高中生物北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第三节 传统发酵技术课文内容课件ppt

这是一份高中生物北师大版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第三节 传统发酵技术课文内容课件ppt，共53页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习·新知导学，2果醋的制作，合作探究·释疑解惑，图Z1-3-1，素养提升，图Z1-3-3，课堂小结等内容，欢迎下载使用。

一、传统发酵技术概述1.酱油制作的主要步骤(1)制曲:利用大豆和面粉选择培养微生物并为制作酱油提供菌种。选择培养的微生物主要有米曲霉、黑曲霉、红曲霉等霉菌。(2)制成酱醅:制曲后,混合质量分数20%左右的盐水制成酱醅。加入盐水的目的是抑制有害微生物的生长。(3)发酵①曝晒:利用太阳的热能促使酱醅发酵成熟。②翻动酱醅:均匀提高酱醅的温度,并且使酱醅和空气充分接触,保证产蛋白酶和产淀粉酶的好氧微生物生长,同时抑制厌氧微生物的过度生长。(4)消毒分装,制成酱油。
2.传统发酵技术:利用多种微生物自然发酵制作产品的技术。3.微生物的选择和杂菌的控制(1)利用培养基对微生物的选择作用,从制作原料或空气中选择特定的微生物作为菌种。(2)利用自然发酵法时,人为控制一定的条件可以抑制有害微生物的生长,保证产品的品质。4.自然发酵法的优点:通过多种微生物的相互作用赋予传统发酵食品特殊的风味;改善了食材的品质,为人类提供了口味各异、营养丰富的产品。
二、泡菜的制作1.目的要求(1)尝试制作传统发酵食品泡菜。(2)分析总结泡菜制作过程中控制杂菌的方法。(3)阐述泡菜制作的基本原理。
2.实验原理(1)利用蔬菜自然带有的多种乳酸菌在厌氧条件下发酵制成。(2)在制作过程中加入质量分数为20%左右的盐水可以抑制其他微生物的生长。(3)泡菜发酵过程可以大致分成三个阶段①发酵前期(1~5天)为产气发酵阶段,一些好氧菌将泡菜坛中的氧气基本耗尽后,乳酸菌开始生长并产酸,此时期由于好氧菌的生长,泡菜中出现亚硝酸盐含量的高峰。②发酵中期,耐酸性更强的乳酸菌群开始成为优势菌群,乳酸大量积累,亚硝酸盐逐渐降解。③发酵末期,随着乳酸的继续积累,发酵成熟。发酵成熟后,泡菜中的亚硝酸盐含量降至20 mg/kg以下,达到我国酱腌菜食品安全国家标准的要求。
3.材料用具:(略)4.方法步骤
三、传统果酒及果醋的制作1.目的要求(1)尝试制作果酒和果醋。(2)分析比较果酒和果醋制作过程中控制杂菌的方法。(3)阐述果酒和果醋制作的基本原理。
2.实验原理(1)果酒制作的原理:制作果酒利用的是酵母菌在无氧情况下通过发酵产生酒精的特性。酵母菌是兼性厌氧菌,广泛存在于空气中、水果表面。在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,彻底分解葡萄糖,产生CO2和H2O。在无氧条件下,酵母菌进行无氧呼吸,分解葡萄糖产生酒精和CO2。(2)果醋制作的原理:制作果醋利用的是醋酸杆菌在有氧条件下将酒精氧化为乙酸的特性。醋酸杆菌存在于空气中、水果表面,尤其是腐烂的水果表面醋酸杆菌数量更多。3.材料用具:(略)
4.方法步骤(1)果酒的制作
【预习检测】 1.判断正误。(1)传统食品酱油的制作利用了空气中米曲霉、黑曲霉、红曲霉等霉菌的发酵。(　　)(2)酱油的制作过程中通过控制发酵条件来促进产蛋白酶和产淀粉酶等厌氧微生物的生长,同时抑制其他微生物过度繁殖。(　　)(3)泡菜的制作利用高浓度的盐水提供高渗透压,保证耐盐有益微生物的生长。(　　)(4)一般情况下自然发酵法都要采取一定措施抑制杂菌的生长,保证单一微生物的发酵条件。(　　)
