵初期通气有利于酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖；后期密封创造无氧环境，酵母菌进行酒精发酵产生酒精。问题3

从生物的代谢类型和产物角度分析，醋酸菌与乳酸菌、酵母菌在传统发酵食品制作中有哪些主要区别？提示：比较三种微生物的呼吸类型（需氧或厌氧）以及它们发酵的主要产物。参考答案：乳酸菌是厌氧细菌，产物为乳酸；酵母菌是兼性厌氧真菌，无氧时产物为酒精和二氧化碳；醋酸菌是好氧细菌，产物为乙酸。图1-5展示了电镜下的乳酸杆菌，结合教材描述，你认为乳酸菌在自然界中的广泛分布对传统发酵食品制作有何意义？图1-5电镜下的乳酸杆菌(照片经后期人工上色处理,放大约6000倍)提示：传统发酵食品制作常利用天然存在的菌种，乳酸菌的分布特点与此有何关联。参考答案：乳酸菌在空气、土壤、植物体表等自然界中广泛分布，使得在制作泡菜等传统发酵食品时，无需人工接种，可利用天然存在的乳酸菌进行发酵。问题4问题5

为什么工业上大规模生产发酵食品时，通常会先获得单一菌种再接种发酵，而不是像传统方法那样利用天然菌种？提示：教材中提到传统发酵利用天然菌种存在一些问题，思考单一菌种接种的优势。参考答案：利用天然菌种会因菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程控制缺乏标准等导致产品品质不一；工业上使用单一菌种接种可缩短发酵时间，确保品质稳定。知识小结

（一）传统发酵食品制作的微生物基础传统发酵食品的制作依赖于微生物的代谢活动，主要涉及乳酸菌、酵母菌和醋酸菌等。（二）主要微生物的种类及特性

（二）主要微生物的种类及特性

（二）主要微生物的种类及特性

（三）传统发酵与工业发酵的菌种利用方式

1.传统发酵：利用天然存在的菌种进行发酵。2.工业发酵：先通过微生物培养技术获得单一菌种，再接种到物料中进行发酵，以缩短发酵时间，确保品质稳定。课堂练习专题内容01【题文】某工厂用液态法酿造黄酒的工艺流程如图，其中糯米需经蒸煮、糖化后进行混合菌种发酵。下列关于该工艺的分析，错误的是（

）A．温度、pH、酶浓度等会影响过程①②的酶促反应B．过程②中的糖化酶可使用米曲霉等霉菌替代C．过程③初期通入无菌空气，可提高黄酒乙醇含量D．加入植物乳杆菌联合发酵有利于黄酒风味的形成【答案】C课堂练习课堂练习【题文】葡萄酒、猕猴桃酒等果酒酿造逐步从农户自制发展到规模化生产，品质更优，产量更高。下表是果酒制作方式的比较。下列叙述错误的是（）制作方式发酵类型核心菌种/菌群关键控制条件风味特点农户自制自然发酵果皮野生酿酒酵母、乳酸菌常温避光，无需灭菌，定期翻缸排气果香浓郁，口感醇厚，带轻微酸涩感规模化生产人工接种发酵优选酿酒酵母发酵前果汁灭菌（巴氏消毒），全程控氧，酸甜平衡口感清爽，风味稳定，酸甜平衡A．菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，会导致自制果酒品质不一B．自制果酒过程中定期翻缸排气，是为了排出酵母菌有氧呼吸过程中产生的二氧化碳C．性状优良的酿酒酵母可以从天然菌种中筛选，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得D．规模化生产时先在有氧条件下对菌种进行扩大培养，然后在发酵罐中进行无氧发酵【答案】B课堂练习【题文】食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是（）A．醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵B．食醋和黄酒发酵过程中起主要作用的微生物细胞结构相同C．以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生D．使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一【答案】B课堂总结专题内容01课堂总结

发酵工程基础定义：利用微生物特定功能规模化生产所需产品的生物工程，涉及菌种选育培养、产物分离提纯发酵本质：微生物在适宜条件下将原料代谢转化为所需产物的过程传统发酵技术历史：约9000年前起源，如酿酒；北魏有腐乳工艺记载特点：利用天然或前次发酵物中的混合菌种，以固体、半固