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1.1传统发酵技术的应用
第一章 发酵工程
“民以食为天”
一、发酵与传统发酵技术
资料一：远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成了醇香可口的饮料；夏禹时期，已有了关于杜康造秫酒的传说。我国酿造白酒的工艺在世界上独树一帜，白酒一般是以谷物为原料，加酒曲发酵而成的。中国古代，酒也是诗人诗中的常客，比如：“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。”等，酒是人与人之间的粘合剂。
资料二：1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，发酵是由活的酵母菌引发的。
资料三：资料3 研究人员用显微镜观察酒曲，发现酒曲内含有根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等几十种微生物。
分析以上材料，你认为什么是发酵呢？
（一）发酵：
1.概念：
2.原理：
3.分类：
一、发酵与传统发酵技术
指人们利用微生物，在适宜条件下，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。
不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。
好氧发酵
厌氧发酵
氧气需求
醋酸发酵
酒精发酵、乳酸发酵
（二）传统发酵技术：
1.概念：
2.特点：
3.应用：
一、发酵与传统发酵技术
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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，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；通常是家庭式或作坊式的。
三、尝试制作传统发酵食品
（一）腐乳制作：
桂林花桥腐乳
1.微生物：
酵母、曲霉和毛霉等，起主要作用的是毛霉。
①毛霉：
生物类别：
代谢类型：
特点：
生殖方式：
真核生物（丝状真菌）
异养需氧型
生长迅速，具有发达的白色菌丝
孢子生殖
2.原理：
蛋白酶
蛋白质
氨基酸
小分子的肽
+
毛豆腐
腐乳的优缺点：
腐乳中锌和维生素B族的含量很丰富，常吃不仅可以补充维生素B12，还能预防老年性痴呆。腐乳的蛋白质是豆腐的2倍，且极易消化吸收，所以被称之为“东方奶酪”。
腐乳含盐和嘌呤量普遍较高，高血压、心血管病、痛风、肾病患者及消化道溃疡患者，宜少吃或不吃，以免加重病情。
三、尝试制作传统发酵食品
（二）果酒制作：
果酒是汲取了水果中的全部营养而做成的酒，其中含有丰富的维生素和人体所需的氨基酸。有时候即使生吃水果也不能吸收的营养，通过果酒却可以吸收，因为营养成分已经完全溶解在果酒里了。
果酒里含有大量的多酚，可以起到抑制脂肪在人体中堆积的作用，使人不容易积累脂肪和赘肉。此外，与其他酒类相比，果酒对于护理心脏、调节女性情绪的作用更明显。
三、尝试制作传统发酵食品
（二）果酒制作：
（1）微生物：
①生物类别：
②代谢类型：
③繁殖方式：
④分布：
⑤发酵原理：
酵母菌
单细胞真核生物
异养兼性厌氧型
多以出芽生殖方式进行。
糖较高水果、蔬菜表面
a.有氧条件下，进行有氧呼吸大量繁殖酵母菌：
C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
酶
b.无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵：
三、尝试制作传统发酵食品
（二）果酒制作：
（1）微生物：
⑥发酵温度：
⑦应用：
18～30℃
酿酒、制作馒头、面包
三、尝试制作传统发酵食品
（二）果酒制作：
（2）材料：新鲜水果、洗洁精、发酵瓶、体积分数70%的酒精等
（3）菌种来源：
果皮表面附着的不同种类的野生酵母菌
三、尝试制作传统发酵食品
（二）果酒制作：
（4）方法步骤：
将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用。
容器消毒
冲洗葡萄
取新鲜葡萄，用清水冲洗1~2次（不要连续冲洗），再去除技梗和腐烂的籽粒，沥干。用榨汁机榨取葡萄汁。
冲洗目的：洗去浮尘。
不能反复冲洗的目的是：防止菌种的流失。
避免除去枝梗时，引起葡萄损坏，增加被杂菌感染的机会。
装瓶
将葡萄汁装入发酵瓶，要留大约1/3 的空间
有利于酵母菌有氧呼吸大量繁殖，同时还可以防止发酵液溢出。
三、尝试制作传统发酵食品
（二）果酒制作：
（4）方法步骤：
酒精发酵
发酵温度严格控制在18-30℃，时间控制在10-12d，每隔12h左右将瓶盖拧松一次
目的：排出CO2气体。
不开盖的原因：防止杂菌污染。
（5）结果分析评价：
①如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？
a.闻
b.品尝
c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色）
思考1：在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？
还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。
会影响。
通过调节发酵的温度、果酒的pH、减少O2含量等控制乳酸菌和醋酸菌的含量。
思考2：果酒制作过程中，为什么不需要严格灭菌？
发酵后期在缺氧和酸性的发酵液中，绝大多数微生物的生命活动受到抑制，而酵母菌可以适应这一环境成为优势菌种。
三、尝试制作传统发酵食品
（三）果醋制作：
果醋的优点：
降低胆固醇，
提高免疫力
防癌抗癌作用
促进血液循环、降压
抗菌消炎、防治感冒
开发智力
三、尝试制作传统发酵食品
（三）果醋制作：
（1）微生物：
①生物类别：
②代谢类型：
③繁殖方式：
④来源：
⑤发酵温度：
醋酸菌
单细胞原核生物（细菌）
异养需氧型（没有氧气就死亡）
二分裂
30~35℃
变酸的酒的表面白色菌膜（醋酸菌）
三、尝试制作传统发酵食品
（三）果醋制作：
