【生物】傳統發(fā)酵技術的應用-2023-2024學年高二下學期生物人教版選擇性必修3

1.1傳統發(fā)酵技術的應用新教材?人教版?選擇性必修三【教學過程】TeachingProcess1.概念圖3.教學總結、綜合2.課堂教學內容4.課堂練習鞏固典型習題規(guī)律總結嘗試制作傳統發(fā)酵食品探究?實踐傳統發(fā)酵技術發(fā)酵工程：是指利用微生物的特定功能，通過現代工程技術，規(guī)模化生產對人類有用的產品，它涉及菌種的選育和培養(yǎng)、產物的分離和提純等方面；從社會中來啤酒葡萄酒毛豆腐豆豉泡菜陳醋腐乳酸奶發(fā)面團醬油辣白菜科技探索之路

“葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催。醉臥沙場君莫笑，古來征戰(zhàn)幾人回。”（唐·王翰）詩中提及的葡萄酒是人類利用微生物發(fā)酵制作而來的。通過微生物的發(fā)酵作用還可以制作葡萄醋。葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄為原料發(fā)酵而來的飲品，為什么一個是醇厚濃郁、耐人尋味的酒，一個卻是酸味柔和、口感綿長的醋呢？它們的制作方法有什么不同？你想不想自己動手制作葡萄酒和葡萄醋呢？

葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄發(fā)酵而來，但是一個經酵母菌無氧呼吸產生了酒精，另一個經醋酸菌有氧呼吸產生了醋酸，因此口感不同。葡萄及葡萄酒從社會中來（1）發(fā)酵:（2）原理：是指人們利用_______，在_____的條件下，將原料通過

轉化為人類所需要的產物的過程微生物適宜微生物的代謝_____________________________________________，因此利用它們既可以生產出人們所需要的多種產物（3）類型：不同的微生物具有產生不同代謝產物的能力好氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵醋酸發(fā)酵酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵對微生物而言，“發(fā)酵”在有氧和無氧條件下都能進行。必修一（P94）中提到的發(fā)酵特指“微生物的無氧呼吸”，是狹義的發(fā)酵概念。一.發(fā)酵與傳統發(fā)酵技術1.發(fā)酵氧氣需求直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保留下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中微生物進行發(fā)酵，制作食品的技術。（1）概念：（2）類型：固體發(fā)酵（

