匯報人：周德強整體性學習法下“傳統發酵技術的應用”教學目錄01整體性學習法與課程導入02發酵與傳統發酵技術03傳統發酵食品的制作04知識關聯與拓展05課堂總結與實踐整體性學習法與課程導入01整體性學習法簡介整體性學習法是一種將知識視為一個相互關聯的整體，而非孤立信息片段的學習方法。它強調把新知識與已有的知識結構、生活經驗等相聯系，從而構建全面、系統的知識體系。概念闡述01整體性學習法具有聯系性、綜合性和系統性的特點。它注重挖掘不同知識點之間的內在聯系，引導學習者從多個角度綜合理解知識，并形成完整、有序的知識框架。顯著特點02在生物學學習里，整體性學習法優勢明顯。它能助力學生搭建知識網絡，例如將細胞結構、代謝過程、遺傳規律等知識相互關聯，加深對生物學知識的理解與記憶，提升學習效果。在生物學學習中的優勢03發酵與傳統發酵技術02發酵的概念與原理微生物的代謝類型多樣，有需氧型、厭氧型和兼性厭氧型等。比如醋酸菌是需氧型微生物，在有氧條件下將乙醇轉化為醋酸；乳酸菌是厭氧型微生物，在無氧環境中把糖類轉化為乳酸；而酵母菌屬于兼性厭氧型，有氧時大量繁殖，無氧時進行酒精發酵。微生物的代謝類型發酵指人們利用微生物，在適宜條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需產物的過程。例如我們日常生活中常見的釀酒、釀醋等，都是利用酵母菌、醋酸菌等微生物，將谷物、水果等原料轉化為酒、醋等產品。發酵的概念發酵的概念與原理不同的微生物具有產生不同代謝產物的能力。如酵母菌發酵能產生酒精和二氧化碳；乳酸菌發酵產生乳酸；曲霉等霉菌在發酵過程中能產生蛋白酶、淀粉酶等多種酶類，可用于制作腐乳等發酵食品，這些不同的代謝產物賦予了發酵食品獨特的風味和品質。不同微生物的代謝產物傳統發酵技術的特點傳統發酵技術直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發酵物中的微生物進行發酵。像制作泡菜，利用的就是蔬菜表面天然的乳酸菌；制作饅頭，會用上次發酵好的面引子，里面含有酵母菌等微生物。傳統發酵以混合菌種的固體發酵及半固體發酵為主。例如腐乳制作過程中，多種微生物如毛霉、曲霉、酵母菌等共同參與發酵；豆豉的制作也是在固體狀態下，利用多種微生物混合發酵，這種混合菌種發酵能產生豐富的代謝產物，使發酵食品風味獨特。天然微生物的利用發酵類型以混合菌種為主傳統發酵技術的特點傳統發酵技術通常是家庭式或作坊式的。在家庭中，人們會自制泡菜、果酒等；在一些傳統作坊里，師傅們憑借經驗，采用傳統工藝制作腐乳、醬油等。這種生產方式操作相對簡單，但生產條件不易控制，容易受雜菌污染，生產效率較低。家庭式或作坊式生產傳統發酵技術的發展歷程約9000年前，我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發酵成含酒精的飲料。夏禹時期，已有了關于杜康造秫酒的傳說。我國釀造白酒的工藝在世界上獨樹一幟，白酒一般是以谷物為原料，加酒曲發酵而成。在古代，人們雖然不知道微生物的存在，但通過長期實踐掌握了發酵技術。1857年，法國微生物學家巴斯德通過實驗證明酒精發酵是由活的酵母菌引起的，從而將酵母菌與發酵聯系起來。1897年，科學家發現了酶在酵母菌發酵中的作用。這些發現為發酵技術的發展奠定了理論基礎，使人們對發酵過程有了更科學的認識。古代的發酵技術近代的重要發現傳統發酵技術的發展歷程現代發酵技術的演變隨著科技的發展，微生物的分離和純化技術得到應用，發酵生產的工藝和設備不斷完善。