高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 传统发酵技术的应用课堂教学ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1节 传统发酵技术的应用课堂教学ppt课件，共59页。PPT课件主要包含了目标素养，知识概览，实验流程等内容，欢迎下载使用。
1.结合酿酒的实例,分析归纳发酵的概念和内涵。运用结构与功能观,阐明发酵菌种的结构特点和代谢特点。2.运用发酵原理,设计并完成利用天然菌种制作泡菜、果酒和果醋的实验探究,提升实验操作技能。3.了解我国运用传统发酵技术制作的食品,认同我国的传统饮食文化,尝试应用发酵原理和发酵技术解决实践中的问题。
一、发酵与传统发酵技术1.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。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。以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。
3.实例:传统发酵食品——腐乳。(1)原料:豆腐。(2)参与发酵的微生物:酵母、曲霉和毛霉等,起主要作用的是毛霉。(3)物质变化:蛋白质→小分子的肽和氨基酸。
微思考1腐乳具有味道鲜美并且易于消化吸收的特点,试分析原因。提示:毛霉等微生物通过发酵将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,这些小分子物质易于消化吸收;氨基酸和钠盐作用会形成氨基酸钠,使其味道鲜美。
微判断11.传统发酵一般以单一菌种的固体发酵或半固体发酵为主。(　　)2.传统发酵技术的目的是获得发酵产品或更多的微生物。(　　)
二、制作泡菜1.与泡菜制作有关的菌种——乳酸菌。(1)乳酸菌的种类:常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌。(2)乳酸菌的代谢类型:异养厌氧型。(3)乳酸菌的分布:在空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有分布。2.制作原理:乳酸菌在无氧的情况下,将葡萄糖分解成乳酸。反应简式为 C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量 。
微思考2为什么不能将煮沸的盐水直接倒进装入菜料的泡菜坛中?提示:温度过高会杀死乳酸菌,导致发酵失败。
微判断21.制作泡菜时加入的“老汤”中含有纯度较高的乳酸菌,可加速发酵过程。(　　)2.制作泡菜时泡菜坛要密封,主要目的是避免外界杂菌的污染。(　　)3.泡菜制作过程中食盐用量越低越有利于乳酸菌的生长。(　　)
三、制作果酒和果醋1.制作果酒所用菌种和原理。(1)菌种:酵母菌。①分布:含糖量较高的水果、蔬菜表面等。②代谢类型:异养兼性厌氧型。③最适生长温度:约为28 ℃(酿酒酵母)。 ④应用:可用于酿酒、制作馒头和面包等。(2)发酵原理:酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵,产生酒精。反应简式为C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量。
2.制作果醋所用菌种和原理。(1)菌种:醋酸菌。①代谢类型:异养需氧型。②最适生长温度:30~35 ℃。 ③应用:可用于制作各种风味的醋。
(2)发酵原理。①当O2、糖源都充足时,醋酸菌能将糖分解成乙酸。反应简式为C6H12O6+2O2 2CH3COOH(乙酸)+2H2O+2CO2+能量。②当缺少糖源时,醋酸菌则将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。反应简式为C2H5OH+O2 CH3COOH(乙酸) +H2O+能量。
解析:在制作泡菜的过程中,用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水,A项错误。盐水入坛前要煮沸冷却,煮沸是为了去除O2并杀灭微生物,冷却是为了避免杀死蔬菜上的微生物,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。乳酸菌是厌氧细菌,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。
微判断31.酿酒过程中密封的时间越长,酵母菌产生的酒精量就越多。(　　)2.变酸果酒表面的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的。(　　)3.利用醋酸菌制作果醋时,需先通气再密封以提高发酵效率。(　　)
微训练 下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程。下列叙述正确的是(　　)A.过程①和②都只能发生在无氧条件下B.过程①和③都发生在酵母菌的线粒体中C.过程③和④都需要O2的参与D.过程①~④所需的最适温度基本相同答案:C
解析:由题图可知,过程①表示细胞呼吸的第一阶段,其在有氧或无氧的条件下都可以进行,且是在细胞质基质中进行的,而非线粒体中,A、B两项错误。过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段,过程④表示乙醇氧化为乙酸的过程,过程③和④都必须在有氧的条件下才可以进行,C项正确。过程①②③是果酒制作过程中的化学反应,其中起主要作用的酵母菌的最适生长温度约为28 ℃,过程④是果醋制作过程中的化学反应,其中起主要作用的醋酸菌的最适生长温度为30~35 ℃,D项错误。
