【課件】1.1.2傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用（課件）（人教版2019選擇性必修3）

第一章發(fā)酵工程第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.說出發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。2.說出泡菜、果酒和果醋制作的原理。3.嘗試完成泡菜、果酒和果醋的制作。4.關(guān)注食品安全，倡導(dǎo)健康的生活方式。1.生命觀念：認(rèn)識(shí)乳酸菌、酵母菌和醋酸菌的結(jié)構(gòu)和代謝類型。2．科學(xué)探究：掌握泡菜、果酒和果醋制作過程中發(fā)酵條件的控制。3．社會(huì)責(zé)任：討論泡菜的食品安全問題。探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜2.發(fā)酵原理（1）利用植物體表面天然的乳酸菌來進(jìn)行發(fā)酵的；（2）發(fā)酵期間，乳酸會(huì)不斷積累，當(dāng)它的質(zhì)量百分比為0.4%～0.8%時(shí)，泡菜的口味、品質(zhì)最佳。（3）相關(guān)反應(yīng)式：C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量3.發(fā)酵條件：適宜的溫度；嚴(yán)格控制厭氧條件。根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時(shí)間1.參與發(fā)酵的主要微生物及來源：植物體表面天然的乳酸菌探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜4.制作流程配制鹽水用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜（1）鹽的作用？（2）鹽水濃度要適宜的目的？（3）鹽水煮沸的目的？（4）鹽水冷卻后使用的目的？調(diào)味，抑制其他微生物生長(zhǎng)。過高，乳酸發(fā)酵將受抑制；過低，雜菌易繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)。殺菌，去除水中的溶解氧。不影響乳酸菌的生命活動(dòng)。4.制作流程配制鹽水用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；原料處理、蔬菜裝壇將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時(shí)，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜蔬菜應(yīng)新鮮的原因？若不新鮮，蔬菜中的亞硝酸鹽含量會(huì)升高。4.制作流程配制鹽水用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；原料處理、蔬菜裝壇將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時(shí)，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜泡菜壇子使用之前要檢查密封性的目的？給泡菜壇內(nèi)創(chuàng)造無氧環(huán)境，嚴(yán)格控制厭氧條件。4.制作流程配制鹽水用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；原料處理、蔬菜裝壇將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時(shí)，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜泡菜壇應(yīng)裝至八成滿,為什么？

在泡菜發(fā)酵初期，由蔬菜表面帶入的大腸桿菌、酵母菌等較為活躍，它們可進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物中有較多的CO2，如果泡菜壇裝得太滿，發(fā)酵液可能會(huì)溢出壇外。另外，泡菜壇裝得太滿，會(huì)使鹽水不太容易完全淹沒菜料，從而導(dǎo)致壇內(nèi)菜料變質(zhì)腐爛。泡菜壇留有一定的空間，也更方便拿取泡菜。4.制作流程配制鹽水用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；原料處理、蔬菜裝壇將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時(shí)，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；加鹽水將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜4.制作流程配制鹽水用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；原料處理、蔬菜裝壇將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時(shí)，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；加鹽水將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋封壇發(fā)酵向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并在發(fā)酵過程中注意經(jīng)常向水槽中補(bǔ)充水；根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時(shí)間；探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜封溫度:時(shí)間:氧氣：

18～20℃15天無氧條件討論3：為什么泡菜壇內(nèi)有時(shí)會(huì)長(zhǎng)一層白膜，這層白膜是怎么形成的？形成白膜是由于產(chǎn)膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厭氧微生物，泡菜發(fā)酵液營(yíng)養(yǎng)豐富，其表面氧氣含量也很豐富，適合酵母菌的繁殖。4.制作流程探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜封討論1：用水密封泡菜壇的目的？這說明泡菜制作需要什么條件？給泡菜壇內(nèi)創(chuàng)造無氧環(huán)境，這說明泡菜制作需要在無氧條件下進(jìn)行。不是，還有一些酵母菌和大腸桿菌。討論2：泡菜制作過程中，是否只有乳酸菌起作用？5.泡菜制作過程中，各階段菌種變化：（1）發(fā)酵初期：主要是大腸桿菌、酵母菌活躍，消耗大量氧氣，使壇內(nèi)形成無氧環(huán)境，會(huì)使好氧菌生命活動(dòng)逐漸被抑制。（2）發(fā)酵中期（風(fēng)味最佳）：乳酸菌活躍使乳酸不斷積累，pH下降，嫌氣狀態(tài)形成，乳酸桿菌進(jìn)行活躍的同型乳酸發(fā)酵（發(fā)酵產(chǎn)物只有乳酸或達(dá)到80%以上），大腸桿菌、酵母菌等微生物的活動(dòng)受到抑制。。（3）發(fā)酵后期：乳酸繼續(xù)增加，到一定程度后會(huì)使乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖被抑制。探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜6.進(jìn)一步探究