(5)醋酸杆菌在无氧条件下利用酒精产生乙酸,酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精。(　　)(6)在果酒和果醋制作过程中,由葡萄制备果酒的过程是在无氧条件下,而由葡萄汁制备果醋的整个过程一直处于有氧条件下。(　　)(7)制备泡菜时,发酵过程中坛沿要注满水,这有利于泡菜的无氧发酵。(　　)(8)泡菜的制作用到的主要微生物是醋酸杆菌,应严格保持无氧条件。(　　)
2.下列关于果醋制作的说法,正确的是(　　)。A.醋酸杆菌是好氧菌,在有氧情况下能将酒精氧化为乙酸B.在制作果醋的过程中,温度应严格控制在18~25 ℃C.利用果酒制作果醋,利用的是腐烂水果表面的醋酸杆菌D.制作果醋时,中断通氧不会引起醋酸杆菌死亡答案:A
3.某人利用乳酸菌制作泡菜时因操作不当而使泡菜腐烂。造成泡菜腐烂的原因可能是(　　)。①罐口密闭缺氧,抑制了乳酸菌的生长繁殖　②罐口封闭不严,氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖　③罐口封闭不严,氧气抑制了其他腐生菌的生长和繁殖　④罐口封闭不严,促进了需氧腐生菌的生长和繁殖A.①③　　　　　 B.②④C.②③D.①④答案:B
4.下列关于果酒制作过程的叙述,正确的是(　　)。　A.先去蒂再将葡萄清洗干净B.发酵的全过程都要通入无菌空气C.温度控制在25 ℃左右发酵10~15天D.发酵结束后即可分瓶灌装答案:C解析:去除果蒂后的葡萄更容易被杂菌污染。酵母菌产生酒精是无氧呼吸,在发酵起始阶段,可以充入无菌空气,目的是促进酵母菌的有氧呼吸,增加酵母菌数量;发酵结束后要用灭菌的细孔漏勺过滤,之后再将滤液分装在玻璃瓶中。
【问题引领】1.在泡菜腌制过程中要控制好哪些因素?提示:腌制泡菜时要控制好腌制的时间、温度和食盐的用量。2.制作泡菜时,为什么按照盐与水1∶4的比例计算所需食盐的量?提示:食盐用量过高,口味不佳,乳酸发酵受抑制,泡菜风味差;食盐用量过低,则会导致杂菌大量繁殖,使泡菜腐败。3.制作泡菜时,盐水为什么要煮沸冷却后备用?提示:煮沸有两大作用,一是除去水中的氧气,二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止杀死坛内的微生物。
4.分析泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况(填写下表)。
【归纳提升】1.泡菜制作过程中起作用的主要微生物(1)乳酸菌属于原核生物,它是能通过发酵将糖类转化成乳酸的细菌的总称,常见的有乳酸杆菌和乳酸链球菌,所以乳酸菌不是一个种群,而是一类生物。(2)乳酸菌是严格的厌氧微生物,在有氧条件下,其无氧呼吸反而会受到抑制。因此家庭利用乳酸菌制作泡菜时应密封容器,然后在适宜温度条件下发酵。
2.制作泡菜的注意事项(1)用于制作泡菜的蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的亚硝酸盐含量会相对较高。(2)按照盐与水1∶4的比例配制盐水。食盐的用量过高,乳酸发酵受抑制,泡菜风味差;用量过低,杂菌易繁殖,导致泡菜变质。盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用,一是除去水中的氧气,二是杀灭盐水中的微生物。
