传统发酵技术的应用高二生物下学期人教版选择性必修3

1.1传统发酵技术的应用第一章发酵工程

“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。”（唐·王翰）诗中提及的葡萄酒是人类利用微生物发酵制作而来的。通过微生物的发酵作用还可以制作葡萄醋。

￭问题探讨葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄为原料发酵而来的饮品，为什么两者口感却大相径庭呢？它们的制作方法有什么不同？讨论：

经酵母菌无氧呼吸产生了酒精，葡萄酒葡萄醋经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。资料1：

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，加酒曲发酵而成的。资料2：

1857年，法国的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。资料3：

研究人员用显微镜观察酒曲，发现酒曲内含有根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等几十种微生物。

思考：1、酒曲是什么?2、酿酒加酒曲的目的是什么?微生物使原料通过微生物的代谢转化为人类所需的产物。一、发酵与传统发酵技术什么是发酵？一、发酵与传统发酵技术1概念：2原理：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。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。——发酵一、发酵与传统发酵技术——发酵3类型：包括需氧发酵厌氧发酵如：醋酸发酵、谷氨酸（味精）发酵如：酒精发酵、乳酸（泡菜、酸奶）发酵分类依据：按发酵是否需要O2参与据史料记载，早在公元5世纪魏代古籍中，就有腐乳生产工艺的记载，到了明代我国就大量加工腐乳，而今腐乳已成长为具现代化工艺的发酵食品。又称东方乳酪。一、发酵与传统发酵技术(1)参与的微生物：

毛霉(主要)、酵母、曲霉和青霉等一、发酵与传统发酵技术4实例：——腐乳的制作毛霉是一种丝状真菌（真核生物），其生殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。（2）腐乳制作的原理：脂肪小分子肽+氨基酸蛋白质甘油+脂肪酸蛋白酶脂肪酶味道鲜美，易于消化吸收，又便于保存。（3）特点：一、发酵与传统发酵技术——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、制作食品的技术。1概念：2特点：3应用：传统发酵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。利用传统发酵技术制作的食品有酒、腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉（chǐ）等。1.使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？2.直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术吗？3.下列有关传统发酵技术的叙述，正确的是（）A.发酵所用的微生物均为原核生物B.不同发酵产品所用原料必定不同C.传统发酵均需在通气条件下进行D.发酵所用菌种都是天然存在的微生物快问快答D不属于使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。属于二、尝试制作传统发酵食品

￭菌种举例——乳酸菌乳酸杆菌（杆状）乳酸链球菌（球状）特点

异养厌氧细菌，在无氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸：C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶用途

可用于制作乳制品(酸奶）的发酵、泡菜的腌制等。种类

种类很多，常见的有乳酸杆菌和乳酸链球菌。分布

在自然界分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内部都有——属于原核生物

￭菌种举例——酵母菌酵母菌特点

单细胞真菌，兼性厌氧菌，无氧条件下能进行酒精发酵：C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量酶用途

可用于制作酿酒、制作馒头和面包等。分布

影响因素

温度是影响酵母菌生长的重要因素，最适生长温度为28℃。——属于真核生物能以多种糖类作为营养物质和能量来源，因此在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面可以经常发现酵母菌的存在。

￭菌种举例——醋酸菌醋酸菌特点

好氧细菌C6H12O6+2O22CH3COOH+2H2O+2CO2+能量酶用途

可用于制作各种风味的醋。影响因素

多数醋酸菌的最适生长温度为30~35℃。——属于原核生物当O2、糖源都充足时能将糖分解成醋酸：当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸：C2H5OH+O2CH3COOH+H2O+能量酶二、尝试制作传统发酵食品——泡菜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。1原理：C6H12O6

