資源簡介

(共27張PPT)
發(fā)酵工程是指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)模化生產(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。它涉及菌種的選育和培養(yǎng)、產(chǎn)物的分離和提純等方面。
第1章 發(fā)酵工程
新課導(dǎo)入
漢代磚刻上的釀酒圖
我國古代釀酒作坊的繪畫作品
我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵成含酒精的飲料。后來,人們通過自然發(fā)酵和曲種傳代的固體發(fā)酵生產(chǎn)醬油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等發(fā)酵食品。
約9000年前
20世紀(jì)70年代以后
1857年
1897年
20世紀(jì)80年代
1957年
20世紀(jì)
40年代
巴斯德證明：酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了酶在酵母菌發(fā)酵中的作用,逐步了解發(fā)酵的本質(zhì)。
微生物的分離和純化技術(shù)得到了應(yīng)用，作坊式手工生產(chǎn)向工業(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。
在厭氧發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立了深層通氣液體發(fā)酵技術(shù)。實現(xiàn)青霉素生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化。
通過人工誘變特定微生物，獲得具有更高生產(chǎn)能力的突變類型。
基因工程和細(xì)胞工程等的發(fā)展，使發(fā)酵工程進(jìn)入定向育種的新階段。
人類能自動記錄和控制發(fā)酵過程的全部參數(shù)，大批量合理生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)物。
固體發(fā)酵→半固體發(fā)酵、液體發(fā)酵
厭氧發(fā)酵→深層通氣液體發(fā)酵
2.原理：
不同的微生物具有產(chǎn)生不同代謝產(chǎn)物的能力，因此利用它們就可以生產(chǎn)出人們所需要的多種產(chǎn)物。
3.類型：
需氧發(fā)酵
厭氧發(fā)酵
如：醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵
如：酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵
1.概念：
人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。
一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)
【任務(wù)一】1.閱讀課本第5頁第一段，明確發(fā)酵的概念、原理和類型。
一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)
【任務(wù)一】2.閱讀課本第5頁第2段，說出腐乳制作的原理、過程和優(yōu)點。明確傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念、類型、缺點和發(fā)酵產(chǎn)品。
一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)
【任務(wù)一】2.閱讀課本第5頁第2段，說出腐乳制作的原理、過程和優(yōu)點。
腐乳制作
1.原理:
2.過程:
讓豆腐上長出毛霉
香料腌制
密封發(fā)酵
豆腐發(fā)酵中的毛霉
3.優(yōu)點:
味道鮮美，易于消化吸收，便于保存。
你還知道哪些是通過傳統(tǒng)發(fā)酵制作的食品呢？
豆瓣醬、醬油、醋、泡菜、豆豉、葡萄酒、手工酸奶、饅頭等......
蛋白質(zhì)
脂肪
小分子肽
氨基酸
甘油
脂肪酸
+
+
酵母、曲霉和毛霉等多種微生物(毛霉起主要作用)
真核生物
異養(yǎng)需氧型
電子顯微鏡下的毛霉
傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)
1.概念
直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。
2.類型
傳統(tǒng)發(fā)酵以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主，通常是家庭式或作坊式的。
4.發(fā)酵產(chǎn)品
利用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)制作的食品有酒、腐乳、醬、醬油、醋、泡菜和豆豉（chǐ）等。
生產(chǎn)條件不易控制，容易受雜菌污染，生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)物不單一等。
3.缺點
一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)
【任務(wù)一】2.閱讀課本第5頁第2段，明確傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念、類型、缺點和發(fā)酵產(chǎn)品。
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】1、閱讀課本第5頁第3段，第6頁第1段，第7頁第1段，明確傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作所利用的微生物都有哪些？并對其代謝特點、發(fā)酵原理和生產(chǎn)應(yīng)用等方面進(jìn)行分析。