(3)控制严格的厌氧条件①选择合适的发酵容器,如泡菜坛,这是一种既科学又简单的厌氧容器。②盐水煮沸后冷却备用。③装坛时压实,盐水没过全部材料。④泡菜坛用水密封,创造一个封闭无氧的环境,故发酵期间不宜开盖,并注意在发酵过程中经常补水。(4)控制发酵温度:温度过高易滋生杂菌,温度过低不利于乳酸发酵,会使发酵时间延长。(5)控制发酵时间:发酵时间过短,会造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加。发酵时间过长,乳酸含量过高,口味不佳。
3.泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化(1)泡菜制作过程中乳酸菌和乳酸的含量变化分析①发酵前期:蔬菜刚入坛时,其表面带入的微生物,主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等为主,它们进行异型乳酸发酵和微弱的酒精发酵。发酵产物为乳酸、酒精、乙酸和CO2等。由于有较多的CO2产生,气泡会从坛沿水槽内的水中间歇性地放出,使坛内逐渐形成缺氧状态。此时菜质咸而不酸,有生味。②发酵中期:经过发酵前期,pH下降,缺氧状态形成,大肠杆菌、腐败菌、酵母菌和霉菌的活动受到抑制,乳酸杆菌开始活跃,并进行同型乳酸发酵,此时乳酸大量积累。
③发酵末期:在此期间继续进行的是同型乳酸发酵,乳酸含量继续增加。当乳酸含量达到一定程度时,乳酸杆菌的活性受到抑制,发酵速度逐渐变缓甚至停止。此时乳酸含量保持最高。(2)泡菜制作过程中亚硝酸盐的含量变化分析发酵前期,泡菜中微生物(如硝酸还原菌,其可以将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐)生长很快,此时期出现亚硝酸盐高峰;发酵中期,亚硝酸盐还原菌逐渐被抑制,亚硝酸盐也逐渐降解;发酵末期,亚硝酸盐还原菌完全被抑制,亚硝酸盐含量可降至20 mg/kg以下。
【典型例题】家庭制作泡菜的方法:将新鲜的蔬菜用水洗净,切块,沥干水分,放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中。泡菜坛一般是两头小、中间大的陶器,坛口有坛沿,凡有裂缝的泡菜坛都不能用。然后加入盐水、香料及一些“陈泡菜水”,密封后置于阴凉处发酵。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”。试据此分析回答下列问题。(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是　　　　　　　　。 (2)泡菜坛密封的原因是　　　　　　　　　。若泡菜坛有裂缝,可能出现的结果是　　　　　　　　　。 (3)加入一些“陈泡菜水”的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)若制作的泡菜“咸而不酸”,最可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)制作泡菜的过程中,有机物的干重如何变化?泡菜坛内有机物的种类如何变化? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案:(1)消毒杀菌(2)乳酸菌是厌氧微生物　乳酸菌生长被抑制,好氧微生物大量繁殖,导致发酵失败(3)提供乳酸菌菌种,使其在短时间内成为优势菌群(4)盐的浓度过高,使乳酸菌失水死亡,没有产生乳酸,或产生乳酸过少(5)有机物干重减少。有机物种类增多
【变式训练】 1.在制作泡菜的过程中,下列叙述错误的是(　　)。　A.按照水与盐1∶4的比例配制盐水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答案:A