2C3H6O3（乳酸）+能量酶食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其它香辛料、泡菜坛或其它密封性良好的罐子等。2材料用具：二、尝试制作传统发酵食品——泡菜3方法步骤：配制盐水蔬菜处理装坛加盐水封坛发酵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；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；不影响乳酸菌的生命活动创造无氧环境抑菌调味，盐含量过低会造成细菌污染。杀菌、除氧1.用水密封泡菜坛的目的？说明泡菜制作需要什么条件？2.为什么泡菜坛只能装八成满？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；防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；留有一定空间，方便拿取泡菜。目的是给泡菜坛内创造无氧环境，说明泡菜制作需要在无氧条件下进行。思考讨论思考讨论3.从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是什么？原因？乳酸菌数量增多，杂菌数量减少；因为乳酸菌比其他杂菌更耐酸。4结果分析与评价：二、尝试制作传统发酵食品你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何？一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无霉花浮膜，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。泡菜虽好吃，但不宜多吃，泡菜中的亚硝酸盐会危及人体健康。方法：品尝、pH检测，亚硝酸盐检测5亚硝酸盐：二、尝试制作传统发酵食品亚硝酸盐为白色粉末，外观与食盐相似，有咸味，易溶于水，可作食品添加剂。亚硝酸盐分布广泛，蔬菜、咸菜、豆粉中均含有。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，绝大部分亚硝酸盐只是“过客”，随尿排出。当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3g～0.5g时，会引起中毒，当摄入总量达到3g时，会引起死亡。蔬菜水果硝酸盐亚硝酸盐硝酸盐还原菌亚硝胺维生素C、E和酚类物质人类的某些癌症与亚硝胺(化学致癌因子)有关注意：发酵温度高；食盐用量过低；发酵时间短容易导致硝酸还原菌大量增殖，产生较多的亚硝酸盐pH、温度、微生物二、尝试制作传统发酵食品▣下图是泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化规律。下列说法中，错误的是（）A．曲线①是亚硝酸盐，②是乳酸菌，③是乳酸B．发酵后期由于硝酸盐还原菌受抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐会含量下降C．发酵后期由于乳酸菌活动受到抑制，会导致乳酸含量下降D．如果发酵过程中，温度过高、盐用量过少会导致亚硝酸盐会含量增加A

￭实战演练2、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。⑴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？⑵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？⑶加入“陈泡菜水”的目的是什么？二、拓展应用（课本P8）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。食盐浓度过高，发酵温度过低等原因导致未正常发酵。“陈泡菜水”含乳酸菌，相当于接种乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。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、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。判断下列相关表述是否正确。

￭实战演练（1）卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌不存在竞争关系。（）（2）乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2。（）（3）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物。下列相关叙述错误的是（）

A.腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸发酵B.制作腐乳利用了毛霉等产生的蛋白酶C.制作果酒利用了酵母菌在无氧条件下产生酒精D.制作果醋利用了醋酸菌在无氧条件下产生醋酸D二、尝试制作传统发酵食品——果酒和果醋1原理：

许多新鲜水果（如葡萄）的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌，在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒。在有氧条件下，果酒经醋酸菌的作用还可以进一步发酵成果醋。C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量酶C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6

+2O22CH3COOH+2H2O+2CO2+能量酶C2H5OH+O2

CH3COOH（醋酸）+H2O+能量酶有氧条件下无氧条件下O2、糖源充足缺少糖源大量繁殖酒精发酵糖制醋酒变醋2材料用具：二、尝试制作传统发酵食品——果酒和果醋a.新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等）b.洗洁精、体积分数70﹪的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等醋酸发酵果酒酒精发酵果醋挑选葡萄冲洗榨汁装瓶3方法步骤：器具消毒取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。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。要留有大约1/3的空间1.为何要将榨汁机、发酵罐清洗干净，并加入70%酒精洗涤消毒？二、尝试制作传统发酵食品防止发酵液被污染（1）应先冲洗再去除枝梗，避免葡萄破损，减少被杂菌污染。——果酒和果醋2.材料的选择与处理中，提到以下步骤：①葡萄去除枝梗和腐烂的叶子。②葡萄用清水简单冲洗1~2次。应先进行①or②？可以反复多次冲洗吗？（2）无需多次。防止菌种减少，影响发酵。3.将葡萄汁装入发酵瓶，要留大约1/3的空间，为什么？二、尝试制作传统发酵食品目的是先让酵母菌有氧呼吸,快速繁殖，

