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文檔簡介
第二節發酵工程為人類提供多樣化生物產品第1章發酵工程選擇性必修3學習目標1、結合微生物發酵的實例,基于結構與功能、物質與能量等觀念,闡明現代發酵技術的基本原理。2、在制作發酵食品、模擬發酵過程調控等探究過程中,記錄和分析微生物發酵過程的動態變化,闡釋微生物發酵的調控過程。3、關注發酵工程產品的應用,能對發酵技術在生產、生活中的應用提出初步構想。發酵工程:
傳統發酵以生產食品為主,現代發酵產品則涉及人們生產與生活的方方面面,如減少白色污染的可降解塑料聚乳酸、緩解能源危機的燃料乙醇、防治疾病的抗生素和疫苗……發酵工程是利用微生物的生命活動大量生產人們所需產品的工程技術體系。
醋、醬油、味精是廚房必備的調味品,你知道它們都是發酵而來的嗎?你可以初步了解醬油的制作過程。材料閱讀:醬油的制作思考與討論:
1.根據已有知識分析,米曲霉在發酵制醬曲的過程中起了什么作用?
2.在發酵池發酵制醬醅的過程中,必須控制哪些條件才能滿足乳酸菌和酵母的發酵?
3.為什么大豆、小麥等原料經過發酵,能產生醬油特有的鮮味?1.運用傳統發酵技術生產多種食品果酒
果酒是以新鮮水果或果汁為原料、經酵母發酵而成的、含有一定酒精的發酵酒。果酒在發酵過程中發生了一系列復雜的生化反應,最終形成果酒獨特的風味和色澤。記載葡萄采摘及葡萄酒釀造過程的埃及金字塔壁畫果酒的制作:果酒的制作1.菌種:酵母菌,屬異養兼氣型微生物。在有氧條件下,酵母菌進行有氧呼吸,大量繁殖;在無氧條件下,酵母菌進行酒精發酵。2.原理:酵母菌無氧呼吸產生酒精
3.反應式:葡萄糖→2乙醇+2CO2+少量能量酶果酒制作4.條件:①溫度是酵母菌生長和發酵的重要條件,18-25℃適合酵母菌酒精發酵;②發酵期間通過打開出氣管,間或放氣幾次;③發酵瓶裝入葡萄汁后留有l/3的空間。
目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖,耗盡氧氣后再進行酒精發酵;其次,防止發酵過程中產生的CO2造成發酵液的溢出。果酒的制作:果醋
果醋是在果酒基礎上,進行醋酸發酵釀制而成的飲料醋,兼具水果和醋的香味。果醋中含有機酸、氨基酸、醇類及多種維生素等成分,營養豐富。果醋的制作:果醋的制作
1.菌種:醋酸菌,屬異養需氧型細菌。2.原理:當氧氣充足時,醋酸菌將乙醇變為乙醛,再變為醋酸(酒變醋)。3.條件:醋酸菌的最適生長溫度30-35℃,需適時通入無菌空氣,充氣口和排氣口都打開。4.果酒和果醋制作的流程:制作果酒和果醋的流程示意圖果醋的制作:探究·實驗:1-4果酒和果醋的制作▲實驗目標:
掌握果酒和果醋的制作原理;學習果酒和果醋的制作方法▲實驗原理:
果酒的制作利用了酵母在有氧和無氧條件下的不同生理過程。在有氧條件下,酵母將有機物徹底分解為二氧化碳和水,大量繁殖;在無氧條件下,則進行酒精發酵。果醋是在果酒基礎上,利用醋酸菌進行發酵釀制而成。醋酸菌是好氧菌,在氧氣充足條件下,可將果酒中乙醇轉化為乙醛,再將乙醛轉化為醋酸。▲材料器具:
新鮮、成熟的葡萄或蘋果等水果、培養好的釀酒酵母和醋酸菌、燒杯、廣口瓶等。探究·實驗:1-4果酒和果醋的制作▲實驗步驟:一、果酒的制作1.將去梗的水果洗凈后搗碎,用榨汁機榨汁,或用紗布濾出果汁。2.將果汁迅速倒入滅過菌的發酵瓶內,留出1/3的空間,按照10%的體積比加入酵母培養物,塞好瓶塞,夾緊進氣管和出氣管,在18~25℃條件下厭氧發酵10~12d。發酵期間通過打開出氣管,間或放氣幾次。3.待發酵結束后,用玻璃酒精計檢測酒精含量。果酒的酒精度一般在15°以下。4.將酒液過濾,裝入經消毒的玻璃瓶中,完成果酒的制作。5.記錄果酒的色澤、香氣等特征。探究·實驗:1-4果酒和果醋的制作▲實驗步驟:二、果醋的制作1.將制作好的果酒按照10%的體積比加入醋酸菌液,塞好瓶塞。打開進氣管和出氣管,在30~35℃條件下發酵3~4d。2.待發酵結束后,用pH計測定果醋的pH。果醋的pH一般約為3。3.記錄果醋的外觀、香氣等特征。▲結果分析:1.與表1-7列出的果酒鑒定指標作比較,看看你制作的果酒是否成功?2.在制作果酒和果醋的過程中,你認為可以從哪些方面防止產物被污染?