傳統的固體發酵開始向半固體發酵和液體發酵演變，作坊式手工生產向現代工業化生產方向發展。20世紀40年代，深層通氣液體發酵技術建立；70年代后，基因工程和細胞工程等的發展，使發酵工程進入定向育種的新階段；80年代，科學家運用多種原理和技術對發酵過程進行綜合研究，實現對發酵過程參數的自動記錄和控制。傳統發酵食品的制作03泡菜制作泡菜制作主要利用乳酸菌。乳酸菌是一類細菌的統稱，常見的有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌，它們為原核生物，在自然界分布廣泛，像空氣、土壤、植物體表以及人或動物的腸道內都有分布。泡菜制作的菌種01在無氧條件下，乳酸菌將糖分解成乳酸，反應式為C?H??O?→2C?H?O?（乳酸）+能量。隨著乳酸不斷積累，當質量百分比為0.4%-0.8%時，泡菜口味、品質最佳。泡菜制作的發酵原理02泡菜制作首先用清水和食鹽配制質量百分比為5%-20%的鹽水，并煮沸冷卻，目的是除去氧氣和殺滅微生物。接著將新鮮蔬菜洗凈切塊或條，晾干后裝壇，裝至半壇加入香辛料，繼續裝至八成滿。再將冷卻鹽水緩緩倒入，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋。最后向壇蓋邊緣水槽注滿水，發酵中注意補水，根據室溫控制發酵時間。材料包括食鹽、清水、新鮮蔬菜，如蘿卜、黃瓜、豇豆等，還有蒜瓣、生姜及其他香辛料。用具需要泡菜壇或其他密閉性良好的罐子，用于創造無氧發酵環境。泡菜制作的流程泡菜制作的材料用具果酒制作酵母菌的代謝類型為異養兼性厭氧型。在有氧條件下，酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，反應式為：C?H??O?+6O?+6H?O6CO?+12H?O+能量；在無氧條件下，酵母菌進行酒精發酵，可用于釀酒。反應式為C?H??O?2C?H?OH+2CO?+能量果酒制作的菌種主要是酵母菌，它是一類單細胞真菌，屬于真核生物。在一些含糖量較高的水果、蔬菜表面經常可以發現酵母菌的存在，例如許多新鮮水果（如葡萄）的果皮表面就附著有大量不同種類的野生酵母菌。果酒制作的代謝類型果酒制作的菌種酶酶果酒制作果酒制作的發酵原理無氧條件下，酵母菌將水果中的糖類分解成酒精。水果本身含有豐富的糖類物質，在酵母菌的作用下，經過一系列酶促反應轉化為酒精和二氧化碳，從而實現果酒的發酵。果酒制作果酒發酵前期需要有氧環境，利于酵母菌大量繁殖；后期需要無氧環境，促進酒精發酵。發酵溫度一般控制在18-30℃，此溫度范圍適合酵母菌的生長和代謝活動。果酒制作的發酵條件先將發酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗，再用體積分數為70%的酒精消毒晾干。取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次后去除枝梗和腐爛籽粒，瀝干。用榨汁機榨取葡萄汁裝入發酵瓶，注意留約1/3空間。將溫度控制在18-30℃發酵，每隔12h左右擰松瓶蓋放氣后再擰緊，發酵時間為10-12d。果酒制作的步驟果醋制作果醋制作的菌種果醋制作的菌種是醋酸菌，它是原核生物。醋酸菌在自然界中分布廣泛，空氣中就存在醋酸菌，在適宜條件下可將酒精轉化為醋酸。0102果醋制作的代謝類型醋酸菌的代謝類型為異養需氧型，其生長和代謝需要氧氣的參與，在有氧環境下才能將底物轉化為醋酸。果醋制作在有氧條件下，果酒經醋酸菌作用進一步發酵成果醋。