耗尽O2后，再进行酒精发酵；其次暂时存储CO2防止发酵液的溢出。4发酵条件：果酒①温度：酿酒酵母的最适生长温度为28℃左右，酒精发酵时将温度严格控制在18℃～30℃。②氧气：前期需O2

，后期无氧③pH：呈酸性。④时间：

10～12天果醋①温度：多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，醋酸发酵时将温度严格控制在此范围内。②氧气：需要充足的氧气③pH：呈酸性。④时间：7～8天二、尝试制作传统发酵食品——果酒和果醋通入氧气空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中，有氧条件下大量繁殖？1.在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？引起变化的原因是什么？

￭实验设计：果酒和果醋制作在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随发酵时间的延长，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加深。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。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？

￭实验设计：果酒和果醋制作果酒中除了酵母菌,还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。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。果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量减少O2含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。此外，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。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？

￭实验设计：果酒和果醋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。小结项目果酒制作果醋制作发酵菌种菌种来源发酵原理发酵条件温度时间氧气pH酵母菌醋酸菌附着在葡萄皮上的野生型酵母菌空气中的野生型醋酸菌C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶①在有氧条件下：②在无氧条件下:C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+能量酶①氧气、糖源都充足时：②缺少糖源时C6H12O6

+2O22CH3COOH+2H2O+2CO2+能量酶C2H5OH+O2

CH3COOH（醋酸）+H2O+能量酶30～35℃7～8d始终需要氧呈酸性呈酸性初期需氧，后期无氧10～12d一般控制在18～30℃传统发酵技术的应用发酵与传统发酵技术应用传统发酵技术发酵的概念项目菌种生物类型代谢类型反应条件检测方法果酒果醋泡菜腐乳——酵母菌醋酸菌乳酸菌毛霉（主要）真核原核真核原核异养兼性厌氧型异养需氧型异养厌氧型异养需氧型重铬酸钾与其反应呈灰绿色品尝、pH试纸检测pH检测，亚硝酸盐检测18~30℃，无氧30~35℃，通入氧气常温，无氧条件15～18℃,需氧课堂小结二、拓展应用3.有三位同学分别采用了三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？你还能继续改进这种装置吗？

￭实战演练充气口排气口出料口C同学的装置更适合制作果醋。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。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。1、下列与果酒、果醋和腐乳制作的叙述，正确的是（）。A.腐乳制作所需要的适宜温度最高B.果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵C.使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌D.使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNAD

￭实战演练2、如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是()A.过程①和②都只能发生在缺氧条件下B.过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中C.过程③和④都需要氧气的参与D.过程①～④所需的最适温度基本相同

￭实战演练C₪回答下列有关果酒和果醋制作的小题：1）果酒和果醋制作时，用到菌种的代谢类型分别是

、

。2）在利用酵母菌自制葡萄酒的过程中，不需要进行灭菌，因为发酵液中的

能抑制绝大多数其他微生物的繁殖。3）在果酒制作中，若酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸消耗了等量的葡萄糖，则它们放出的CO2之和与它们消耗的O2之和的比例为（

）A．1：1B．3：0C．6：0D．4：34）若酒精发酵中，经检测发酵装置活菌数量适宜但却不产生酒精，可能的原因是_____________________________________。异养兼性厌氧型异养需氧型缺氧、酸性条件

￭实战演练D装置密封性差，空气进入装置3、下图为苹果酒的发酵装置示意图，下列正确的是（）。A.发酵过程中酒精的产生速率越来越快B.集气管中的气体是酵母菌无氧呼吸产生的C.发酵过程中酵母种群呈“J”型增长D.若发酵液表面出现菌膜，最可能原因是发酵瓶漏气

￭实战演练D