一泡菜的制作问题探究我国制作泡菜的历史悠久。北魏贾思勰《齐民要术》中记载:“作盐水,令极咸,于盐水中洗菜,即内瓮中。”就餐时,一碟酸甜香脆的泡菜,可增强食欲。尽管泡菜的味道不错,但为健康着想,还是应该多吃新鲜蔬菜,少吃腌制食品。因为当泡菜中的亚硝酸盐含量过高时,会危害人体健康。
(1)发酵初期,泡菜坛中氧气含量会发生什么变化?为达到适宜乳酸菌发酵的气体环境,家庭制作泡菜时还可采取什么措施?提示:逐渐降低。向坛盖边沿的水槽中注满水。(2)为什么泡菜坛内有时会长一层白膜?这层白膜是怎样形成的?提示:形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,在发酵初期,发酵液表面O2含量较高,适合酵母菌繁殖。
(3)自制泡菜时,如何避免杂菌污染?提示:①泡菜坛的密闭性要好,各种用具尽量灭菌处理;②蔬菜的清洗可以除去一些杂菌;③食盐的用量适宜可以控制杂菌的繁殖;④香辛料也具有抑菌的作用;⑤盐水的浸泡提供的无氧环境为乳酸菌的繁殖提供条件,同时又能抑制好氧细菌的繁殖。
归纳总结1.泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸及亚硝酸盐含量的变化。
注 亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化氨形成的。
2.泡菜制作过程中材料的选择。(1)蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐已被还原成亚硝酸盐,泡菜中的亚硝酸盐含量会增加,对人体有害。(2)泡菜坛要选择密封性好的容器,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。
3.泡菜制作过程中四个注意问题。(1)盐水的比例和使用方法。①盐水比例适中:食盐用量过高,乳酸菌发酵受抑制,泡菜风味差;食盐用量过低,会导致杂菌大量繁殖,泡菜腐败。②盐水要煮沸后冷却使用:煮沸目的是除去水中的O2,杀灭盐水中的其他杂菌;冷却后使用是保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。
(2)蔬菜装至八成满,不能装满泡菜坛:蔬菜刚入坛时,其表面带入的微生物进行发酵产生较多的CO2,蔬菜装至八成满,可以防止发酵液溢出。(3)坛盖边沿的水槽中要注满水,并经常补充,以保证乳酸菌发酵所需无氧环境。(4)发酵温度和时间的控制。若温度过高,则易滋生杂菌;若温度过低,则发酵时间延长。若泡菜的发酵时间过短,会造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加;若时间过长,则乳酸含量过高,口味不佳。
(1)制作泡菜时,盐水为什么要煮沸后冷却?提示:煮沸有两大作用,一是除去盐水中的O2,二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止盐水温度过高杀死坛内的微生物。(2)为什么泡菜坛内有时会长一层白膜?这层白膜是怎样形成的?提示:形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,在发酵初期,发酵液表面O2含量较高,适合酵母菌繁殖。
典例剖析【例1】某人利用乳酸菌制作泡菜时,因操作不当,泡菜腐烂。下列相关叙述错误的是(　　)A.罐口密闭缺氧,有利于乳酸菌的生长繁殖B.罐口封闭不严,O2抑制了乳酸菌的生长繁殖C.罐口封闭不严,O2抑制了其他腐生细菌的生长繁殖D.罐口封闭不严,促进了好氧腐生细菌的生长繁殖答案:C
解析:乳酸菌是厌氧细菌,发酵过程中,罐口封闭不严,O2进入,会使乳酸菌的生长繁殖受到抑制;同时,由于O2的进入,其他好氧细菌大量繁殖,导致泡菜腐烂。
学以致用1.在《诗经·邶风·谷风》中有“我有旨蓄,亦以御冬”的记载,“旨蓄”就是储藏的美味食品,也就是腌制的泡菜。下列叙述正确的是(　　)A.制作泡菜时腌制时间过长会引起细菌大量繁殖B.条件适宜时,乳酸菌可将蔬菜中的糖转化成乙酸降低溶液pHC.发酵坛表面可能出现一层由乳酸菌繁殖形成的白膜D.通过向泡菜坛盖边沿的水槽中注水可保持发酵所需的环境答案:D
解析:温度过高、食盐用量过低以及腌制时间过短均容易造成细菌大量繁殖,A项错误。条件适宜时,乳酸菌可将葡萄糖分解成乳酸,B项错误。乳酸菌是厌氧细菌,发酵坛表面含有氧气,乳酸菌不能繁殖,出现的白膜一般是酵母菌繁殖所致,C项错误。乳酸菌需要在无氧环境下将葡萄糖分解成乳酸,故腌制泡菜时可通过向泡菜坛盖边沿的水槽中注水保持发酵所需环境,D项正确。
二果酒和果醋的制作问题探究果酒和果醋都是日常生活中人们喜爱的饮品,下图是某工厂利用苹果生产果汁、果酒和果醋的大致工艺流程图。
(1)为什么传统的果酒发酵并不需要严格灭菌?提示:传统的果酒发酵所需的菌种附着于发酵所用的材料上;在发酵过程中,大部分杂菌因不适应发酵环境而被抑制。
(2)严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键,果酒发酵和果醋发酵过程中发酵条件有什么不同?提示:果酒发酵过程中前期需氧,后期不需氧,果醋发酵过程一直需氧;果酒发酵和果醋发酵的发酵温度和时间不同,果酒发酵过程中一般将温度控制在18~30 ℃,时间为10~12 d,果醋发酵过程中一般将温度控制在30~35 ℃,时间为7~8 d;果酒发酵和果醋发酵利用的底物也可以不同。