解析:在制作泡菜的过程中,加入水和食盐的比例为4∶1,A项错误。盐水入坛前要煮沸冷却,煮沸是为了去除盐水中的氧气并杀灭微生物,冷却是为了避免杀死坛内微生物,保证乳酸菌正常的生命活动,B项正确。腌制过程中,要注意控制时间、温度和食盐的用量,以防止杂菌的大量繁殖和亚硝酸盐含量过高,C项正确。乳酸菌是异养厌氧微生物,在坛盖边沿的水槽中要注满水,以保证坛内的无氧环境,D项正确。
2.下列对泡菜制作不同时期泡菜坛中乳酸菌数量和乳酸含量的叙述,正确的是(　　)。　A.泡菜制作初期并无乳酸菌的存在B.腌制过程中乳酸菌数量会逐渐增多并达到最高峰,然后下降C.腌制末期乳酸含量会急剧下降D.腌制的全过程乳酸菌数量不变,活性不同答案:B解析:泡菜制作初期多种微生物并存,乳酸菌也存在,A项错误。在腌制过程中,乳酸菌数量开始时较少,进入中期数量最多,然后又慢慢下降,B项正确,D项错误。腌制过程中,乳酸在不断积累,不会急剧下降,C项错误。
【问题引领】1.根据酒精发酵和乙酸发酵的区别和联系填写下表。
2.制作果酒时,发酵瓶为什么要留1/3的空间?提示:在果酒制作过程中,发酵瓶留有约1/3的空间可以为酵母菌提供氧气,使酵母菌可以大量增殖,同时还可以防止发酵液在发酵过程中溢出甚至引起爆炸。3.为什么果酒搁置时间过久会有酸味?提示:醋酸杆菌在有氧条件下,可以将酒精氧化为乙酸,所以果酒搁置时间过久,会因醋酸杆菌的代谢产生乙酸而有酸味。
【归纳提升】1.制作果酒和果醋的注意事项(1)材料的选择与处理:选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,再去蒂,以防葡萄破损增加被污染的机会。冲洗以洗去灰尘为目的,不要反复冲洗,以防洗去野生酵母菌。(2)防止发酵液被污染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装入葡萄汁后要封闭发酵瓶。
(3)控制好发酵的条件①葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间。②严格控制温度。③控制氧气:酒精发酵为无氧发酵,发酵过程需密封;乙酸发酵为有氧发酵,需适时通气。
2.比较果酒与果醋的制作
【典型例题】图Z1-3-1表示果酒和果醋制作的实验流程以及某同学在实验室设计的果酒和果醋的发酵装置。下列相关叙述错误的是(　　)。
A.利用葡萄制作果醋时,可以先进行酒精发酵然后再进行乙酸发酵B.发酵瓶中必须接种酵母菌的纯培养物,否则果酒的制作会失败C.乙装置中排气口弯曲可防止发酵液被空气中的杂菌污染D.制作果酒要关闭充气口、出料口,间断打开排气口,制作果醋时可以将瓶盖去掉,用双层纱布覆盖瓶口
答案:B解析:利用葡萄制作果醋时,可以先进行酒精发酵然后再进行乙酸发酵,在有氧情况下,醋酸杆菌能将酒精氧化为乙酸,A项正确。果酒制作过程中,利用的是葡萄皮自身携带的酵母菌,不需要接种酵母菌的纯培养物,只要葡萄不过度冲洗,发酵一般就可以成功,B项错误。乙装置中排气口弯曲可防止发酵液被空气中的杂菌污染,C项正确。酒精发酵是在无氧环境中进行的,而乙酸发酵是在有氧环境中进行的,所以制作果酒要关闭充气口、出料口,间断打开排气口,制作果醋时将瓶盖换成双层纱布即可,D项正确。
【变式训练】 1.(不定项选择题)图Z1-3-2表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程。下列相关叙述正确的是(　　)。
图Z1-3-2A.果酒制作的过程包括①②,果醋制作的过程包括①②③④B.过程①和③都发生在酵母菌细胞的线粒体中C.过程③和④都需要氧气的参与D.过程①~④均可在25 ℃下进行
