资源简介

(共35张PPT)
目录
01
发酵工程
02
细胞工程
03
基因工程
04
生物技术的安全性与伦理问题
第一章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
01
02
03
发酵与传统发酵技术
泡菜的制作
果酒和果醋的制作
目录 /CONTENTS
“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。”
从社会中来
葡萄酒和葡萄醋是人类以葡萄为原料利用微生物发酵制作而来的，它们的制作方法有什么不同？你想不想自己动手制作呢？
葡萄及葡萄酒
课题背景
约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。
酿酒技术给古代人民的生活增添了丰富的色彩。许多古老的酿酒工艺一直保留并延续至今。
汉代砖刻上的酿酒图
展示我国古代酿酒作坊的绘画作品
现代发酵产品
一、发酵与传统发酵技术
指人们利用微生物，在适宜条件下，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。
2）类型：
1）概念：
需氧发酵（ ）
厌氧发酵（ ）
醋酸发酵、谷氨酸发酵、腐乳发酵
酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵
3）产品：
1、发酵：
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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术
1）概念：
2）类型：
固体发酵（ ）
半固体发酵（ ）
泡菜、粮食白酒、腐乳等
3）产品：
豆豉、酱、酱油等
制作果酒
制作果醋
酵母菌-真菌
醋酸菌-细菌
二、尝试制作传统发酵食品
（一）制作泡菜果酒果醋的微生物：
制作泡菜
乳酸菌-细菌
乳酸链球菌
乳酸杆菌
（作酸奶）
菌种名称 生物分类 代谢类型 适宜温度 繁殖方式 发酵对氧的需求
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
真核生物
异养
兼性厌氧
出芽生殖
前期需氧，
后期不需氧
原核生物
异养需氧
30-35℃
二分裂
一直需氧
原核生物
异养厌氧
二分裂
密闭不需氧
（二）微生物繁殖方式和代谢特点
18-30℃
（酿酒酵母28℃）
18-20℃
同化类型：自养/异养； 异化类型：需氧型/厌氧型/兼性厌氧型
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量
酵母菌先在有氧条件下大量繁殖
再在无氧条件下进行酒精发酵
C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
酶
酶
3、果醋制作
醋酸菌在氧气、糖源充足时,将糖分解成醋酸
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
2、果酒制作
1、泡菜制作
乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
（三）微生物的发酵反应式
探究·实践
制作传统发酵食品
一、制作泡菜
在我国四川、东北、湖南、湖北、河南、广东、广西等地民间均有自制泡菜的习惯。
韩国泡菜相传是从我国传入的，堪称韩国“第一菜”
探究·实践
制作传统发酵食品
一、制作泡菜
1、制作原理
（1）利用植物体表面天然的乳酸菌发酵。发酵期间，
乳酸不断积累。
乳酸链球菌
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
（2）反应式：
当乳酸的质量百分比为0.4﹪-0.8﹪时，泡菜品质、口味最佳。
一、制作泡菜
2、材料用具
（2）调味品：如花椒、八角、生姜、蒜瓣及其他香辛料。
（3）白酒、白砂糖和盐。
一般用白菜、洋白菜、黄瓜、豇豆、胡萝卜、白萝卜等。
（1）各种蔬菜（选新鲜蔬菜或其他原料，因为亚硝酸盐的含量低）均可，
（4）泡菜坛的选择
一、制作泡菜
火
候
好
坛沿深、盖子
吻合好
无裂纹、无砂眼
检查方法：坛口向上，压入水中，看坛内壁有无渗水现象。
也可使用玻璃制作的泡菜坛
15
配制
盐水
蔬菜处理装坛
加盐水
封坛
发酵
过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；
过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
杀菌、除氧
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。
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；
创造无氧环境
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
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；
（3）制作泡菜方法步骤：
5、泡菜腌制中亚硝酸盐产生
资料
发酵初期，泡菜中微生物生长很快，将蔬菜中硝酸盐还原成亚硝酸盐，蔬菜中酚类物质和维生素C等将亚硝酸盐氧化，总体来说，生成的亚硝酸盐大于被氧化的，亚硝酸盐的含量逐步上升。
微生物代谢活动将氧气消耗殆尽，泡菜坛中的环境不利于乳酸菌以外的其他微生物生长，生成的亚硝酸盐减少。同时，蔬菜中硝酸盐含量由于被氧化而减少，因此，亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定的数值。
亚硝酸盐本身并不致癌
动物实验表明：
研究表明：
亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用
人类的某些癌症与亚硝胺(化学致癌因子)有关
在什么情况下，亚硝酸盐会转化为亚硝胺？
适宜的pH、温度和一定的微生物作用
氧化
维生素C、E和酚类物质
亚硝胺
硝酸盐
亚硝酸盐
还原
细菌等微生物
(硝酸还原菌产生硝酸还原酶)
泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用）
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动） 积累增多，pH下降 下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
发酵后期 减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动） 继续增多，pH继续下降 下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
曲线模型
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
1、用水封闭泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需什么条件？
水封闭坛口起着使坛内与坛外空气隔绝的作用，这是最简易的造成无氧环境的方法。说明乳酸菌进行乳酸发酵需无氧环境。
3、你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何
4、结果分析与评价
2、为什么泡菜坛只能装八成满？
蔬菜发酵失水，液体膨胀，为了防止液体溢出
成果展示
泡菜好吃，但不宜多吃，泡菜中亚硝酸盐会危及人体健康
(2023·山东卷)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是（ ）
A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死
B．②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C．③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D．④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
C
探究·实践
制作传统发酵食品
二、制作果酒
