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1 発酵の世界 M.N.

2 はじめに 発酵は食品のみならず, 食品添加物や洗濯洗剤, 医療品もその技術の応用で作られている. 発酵は私たちの暮らしのすぐ傍にあり, 普段何気なく接しているものであるが, 今回発酵に興味を持ち, その歴史や働きについて調べることにした. また家庭にある身近な材料で発酵についての実験を試みた.

3 発酵とは 定義パスツール ( 仏 Pasteur ) 空気の無い状態での生命活動 一般的に 微生物による有機物質の変換 腐敗との違い 発酵 人間にとって有益 腐敗 人間にとって有害

4 発酵に関与する微生物 細菌 1 μm以下球状茎状ラセン状など 例 ) 乳酸菌放線菌酢酸菌納豆菌 人体に害を及ぼす物も多い 酵母 5 10 μm楕円形球形 例 ) アルコール発酵 ( ワインパンビールなど ) カビ 4~8 μmコロニーを形成すると肉眼観察可能 例 ) 青カビ ( ペニシリンの生成やチーズなど ) 麹カビ ( 味噌や醤油 清酒など ) 白カビ ( カマンベールチーズなど )

5 発酵の種類 アルコール発酵酒やパン作り C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2エネルギー ( 糖 ) ( エタノール ) ( 二酸化炭素 ) (ATP) 乳酸発酵乳酸菌によって乳糖などの糖分を取り込んで繁殖, そのプロセスで乳酸や酢酸が分泌される. 酢酸発酵 C₂H₅OH -2H CH₃CHO +O CH₃COOH ( エチルアルコール ) ( アセトアルデヒド ) ( 酢酸 )

6 世界の発酵食品 発酵食品 発酵させたもの ホンオ フェ韓国エイを発酵 キビヤック カナダ 内臓を抜き取ったアザラシにアパリアスを入れ発酵 シュール ストレミング スウェーデン 酢漬けのニシンを缶詰で発酵 メンマ 中国 タケノコ ( 麻竹 ) を土の中で乳酸発酵 ナタ デ ココ フィリピン ココナツの果汁を酢酸発酵させたもの テンペ インドネシア 蒸した大豆にクモノスカビで発酵 ナムプラー タイ 魚醤淡水魚を発酵

7 スウェーデン : シュール ストレミング 中国 : メンマ 韓国 : ホンオ フェ カナダ : キビヤック タイ : ナンプラー フィリピン : ナタ デ ココ メキシコ : テキーラ

8 産業に使われる発酵 1 医療品 1929 年フレミング ( 英 Fleming ) 世界初の抗生物質であるペニシリンを発見した フレミング 医療品は放線菌が多く使われている 最も有名なのは, 抗ガン剤としてよく使われるストレプトマイセス属

9 2 種無しブドウ ブドウの花が開花する前後の花房に ジベレリンの水溶液に浸けることによってできる 3 アミノ酸発酵 現在では, 必須アミノ酸を含む 全てのアミノ酸が発酵によって作られている 4 酵素の生産アミラーゼやプロテアーゼやリパーゼ, セルラーゼなどの一般酵素, 医薬用酵素, 化学工業用酵素, 研究用酵素に至るまで約 200 種類の酵素が作られている

10 実験 1 ヨーグルト発酵の実験 目的 乳酸菌の働きをみるため 色々な飲料で乳酸発酵を試した 方法 材料 ヨーグルト大さじ 1 杯 各種飲料 150ml 室温 23.9 湿度 31% 24 時間 1 無調整生乳 2 無脂肪加工乳 3 無添加豆乳 4 生クリーム ( 乳脂肪分 47.0%) 5 オレンジジュース ( 果汁 100%) 6 乳飲料 ( カフェ オ レ ) ヨーグルト ( 乳酸菌 L. bulgaricus S. thermophilis )

