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(共25张PPT)
第1章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
本节聚焦
什么是传统发酵技术？
制作泡菜、果酒和果醋的原理是什么？
怎样制作泡菜？怎样制作果酒和果醋？
1
“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。”（唐，王翰）提及的葡萄酒是人类利用微生物发酵制作而来的。通过微生物的发酵作用还可以制作葡萄醋，葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄为原料发酵而来的饮品.
P4 从社会中来
葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌无氧呼吸产生了酒精，另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。
为什么一个是醇厚浓香、耐人寻味的酒，一个却是酸味柔和、口感绵产的醋呢？它们的制作方法有什么不同？
如何制作果酒和果醋呢？分别需要什么微生物呢
1.制作果酒的微生物
——酵母菌
真核生物
生物类型：
（1）酵母菌
异养兼性厌氧型
代谢类型：
适宜条件下出芽生殖
生殖方式：
（二）制作果酒 P6
（2）生产应用：
可用于酿酒、制作馒头和面包等
（3）分布:
含糖量较高的水果、蔬菜表面。
单细胞真菌
1.制作果酒的微生物
——酵母菌
（4）发酵原理：
在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖
在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵
C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋能量
酶
酶
C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量
（二）制作果酒 P6
（5）发酵条件：
制作果酒时将温度控制在__________ 进行发酵。
温度：
氧气：
制作果酒时，酵母菌先在 的情况下大量繁殖；
后在 下，进行酒精发酵。
氧气充足
无氧条件
18～30℃
最适生长温度约为_____
1.制作果酒的微生物
——酵母菌
28℃
10～12天
pH：
呈酸性。（5.0～6.0）
时间：
（二）制作果酒 P6 P7
注意：在缺氧和呈酸性的发酵液中,酵母菌能繁殖,其他杂菌不适应环境而被抑制
2.制作果酒和果醋
（二）制作果酒 P7
①制作原理
A.许多新鲜水果的果皮表面附着有大量的不同种类的___________；
野生酵母菌
B.在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒（通过有氧呼吸大量繁殖，
通过无氧呼吸产酒精）
C.在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用还可以进一步发酵成果醋。
相
关
反
应
式
C6H12O6+6O2+6H2O
酶
6CO2+12H20+能量
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
C6H12O6+2O2
酶
2CH3COOH（乙酸）+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2
酶
CH3COOH（乙酸）+H2O+能量
果酒
果醋
b.洗洁精、体积分数70﹪的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等
a.新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等）
②材料用具
2.制作果酒
（二）制作果酒 P7
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒检测
酒精发酵
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。
取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。
将温度控制在18～30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。
2.制作果酒
③方法步骤
排出气体；
防止O2进入和杂菌污染
a.先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；
b.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出
——醋酸菌
1.制作果醋的微生物
(1)醋酸菌
原核生物
生物类型：
异养需氧型
代谢类型：
二分裂
生殖方式：
（三）制作果醋 P7
二分裂生殖
(2)生产运用：
可用于制作各种风味的醋：食醋、果醋
(好氧发酵)
——醋酸菌
1.制作果醋的微生物
（3）发酵条件：
温度：
氧气：
将温度控制在 进行发酵。
30～35℃
需要在充足的氧气条件下
醋酸菌对 氧气 的含量很敏感，当进行深层发酵时，即使短时间 中断通入氧气 ，也会引起醋酸菌的 死亡 。
7～8天
pH：
呈酸性。
时间：
（三）制作果醋 P7
a. 当氧气、糖源充足时：
b. 当氧气充足，缺少糖源时：
“糖制醋”
将乙醇转变成乙醛，再将乙醛变为乙酸
“酒变醋”
——醋酸菌
1.制作果醋的微生物
（5）发酵原理：
C6H12O6＋2O2→2CH3COOH(乙酸）＋2H2O＋2CO2＋能量
酶
C2H5OH＋O2→CH3COOH(乙酸）＋H2O＋能量
酶
（三）制作果醋 P7
发酵瓶
制作果酒的实验设计流程图
冲洗
榨汁
有氧
果酒
无氧
酒精发酵
醋酸发酵
果醋
挑选葡萄
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒检测
酒精发酵
打开瓶盖，盖上纱布
果醋检测
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。
取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。
将温度控制在18～30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。
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。发酵温度为30～35℃，时间为7～8d。
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。
2.制作果醋
③方法步骤
a.闻；
b.品尝；