當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將糖分解成醋酸，反應式為C?H??O?+2O?2CH?COOH+2CO?+2H?O+能量；當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為醋酸，反應式為C?H?OH+O?CH?COOH+H?O+能量。果醋發酵需要持續通氣，以滿足醋酸菌對氧氣的需求。發酵溫度一般控制在30-35℃，此溫度范圍是醋酸菌生長和發揮作用的適宜溫度。果醋制作的發酵原理果醋制作的發酵條件酶酶果醋制作在果酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，讓空氣進入。將發酵溫度控制在30-35℃，進行醋酸發酵，時間為7-8d，即可得到果醋。果醋制作的流程制作過程中的注意事項葡萄沖洗時不能反復沖洗，因為果皮表面附著大量野生菌種，反復沖洗會減少菌種數量，延長發酵時間。先沖洗葡萄再去除枝梗，可避免去除枝梗和腐爛籽粒時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會。發酵過程中要每隔12h左右擰松瓶蓋放氣，防止發酵旺盛時產生大量二氧化碳造成發酵液溢出。果酒制作注意事項泡菜壇要密封良好，水封閉壇口可使壇內與壇外空氣隔絕，為乳酸菌創造無氧環境。泡菜壇只能裝八成滿，因為發酵初期蔬菜表面帶入的微生物發酵會產生較多二氧化碳，裝太滿發酵液可能溢出，且太滿鹽水不易完全淹沒菜料，易導致菜料變質腐爛。泡菜制作注意事項制作過程中的注意事項果醋發酵時要保證充足的氧氣供應，需持續通氣。發酵溫度要嚴格控制在30-35℃，溫度過高或過低都會影響醋酸菌的活性和發酵效果。果醋制作注意事項結果分析與評價可從多方面判斷泡菜是否成功。從外觀上看，腌制成功的泡菜湯清亮，無梅花浮膜；從口感上，菜質脆嫩度適口，酸甜咸味適宜，具有一定香氣，咀嚼后無渣。還可通過顯微鏡觀察乳酸菌形態，檢測亞硝酸鹽含量，以及分析不同時期乳酸菌數量來評定。泡菜制作的結果分析與評價1可以通過嗅味和品嘗來初步判斷果酒是否成功，成功的果酒應有濃郁的果香和醇厚的酒味。還可用重鉻酸鉀檢驗酒精含量，進行酵母菌鏡檢，測定pH等。發酵液的色澤也會發生變化，葡萄酒的深紅色通常來自紅葡萄皮中的色素。果酒制作的結果分析與評價2結果分析與評價果醋制作成功與否可通過觀察菌膜的形成來初步判斷，有明顯菌膜形成說明醋酸菌生長良好。嗅味和品嘗時，應有濃郁的醋酸味且口感柔和。還可檢測和比較醋酸發酵前后的pH，pH下降明顯說明發酵正常。也可在顯微鏡下觀察發酵液中醋酸菌的數量進行進一步鑒定。果醋制作的結果分析與評價知識關聯與拓展04與微生物學知識的關聯酵母菌屬于真核生物，具有典型的細胞核結構。其代謝類型為異養兼性厭氧型。在果酒制作時，前期有氧條件下酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，反應式為C?H??O?+6O?+6H?O→6CO?+12H?O+能量；后期無氧條件下進行酒精發酵，反應式為C?H??O?→2C?H?OH+2CO?+能量。乳酸菌為原核生物，無核膜包被的細胞核。代謝類型是異養厭氧型，常見種類有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。在泡菜制作中，乳酸菌在無氧條件下將葡萄糖分解為乳酸，即C?H??O?→2C?H?O?（乳酸）+能量，賦予泡菜獨特的酸味和風味。酵母菌的特性與發酵機制乳酸菌的特點與發酵作用醋酸菌的結構與發酵過程醋酸菌是原核生物，代謝類型為異養需氧型。