泡菜在腌制過程中會(huì)有亞硝酸鹽產(chǎn)生。膳食中的亞硝酸鹽一般不會(huì)危害人體健康，但如果人體攝入過量，會(huì)發(fā)生中毒，甚至死亡。亞硝酸鹽為強(qiáng)氧化劑，能夠把血液中的低鐵血紅蛋白轉(zhuǎn)變?yōu)楦哞F血紅蛋白，從而導(dǎo)致缺氧性中毒癥狀；膳食中的絕大部分亞硝酸鹽隨尿排出，但在適宜的pH、溫度和一定的微生物作用下會(huì)轉(zhuǎn)變成致癌物質(zhì)亞硝胺（霉變的食品亞硝胺可增至數(shù)十倍至數(shù)百倍）。探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜原理：比色法酸化條件下，亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)后，再與N-1－萘基乙二胺鹽酸鹽結(jié)合生成玫瑰紅溶液。將經(jīng)過反應(yīng)顯色后的待測(cè)樣品與標(biāo)準(zhǔn)液比色，即可計(jì)算出樣品中的亞硝酸鹽含量。探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜拓展應(yīng)用

某同學(xué)在制作泡菜前，查閱資料得知，可以向泡菜壇中加些“陳泡菜水”，在用5﹪的食鹽水制作泡菜時(shí)，他在不同時(shí)間測(cè)定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結(jié)果見右欄曲線圖，請(qǐng)你幫他分析問題。1.據(jù)圖分析，從亞硝酸鹽含量來看，你認(rèn)為該泡菜在什么時(shí)間食用比較合適？為什么？2.他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成這個(gè)結(jié)果最可能的原因是什么？3.加入“陳泡菜水”的目的是什么？13天后食用比較好，亞硝酸鹽含量低鹽濃度高，殺死了乳酸菌等微生物“陳泡菜水”含乳酸菌，可快速發(fā)酵產(chǎn)生乳酸探究·實(shí)踐·制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化發(fā)酵時(shí)期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵前期發(fā)酵中期發(fā)酵后期變化曲線

少（O2抑制乳酸菌活動(dòng)）少

增加（硝酸鹽還原菌的作用）最多（乳酸積累，抑制其他菌活動(dòng)）增多達(dá)到最多后開始下降（硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解）減少（乳酸積累，pH下降，抑制乳酸菌活動(dòng)）繼續(xù)增多，最后保持穩(wěn)定

下降至保持相對(duì)穩(wěn)定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）思考題為什么含有抗生素的牛奶不能發(fā)酵為酸奶？牛奶發(fā)酵為酸奶主要依靠乳酸菌的發(fā)酵作用，而抗生素能夠殺死或抑制乳酸菌。與生活的聯(lián)系2.發(fā)酵原理：（1）許多新鮮水果的果皮表面附著有大量的不同種類的野生酵母菌；（2）在這些酵母菌的作用下，水果可以發(fā)酵成果酒（通過有氧呼吸大量繁殖，通過無氧呼吸產(chǎn)酒精）；（3）相關(guān)反應(yīng)式二、制作果酒1.參與發(fā)酵的主要微生物及來源：新鮮水果的果皮表面附著的野生酵母菌C6H12O6+6O2+6H2O酶6CO2+12H20+能量C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量3.發(fā)酵條件（1）溫度：釀酒酵母的最適生長(zhǎng)溫度約為28℃，制作果酒時(shí)將溫度控制在18～30℃進(jìn)行發(fā)酵；