（1）微生物：
⑥发酵原理：
a.若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；
b.若缺少糖源、氧气充足，醋酸菌将乙醇变为乙醛，乙醛变为醋酸；
当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。
发酵温度：30～35℃；时间：7～8d
三、尝试制作传统发酵食品
（三）果醋制作：
（2）方法步骤：
思考3：在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有那些变化？
果酒：①发酵液中会出现气泡。这是因为酵母菌发酵产生了CO2；CO2越来越多会出现沸腾现象，在发酵十天后最明显。
②发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色：随着发酵时间的延长，果皮中的花青素进入发酵液。
果醋：发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液表面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。
思考3：在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？
随着发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。
当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖。
可以先买一瓶醋，将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一层薄膜（实际上是醋酸菌），用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。
挑选葡萄
冲洗
榨汁
酒精发酵
醋酸发酵
果酒
果醋
厌氧发酵
需氧发酵
时间：10-12天
温度18-30℃
时间：7-8天
温度 30-35 ℃
三、尝试制作传统发酵食品
补充：发酵装置的改进
三、尝试制作传统发酵食品
出料口
排气口
充气口
在醋酸发酵时连接充气泵进行充气或酿酒初期泵入部分气体（无菌空气），制果酒时关闭充气口。
排出CO2
为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？
排气口长而弯曲的原因：防止空气中微生物的污染
便于取料，及时监测发酵进行的情况
练习1：果酒和果醋制作过程中,发酵条件的控制至关重要,下列相关措施正确的是
A.葡萄汁要装满发酵瓶,营造无氧环境,以利于发酵
B.在利用简易装置进行葡萄酒发酵过程中,每隔12 h左右敞开瓶盖一次,放出CO2
C.果酒发酵过程中温度控制在30℃,果醋发酵过程中温度控制在20℃
D.在果醋发酵过程中,要适时通过充气口充气,以利于醋酸菌的代谢
D
练习2：下列关于传统发酵技术的叙述错误的是(　 　)
A.约9 000年前,我们的祖先就会利用微生物进行酒精发酵
B.传统发酵技术通常是家庭式或作坊式的
C.传统发酵技术需要保证严格的无菌操作
D.发酵是利用了微生物的代谢产生特定的代谢产物
C
练习3(不定项选择)：下列关于果酒和果醋制作原理的叙述中,不正确的是
A.果酒和果醋制作分别需要醋酸菌和酵母菌
B.无论是制作果酒还是果醋,都需要不断充入O2
C.果酒和果醋制作过程中都一定有气体产生
D.酵母菌和醋酸菌都可以利用糖源进行发酵
ABC
练习4：除传统的酒水外,葡萄酒和苹果醋饮料也流行于人们的生活。请回答下列相关问题。
(1)传统葡萄酒发酵技术所使用的酵母菌是　　　　　　　　　　　,以红葡萄为原料酿制的葡萄酒呈现深红色的原因是　 　。
(2)在果酒发酵过程中,排气口的作用是排出酒精发酵时产生的CO2,与排气口相连的胶管长而弯曲,目的是 。
(3)在果酒酿造过程中,如果果汁灭菌不严格,含有醋酸菌,在酒精发酵旺盛时,醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为乙酸 　　　　,
理由是 。
(4)可直接利用果酒进行果醋的发酵,但较高的酒精度数不适宜进行乙酸发酵,原因是： 。
附着在葡萄皮上的野生酵母菌
随着发酵时间的延长，果皮中的花青素进入发酵液。
防止空气中微生物的污染
不能
酒精发酵是无氧环境,而乙酸发酵需要氧气,且酒精发酵与乙酸发酵的温度不同
较高的酒精浓度会抑制醋酸菌的生长和代谢,使产酸量下降
练习4：除传统的酒水外,葡萄酒和苹果醋饮料也流行于人们的生活。请回答下列相关问题。
(5)自己在家制作的果醋很容易腐败,而超市里的果醋饮料包装瓶上写着“105℃瞬时灭菌”和“不含任何防腐剂,保质期1年”,超市里的果醋饮料不易腐败的原因是　　　　　　 　　,请分析“瞬时”的目的是　 　　　　　　。
高温杀死了微生物
防止高温破坏果醋的品质
中国最早的诗集《诗经》中有“中田有庐，疆场有瓜，是剥是菹，献之皇祖”的诗句。庐和瓜是蔬菜，“剥”和“菹”是腌渍加工的意思。
汉代许慎《说文解字》解释“菹菜者，酸菜也”。
《商书.说明》记载有“欲作和羹，尔惟盐梅”，这说明至迟在3100多年前的商代武丁时期，中国劳动人民就能用盐来渍梅烹饪用。由此可见，中国的盐渍菜应早于《诗经》，应起源于3100年前的商周时期。
2020年12月8日，有媒体报道称：韩国教授抗议韩国泡菜源于中国说，抗议“韩国泡菜源于中国”的表述。
三、尝试制作传统发酵食品
（四）泡菜制作：
泡菜的主要原料是各种蔬菜，泡菜中维生素及钙、铁、磷等矿物质含量丰富，其中豆类还含有丰富的全价蛋白质；
泡菜中有丰富的活性乳酸菌，它可抑制肠道中腐败菌的生长，减弱腐败菌在肠道的产毒作用，并有帮助消化、防止便秘、防止细胞老化、降低胆固醇、抗肿瘤等作用。
泡菜中的辣椒，蒜，姜，葱等刺激性作料可起到杀菌，促进消化酶分泌的作用。泡菜还可以促进人体对铁元素的吸收。
三、尝试制作传统发酵食品
（四）泡菜制作：
三、尝试制作传统发酵食品
（四）泡菜制作：
（1）微生物：
①生物类别：
②代谢类型：
③分布：
④种类：
⑤应用：
⑥发酵原理：
乳酸菌
单细胞原核生物
异养厌氧型
分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内部都有