(3)制作果酒的过程中,在不同时间内对发酵液样品进行检测,发现发酵液的pH一直下降,为什么?提示:酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都会产生二氧化碳,二氧化碳溶于发酵液会产生碳酸,从而使发酵液pH下降。
归纳总结1.果酒和果醋发酵装置及其分析。
装置的使用方法:使用该装置制作果酒时,应该关闭充气口;制作果醋时,应将充气口连接充气泵,通入无菌空气(O2)。
2.比较果酒和果醋的制作。
3.实验结果分析。(1)若酵母菌数量少,产生的酒精少,原因可能是发酵前期酵母菌没有充分地进行有氧呼吸,酵母菌的繁殖受到抑制。(2)若酵母菌数量充足,但是产生的酒精较少或不能产生酒精,原因可能是发酵后期密封不严,酵母菌进行了有氧呼吸。(3)若产生的乙酸少,则很可能是O2不足所致。
典例剖析【例2】关于白酒、啤酒和果酒的生产,下列叙述错误的是( 　)A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质中,也存在于线粒体中D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同,但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌答案:C
解析:在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气,有利于酵母菌大量繁殖,A项正确。白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程,如发酵初期酵母菌大量繁殖,B项正确。酒精发酵利用的菌种是酵母菌,其原理是酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,葡萄糖转化为乙醇所需的酶存在于细胞质基质中,不存在于线粒体中,C项错误,D项正确。
学以致用2.下列关于果酒和果醋制作的叙述,错误的是(　　)A.参与发酵的微生物都含有线粒体B.发酵过程中培养液的pH都会下降C.制作果酒时瓶口先通气后密闭,而制作果醋时需要一直通入O2D.果酒制成后可将装置移至温度略高的环境中制作果醋答案:A
1.下列关于果酒制作过程的叙述,正确的是(　　)A.应先去除葡萄的枝梗,再进行冲洗B.最好使发酵装置的温度维持在28 ℃左右C.在发酵过程中,需从充气口不断通入空气D.由于酵母菌的繁殖能力很强,不需要对所用装置进行消毒处理答案:B
解析:应该先冲洗葡萄,再去除枝梗,以避免去除枝梗时葡萄破损,增加被杂菌污染的机会,A项错误。酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃,B项正确。在发酵过程中,应先通气,后密封发酵,C项错误。虽然酵母菌的繁殖能力很强,但仍要对所用装置进行消毒处理,因为其可能含有其他微生物,会影响酒的品质,D项错误。
2.利用果酒制作果醋的原理是(　　)A.醋酸菌将乙醇还原为乙酸B.醋酸菌将乙醇氧化为乙酸C.醋酸菌将乙醇分解为CO2、水和乙酸D.醋酸菌直接将乙醇氧化为乙酸,不需要其他中间转化过程答案:B解析:在缺少糖源时,醋酸菌直接将乙醇转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸。
3.下列操作不能防止发酵液被污染的是(　　)A.榨汁机清洗干净并晾干B.发酵瓶清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒C.装入葡萄汁后,封闭充气口D.发酵装置的排气口直接与瓶身连接答案:D解析:发酵装置的排气口应通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,其目的是防止空气中微生物的污染。
4.制作泡菜时,所用的泡菜坛必须密封,原因是(　　)A.防止水分蒸发B.防止坛内蔬菜萎蔫C.防止O2进入坛内抑制发酵D.防止产生的乳酸挥发答案:C解析:制作泡菜使用乳酸菌,乳酸菌代谢类型是异养厌氧型,因此泡菜坛要加盖封口并向坛盖边沿的水槽中注满水,以避免外界空气的进入,防止O2进入坛内抑制发酵。
5.下列有关泡菜发酵过程的叙述,正确的是(　　)A.发酵时间越长,亚硝酸盐的含量越高B.发酵过程中只有乳酸菌发挥发酵作用C.发酵过程中乳酸菌可分解蛋白质和果胶D.发酵过程中要经常补充水槽中的水答案:D
解析:泡菜发酵过程中,随着发酵时间的延长,亚硝酸盐的含量先升高后下降。发酵过程中主要为乳酸菌的作用,也有酵母菌等微生物的作用。发酵中的乳酸菌不分解果胶,从而使蔬菜保持脆嫩而不软化腐败。发酵过程中要经常补充水槽中的水,以保持坛内的无氧环境。
6.果酒、果醋等发酵食品越来越受到人们的青睐。请回答下列问题。(1)在葡萄酒的自然发酵过程中,起主要作用的酵母菌的来源是　 。 (2)苹果醋的生产过程利用了　　　　　　的发酵作用,该过程需将温度控制在　　　　　　 ℃。若要提高果醋的产量,发酵过程中还必须提供　　　　　环境、适宜的　　　　等条件。 
(3)喝剩的葡萄酒放置一段时间后会变酸的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)在果酒酿制过程中,如果灭菌不严格,含有醋酸菌,则在酒精发酵旺盛时,醋酸菌　　　　(填“能”或“不能”)将果汁中的糖发酵为乙酸,理由是　　　　　　　　　　　　　　　。