答案:CD解析:由题图可知,①表示细胞呼吸的第一阶段,②表示无氧呼吸的第二阶段,③包括了有氧呼吸的第二、第三两个阶段,④表示酒精被氧化为乙酸的阶段。果酒制作的过程包括①②③,A项错误。过程①发生在酵母菌细胞的胞质溶胶中,B项错误。过程③和④都必须在有氧的条件下才可以进行,C项正确。①②③是果酒制作阶段的化学反应,温度可以控制为25 ℃,发酵10~15 d,④是果醋制作阶段的化学反应,温度也为25 ℃,先发酵12 d,后用双层纱布覆盖瓶口,再发酵10 d左右,D项正确。　
2.下列有关酵母菌和醋酸杆菌的叙述,错误的是(　　)。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,醋酸杆菌则不能产生乙酸C.两者都是异养生物,生存都离不开葡萄糖D.醋酸杆菌能以酵母菌的某种代谢产物为原料来合成乙酸答案:C
解析:醋酸杆菌是好氧微生物,在氧气充足的环境中才能完成其正常的生理活动,酵母菌属于兼性厌氧微生物,在有氧和无氧环境中都能生存,但其无氧呼吸产生的能量少,仅能满足其自身代谢的需求,基本不繁殖,所以两者的正常繁殖都离不开氧气,A项正确。在无氧条件下,酵母菌可以进行无氧呼吸产生酒精,醋酸杆菌是严格的好氧微生物,在无氧条件下不能生存,B项正确。醋酸杆菌能以酵母菌产生的酒精为原料合成乙酸,C项错误,D项正确。
传统发酵中几种常用的微生物
利用卷心菜、黄瓜发酵制作泡菜过程中,乳酸菌、酵母菌细胞数量和pH的变化如图Z1-3-3所示。回答下列问题。
(1)在细胞结构上,乳酸菌不同于酵母菌的显著区别是　　 　　　　　;在代谢过程中,酵母菌区别于乳酸菌的代谢类型是　　　　　　。 (2)发酵前期,pH迅速下降的主要原因是　　 　　　　。发酵中期,酵母菌通过　　　　　　(填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”)进行增殖。在发酵过程中,酵母菌与乳酸菌之间存在竞争关系,其强度的变化是　　　　　　　　。 (3)利用卷心菜发酵制作泡菜过程中,需要注意控制　　　　　　　　　　　　,否则容易造成细菌大量繁殖,　　　　的含量增加,影响泡菜的品质。 (4)结合泡菜制作过程中pH的变化,分析乙酸发酵中pH的变化是　　　　　。 A.持续变大　 B.先变大后稳定 C.持续变小D.先变小后稳定
答案:(1)乳酸菌没有由核膜包被的细胞核　兼性厌氧型　(2)乳酸菌快速增殖,代谢产生了大量乳酸　无氧呼吸　由小变大再变小　(3)腌制时间、温度和食盐的用量　亚硝酸盐　(4)D
解析:(1)乳酸菌为原核生物,酵母菌为真核生物,所以在细胞结构上,乳酸菌不同于酵母菌的显著区别是没有由核膜包被的细胞核。乳酸菌只能进行无氧呼吸,酵母菌既能进行有氧呼吸也能进行无氧呼吸,因此在代谢过程中,酵母菌区别于乳酸菌的代谢类型是兼性厌氧型。(2)发酵前期,乳酸菌的数量远多于酵母菌,而且乳酸菌的增长速率也比酵母菌快,说明发酵过程是在无氧条件下进行的,因此pH迅速下降的主要原因是乳酸菌快速增殖,代谢产生了大量乳酸。因发酵过程是在无氧条件下进行的,所以发酵中期,酵母菌通过无氧呼吸进行增殖。由在发酵过程中乳酸菌与酵母菌种群数量的变化可知,酵母菌与乳酸菌之间的竞争强度的变化是由小变大再变小。(3)在泡菜的腌制过程中,要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量,温度过高、食盐用量过低均易造成细菌大量繁殖,腌制时间过短,会使细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加。(4)在乙酸发酵过程中,随着发酵的进行,醋酸杆菌数量逐渐增多,pH逐渐减小,达到一定程度,醋酸杆菌受到抑制,pH保持稳定。