（2）氧氣：制作果酒時(shí)，酵母菌在氧氣充足的情況下大量繁殖；在無氧條件下，進(jìn)行酒精發(fā)酵；

二、制作果酒3.方法步驟1）滅菌消毒將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)用洗潔精洗凈，并用70﹪酒精消毒，晾干備用。二、制作果酒體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精的作用?消毒3.方法步驟1）滅菌消毒將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)用洗潔精洗凈，并用70﹪酒精消毒，晾干備用。2）材料處理取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。二、制作果酒沖洗的目的?沖洗1-2次即可，能否連續(xù)沖洗，為什么?為什么去梗前沖洗?去除表面灰塵、污物不能，防止果皮表面的野生菌種數(shù)量減少避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機(jī)會(huì)3.方法步驟1）滅菌消毒將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)用洗潔精洗凈，并用70﹪酒精消毒，晾干備用。2）材料處理取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。3）榨葡萄汁用榨汁機(jī)榨取葡萄汁將葡萄汁裝人發(fā)酵瓶中，（要留大約1／3的空間）蓋好瓶蓋。二、制作果酒葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí)，為何要留有1/3的空間？a.先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后，再進(jìn)行酒精發(fā)酵；b.防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出3.方法步驟1）滅菌消毒將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)用洗潔精洗凈，并用70﹪酒精消毒，晾干備用。2）材料處理取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。3）榨葡萄汁4）發(fā)酵溫度在18－300C發(fā)酵,每隔12h擰松瓶蓋一次（注意：不是打開瓶蓋，防止雜菌污染），此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時(shí)間為10-12d.果酒發(fā)酵用榨汁機(jī)榨取葡萄汁將葡萄汁裝人發(fā)酵瓶中，（要留大約1／3的空間）蓋好瓶蓋。二、制作果酒每隔12h左右將瓶蓋擰松一點(diǎn)的目的？排出氣體3.方法步驟1）滅菌消毒將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)用洗潔精洗凈，并用70﹪酒精消毒，晾干備用。2）材料處理取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。3）榨葡萄汁4）發(fā)酵溫度在18－300C發(fā)酵,每隔12h擰松瓶蓋一次（注意：不是打開瓶蓋），此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時(shí)間為10-12d.果酒發(fā)酵用榨汁機(jī)榨取葡萄汁將葡萄汁裝人發(fā)酵瓶中，（要留大約1／3的空間）蓋好瓶蓋。果酒檢測(cè)可通過從發(fā)酵瓶口取樣來對(duì)發(fā)酵的情況進(jìn)行檢測(cè)二、制作果酒如何檢測(cè)果酒的發(fā)酵情況（檢測(cè)是否產(chǎn)生酒精）？a.聞b.品嘗c.用酸性條件下的重鉻酸鉀溶液檢測(cè)（橙色→灰綠色）思考：在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物生長(zhǎng)？它們會(huì)對(duì)果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？

果酒中除了酵母菌，還有乳酸菌、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，從而使果酒變質(zhì)，而在有氧的情況下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛進(jìn)而轉(zhuǎn)化為醋酸?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、pH等來控制乳酸菌含量；可以通過減少O2含量、調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度、pH來控制醋酸菌含量；果酒制作過程中，在不滅菌的情況下，酵母菌是如何成為優(yōu)勢(shì)菌種的？發(fā)酵后期在缺氧和酸性發(fā)酵液中，絕大多數(shù)微生物的生命活動(dòng)受到抑制，而酵母菌可以適應(yīng)這一環(huán)境成為優(yōu)勢(shì)菌種。1.參與發(fā)酵的主要微生物及來源：空氣中的醋酸菌或人工接種的醋酸菌C6H12O6+2O2酶2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量C2H5OH+O2酶CH3COOH（醋酸）+H2O+能量三、制作果醋2.發(fā)酵原理①在有氧的條件下，果酒經(jīng)醋酸菌的作用可以進(jìn)一步發(fā)酵成果醋；②當(dāng)糖源充足時(shí)，醋酸菌還可以直接將糖分解為醋酸；③相關(guān)反應(yīng)式3.發(fā)酵條件：①溫度——多數(shù)醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度約為30～35℃，發(fā)酵溫度為30-35℃；②氧氣含量:氧氣供應(yīng)充足4.果醋制作流程（以乙醇為底物的類型為例）果酒制作打開瓶蓋，蓋上紗布當(dāng)葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進(jìn)行葡萄醋的發(fā)酵。發(fā)酵溫度為30-35℃，時(shí)間為7-8d。果醋檢測(cè)三、制作果醋a.聞；b.品嘗；c.使用pH試紙檢測(cè)檢測(cè)和比較發(fā)酵前后的pH值；d.觀察醋酸菌膜是否形成；5.實(shí)驗(yàn)分析與思考（1）在制作果醋的過程中，酵母菌是否還會(huì)繼續(xù)發(fā)酵？（2）醋酸菌從何而來？（3）采用什么措施可以加快果醋的制作？

隨著醋酸發(fā)酵的進(jìn)行，發(fā)酵液的pH、發(fā)酵溫度等均不利于酵母菌的生長(zhǎng)繁殖，因此酵母菌活性很低，不會(huì)繼續(xù)發(fā)酵。

在我們的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會(huì)進(jìn)入發(fā)酵液中大量繁殖，其他的菌因不適應(yīng)環(huán)境條件（不能利用乙醇）而不能繁殖。

