第一章第一节 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

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运用

选择性必修3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运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运用蛋白质工程的原理和运用转基因产品的安全性发酵工程及其运用胚胎工程关注生殖性克隆人、禁止生物武器第1节

传统发酵技术的应用第一章

发酵工程本节聚焦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？成品展示并从以下几个方面进行分享1.指导你进行酿酒的原理是什么？2.你选择这个材料的原因是什么？3.你是如何制作出这个成品的？4.你觉得在这个制作过程中，那些地方需要特别注意的？一、尝试制作传统发酵食品1.指导你进行酿酒的原理是什么？a.无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量

酶2.你选择这个材料的原因是什么？去哪里能找到酵母菌呢？在一些含糖量较高的偏酸环境中，如水果、蔬菜等。（它喜欢的地方）RMB玩家：去超市买0氪金玩家：从自然界找果皮表面的野生酵母菌野生酵母菌分布的地方：酒精发酵酿酒、制作馒头、面包等。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。（一般以固体和半固体发酵为主）（1）概念：1.传统发酵技术2.发酵（1）概念：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。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。发酵一定需要在无氧条件下才能进行吗？对微生物而言，“发酵”在有氧和无氧条件下都能进行。需氧发酵（

）厌氧发酵（

）醋酸发酵、谷氨酸发酵酒精发酵、乳酸（泡菜、酸奶）发酵3.你是如何制作出这个成品的？器具消毒将发酵瓶、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，晾干备用冲洗葡萄榨汁装瓶酒精发酵取新鲜葡萄，先用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。①冲洗的目的：②冲洗1-2次即可，能否反复冲洗，为什么？③为什么先冲洗再去梗：避免去除枝梗时葡萄破损，减少葡萄被杂菌污染的机会去除葡萄表面灰尘、污物不能。防止洗去葡萄皮表面的野生型酵母菌。（3）材料用具实例：制作果酒和果醋器具消毒将发酵瓶、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，晾干备用冲洗葡萄榨汁装瓶酒精发酵取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。（3）材料用具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④葡萄汁装入发酵瓶时，为何要、留有1/3的空间？1.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。2.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。实例：制作果酒和果醋器具消毒将发酵瓶、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，晾干备用冲洗葡萄榨汁装瓶酒精发酵取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。（3）材料用具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.⑤

每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：排出发酵产生的CO2防止空气中的杂菌及O2进入而污染发酵液⑥⑦

拧松但不打开的目的：最适温度：酿酒酵母的最适生长温度约为28℃。固体发酵如：泡菜、粮食白酒、腐乳等半固体发酵（豆豉、酱、酱油等）思考：你这样操作能否制造出酒呢？1.闻味、品尝、显微镜观察酵母菌2.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色）C2H5OH

+O2CH3COOH(乙酸)

+H2O+能量1.菌种：醋酸菌原核生物（好氧细菌）制作果醋原理：C6H12O6+2O22CH3COOH(乙酸)

+2H2O+2CO2+能量酶O2、糖源充足时“糖制醋”O2充足、糖源不充足时“酒变醋”酶①

代谢类型：异养需氧型醋酸菌对氧气的含量很敏感，当进行深层发酵时，即使短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌的死亡。②

最适条件：多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。pH呈酸性。③菌种来源：空气中的野生醋酸菌或人工接种的醋酸菌实例：制作果酒和果醋器具消毒将发酵瓶、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，晾干备用冲洗葡萄榨汁装瓶酒精发酵取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。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.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。空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖采用什么措施可以加快果醋的制作？在工业上,后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。习题检测3.有3位同学分别采用了3种不同的发酵装置来制作果醋。A同学用的是带盖的塑料瓶；B同学用的是没有盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的8层纱布覆盖；C同学则设计了如右图所示的发酵装置。结合果醋的制作原理，你认为哪一种发酵装置更适合制作果醋？C同学的装置更适合制作果醋。出料口可以用来取样；充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气，从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼吸，提高发酵效率；排气口可以用来排出在发酵过程中产生的气体，它通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。习题检测3.C同学则设计了如右图所示的发酵装置，你还能继续改进这种装置吗？防止空气中微生物的污染填充棉花或者安装其他过滤装置进一步改进：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。装置使用：①酒精发酵时，充气口关闭；排气口排除二氧化碳。②乙酸发酵时，充气口连接气泵，输入氧气。思考：你这样操作能否制造出乙酸呢？1.闻味、品尝、观察醋酸菌膜是否形成2.显微镜观察醋酸菌；3.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值；二、尝试制作传统发酵食品实例：制作果酒和果醋实例：制作果酒和果醋（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？气味和味道气泡和泡沫发酵液颜色最明显的变化：10天左右有酒味有酸味有无紫色葡萄皮的花青素进入发酵液,使葡萄酒呈深红色。浑浊，发酵完成时，液面形成白色菌膜，是醋酸菌膜。发酵酒精发酵醋酸发酵思考：在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？不会。发酵温度、pH不利于酵母菌生长，因此酵母菌活性很低。小结：果酒制作与果醋制作的比较项目果酒制作果醋制作发酵菌种

