1.1 传统发酵技术的应用（第1课时） 课件-高二下学期人教版生物选择性必修3

学习要求1.上课：不低头、不眯眼、不讲话2.作业：先看书、再做题、对答案3.课后：及时问问题，保证每周1小时滚动复习生物技术与工程发酵工程基因工程重组DNA技术的基本工具传统发酵技术的应用细胞工程生物技术的安全性与伦理问题微生物的培养技术及应用动物细胞工程植物细胞工程基因工程的基本操作程序基因工程的应用蛋白质工程的原理和应用转基因产品的安全性发酵工程及其应用胚胎工程关注生殖性克隆人、禁止生物武器第1章第1节人教版选择性必修3你知道哪些发酵产品？啤酒葡萄酒豆豉泡菜陈醋腐乳酸奶老面馒头酱油味精人们利用微生物，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。（P5)①概念：②原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。（同一种微生物处于不同环境条件下，代谢途径也会出现差异）发酵③类型：需氧发酵厌氧发酵醋酸发酵乳酸发酵酒精发酵固体发酵液体发酵半固体发酵发酵的实质就是微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸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、卤汁等发酵物中微生物进行发酵、制作食品的技术传统发酵技术菌种差异、杂菌情况不明，发酵过程的控制缺乏标准，品质不稳定，通常是家庭式或作坊式发酵工程微生物培养，筛选单一菌种，再接种到物料中发酵优势：缩短发酵时间，确保品质稳定阅读教材第2－3页，思考以下问题：1、哪位科学家首先将发酵与微生物联系在了一起？2、为什么利用发酵工程大规模生产青霉素需要建立深层通气液体发酵技术？3、随着科技进步，发酵工业经历了怎样的转变？科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解发酵的本质。微生物的分离和纯化技术使发酵工艺不断完善，传统的固体发酵开始向半固定和液体发酵。1897年人工诱变特定微生物，酶制剂、多糖、维生素发酵工业兴起。1957年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，更加合理地控制发酵过程。20世纪80年代以后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。1857年利用发酵工程大规模生产青霉素，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现及生产，抗生素发酵工业兴起。20世纪40年代基因工程、细胞工程等发展，使发酵工程进入定向育种的新阶段。如人胰岛素和干扰素大量生产。20世纪70年代以后190019401960185019801970约9000年前我们祖先就会利用微生物将谷物、水果发酵为含酒精的饮料。（自然发酵或曲种传代的固定发酵，不明白其原理）从传统发酵技术到发酵工程一、腐乳的制作1.发酵原理：蛋白质小分子肽+氨基酸蛋白酶腐乳2.菌种：

、

和

等，其中起主要作用的是

。酵母曲霉毛霉毛霉代谢类型：异养需氧型适宜温度：15-18℃脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶真核生物生物学分类：孢子生殖生殖方式：让豆腐长出毛霉直接利用空气中的毛霉孢子或者直接接种毛霉让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶加盐腌制析出豆腐中的水分、抑制杂菌生长，加速发酵。过多影响口味，过少腐败变质加卤汤装瓶卤汤包括酒和香辛料酒（12%）：过高：过低：香辛料：密封腌制方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点调味，防腐杀菌。抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味；会延长腐乳成熟的时间不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。玻璃瓶要用沸水消毒，封瓶时瓶口通过酒精灯火焰防止瓶口污染。一、腐乳的制作腐乳的特点：味道鲜美，有机物种类

，含量

，营养价值高，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。增加减少一、腐乳的制作1.菌种：乳酸菌（细菌、原核生物）a.菌种分布：b.代谢类型：c.菌种种类：异养厌氧型空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内乳酸链球菌、乳酸杆菌2.原理：植物体表面的天然的乳酸菌来进行发酵，在无氧的条件下，乳酸菌将糖分解为乳酸。发酵期间，乳酸不断积累，当它的质量分数为0.4%—0.8%时，泡菜的口味和品质最佳。C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶d.生殖方式：二分裂生殖二、泡菜的制作3.方法步骤：配制盐水用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。盐的作用盐浓度过低盐浓度过高煮沸的目的冷却的目的①调味

②抑制微生物（杂菌）生长杂菌易繁殖，导致泡菜变质乳酸发酵受抑制，口味不佳①杀菌

②除氧防止影响乳酸菌的生命活动二、泡菜的制作泡菜坛漏气，会使需氧型微生物大量繁殖，引起蔬菜腐烂配制盐水原料处理、蔬菜装坛将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）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。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；②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；③留有一定空间，也更方便拿取泡菜。加盐水封坛发酵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，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。创造无氧环境3.方法步骤：二、泡菜的制作你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何？泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；通过在显微镜下观察乳酸菌的形态和数目；根据亚硝酸盐的含量来评定；