（1）乳酸菌
乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸）+能量
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】1、閱讀課本第5頁第3段，第6頁第1段，第7頁第1段，明確傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作所利用的微生物都有哪些？并對其代謝特點、發(fā)酵原理和生產(chǎn)應(yīng)用等方面進(jìn)行分析。
①代謝特點
厭氧細(xì)菌，代謝類型為異養(yǎng)厭氧型；在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸。
②發(fā)酵原理
（反應(yīng)簡式）
③生產(chǎn)應(yīng)用
可用于乳制品的發(fā)酵、泡菜的腌制等。
④分布
廣泛分布于空氣、土壤、植物體表、人或動物的腸道內(nèi)。
⑤常見類型
（2）酵母菌
在一些含糖量較高的水果、蔬菜表面。
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】1、閱讀課本第5頁第3段，第6頁第1段，第7頁第1段，明確傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作所利用的微生物都有哪些？并對其代謝特點、發(fā)酵原理和生產(chǎn)應(yīng)用等方面進(jìn)行分析。
①代謝特點
單細(xì)胞真菌，代謝類型為異養(yǎng)兼性厭氧型；在無氧的情況下能進(jìn)行酒精發(fā)酵。
②發(fā)酵原理
（反應(yīng)簡式）
③生產(chǎn)應(yīng)用
可用于釀酒、制作饅頭和面包等。
④影響因素
溫度是影響酵母菌生長的重要因素，釀酒酵母的最適生長溫度約為28℃。
⑤分布
（3）醋酸菌
C6H12O6+2O2
酶
2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2
酶
CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】1、閱讀課本第5頁第3段，第6頁第1段，第7頁第1段，明確傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作所利用的微生物都有哪些？并對其代謝特點、發(fā)酵原理和生產(chǎn)應(yīng)用等方面進(jìn)行分析。
①代謝特點
好氧細(xì)菌，代謝類型為異養(yǎng)需氧型；當(dāng)O2、糖源都充足時，能將糖分解成醋酸；當(dāng)缺少糖源時則將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)榇姿帷６鄶?shù)醋酸菌的最適生長溫度為30～35℃。
②發(fā)酵原理
（反應(yīng)簡式）
③生產(chǎn)應(yīng)用
可用于制作各種風(fēng)味的醋。
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】2.閱讀課本第6頁的探究實踐“制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品”中的制作泡菜，明確制作泡菜的原理、應(yīng)用細(xì)菌和制作步驟。完成后思考以下問題。
1. 為什么要向酸菜中加老酸水？為什么要加老酸奶？
2. 酸菜控制溫度多少度？酸奶多少度？
3.為什么要對裝酸奶的容器開水煮沸？為什么酸菜開始的時候可以加一點酒？
4. 酸菜如果表面長白膜是什么？怎么處理？
亞硝酸鹽的含量低
乳酸含量0.4%~0.8%時，口味、品質(zhì)最佳。
1. 原理
2. 應(yīng)用的微生物
3. 材料用具
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量
酶
①分類地位：
②代謝類型：
④種類：
③分布：
⑤應(yīng)用：
乳酸菌
異養(yǎng)厭氧型
空氣、土壤、植物體表、人或動物腸道
常見乳酸鏈球菌、乳酸桿菌（做酸奶）
乳制品的發(fā)酵、泡菜的腌制
植物體表面天然的乳酸菌
新鮮蔬菜、調(diào)味品、泡菜壇或其他密封性良好的罐子
原核生物
隨乳酸增加， pH會變小，口感變酸。
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
4.制作泡菜的方法步驟
配制鹽水
用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；
原料處理、裝壇
將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；
加鹽水
將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋；
封壇發(fā)酵
向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并在發(fā)酵過程中注意經(jīng)常向水槽中補(bǔ)充水；根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時間。
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
接種更多的乳酸菌
乳酸菌最適溫度是37℃左右
滅菌，防止雜菌污染
是產(chǎn)膜酵母形成的；加酒處理。