在工業(yè)上，后期醋的發(fā)酵需要人工接種醋酸菌。我們制作果醋時(shí)，可以先買一瓶醋，將其打開暴露于空氣中，一段時(shí)間后在醋的表面會(huì)有一層薄膜(實(shí)際上是醋酸菌)，用這層薄膜進(jìn)行接種可以明顯縮短制作果醋的時(shí)間。三、制作果醋（4）在制作果酒和果醋的過程中，發(fā)酵液分別有哪些變化？其中最明顯的變化發(fā)生在發(fā)酵后多少天？引起變化的原因是什么？a.在葡萄酒的制作過程中，發(fā)酵液會(huì)產(chǎn)生氣泡，這是因?yàn)榻湍妇l(fā)酵產(chǎn)生CO2；b.開始發(fā)酵后，CO2產(chǎn)生越來越多，會(huì)使發(fā)酵液出現(xiàn)“沸騰”現(xiàn)象，在發(fā)酵的10天后，這種現(xiàn)象最明顯；c.發(fā)酵過程產(chǎn)熱，會(huì)使發(fā)酵液溫度上升，應(yīng)注意控溫；d.如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，由果皮進(jìn)入發(fā)酵液的花青素會(huì)越來越多，因而發(fā)酵液的顏色會(huì)逐漸加深變成深紅色；e.果醋發(fā)酵過程中一般不會(huì)出現(xiàn)氣泡，發(fā)酵完成時(shí)，在發(fā)酵液的液面上會(huì)出現(xiàn)一層菌膜，這是醋酸菌膜。5.實(shí)驗(yàn)分析與思考三、制作果醋項(xiàng)目果酒制作果醋制作發(fā)酵菌種

菌種來源菌種代謝類型

菌種細(xì)胞類型發(fā)酵原理在有氧條件下：在無氧條件下：

氧氣、糖源都充足時(shí)：缺少糖源時(shí)：發(fā)酵條件溫度

時(shí)間氧氣

酵母菌果酒制作與果醋制作的比較醋酸菌主要是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)需氧型真核細(xì)胞原核細(xì)胞C6H12O6+6H2O+6O2

6CO2+12H2O+能量酶C6H12O62C2H5OH+2CO2+少量能量酶空氣中的野生型醋酸菌C6H12O6+2O2

2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量酶C2H5OH+O2

CH3COOH+H2O+能量酶28℃30-35℃10-12d7-8d初期需氧，后期不需氧需要氧氣果酒和果醋改進(jìn)裝置及其分析充氣口出料口在乙酸發(fā)酵時(shí)連接充氣泵進(jìn)行充氣用來取樣排出酒精發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的CO2；與排氣管相連的長(zhǎng)而彎曲的膠管，可有效地阻止空氣中的微生物的進(jìn)入，避免感染排氣口裝置使用：①酒精發(fā)酵時(shí)，充氣口關(guān)閉；排氣口排除二氧化碳。②乙酸發(fā)酵時(shí)，充氣口連接氣泵，輸入氧氣。到社會(huì)中去

少量制作轉(zhuǎn)向大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，會(huì)遇到許多新問題。例如，少量制作果醋時(shí)，不需要專門的攪拌裝置。而大規(guī)模生產(chǎn)果醋時(shí)，由于發(fā)酵罐容積很大，就需要安裝攪拌器，以保障醋酸菌對(duì)O2的需求?？梢娫诖笠?guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品時(shí)，需要進(jìn)行更為全面周詳?shù)目紤]，如考慮原料的來源與選樣、菌種的選育與培養(yǎng)、發(fā)酵設(shè)備的選擇、發(fā)酵條件的自動(dòng)化控制、發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量控制、成本價(jià)格等。自己制作的果酒和果醋并非商品意義上的產(chǎn)品。在實(shí)際生產(chǎn)中還需要經(jīng)過沉淀、過濾、滅菌、裝瓶等過程才能獲得成品酒或醋。果酒還需要在一定條件下進(jìn)行后續(xù)發(fā)酵，以獲得特定的風(fēng)味和色澤。通過深入思考，可以感悟到，工程、技術(shù)與科學(xué)的不同——科學(xué)以“發(fā)現(xiàn)”為核心，技術(shù)以“發(fā)明”為核心，工程以“建造”和“產(chǎn)品”為核心。技術(shù)要通過工程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，將一系列相關(guān)技術(shù)體系化地組合起來，才能轉(zhuǎn)化應(yīng)用在工程中，大規(guī)模生產(chǎn)人們需要的產(chǎn)品。果酒果醋腐乳泡菜微生物原理反應(yīng)條件檢測(cè)方法酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌酵母菌的無氧呼吸產(chǎn)生酒精18~30