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4.结果分析二、泡菜的制作为什么泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？形成白膜是由于

的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面O2含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。白膜产膜酵母4.结果分析二、泡菜的制作二、泡菜的制作发酵前期：蔬菜刚入坛时，表面带入的微生物主要是以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等较为活跃，它们进行发酵产生较多的乳酸、酒精、醋酸和二氧化碳等，二氧化碳以气泡从水槽内放出。发酵中期：由于乳酸的积累，pH下降，乳酸杆菌活跃，乳酸积累。大肠杆菌、酵母菌、霉菌等的活动受到抑制。发酵后期：继续进行乳酸发酵，乳酸含量继续上升，乳酸杆菌的活性受到抑制，发酵速度逐渐变缓甚至停止。二、泡菜的制作腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。温度过高、食盐用量不足10％、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10天后，亚硝酸盐的含量开始下降。亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的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数量少(有O2，乳酸菌活动受抑制)数量最多(乳酸抑制其它菌活动)减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)少积累增多，pH下降继续增多，pH继续下降含量增加(硝酸盐还原菌的作用)含量下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)含量下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)二、泡菜的制作4.结果分析二、泡菜的制作4.结果分析p8某同学向泡菜坛中加些“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，（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？10天后食用比较好，因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低水平。可能是食盐浓度不合适、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。硝酸盐还原菌的作用乳酸抑制其他菌的活动二、泡菜的制作1.菌种：酵母菌真核生物（单细胞真菌）①分布：含糖较高的水果、蔬菜表面②代谢类型：异养兼性厌氧型有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸

：无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸

：C6H12O62C2H5OH＋2CO2+能量酶C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O+能量

酶③最适生长温度：28℃；果酒制作的原理大量繁殖产生酒精三、果酒和果醋的制作②当缺少糖源时则将

。①当O2、糖源都充足时能将

；（1）菌种：醋酸菌①代谢类型：异养需氧型（3）醋酸发酵原理：②最适生长温度：30-35℃（2）参与醋酸发酵的主要微生物及来源：

空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌C6H12O6+2O2酶2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量C2H5OH+O2酶CH3COOH（醋酸）+H2O+能量糖分解成醋酸乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸（细菌：原核生物）果醋制作的原理三、果酒和果醋的制作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→醋酸发酵如何在同一装置中既能进行酒精发酵又能进行醋酸发酵？三、果酒和果醋的制作将发酵瓶、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;除灰去污不能先去，枝梗，避免葡萄破损，减少杂菌污染①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。无需多次。防止菌种减少，影响发酵排出CO2，防止爆裂防止杂菌污染器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒发酵三、果酒和果醋的制作二尝试制作传统发酵食品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。三、果酒和果醋的制作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思考：1.为什么排气口胶管长而弯曲？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2.该装置还能继续改进吗？三、果酒和果醋的制作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，在发酵的10天后，这种现象最明显。如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O+能量

酶C2H5OH+O2酶CH3COOH（醋酸）+H2O+能量果醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。①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果醋发酵过程中①发酵液中会产生气泡②用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多,发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色酵母菌发酵产生CO2醋酸菌在发酵液表面大量繁殖形成的醋酸菌膜①一般不会出现气泡②发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜结果分析与评价三、果酒和果醋的制作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？结果分析与评价三、果酒和果醋的制作尽量减少O2含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖通过调节发酵的温度、果酒的pH等同样可以控制醋酸菌的含量乳酸菌乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质可以通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量醋酸菌在糖源充足的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸在缺少糖源的情况下，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸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？结果分析与评价三、果酒和果醋的制作人工接种醋酸菌：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相关微生物酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类代谢类型繁殖方式适宜温度主要用途【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

。真核生物原核生物真核生物原核生物异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧适宜条件下出芽生殖二分裂孢子生殖二分裂18〜30°C30〜35°C15〜18°C35〜40°C酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸奶、泡菜【传统发酵食品制作过程中所用菌种的比较】酶的最适温度控制这三种酶合成的DNA不同项目泡菜制作果酒制作果醋制作发酵菌种

菌种来源代谢类型

细胞类型发酵原理

发酵条件温度

时间氧气

酵母菌（出芽生殖）主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌异养兼性厌氧型真核细胞在有氧条件下：C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶在无氧条件下：C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量酶28℃（18-30℃）10-12d初期需氧，后期不需氧醋酸菌（二分裂）异养需氧型原核细胞空气中的野生型醋酸菌氧气、糖源都充足时：C6H12O6+2O2

2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量酶氧气充足、缺少