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】2.閱讀課本第6頁的探究實踐“制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品”中的制作泡菜，明確制作泡菜的原理、應(yīng)用細(xì)菌和制作步驟。完成后思考以下問題。
1. 為什么要向酸菜中加老酸水？為什么要加老酸奶？
2. 酸菜控制溫度多少度？酸奶多少度？
3.為什么要對裝酸奶的容器開水煮沸？為什么酸菜開始的時候可以加一點酒？
4. 酸菜如果表面長白膜是什么？怎么處理？
(1)亞硝酸鹽為白色粉末，外觀與食鹽相似，有咸味，易溶于水，可作食品添加劑。
(2)亞硝酸鹽分布廣泛，蔬菜、咸菜、豆粉中均含有。
(3)膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，絕大部分亞硝酸鹽只是“過客”，隨尿排出。
(4)當(dāng)人體攝入的亞硝酸鹽總量達(dá)到0.3g～0.5g時，會引起中毒，當(dāng)攝入總量達(dá)到3g時，會引起死亡。
亞硝胺
蔬菜水果
亞硝酸鹽
pH、溫度
微生物
硝酸鹽
硝酸鹽還原菌
維生素C、E
酚類物質(zhì)
注意：發(fā)酵溫度高；食鹽用量過低；發(fā)酵時間短容易導(dǎo)致硝酸還原菌大量增殖，產(chǎn)生較多的亞硝酸鹽
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
知識補(bǔ)充
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】3.通過對制作泡菜的學(xué)習(xí)，嘗試完成下表。
發(fā)酵時期 乳酸菌含量 乳酸含量 亞硝酸鹽含量
發(fā)酵初期
發(fā)酵中期
發(fā)酵后期
變化曲線
發(fā)酵時期 乳酸菌含量 乳酸含量 亞硝酸鹽含量
發(fā)酵初期
發(fā)酵中期
發(fā)酵后期
變化曲線
少（O2抑制乳酸菌活動）
少
增加
（硝酸鹽還原菌的作用）
最多（乳酸積累，抑制其他菌活動）
增多
達(dá)到最多后開始下降
（硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解）
減少（乳酸積累，pH下降，抑制乳酸菌活動）
繼續(xù)增多，
最后保持穩(wěn)定
下降至保持相對穩(wěn)定
（硝酸鹽還原菌被完全抑制）
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】3.通過對制作泡菜的學(xué)習(xí)，嘗試完成下表。
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】4.閱讀課本第7頁探究實踐“制作果酒和果醋”。明確制作的原理、應(yīng)用的微生物和制作步驟。
果酒的制作
1. 原理
2. 應(yīng)用的微生物
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2+ 能量
酶
植物體表面天然的酵母菌
真核生物
含糖量較高的蔬菜、水果表面
釀酒、制作饅頭和面包
①分類地位
②代謝類型
⑤應(yīng)用
③分布
酵母菌
④適宜溫度
釀酒酵母的最適生長溫度約為28℃
異養(yǎng)兼性厭氧型
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
1. 原理
2. 應(yīng)用的微生物
3. 材料用具
C6H12O6 + 2O2 2CH3COOH（乙酸）+ 2H2O + 2CO2 + 能量
酶
原核細(xì)胞
30~35℃
各種風(fēng)味的醋
新鮮水果、洗潔精、體積分?jǐn)?shù)70%的酒精、發(fā)酵瓶、紗布和榨汁機(jī)等
①分類地位
②代謝類型
③適宜溫度
醋酸菌
④應(yīng)用
C2H5OH + O2 CH3COOH（乙酸）+ H2O + 能量
酶
醋酸桿菌
異養(yǎng)需氧型
氧氣和糖源充足時
缺少糖源，乙醇為原料
果醋的制作
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
制作果酒與果醋
制作果酒與果醋流程
挑選葡萄
沖洗
榨汁
裝瓶
酒精發(fā)酵
醋酸發(fā)酵
選擇新鮮的葡萄。
榨汁前先將葡萄沖洗（目的是洗去灰塵）并除去枝梗。"沖洗"和"去枝梗"不能顛倒順序的原因是避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機(jī)會。
將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒，晾干備用。
將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶，要留大約1/3的空間（給發(fā)酵產(chǎn)生的CO2留空間）。
制作葡萄酒的過程中，將溫度嚴(yán)格控制在18-25℃，時間控制在10-12d左右，可通過出料口對發(fā)酵的情況進(jìn)行及時監(jiān)測。
果酒
果醋
制葡萄醋的過程中，將溫度嚴(yán)格控制在30-35℃，時間控制在7-8d左右，并注意適時通過充氣口充氣。
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
實驗結(jié)果（結(jié)果評價）
①果酒制作∶發(fā)酵后取樣，可通過嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定。還可通過顯微鏡觀察酵母菌，并用重鉻酸鉀溶液檢驗酒精的存在。
②果醋制作∶首先可通過觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定，再通過檢測和比較發(fā)酵液在發(fā)酵前后的pH變化做進(jìn)一步鑒定。還可通過顯微鏡觀察發(fā)酵液是否有醋酸菌，并統(tǒng)計其數(shù)量做進(jìn)一步的鑒定。