乳酸链球菌、乳酸杆菌（生产酸奶）
乳制品的发酵、泡菜的腌制等
乳酸菌在无氧条件下，将葡萄糖分解成乳酸
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
三、尝试制作传统发酵食品
（四）泡菜制作：
（2）实验原理：
（3）材料用具：
制作传统泡菜是利用植物体表天然的乳酸菌来进行发酵的。发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量百分比为0.4%~0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。
食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛料、泡菜坛或其他密闭性良好的罐子等。
目的是创造无氧环境，有利于乳酸的发酵。
（四）泡菜制作：
（4）方法步骤：
三、尝试制作传统发酵食品
配制盐水
用清水和食盐配制质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。
作用：调味、抑制微生物生长
浓度过高，乳酸发酵受到抑制，泡菜风味差；
浓度过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
作用：除去水中的氧气；杀灭盐水中的其他微生物
避免温度过高杀死乳酸菌。
（四）泡菜制作：
（4）方法步骤：
三、尝试制作传统发酵食品
原料处理
将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混匀，晾干。
放置时间过长，亚硝酸盐含量升高，不益人体健康。
亚硝酸盐：白色粉末，易溶于水,有咸味。常用于食品添加剂 。分布广泛，蔬菜中平均含量为4mg/Kg ，咸菜中平均含量为7mg/Kg ，豆粉中平均含量为10mg/Kg 。膳食中的亚硝酸盐一般不危害健康。
亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中携带氧的低铁血红蛋白转变为高铁血红蛋白，从而导致缺氧性中毒症状。当摄入的总量达到0.3~0.5g时，会引起中毒，当摄入的总量达到3g时，会引起死亡。
亚硝酸盐在适宜的PH，温度和一定微生物的作用下转变成致癌物质亚硝胺。（霉变的食品亚硝胺可增至数十倍至数百倍。)我国食品卫生标准规定的亚硝酸盐含量标准：亚硝酸盐的残留量在肉制品中不得超过30mg/kg，酱腌菜中不得超过20mg/kg ，婴儿奶粉中不得超过2mg/kg。
（四）泡菜制作：
（4）方法步骤：
三、尝试制作传统发酵食品
装坛
蔬菜装入坛内，装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满，注入冷却好的盐水，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。
a.防止发酵初期酵母菌等产生CO2造成发酵液溢出坛外；
b.防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂。
装坛
（四）泡菜制作：
（4）方法步骤：
三、尝试制作传统发酵食品
向坛盖边沿的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间
创造无氧环境，严格控制厌氧条件。
温度过高易导致杂菌滋生;
温度过低不利于乳酸发酵,会使发酵时间延长。
课本P8拓展应用2
某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为5％的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图。请你帮他分析相关问题。
（1）据图分析，从亚硝酸盐的含量来看，你认为泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
应该在发酵11天后食用比较合适，因为此时的亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。
课本P8拓展应用2
某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为5％的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图。请你帮他分析相关问题。
（2）制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？
可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因抑制了乳酸菌发酵。
课本P8拓展应用2
某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为5％的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见曲线图。请你帮他分析相关问题。
（3）加入“陈泡菜水”的目的是什么
增加乳酸菌数量，可快速发酵产生乳酸
思考1：泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？
思考2：为什么泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？
腌制方法、时间长短、食盐用量等。
酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，适合酵母菌的繁殖。
思考3：某同学将泡菜坛洗净，晾干后倒入少许白酒，并将白酒均匀涂抹在泡菜坛的内壁上，白酒有什么作用？
白酒可抑制杂菌的生长，防止泡菜变质；它也是一种调味剂，可增加醇香感。
四、传统发酵食品制作过程中存在的问题
利用天然菌种，存在 、 和 易造成发酵食品品质不一。
菌种差异
杂菌情况不明
发酵过程控制缺乏标准
改进：工业大规模生产
先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵，从而缩短发酵时间，确保品质稳定。
谢谢聆听
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