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1、第1节 传统发酵技术的应用 第一章 发酵工程汉代砖刻上的酿酒图我国古代酿酒作坊的绘画作品科技探索之路科技探索之路P2P2从传统发酵技术到发酵工程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。后来,人们通过自然发酵和曲种传代的固体发酵生产酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等发酵食品。约9000年前年前2020世世纪7070年年代以后代以后1857年年1897年年2020世世纪8080年代年代1957年年2020世世纪4040年代年代巴斯德证明：酒精发酵是由活的酵母菌引起的。科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用,逐步了解发酵的本质。微生物的分离和纯化技术得到了应用，作坊式手工生产向工业化生产方向
2、发展。在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术。实现青霉素生产产业化。通过人工诱变特定微生物，获得具有更高生产能力的突变类型。基因工程和细胞工程等的发展，使发酵工程进入定向育种的新阶段。人类能自动记录和控制发酵过程的全部参数，大批量合理生产发酵产物。发酵工程的定义：是指利用微生物的特发酵工程的定义：是指利用微生物的特定功能，通过现代生物技术，定功能，通过现代生物技术，规模化生规模化生产产对人类有用的产品。对人类有用的产品。第一章 发酵工程发酵技术在生产发酵技术在生产实践中产生实践中产生科学研究探知其中科学研究探知其中本质和规律本质和规律科学研究促进技术科学研究促进技术的发展改进的发展
3、改进科学理论和技术发展的一定程度，就科学理论和技术发展的一定程度，就会进入工程应用阶段会进入工程应用阶段自动化，精确化自动化，精确化（工业化，大规模）（工业化，大规模）3一发酵与传统发酵技术资料1：9000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。资料2：夏禹时期，已有了关于杜康造酒的传说。我国酿造白酒的工艺在世界上独树一帜，白酒一般是以谷物为原料，加酒曲发酵而成的。资料3：1857年，法国的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：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。究竟什么是究竟什么是发酵呢？酵呢
4、？发酵的类型（了解）发酵：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。1.条件：是否需氧是否需氧需氧需氧发酵酵厌氧氧发酵酵2.培养基质的状态：固体固体发酵酵半固体半固体发酵酵液体液体发酵酵3.产物：酒精酒精发酵酵乳酸乳酸发酵酵醋酸醋酸发酵酵 腐乳至今已有一千多年的历史，为我国特有的发酵制品之一。早在公元5世纪，北魏时期的古书上就有关于腐乳生产工艺的记载。生活中有很多通过发酵技术获得的食物。一发酵与传统发酵技术腐乳究竟是如何制作的呢？腐乳究竟是如何制作的呢？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
5、物进行发酵、制作食品的技术。【思考】1.经过发酵腐乳口感和味道和正常豆腐有何不同？为什么会有这样的差别？酵母菌、曲霉、毛霉等毛霉经过微生物发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸，味道鲜美，易于消化吸收，且便于保存。真核生物（真菌）异养需氧型空气中，物体表面有大量天然存在的微生物2.参与腐乳发酵的微生物有哪些？起主要作用的是？其生物类型及代谢类型是？3.在制作腐乳中是否有专门接种微生物？微生物从哪里来？4.每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道这是为什么吗？传统发酵利用的菌种为天然菌种，菌种差异、杂菌情况及发酵过程的控制缺乏标准，因此会造成
6、品质不一。（p8）5.你能总结一下传统发酵技术的优缺点吗？优点：操作简单，通常是家庭式，作坊式；是一种文化传承。缺点：p8三制作传统发酵食品泡菜阅读P5，快速查找答案。1.涉及的微生物？2.制作泡菜的原理？生物类型：代谢类型：分布：三2.原理:1.涉及微生物:C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量酶乳酸菌（常见乳酸杆菌、乳酸链球菌）电镜下的电镜下的乳酸链球菌（球状）乳酸链球菌（球状）电镜下的电镜下的乳酸乳酸杆菌（杆状）杆菌（杆状）当当质量分数量分数为0.4%0.8%时，泡菜的口味、品，泡菜的口味、品质最佳。最佳。制作传统发酵食品泡菜异养厌氧型原核生物制作传统泡菜就是利用植物体表面天然的乳
7、酸菌进行发酵。分布广泛，空气、土壤、动植物体将新鲜蔬菜洗净，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；5%-20%的盐水；盐水煮沸；冷却待用；将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；配制盐水蔬菜处理装坛加盐水封坛发酵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；思考：1.盐浓度过高或过低会如何？2.盐水煮沸的目的？3.冷却的目的？思考：用水密封泡菜坛的目的是什么？泡菜发酵初期，各种菌代谢活跃，产生较多CO2，防止发酵液溢出坛外；太满使盐水无法完全淹没菜料会导致菜料变质腐烂；留有一定空
8、间，方便拿取泡菜。制作泡菜过程防止乳酸菌被防止乳酸菌被杀死死为坛内提供内提供 环境境无氧无氧杀菌菌 除氧除氧调节风味，味，防腐防腐杀菌菌拓展应用,2.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。（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？10天后食用比较好，因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低水平。盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物。“陈