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
【任務(wù)二】5.根據(jù)以上知識，完成下表
項目 果酒制作 果醋制作
發(fā)酵菌種
菌種來源
菌種代謝類型
菌種細(xì)胞類型
發(fā)酵原理
發(fā)酵 條件 溫度
時間
氧氣
項目 果酒制作 果醋制作
發(fā)酵菌種
菌種來源
菌種代謝類型
菌種細(xì)胞類型
發(fā)酵原理
發(fā)酵 條件 溫度
時間
氧氣
酵母菌
醋酸菌
主要是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌
異養(yǎng)兼性厭氧型
異養(yǎng)需氧型
真核細(xì)胞
原核細(xì)胞
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
空氣中的野生型醋酸菌
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
需要氧氣
氧氣、糖源都充足時：
缺少糖源時：
在有氧條件下：
在無氧條件下：
【任務(wù)二】5.根據(jù)以上知識，完成下表
二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品
課堂練習(xí)
1.(2023·河北卷)下列關(guān)于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用的敘述，正確的是（ ）
A. 用酵母菌發(fā)酵釀制果酒，選擇溴麝香草酚藍(lán)水檢測產(chǎn)生的酒精
B. 利用乳酸菌制作酸奶過程中，先通氣培養(yǎng)，后密封發(fā)酵
C. 腐乳制作主要利用毛霉等生物產(chǎn)生的脂肪酶和蛋白酶進(jìn)行發(fā)酵
D. 泡菜制作過程中，亞硝酸鹽含量一直升高，發(fā)酵10天以上的泡菜不能食用
C
酸性重鉻酸鉀溶液鑒定酒精
一直密封
亞硝酸鹽含量先升高后降低
2.(2023·新疆卷)發(fā)酵食品是中國傳統(tǒng)食品中一個重要的類別，承載了中華民族悠久的歷史和豐富的文化內(nèi)涵。請結(jié)合所學(xué)發(fā)酵知識和生活經(jīng)驗，指出下列不屬于經(jīng)發(fā)酵得到的食品是（ ）
A. 泡菜和酸奶 B. 奶酒和干酪 C. 豆腐和果汁 D. 味精和醬油
C
乳酸菌發(fā)酵
酵母菌發(fā)酵
谷氨酸棒狀桿菌等微生物參與
課堂練習(xí)
3.(2023·山東卷)下列有關(guān)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的敘述 ，正確的是（ ）
A. 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的操作過程是在嚴(yán)格無菌的條件下進(jìn)行的
B. 泡菜 、果酒、果醋制作過程中菌種產(chǎn)生 CO2的場所都是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)
C. 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所用的菌種一般是接種的純凈的菌種
D. 制作腐乳時，豆腐表面生長出的白色“絨毛”主要為毛霉菌絲
無需嚴(yán)格無菌
乳酸菌無氧呼吸不產(chǎn)生 CO2
一般是多種菌種并存
D
4.(2023·江蘇卷)果酒、果醋、酸奶、泡菜的制作都離不開微生物的發(fā)酵作用，下列敘述正確的是（ ）
A. 在敞開的變酸的果酒表面形成的“菌膜”是酵母菌大量繁殖形成的
B. 果醋發(fā)酵時，氧氣和糖源都充足的情況下醋酸菌可將葡萄糖轉(zhuǎn)化成醋酸并產(chǎn)生CO2
C. 果醋制作的溫度高于果酒和酸奶制作的溫度
D. 用帶蓋的泡菜壇制作泡菜過程中，蓋邊沿的水槽中一次性注滿水即可
醋酸菌大量繁殖形成
果醋：30～35℃；果酒：18～30℃；酸奶：40℃-42℃。
要經(jīng)常向水槽中補(bǔ)充水
B
課堂練習(xí)
5.(2023·江西卷) 人們常用微生物的發(fā)酵作用制作果醋、果酒、腐乳和酸奶等食品，下列敘述錯誤的是（ ）
A. 果酒和果醋發(fā)酵利用的微生物分別是酵母菌、醋酸桿菌
B. 制作腐乳主要是利用毛霉等微生物發(fā)酵產(chǎn)生的蛋白酶和脂肪酶
C. 含有抗生素的牛奶不能發(fā)酵制成酸奶，其原因主要是抗生素能抑制乳酸菌的生長
D. 不宜攝入過量泡菜等腌制食品，因為含有致癌物亞硝酸鹽
因為含有較多的亞硝酸鹽，如攝入過量，會引起中毒乃至死亡，甚至還會在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)橹掳┪飦喯醢?
D
6.(2023·廣東省·期中考試)自古以來，傳統(tǒng)發(fā)酵的食品一直都是人們舌尖上的美食。下列關(guān)于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的描述錯誤的是（ ）
A. 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所用的菌種一般是原材料中天然存在的微生物
B. 傳統(tǒng)發(fā)酵以單一菌種的固體發(fā)酵或半固體發(fā)酵為主
C. 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)產(chǎn)物的品質(zhì)可能低于工業(yè)化發(fā)酵產(chǎn)品的
D. 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)實質(zhì)上是微生物將大分子有機(jī)物分解為小分子物質(zhì)
混合菌種
B

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