高中第1节 传统发酵技术的应用一等奖课件ppt

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--------发酵工程
利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。
从传统发酵技术到发酵工程
科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，之后微生物的分离和纯化技术得到了应用。
用微生物生产谷氨酸获得成功，酶制剂、多糖、维生素发酵工业兴起。
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。
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。
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。
基因工程、细胞工程等发展，人胰岛素和干扰素大量生产。
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。
“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。葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄为原料发酵而来的饮品，为什么一个是醇厚浓郁、耐人寻味的酒，一个却是酸味柔和、口感绵长的醋呢？它们的制作方法有什么不同？你想不想自己动手制作葡萄酒和葡萄醋呢？
图1-1 汉代砖刻上的酿酒图
图1-2 展示我国古代酿酒作坊的绘画作品
利用附着在谷物、水果等表面的微生物自然发酵。
指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过_______________转化为人类所需要的________的过程。
（2） 毛霉的作用：　
（1）毛霉是一种丝状真菌，其生殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。
1.2 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。传统发酵以__________的_________________________为主，通常是家庭式或作坊式的。
1.下列关于传统发酵食品的叙述，不正确的是(　 )A.传统发酵产品需要多种多样的微生物B.腐乳的制作直接利用了原料中天然存在的毛霉、酵母等微生物C.传统发酵食品以单一菌种的固体发酵和半固体发酵为主D.腐乳的制作需通过微生物的代谢把蛋白质转化为小分子的肽和氨基酸
同化作用类型：异化作用类型：生物类型：生殖方式：分布于：
空气 土壤 植物体表 动物肠道等
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。
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。
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，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；
①.为什么配置质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用？
盐的用量：过高延长泡菜成熟时间，使亚硝酸盐含量偏高； 过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐水煮沸有两大作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。盐水冷却的目的是保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。
②.为什么泡菜坛只装八成满？
在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
③.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？
给泡菜坛内创造无氧环境，这说明泡菜制作需要在无氧条件下进行。
④.如何判断你腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？
（1）泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；（2）可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态；（3）根据亚硝酸盐的含量来评定； （4）根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。 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。
少（O2抑制乳酸菌活动）
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动）
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）
减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动）
继续增多，最后保持稳定
下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
1．在制作泡菜的过程中，下列叙述不正确的是(　　)A．按照清水与盐配制质量分数为70%的盐水 B．配制好的盐水需煮沸冷却C．腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐用量D．在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境
2.制作泡菜时，所用的菜坛子必须密封，其原因是(　　)A．防止水分的蒸发 B．防止菜叶萎蔫C．乳酸菌在有氧条件下发酵被抑制 D．防止产生的乳酸挥发
3. 下列有关泡菜发酵的叙述，正确的是( )A.与泡菜风味的形成直接有关的主要微生物乳酸菌为厌氧菌，其不会分布在植物的体表和空气中B.乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸的过程，只在其细胞质基质内完成C.在坛沿水已干涸的泡菜坛内，液体表面出现“生花”“长膜”,这主要是厌氧的原核微生物形成的D.在配制泡菜盐水时,应将清水煮沸冷却后，用清水和食盐配制质量百分比为5% ~20%的盐水
3.1 果酒制作的原理酵母菌，属于真核生物，其代谢类型为_____________。最适生长温度约为 ___________。分布: ___________①在有氧条件下，进行有氧呼吸，大量繁殖。反应式：___________________________________________。②在无氧条件下，进行___________。反应式：___________________________________________。
C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋能量
C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋能量
3.2 果醋制作的原理(1)所需菌种：醋酸菌，属于原核生物，其代谢类型为___________，最适生长温度为______________。(2)菌种的生活特点①当氧气、________都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。反应式：___________________________________________________。②当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为________，再将乙醛变为醋酸。反应式：___________________________________________。
1．(2021·河北石家庄校级月考)下列有关酵母菌和醋酸菌的叙述，不正确的是(　　)A．两者的正常繁殖都离不开氧气B．在无氧条件下，酵母菌可以产生酒精，但醋酸菌不能产生乙酸C．两者都是异养生物，生存都离不开葡萄糖D．醋酸菌可以以酵母菌的某种代谢产物为原料合成乙酸
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。在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用还可以进一步发酵成果醋。
新鲜的葡萄、洗洁精、70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。
1、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。
2、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、用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶中（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。