）半固體發(fā)酵（

）泡菜、糧食白酒、腐乳等豆豉、醬、醬油等一.發(fā)酵與傳統發(fā)酵技術2.傳統發(fā)酵技術豆瓣醬醋壇展示我國古代釀酒作坊的繪畫作品漢代磚刻上的釀酒圖（3）實例：腐乳①原料：豆腐。②參與發(fā)酵的微生物：________、______和______等，其中起主要作用的是________。③發(fā)酵原理：經過微生物的發(fā)酵，豆腐中的蛋白質被分解成__________________。酵母菌曲霉毛霉毛霉小分子的肽和氨基酸一.發(fā)酵與傳統發(fā)酵技術2.傳統發(fā)酵技術（此外，微生物還可以產生脂肪酶，將脂肪分解為脂肪酸和甘油）④制作流程讓豆腐長出毛霉直接利用空氣中的毛霉孢子或者直接接種毛霉（15-18℃，一定濕度）目的：讓毛霉等產生蛋白酶和脂肪酶加鹽腌制目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生長加鹵湯瓶鹵湯包括酒和香辛料酒：抑制微生物生長，并使腐乳具有獨特香味；香辛料：調味，防腐殺菌密封腌制鹵湯中酒的含量應控制在12%左右，過高會延長腐乳成熟的時間，過低不足以抑制微生物生長，可能導致豆腐腐敗（3）實例：腐乳一.發(fā)酵與傳統發(fā)酵技術2.傳統發(fā)酵技術方法：隨豆腐層數加高增加鹽用量，接近瓶口表面，鋪厚一點正在進行發(fā)酵的豆腐胚思考辨析：使用酵母制作饅頭屬于傳統發(fā)酵技術嗎？不屬于；使用前一次發(fā)酵保存下來的面團進行的才算。例如：直接利用空氣中毛霉孢子制作腐乳屬于傳統發(fā)酵技術，若直接接種毛霉，則不屬于。一.發(fā)酵與傳統發(fā)酵技術2.傳統發(fā)酵技術二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作泡菜1（1）菌種：乳酸菌①菌種來源：植物體表面天然的乳酸菌②代謝類型：異養(yǎng)厭氧型③種類：乳酸鏈球菌、乳酸桿菌（原核生物）（2）發(fā)酵原理：在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶乳酸鏈球菌（球狀）乳酸桿菌（桿狀）發(fā)酵期間，乳酸會___________，當它的質量百分比為____________時，泡菜的口味、品質最佳；不斷積累0.4%-0.8%舌尖上的中國之四川泡菜二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品（3）方法步驟配制鹽水用清水和食鹽配制質量分數為5%~20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用。將新鮮蔬菜（如蘿卜、黃瓜和豌豆等）洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內；裝至半壇時，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿。向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并在發(fā)酵過程中注意經常向水槽中補充水，根據室內溫度控制發(fā)酵時間；將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋。原料處理、蔬菜裝壇加鹽水封壇發(fā)酵二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作泡菜1（4）結果分析與評價①用水密封泡菜壇的目的是什么？這說明泡菜制作需要什么條件？給泡菜壇內創(chuàng)造無氧環(huán)境無氧條件②為什么泡菜壇只能裝八成滿？A.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，它們可以進行發(fā)酵，發(fā)酵產物中有較多的二氧化碳，如果泡菜壇裝的太滿，發(fā)酵液可能會溢出壇外。B.另外，泡菜壇裝的太滿，會使鹽水不太容易完全淹沒菜料，從而導致壇內菜料變質腐爛。C.泡菜壇留有一定的空間，也更方便拿取泡菜。二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作泡菜1③從開始制作到泡菜質量最佳這段時間內，泡菜逐漸變酸，泡菜壇中乳酸菌和其他雜菌的消長規(guī)律是什么？原因？乳酸菌數量增多，雜菌數量減少；因為乳酸菌比其他雜菌更耐酸。④泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有哪些？溫度高低，腌制方法，時間長短，食鹽用量等。（4）結果分析與評價二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作泡菜1(5)實驗分析與思考: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：⑤泡菜壇子使用之前要檢查密封性的目的：調味，抑制其他微生物生長過高，乳酸發(fā)酵將受抑制；過低，雜菌易繁殖，導致泡菜變質殺菌，去除水中的溶解氧為了不影響乳酸菌的生命活動給泡菜壇內創(chuàng)造無氧環(huán)境，嚴格控制厭氧條件二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作泡菜1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。到生活中去泡菜在腌制過程中會有亞硝酸鹽產生。膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，但如果人體攝入過量，會發(fā)生中毒，甚至死亡。設計實驗跟蹤檢測泡菜在制作過程中亞硝酸鹽含量的變化，并探索腌制方法、時間長短和溫度高低等條件對亞硝酸鹽含量的影響，尋求提高泡菜質量的措施。（6）進一步探究亞硝酸鹽為強氧化劑，能夠把血液中的低鐵血紅蛋白轉變?yōu)楦哞F血紅蛋白，從而導致缺氧性中毒癥狀。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轉變成致癌物質亞硝胺（霉變的食品中亞硝胺可增至數十倍至數百倍）。①亞硝酸鹽二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作泡菜1②泡菜制作過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化情況分析二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品動物實驗表明：研究表明：亞硝胺具有致癌作用，對動物具有致畸和致突變作用。人類的某些癌癥與亞硝胺(化學致癌因子)有關。③亞硝胺的毒性（6）進一步探究二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作泡菜1在什么情況下，亞硝酸鹽會轉化為亞硝胺？適宜的pH、溫度和一定的微生物作用氧化維生素C、E和酚類物質亞硝胺硝酸鹽亞硝酸鹽還原細菌等微生物(硝酸還原菌產生硝酸還原酶)④亞硝胺生成（6）進一步探究二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作泡菜1檢查方法：壇口向上，壓入水中，看壇內壁有無滲水現象。壇沿深、蓋子吻合好無裂紋、無砂眼火候好（7）制作泡菜的注意事項二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作泡菜1例1.（二.拓展應用P8,2）某同學在制作泡菜前，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，他在不同時間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結果見右欄曲線圖，請你幫他分析問題。二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品（1）據圖分析，從亞硝酸鹽含量來看，你認為該泡菜在什么時間食用比較合適？為什么？（2）他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成這個結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)酵產生乳酸（1）微生物——酵母菌（果酒）和醋酸菌（果醋）二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2①酵母菌A.是單細胞真菌，真核生物，呈圓形、橢圓形等。B.酵母菌的繁殖方式主要為無性生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖），但多以出芽方式進行。C.酵母菌分布在含糖較高的偏酸環(huán)境中，如水果等。（1）微生物——酵母菌（果酒）和醋酸菌（果醋）二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2②醋酸菌A.原核生物，新陳代謝類型為異養(yǎng)需氧型。B.醋酸菌的繁殖方式為二分裂。C.應用：食醋、果醋二分裂生殖（2）原理：果酒：C6H12O62C2H5OH

+2CO2+能量酶果醋：

C6H12O6+2O22CH3COOH(乙酸)

+2H2O+2CO2+能量C2H5OH

+O2CH3COOH(乙酸)

+H2O+能量酶酶氧氣、糖源充足時糖源不充足時二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2（3）果酒發(fā)酵的條件①溫度：釀酒酵母的最適生長溫度為28℃左右，酒精發(fā)酵時將溫度嚴格控制在18℃～30℃。②氧氣：前期需O2

