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(共34张PPT)
生物学（新人教版）
生物技术与工程
第一章第1节
传统发酵技术的应用
发酵工程：是指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。
01
科技探索之路
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。
1897年
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。
1957年
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。
20世纪80年代以后
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。
1857年
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。
20世纪40年代
基因工程。细胞工程等发展，人胰岛素和干扰素大量生产。
20世纪70年代以后
1900
1940
1960
1850
1980
1970
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。
02
发酵与传统发酵技术
从社会中来
“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？
9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物，水果等发酵成含酒精的饮料。
1857年，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。
发酵：是指人们利用微生物，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。
发酵的概念：
传统发酵技术： 是指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。
传统发酵技术的特点：
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。
食品：腐乳，酱油，酱，醋，泡菜和豆豉等。
03
腐乳的制作
2、 毛霉的作用：　
蛋白质
小分子肽+氨基酸
蛋白酶
脂 肪
甘油+脂肪酸
脂肪酶
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。
3. 方法步骤
豆腐切块，接种毛霉，发酵
加卤汤装瓶
密封腌制
腐乳
加盐腌制
含水量70%为宜，含水量高不易成形，过低不利于毛霉生长。
抑制微生物生长，避免腐败变质。
过高：影响风味
过低：易腐败
防腐杀菌，增加口味。
含酒量：12%，过高，时间延长；过低，易腐败。
04
泡菜的制作
韩国泡菜：微酸偏辣，相传是从我国传入的，堪称韩国“第一菜”。
了解泡菜
1.菌种：乳酸菌（原核生物）
（1）分类：乳酸菌种类很多，常见的有乳酸杆菌和乳酸链球菌。
（2）来源：乳酸菌在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有分布。制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的。
（3）代谢类型：异养厌氧型
（4）生殖方式：二分裂
乳酸杆菌（制作酸奶）
乳酸链球菌（制作泡菜）
2 .泡菜发酵的原理　
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）
酶
+能量
3 .泡菜制作过程　
（1）泡菜制作原理
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。
（2）材料用具
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。
（3）方法步骤
盐的作用？
调味，抑制微生物生长。
煮沸的目的？
杀灭水中的微生物及除去水中氧气
为什么要冷却？
是为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动。
①用清水和食盐配置质量百分比为5%~20%的盐水，并将水煮沸，冷却待用。
②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，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满。
③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。
④向坛盖边沿的水槽中注满水，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。
4.如何判断你腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？
泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；
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。
根据亚硝酸盐的含量来评定；
根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。
可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态；
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。
练一练
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？
13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
“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸
05
果酒和果醋的制作
1.果酒制作的原理
(1)所需菌种：酵母菌，属于真核生物，其代谢类型为_____________。
最适生长温度约为 ___________。
(2)菌种的生活特点
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：___________________________________________。
异养兼性厌氧型
C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量
酒精发酵
C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋能量
28℃
酶
酶
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：___________________________________________。
糖源
乙醛
异养需氧型
30 ℃～35 ℃
C6H12O6＋2O2→2CH3COOH6＋2H2O＋2CO2＋能量
酶
C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O＋能量
酶
3. 果酒和果醋的制作　
（1）制作原理
（2）材料用具
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。
清洗葡萄
榨汁装瓶
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。
清洗器具
果醋发酵
酒精发酵
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。
4.结果分析和评价
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？
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，随着发酵时间的延长，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逐渐加深变成深红色。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？
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.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？
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。
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。
练习与应用
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？
可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因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。
谢谢观看!

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