发酵原理

发酵条件温度

时间氧气

PH酵母菌醋酸菌C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量酶C6H12O6+2O2

2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量酶C2H5OH+O2

CH3COOH+H2O+能量酶30-35℃10-12d7-8d初期需氧，后期不需氧始终需要氧气一般控制在18-30℃，最适合温度28℃左右最适pH为4.5-5.0最适pH为5.4-6.0在有氧条件下：在无氧条件下：氧气、糖源都充足时：缺少糖源时：泡菜的制作1.菌种：植物体表面天然的乳酸菌原核生物（细菌）①.代谢类型：②.种类：异养厌氧型③.分布：乳酸链球菌、乳酸杆菌④.最适温度：空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内部乳酸杆菌（制作酸奶）乳酸链球菌（制作泡菜）适宜发酵温度为18～20℃。一、尝试制作传统发酵食品2.发酵原理：在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸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。严格控制厌氧条件不断积累0.4%-0.8%实例：泡菜的制作（3）材料用具食盐，清水，新鲜蔬菜（亚硝酸盐的含量低），蒜瓣，生姜以及其他香辛料，泡菜坛或其他密封性良好的罐子等。二、尝试制作传统发酵食品实例：泡菜的制作（4）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。原料处理、蔬菜装坛加盐水封坛发酵①盐的作用：调味，抑制其他微生物生长②5%-20%的盐水：过高，口味不佳，乳酸发酵将受抑制；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。杀灭水中的微生物，去除水中的溶解氧③盐水煮沸的目的：防止高温杀死入坛微生物④盐水冷却后使用的目的：二、尝试制作传统发酵食品（4）方法步骤配制盐水原料处理、蔬菜装坛加盐水封坛发酵将新鲜蔬菜（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。为什么泡菜坛只能装八成满？1.防止发酵初期酵母菌等产生CO2造成发酵液溢出坛外。2.防止因装太满使盐水未完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。二、尝试制作传统发酵食品（4）方法步骤配制盐水原料处理、蔬菜装坛加盐水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。将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需要什么条件，为什么呢？给泡菜坛内创造无氧环境。乳酸菌是一种厌氧菌，只有在无氧环境中才会进行乳酸发酵。二、尝试制作传统发酵食品为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动二、尝试制作传统发酵食品泡菜腌制中亚硝酸盐产生

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。

膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝胺（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。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。泡菜什么时候食用比较合适呢？习题检测例1：（拓展应用P82）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？10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，发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸二、尝试制作传统发酵食品泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析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少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制）最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动）减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动）少积累增多，pH下降继续增多，最后保持稳定，pH继续下降。增加（硝酸盐还原菌的作用）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）下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）发酵产品所需主要菌种生物分类代谢类型适宜温度发酵对氧的需求泡菜______原核生物________18～20℃密闭不需氧果酒______________异养兼性厌氧_________前期需氧，后期不需氧果醋____________________________一直需氧乳酸菌酵母菌醋酸菌异养厌氧真核生物原核生物异养需氧18～30℃30～35℃小结1：制作泡菜、果酒、果醋的微生物及其代谢特点传统发酵技术的优点：传统发酵技术的缺点：操作简单，适用于家庭式或作坊式生产，它是文化的传承等。生产条件不易控制，产品容易受杂菌污染，生产效率较低等。实例：腐乳的制作原理（1）参与的微生物：酵母，曲霉和毛霉等，起主要作用的是毛霉（真核）。毛霉：菌种来源：代谢类型：发酵温度：丝状真菌（真核生物）异养需氧型15-18℃（2）反应原理：蛋白质