，后期無氧。③pH：呈酸性。（5.0～6.0）④時間：10～12天（4）果醋發(fā)酵的條件：①溫度：多數醋酸菌的最適生長溫度為30～35℃，醋酸發(fā)酵時將溫度嚴格控制在此范圍內。②需要充足的氧氣③pH：呈酸性。④時間：7~8天二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2（5）果酒發(fā)酵與果醋發(fā)酵的裝置通入空氣關閉打開，并接入氣泵排出CO2打開打開便于取樣監(jiān)測關閉關閉二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2①為什么排氣口膠管長而彎曲？②該裝置還能繼續(xù)改進嗎？防止空氣中微生物的污染可以在充氣口填充棉花或者安裝其他過濾裝置，以防止充入的氣體攜帶外來雜菌污染發(fā)酵液等（5）果酒發(fā)酵與果醋發(fā)酵的裝置二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品舌尖上的中國之制作果酒、果醋器具消毒沖洗葡萄榨汁裝瓶果酒檢測酒精發(fā)酵打開瓶蓋，蓋上紗布果醋檢測將發(fā)酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分數為70%的酒精消毒，晾干備用。取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干。將溫度控制在18～30℃進行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一點（注意：不是打開瓶蓋），此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時間為10～12d?？赏ㄟ^從發(fā)酵瓶口取樣來對發(fā)酵的情況進行檢測。當葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進行葡萄醋的發(fā)酵。發(fā)酵溫度為30～35℃，時間為7～8d。用榨汁機榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶（注意：要留有大約1/3的空間），蓋好瓶蓋。（6）果酒與果醋的制作過程二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品（7）結果分析與評價①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？

在葡萄酒的制作過程中，發(fā)酵液會產生氣泡，這是因為酵母菌發(fā)酵產生CO2；開始發(fā)酵后，CO2產生越來越多，會使發(fā)酵液出現“沸騰”現象，在發(fā)酵的10天后，這種現象最明顯。二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，隨著發(fā)酵時間的延長，由果皮進入發(fā)酵液的花青素會越來越多，因而發(fā)酵液的顏色會逐漸加深變成深紅色。果醋發(fā)酵過程中一般不會出現氣泡，發(fā)酵完成時，在發(fā)酵液的液面上會出現一層菌膜，這是醋酸菌膜。②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？它們會對果酒發(fā)酵產生影響嗎？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?？梢酝ㄟ^調節(jié)發(fā)酵的溫度、果酒的pH等來控制乳酸菌的含量。果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情況下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情況下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛變?yōu)榇姿帷?/p>

由于醋酸菌在有氧的條件下才能進行旺盛的代謝活動，因此在制作果酒的過程中盡量減少O2含量，可以抑制醋酸菌的生長繁殖。此外，通過調節(jié)發(fā)酵的溫度、果酒的pH等同樣可以控制醋酸菌的含量。（7）結果分析與評價二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2③在制作果醋的過程中，酵母菌是否還會繼續(xù)發(fā)酵？醋酸菌從何而來？采用什么措施可以加快果醋的制作？

隨著醋酸發(fā)酵的進行，發(fā)酵液的pH、發(fā)酵溫度等均不利于酵母菌的生長繁殖，因此酵母菌活性很低。

在我們的實驗條件下，當打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會進入發(fā)酵液中大量繁殖，其他的菌因不適應環(huán)境條件而不能繁殖。

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，可以先買一瓶醋，將其打開暴露于空氣中，一段時間后在醋的表面會有一層薄膜（實際上是醋酸菌），用這層薄膜進行接種可以明顯縮短制作果醋的時間。（7）結果分析與評價二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2④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？不能，防止果皮表面的野生菌種數量減少。避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機會⑤葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，為何要留有1/3的空間？A.先讓酵母菌進行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后，再進行酒精發(fā)酵；B.防止發(fā)酵過程中產生的CO2造成發(fā)酵液溢出。（7）結果分析與評價二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2⑥在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止發(fā)酵液被污染？A.發(fā)酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分數為70%的酒精消毒，晾干備用；B.處理葡萄時應先沖洗再去除枝梗；C.排氣時只需擰松瓶蓋，不要打開瓶蓋。（7）結果分析與評價二.嘗試制作傳統發(fā)酵食品1.傳統發(fā)酵食品：制作果酒和果醋2⑦如何檢測果酒的發(fā)酵情況（檢測是否產生酒精）？A.聞B.品嘗C.用酸性條件下的重鉻酸鉀溶液檢測（橙色→灰綠色）⑧如何檢測果醋的發(fā)酵情況？A.聞；B.品嘗；C.使用pH試紙檢測檢測和比較發(fā)酵前后的pH值；D.觀察醋酸菌膜是否