酸奶的制作酸奶
酸奶是以牛奶為主要原料,經乳酸菌發酵生產的一種具有較高營養價值的特殊風味產品。用于酸奶發酵的乳酸菌主要是德氏乳桿菌保加利亞亞種和唾液鏈球菌嗜熱亞種。發酵過程中,牛奶中的糖類、蛋白質被分解成更易消化和吸收的小分子物質,還可產生多種維生素。同時,由于乳酸菌可將牛奶中的乳糖轉化成乳酸,因此,酸奶還適合乳糖不耐受的人群飲用。
酸奶的制作酸奶的制作1.菌種:乳酸菌,屬于異養厭氧型細菌。2.原理:乳酸菌在發酵過程中產生乳酸,乳酸可以使牛奶中的蛋白質凝固,同時產生酸奶獨特的風味物質。3.條件:將接種后的原料置于40~42℃的恒溫培養箱中保溫4~6h。4.過程:原料配置→消毒→冷卻→接種→保溫→后熟。探究·實驗:1-5酸奶的制作▲實驗目標:
掌握酸奶的制作方法;了解微生物在生產實踐中的應用。▲實驗原理:
乳酸菌在發酵過程中產生乳酸,乳酸可以使牛奶中的蛋白質凝固,同時產生酸奶獨特的風味物質。▲材料器具:
優質全脂奶粉或新鮮牛奶、蔗糖、新鮮優質酸奶或市售酸奶菌粉(含活菌)、250mL三角燒瓶、恒溫水浴鍋、恒溫培養箱、冰箱等。探究·實驗:1-4果酒和果醋的制作▲實驗步驟:1.原料配制:將30g全脂奶粉加入三角燒瓶中,再加5g蔗糖和70mL蒸餾水;或在100mL新鮮牛奶中加入5g蔗糖,搖勻,用封口膜封好三角燒瓶的瓶口。2.消毒:將上述三角燒瓶置于85~90℃的恒溫水浴鍋中消毒15min,注意要將瓶中液體部分完全浸沒在熱水中,并不時搖動。3.冷卻:將消毒好的三角燒瓶用冷水沖洗其外壁,冷卻至45℃左右。4.接種:開啟封口膜,按約10%比例將新鮮酸奶作為菌種或按0.1%~1%的比例將酸奶菌粉接入冷卻后的原料中,充分攪勻,封好封口膜。5.保溫:將接種后的原料置于40~42℃的恒溫培養箱中保溫4~6h(具體時間視凝乳速度而定),待凝固后從恒溫培養箱中取出,停止發酵。6.后熟:已形成凝固態的酸奶在4℃左右的低溫下保持12~24h。7.感官評定:記錄酸奶的色澤、組織狀態、氣味和滋味等特征。探究·實驗:1-4果酒和果醋的制作▲結果分析:1.好的酸奶外觀色澤均勻一致,呈乳白色,組織均勻細膩,無大塊顆粒,具有酸奶特有的香味且酸甜可口。你制作的酸奶達到這個標準了嗎?2.若酸奶發酵中污染了雜菌,酸奶會出現什么現象?如果出現雜菌污染,乳清就會析出過多。除此之外,酸奶凝固也會不結實,并有氣泡和異味出現。2.發酵工程是生產特定產品的現代生物工程技術體系微生物菌種
發酵工業依靠微生物的生命活動,能在生產設備中把各種原料轉化成產品。發酵生產所用的菌種是具有特定功能的微生物。利用這些特定功能可以生產人們所需的各種產品。菌種是發酵工業的靈魂。目前,工業生產應用的優良菌種絕大多數是從自然界中分離得到野生型菌株,再經過篩選、純化和誘變育種后才選育成功的。2.發酵工程是生產特定產品的現代生物工程技術體系生物反應器
生物工程中為微生物或動植物細胞的生長代謝提供場所,使其大量積累目的產物的裝置稱為生物反應器。舉例:青霉素主要通過微生物發酵進行生產生產青霉素1.青霉素的培養基:碳源(是工業用葡萄糖或淀粉的酶水解物)、氮源(為玉米漿、硫酸銨或氨水)、無機鹽(硫酸鈉和磷酸二氫鉀)2.溫度:黃青霉生長的最適溫度為30℃,青霉素的最適溫度是20℃3.pH:6.5左右。4.條件:青霉素發酵對溶解氧水平比較敏感,溶解氧水平主要與無菌空氣的通氣量及攪拌轉速密切相關。發酵過程中還會產生較多泡沫,需要補入消泡劑
3.發酵工程產品在多個領域具有重要應用價值發酵工程與食品工業1.黃原膠和結冷膠等微生物多糖可作為食品增稠劑;2.谷氨酸等可作為食品鮮味劑;3.β-胡蘿卜素可作為著色劑和營養強化劑;4.經大規模培養的乳酸菌等益生菌可直接食用,改善腸道健康。3.發酵工程產品在多個領域具有重要應用價值發酵工程與醫藥工業
紅霉素、頭孢霉素和萬古霉素等的大量生產和應用,使人類在細菌性傳染病的治療上獲得了極大的進步。
來源于微生物的基因工程藥物是通過基因工程構建的菌種發酵生產的生物活性物質。
3.發酵工程產品在多個領域具有重要應用價值發酵工程與能源環境
應用微生物技術將天然有機物中貯存的化學能轉化為人類所需的可再生、不污染環境、有利于生態平衡的新型能源,已成為緩解能源危機和解決環境污染的重要途徑。一、選擇題1.酵母菌和醋酸菌異化作用的類型分別是(
)
①需氧型
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