1、制作原理
（1）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，在它们作用下，水果可以发酵成果酒。
酶
反应式：
C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量
酶
（2）在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。
C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。
反应式：
2、材料用具
洗洁精、体积分数70﹪的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等
新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等）
二、制作果酒和果醋
探究·实践
制作传统发酵食品
三、制作果醋
1、制作原理
（2）反应式：
（1）在有氧条件下，果酒经醋酸菌作用还可以进一步
发酵成果醋。
醋酸菌-细菌
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
3、果醋制作
醋酸菌在氧气、糖源充足时,将糖分解成醋酸
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
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;
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖;
将温度控制在18-30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。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检测。
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;
除灰去污
避免葡萄破损，减少杂菌污染
①有氧条件，利于酵母菌快速繁殖；耗尽O2后，再进行酒精发酵；
②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
无需多次。防止菌种减少，影响发酵
排出CO2 ，防止爆裂
防止杂菌污染
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果酒制作步骤：
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;
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖;
将温度控制在18-30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。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检测。
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;
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果醋发酵
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。
空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖
果醋制作步骤：
27
02
思考：如何检测果酒和果醋的制作是否成功？
果酒： a.闻
b.品尝
c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测
果醋： a.闻
b.品尝
c.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值
d.观察醋酸菌膜是否形成。
4、结果分析与评价
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种
菌种来源
菌种代谢类型
菌种细胞类型
发酵原理 在有氧条件下： 在无氧条件下： 氧气、糖源都充足时：
缺少糖源时：
发酵 条件 温度
时间
氧气
酵母菌
小结2：果酒制作与果醋制作的比较
醋酸菌
主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
异养兼性厌氧型
异养需氧型
真核细胞
原核细胞
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
空气中的野生型醋酸菌
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
酶
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
酶
28℃
30-35℃
10-12d
7-8d
初期需氧，后期不需氧
需要氧气
在上述传统发酵食品的制作过程中，我们没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。
【网络构建】
1．如图为果酒与果醋发酵的简易装置及某兴趣小组设计的改进装置示意图，下列说法错误的是 (　　)
A．用70%左右的酒精对上述装置进行消毒后，再装入果汁
B．甲装置在酿酒过程中被杂菌污染的机会比其他两装置大
C．丙装置转为果醋发酵更容易，只需通过气阀2通气即可
D．与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定
C
【当堂训练】
2．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
B
3.下列与果酒、果醋和泡菜制作有关的叙述，正确的是 (　　)
A．制作果醋的前提是制作果酒，因为醋酸菌可将酒精氧化为乙酸
B．通常情况下，泡菜制作1～2天即可食用，并需偶尔进行排气操作
C．使用的菌种通常取自于自然环境，若要提高产品品质，可接种优良菌种
D．所用制作原料和器具都需要进行严格灭菌，且发酵全过程都需在无菌环境
C
4．葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的。酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。
回答下列问题：
(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是_______________________________________________ (答出两点即可)。
(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约1/3的空间，这种做法的目的是__________________________________________________ (答出两点即可)。
不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染　
为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；
防止发酵旺盛时汁液溢出　
(3)某同学若用乙装置进行发酵，并设置两个不同处理组(乙A和乙B)，乙A装置中保留一定量的氧气，乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势如曲线图所示。图中曲线①、②、③依次表示____________、____________、____________含量的变化趋势。
(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于________生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于________(填“自养”或“异养”)生物。
乙A中的氧气　
乙B中的酒精　
乙A中的酒精　
兼性厌氧　
异养

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