在果醋制作中，當氧氣、糖源充足時，醋酸菌將糖分解成醋酸，反應式為C?H??O?+2O?→2CH?COOH+2CO?+2H?O+能量；缺少糖源時，將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為醋酸，反應式為C?H?OH+O?→CH?COOH+H?O+能量。與微生物學知識的關聯與生活實際的聯系許多傳統發酵食品富含多種營養成分。例如腐乳，在制作過程中，毛霉等微生物產生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可將脂肪水解為甘油和脂肪酸，更易于人體消化吸收。泡菜含有豐富的維生素、礦物質以及乳酸菌等有益微生物，有助于調節腸道菌群平衡。傳統發酵食品承載著豐富的文化內涵。如中國的白酒，釀造歷史悠久，工藝獨特，在各種文化活動和社交場合中都占據重要地位。葡萄酒在西方文化中也有著深厚的底蘊，常與藝術、文學等緊密相連，不同地區的葡萄酒還反映了當地的風土人情和歷史傳承。傳統發酵食品的營養價值傳統發酵食品的文化內涵與生活實際的聯系在日常生活中，傳統發酵技術應用廣泛。家庭自制泡菜、酸奶等不僅能滿足人們對美食的追求，還能讓人們體驗到傳統工藝的樂趣。一些地方特色的發酵食品，如豆豉、醬等，是當地飲食文化的重要組成部分，豐富了人們的餐桌。傳統發酵技術的日常應用現代發酵技術的發展基因工程為發酵技術帶來了革命性變化。通過基因工程技術，可以對微生物進行定向改造，使其能夠高效表達特定的蛋白質或代謝產物。例如，將編碼胰島素的基因導入大腸桿菌中，通過發酵工程大量生產胰島素，滿足了醫療需求。還可以改造微生物的代謝途徑，提高發酵產品的產量和品質。基因工程在發酵領域的應用發酵工程作為現代發酵技術的重要標志，興起于20世紀40年代。它在厭氧發酵技術基礎上，建立了深層通氣液體發酵技術，實現了大規模工業化生產。通過對發酵條件的精確控制，如溫度、pH、溶氧等，大大提高了發酵效率和產品質量，使得發酵產品的種類和產量都大幅增加。發酵工程的興起現代發酵技術的發展細胞工程在發酵領域也發揮著重要作用。例如，通過細胞融合技術，可以將不同微生物的優良性狀整合到一個細胞中，構建出具有獨特性能的工程菌株。此外，利用細胞培養技術，可以實現某些珍貴發酵產品的大規模生產，為發酵產業的發展提供了新的途徑和方法。細胞工程在發酵中的作用課堂總結與實踐05知識總結發酵是人們利用微生物，在適宜條件下，將原料通過微生物代謝轉化為人類所需產物的過程。傳統發酵技術則是直接利用原材料中天然微生物，或前一次發酵物中的微生物進行發酵、制作食品的技術，多以混合菌種的固體和半固體發酵為主。發酵與傳統發酵技術概念回顧泡菜制作利用乳酸菌在無氧條件下將糖分解成乳酸；果酒制作依靠酵母菌在無氧時將糖轉化為酒精；果醋制作是醋酸菌在有氧條件下將乙醇變為乙醛，再轉化為醋酸。各有其特定的菌種、條件和操作流程。傳統發酵食品制作方法梳理知識總結知識關聯與拓展要點與必修教材中細胞呼吸等知識相聯系，如酵母菌、乳酸菌的代謝類型。同時拓展到傳統發酵技術的歷史文化價值，以及與現代發酵工程的發展關系。實踐活動布置詳細記錄制作過程，包括原料準備、處理步驟、發酵條件（溫度、時間、氧氣等）的控制。記錄結果時，關注發酵食品的色澤、氣味、口感等變化，以及是否成功制作出預期產品。記錄要求說明通過此次實踐活動，培養大家的實踐能力，將課堂所學理論知識應用于實際操作。同時，激發科學探究精神，在實踐中發現問題、解決問題，深入理解傳統發酵技術的奧秘。實踐目的強調從泡菜、果酒、果醋、腐乳等傳統發酵食品中任選一