4、将温度控制在18~30℃进行发酵。在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意：不是打开瓶盖），此后载拧紧瓶盖。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监测。
5、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。
1.(2020·高考江苏卷)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是(　　)A．选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁B．将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁C．酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气D．酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵
洗去浮尘，但不能反复冲洗，因为果皮表面附着大量的野生菌种，反复冲洗会减少菌种的数量，延长发酵时间。
②为什么先冲洗葡萄再去除去枝梗？
以避免去除枝梗和腐烂的籽粒时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。
③为什么发酵瓶要留1/3的空间？
有利于酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖后代，耗尽O2后，再进行酒精发酵；
防止发酵旺盛时产生大量的CO2 造成发酵液溢出。
④为什么将温度控制在18-30℃进行发酵？
因为果皮表面附着的野生酵母菌可能有很多种，所以提供了适合多种酵母菌生长的温度范围。另外，控制温度在一个较大范围内比较简单易行。
⑤为什么每隔12小时左右将瓶盖拧松一次？
排出发酵产生的CO2 ，但不能打开瓶盖，以防止空气中的杂菌进入而污染发酵液。
4.你制作的果酒和果醋的口味如何？如果你对结果不满意，应该如何改进？
制作成功的葡萄酒爽口，柔和，有浓郁的果香味；
制作成功的果醋有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。
如果对制作结果不满意，应从制作过程全面考虑改进措施，如严格控制发酵条件，发酵所用装置要进行清洗、晾干、消毒等。
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？
有（酵母菌发酵产生CO2）
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？
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。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。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.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？
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。
无氧18~30℃10-12d
有氧30~35℃ 7-8d
1．下列关于用塑料瓶制作果酒和果醋的叙述，正确的是(　　)A．为了提高果酒的产出量，果汁应尽量装满发酵瓶B．醋酸发酵阶段应封闭瓶口，防止杂菌污染C．制作果酒过程中每天需适时打开瓶盖D．果酒制成后，可将装置转移至温度较高的环境中制作果醋2.在果酒制作过程中，下列哪项操作会引起发酵液受污染(　　)A．榨汁机用沸水进行清洗并晾干 B．发酵瓶用温水清洗，再用70%的酒精擦拭并晾干C．葡萄先去除枝梗，再冲洗多次 D．每次排气时，只需拧松瓶盖，不能将盖完全揭开
3.下列评价果酒和果醋制作是否成功的方法中，不合理的是(   )A.通过观察相关微生物的数量变化进行鉴定 B.通过向果酒发酵液中加入酸性重铬酸钾试剂进行鉴定 C.通过检测果醋发酵前后发酵液的pH变化进行鉴定 D.通过检测果酒发酵后发酵液的温度变化进行鉴定
4．(2021·山东济南高二检测)下图所示为制作果酒和果醋的流程，下列相关叙述错误的是(　　)　挑选葡萄→①→榨汁→酒精发酵→乙酸发酵 　　　　　　　　　 　 ↓　　　　↓　 　　　　　　　　 　②　　　　③A．①为冲洗，目的是去掉葡萄表面的污物，但冲洗次数不能过多B．②为果酒，酒精发酵过程中要严格控制氧气和温度C．③为果醋，乙酸发酵过程中要间断通气D．②的制作过程中既涉及有氧呼吸又涉及无氧呼吸
5．(科学思维)为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？这层白膜是怎样形成的？_________________________________________________________________________________________________________________
答案：形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，在发酵初期或泡菜坛密封不严的情况下，其表面有氧气存在，适合酵母菌繁殖
6.下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都发生在酵母菌的线粒体中C．过程③和④都需要O2的参与D．过程①～④所需的最适温度基本相同
7．(2021·山东临沂期末)蓝莓酒和蓝莓醋被称为“液体黄金”“口服化妆品”等。下图是以新鲜蓝莓为原料制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图。下列叙述错误的是(　　) A．在制作蓝莓酒时，温度应该控制在18-30 ℃B．若O2、糖源充足，蓝莓汁可直接经过程③发酵为蓝莓醋C．若处理不当，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌可将糖分解为乙酸D．在酸性条件下用重铬酸钾溶液检测，若果汁出现灰绿色说明有蓝莓酒产生
8．小明和他的同学依据所学的知识，进行了果酒和果醋的制作，具体操作如下：①先将新鲜的葡萄除去枝梗，再将葡萄进行清洗。②把榨汁机、发酵瓶用清水洗干净，晾干后用体积分数为70%的酒精消毒。③用榨汁机榨出葡萄汁，然后将葡萄汁煮沸30 min 进行消毒，装入发酵瓶，要注意不能超过发酵瓶体积的2/3。④密封充气口，控制温度在30～35 ℃，发酵10～12 d后，用重铬酸钾溶液进行鉴定。⑤当果酒制作好之后，往发酵液中加入醋酸菌，密封，然后将装置的温度控制在18～30 ℃并进行发酵。改正以上实验操作中的五处错误。_________________________________________________________________。
答案：①榨汁前，葡萄应该先进行冲洗，再除去枝梗；②葡萄皮表面附着的野生酵母菌在发酵过程中起主要作用，所以葡萄汁不能加热煮沸；③果酒发酵的温度应控制在18～30 ℃；④在果醋发酵过程中应不断向发酵液中充入无菌空气；⑤果醋发酵的温度应控制在30～35 ℃
C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O＋能量
C6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2H2O＋2CO2＋能量
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、芽抱杆菌等微生物的卤汁中发酵。判断下列相关表述是否正确。（1）卤汁中的乳酸菌和芽抱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
二、拓展应用1.请举例说说你身边的传统发酵食品有哪些，它们的制作原理是什么。有机会的话，你也可以尝试做一做。
腐乳、泡菜、酱、豆豉等。
2.某同学在制作泡菜前，査阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为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。请你帮他分析相关问题。
(1)据图分析，从亚硝酸盐的含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
应该在发酵10天后食用比较合适，因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。
(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？
食盐浓度过高、发酵温度过低等导致泡菜未能正常发酵。
(3)加入“陈泡菜水”的目的是什么？
“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。
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同学用了没有盖的塑料瓶，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？
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。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。