11 1 2 3 牛乳無脂肪加工乳無調整豆乳 生クリームオレンジジュース乳飲料 ヨーグルト

12 結果 1 無調整牛乳 2 無脂肪加工乳 3 無調整豆乳 4 生クリーム 5 オレンジジュース 5 乳飲料

13 飲料ヨーグルト生成所見 1無調整生乳 ヨーグルトができていた 酸味は少ない 2無脂肪加工乳 ヨーグルトができていた 生乳よりはドロドロしていなかった 3無添加豆乳 しっかりと固まっていた 外側は乳白色 内側は淡黄色であった 4生クリーム クリーム状で ヨーグルトができていた 表面に膜のような物が張ってあった 5オレンジジュース 特に変化は見られなかった 6乳飲料 ヨーグルト状のものが増えており 発酵 しかけたような変化がみられた

14 考察 * 乳糖の入っているものは全て発酵が見られた (1, 2, 3, 4, 6) * 無調整豆乳でも発酵が見られたこれは 豆乳の中に含まれるオリゴ糖が乳酸発酵を起こしていると考えられた 市販のヨーグルトの乳酸菌を用いても乳酸発酵がみられた 今回用いた乳酸菌は乳糖だけでなく オリゴ糖でも発酵させる可能性が考えられた

15 実験 2-1 イースト菌の性質 目的 イースト菌の働く適切な温度を調べる 方法 材料 1 ホームベーカリーでパン生地をつくる ( 温度変化と働き ) 冷蔵庫 2 23 室内 3 40 オーブン 4 60 蒸し器 パン生地 20g 直径 35 mm 生地の変化を時間ごとに観察した 室温 23.6 湿度 38%

16 結果 1 6 (40 分後 ) 2 23 (40 分後 ) 3 40 (40 分後 ) 4 60 (40 分後 )

17 1 パン生地の温度変化 条件開始 20 分後 40 分後 パンの膨らみの変化 ( 単位 ) 条件生地の直径 (cm) 所見 冷たく 大きさはほとんど変化なし 生地はふくらみ 発酵がみられた 一番よく膨らんだ 生地には気泡が見られ良くのび 温かかった 表面は乾燥して硬く 膨らみはみられなかった

18 目的 実験 2-2 イースト菌の性質 ( 砂糖の量と働き ) イースト菌が働くのに適切な砂糖の分量を調べた 砂糖以外の物質で, 発酵がおこるかためしてみた 方法 材料 水 30ml なし砂糖 5g 10g 15g 20g 塩 5g 15g 室温に放置し, 泡の盛り上がった高さを時間ごとに測った 室温 23.6 湿度 36%

19 結果 60 分後のコップの様子

20 単位cm 時間経過 ( 分 ) なし 砂糖 5g 砂糖 10g 砂糖 15g 砂糖 20g 塩 5g 塩 15g

21 泡の高さ ( cm ) 2.5 水面の高さの変化 ( 分 ) 1なし 2 砂糖 5g 3 砂糖 10g 4 砂糖 15g 5 砂糖 20g 6 塩 5g 7 塩 15g 砂糖を 15g 加えたものが一番多く泡が発生し, 発酵が活発に行われたと思われた 時間経過とともに泡が減る傾向がみられた 塩を加えたものは発酵がみられなかった

22 考察 イースト菌の発酵を化学式で表すと C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2 エネルギー ( 糖 ) ( エタノール ) ( 二酸化炭素 ) (ATP) 実験 2-1 より *40 で一番パン生地が膨らみ, イースト菌の働きがよかった * 発酵がみられた生地は温かみがあり, 熱の発生もみられた * パン生地にみられた気泡は発生した二酸化炭素だと思われた

23 実験 2-2 より * 砂糖を 15 g 加えたものが一番さかんに発酵した * 砂糖の量が多くなるにつれて発酵がさかんであった が, 砂糖量が多すぎると逆に妨げになると思われた パン作りにおける発酵は適切な温度, 適切な時間, 適切な糖分といった条件が必要だと思われた

24 実験 3 イースト菌発酵で二酸化炭素の発生を見る 目的 イースト菌で二酸化炭素が生成されることを調べた 方法 材料 室温 22.6 湿度 36% 24 時間 ぶどうジュース 200ml + 砂糖 17g ( 濃度約 20%) イースト菌

25 結果 ペットボトルはパンパンに膨らんでいた. 蓋を開けると, 勢いよく一気にガスの噴出がみられた. 香りはきついアルコールの匂いであった. あまり おいしくはなかった.