9、泡菜水”含乳酸菌，相当于接种乳酸菌，可缩短发酵时间。练习与应用 P8食食盐用量用量 发酵酵时间 发酵温度酵温度三制作传统发酵食品果酒 文献记载，葡萄酒在东汉时期已有，而唐代诗人王翰在凉州词中写有“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催”的诗句，更成了人们赞美果酒的千古绝唱。还有枣酒、桑葚酒、柑橘酒、梅子酒、石榴酒、桃酒及梨酒等果酒，以甜、酸、清、香的风味特色而为大家所喜爱。阅读P6，快速查找答案:1.涉及的微生物？2.制作果酒的原理?三2.原理：1.微生物：C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+少量能量酶酵母菌生物类型：代谢类型：最适温度：分布：应用：电子显微镜下的酵母菌电子显微镜下的酵母
10、菌含糖高的水果和蔬菜表面酿酒、制作馒头、面包等真核生物异养兼性厌氧型28（酿酒酵母）制作传统发酵食品果酒五制作传统发酵食品果醋阅读P7，快速查找答案:1.涉及的微生物？2.制作果醋的原理？果醋最早出现在西方名著圣经之旧药金书。三千年前的古罗马、古埃及已懂得制作果醋，作为美容秘方之一。在1000多年前传入中国。糖源、O2充足：2.原理:1.微生物:C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量能量酶醋酸菌生物类型：代谢类型：最适温度：将糖分解成乙酸直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量能量酶五制作传统发酵食品果醋原核生物异养厌氧
11、型30-35缺少糖源：体积分数为70%的酒精消毒要留有大约1/3的空间将温度控制在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。用清水冲洗1-2次，再去除枝梗先清洗，再去梗：避免葡萄破损，减少杂菌污染发酵初期提供有氧条件，利于酵母菌快速繁殖；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，影响发酵排出气体防止杂菌污染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并大量繁殖制作果酒和果醋
12、探究探究实践实践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？果酒：发酵液 出现气泡；随着发酵时间延长，紫色葡萄皮的 更多的进入发酵液,使葡萄酒呈 色。会花青素深红果醋：一般（会或不会）出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面会出现一层菌膜，是 菌膜。不会醋酸菌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？制酒过程中，还会存有 等微生物；乳酸菌、醋酸菌控制乳酸菌数量：控制醋酸菌数量：调节发酵的温度、pH调节发酵的温度、pH等；探究探究实践实践减少O2含量、3.在制作果
13、醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？不会。发酵温度、pH不利于酵母菌生长打开瓶盖后，让空气中的醋酸菌在发酵液中大量繁殖。探究探究实践实践在工业上,人工接种醋酸菌。在我们制作时,可以买一瓶醋暴露空气中，待表面形成醋酸膜时，取膜接种，加快制作。醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？u如何评价果酒的制作是否成功？闻一闻，尝一尝有没有酒味 用酸性重铬酸钾检测是否含有酒精u如何评价果醋的制作是否成功？灰灰绿绿色色橙色橙色 灰灰绿色色 看一看有无菌膜的形成 闻一闻，尝一尝有没有醋味 检测比较醋酸发酵前后的pH值探究探究实践实践腐乳泡菜果酒果醋微生物生物类型代谢类型反应原理适宜条件酵母菌醋酸菌主要
14、是毛霉乳酸菌酵母菌无氧呼吸产生酒精醋酸菌有氧呼吸产生醋酸毛霉产生蛋白酶和脂肪酶乳酸菌无氧呼吸产生乳酸真核生物真核生物原核生物原核生物异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养需氧型 异养厌氧型 1830，无氧3035，需氧常温，无氧小结：1518,需氧【拓展应用】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同学用的是没有盖的塑料瓶，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？练习与应用C同学的排出发酵过程中产生的气体;结构酒精发酵时状态醋酸
15、发酵时状态充气口排气口出料口关闭打开并接入气泵打开 打开关闭关闭填充棉花或者安装其他过滤装置，防止充入的气体携带外来杂菌污染 方便取样通入空气，有利于醋酸菌有氧呼吸，提高发酵效率长而弯曲：防止空气中杂菌污染u到社会中去查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程，比较自己制作果酒和果醋的方法与这些流程有哪些异同。在此基础上，请思考：当把少量制作转化为大规模生产时，需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？l在在大大规规模模生生产产发发酵酵产产品品时时，需需要要进进行行更更为为全面周详全面周详的考虑，的考虑，l科学科学、技术与工程、技术与工程的不同的不同科学科学：以以“发现发现”
16、为核心为核心。发现本质或规律，更好的利用；。发现本质或规律，更好的利用；技术技术：以以“发明发明”为核心为核心。发明创造，制得产品；。发明创造，制得产品；工程工程：以以“建造建造”和和“产品产品”为核心。为核心。建造设备，大规模生产需要的产品。建造设备，大规模生产需要的产品。【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、芽孢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孢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。（）练习与应用 P82.传统发酵食品的制作需要各种各样的微生物。下列叙述错误的是()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D课堂堂检测完成完成师说小册子小册子检测案案1预习下一下一节：1.2微生物的微生物的培养技培养技术与与应用用