26 考察 アルコールの風味がする炭酸水だった. これは, イースト菌の発酵では二酸化炭素とエタノールが発生するためと思われた. この方法は家庭でできるサイダー水を作る 方法であるが, あまり美味しいものではなかった.

27 考察 - 発酵の未来は 発酵を用いた新しい技術 バイオエタノールを作り 自動車を走らせる技術 グリーンプラスチックと呼ばれるプラスチックを作る技術 石油を作る技術 微生物を使って発酵の技術を応用するメリット 自然界のものであるから, 微生物によって環境浄化も可能 発酵を応用した技術は, 処理に困る廃棄物が増えたり環境破壊をする心配が少ない

28 私が考える発酵の未来とは発酵で元素を作り出すことも可能ではないか? 例えば 水素 水を分解して水素を作り出す微生物があれば科学技術を大幅に発展させることが出来るのでは? 現在では そのような働きをする微生物が発見されている

29 おわりに 発酵とは納豆やヨーグルトなどの食品だけではなく, 私達が生きていく上で必要な医薬品や産業の産物に多くの発酵技術が使われている事を改めて理解した. 人々が発酵を知り生活することによって, 日々の生活のありがたさ, 大切さを知ることが必要なのではないかと思った.

30 私たちのすぐ身近な所に 発酵の世界 は広がっている

問 題 1 ₁ ₃ ₅ ₂ ₄ ₆ 問 題 2 ₁ ₂ ₃ 問 題 3 ₁ ₂ ₃ ₄ ₅ 2 2

問 題 1 ₁ ₃ ₅ ₂ ₄ ₆ 問 題 2 ₁ ₂ ₃ 問 題 3 ₁ ₂ ₃ ₄ ₅ 2 2 問 題 1 ₁ ₃ ₅ ₂ ₄ ₆ 問 題 2 ₁ ₂ ₃ 問 題 3 ₁ ₂ ₃ ₄ ₅ 1 問 題 1 ₁ ₃ ₅ ₂ ₄ ₆ 問 題 2 ₁ ₂ ₃ 問 題 3 ₁ ₂ ₃ ₄ ₅ 2 2 問 題 1 ₁ ₃ ₅ ₂ ₄ ₆ 問 題 2 ₁ ₂ ₃ 問 題 3 ₁ ₂ ₃ ₄ ₅ 3 問 題 1 ₁ ₃ ₅ ₂ ₄ ₆ 問 題 2 ₁ ₂ ₃ ₄ 問 題 3 ₁ ₂ ₃ ₄ ₅ 4 4 問 題

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化学 1( 応用生物 生命健康科 現代教育学部 ) ( 解答番号 1 ~ 29 ) Ⅰ 化学結合に関する ⑴~⑶ の文章を読み, 下の問い ( 問 1~5) に答えよ ⑴ 塩化ナトリウム中では, ナトリウムイオン Na + と塩化物イオン Cl - が静電気的な引力で結び ついている このような陽イ 化学 1( 応用生物 生命健康科 現代教育学部 ) ( 解答番号 1 ~ 29 ) Ⅰ 化学結合に関する ⑴~⑶ の文章を読み, 下の問い ( 問 1~5) に答えよ ⑴ 塩化ナトリウム中では, ナトリウムイオン Na + と塩化物イオン Cl - が静電気的な引力で結び ついている このような陽イオンと陰イオンの静電気的な引力による結合を 1 1 という ⑵ 2 個の水素原子は, それぞれ1 個の価電子を出し合い,

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