c.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值；
d.观察醋酸菌膜是否形成；
如何检测果醋的发酵情况？
二 3.有三位同学分别采用了三种不同的发酵装置来制作果醋。A同学用的是带盖的塑料瓶；B同学用的是没有盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的8层纱布覆盖；C同学则设计了如右图所示的发酵装置。
C同学的装置更适合制作果醋。出料口可以用来取样；充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气，从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼吸，提高发酵效率；排气口可以用来排出在发酵过程中产生的气体，它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。
进一步改进：可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等。
结合果醋的制作原理，你认为哪一种发酵装置更适合制作果醋？你还能继续改进这种装置吗？
P8【练习与应用】
制作果酒和果醋 P7
④结果分析与评价
1、在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明显的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？
在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；开始发酵后，CO2产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾”现象，在发酵的10天后，这种现象最明显。
如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。果醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。
④结果分析与评价
2、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？
果酒中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。
乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。
可以通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。
由于醋酸菌在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中尽量减少O2含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。
果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。
此外，通过调节发酵的温度、果酒的pH等同样可以控制醋酸菌的含量。
制作果酒和果醋 P7
④结果分析与评价
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？
随着醋酸发酵的进行，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。
在我们的实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。
在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。
我们制作果醋时，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。
制作果酒和果醋 P7
④结果分析与评价
4、你制作的果酒和果醋的口味如何？如果你对结果不满意，应该如何改进？
制作成功的葡萄酒爽口，柔和，有浓郁的果香味；
制作成功的果醋有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。
如果对制作结果不满意，应从制作过程全面考虑改进措施，如严格控制发酵条件，发酵所用装置要进行清洗、晾干、消毒等。
制作果酒和果醋 P7
⑤果酒发酵和果醋发酵的装置
结构 作用 酒精发酵时状态 醋酸发酵时状态
充气口
排气口
出料口
通入空气
关闭
打开，并接入气泵
排出CO2
打开
打开
便于取样监测
关闭
关闭
其目的是防止空气中微生物的污染。
排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，为什么？
制作果酒和果醋 P7
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种
菌种来源
菌种代谢类型
菌种细胞类型
发酵原理 在有氧条件下： 在无氧条件下： 氧气、糖源都充足时：
缺少糖源时：
发酵 条件 温度
时间
氧气
酵母菌
小结：果酒制作与果醋制作的比较
醋酸菌
主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
异养兼性厌氧型
异养需氧型
真核细胞
原核细胞
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
空气中的野生型醋酸菌
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
酶
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
酶
28℃
30-35℃
10-12d
7-8d
初期需氧，后期不需氧
需要氧气
P8 到社会中去
查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程，比较自己制作果酒和果醋的方法与这些流程有哪些异同。在此基础上，请思考：当把少量制作转化为大规模生产时，需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？
在大规模生产发酵产品时，需要进行更为全面周详的考虑，如考虑原料的来源与选样、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。
工程、技术与科学的不同——科学以“发现”为核心，技术以“发明”为核心，工程以“建造”和“产品”为核心。技术要通过工程设计等环节，将一系列相关技术体系化地组合起来，才能转化应用在工程中，大规模生产人们需要的产品。
果酒 果醋 腐乳 泡菜
微生物
原理
反应条件
检测方法
酵母菌
醋酸菌
毛霉
乳酸菌
酵母菌的无氧呼吸产生酒精
18~30 ℃，无氧
重铬酸钾与其反应呈灰绿色
醋酸菌的有氧呼吸产生醋酸
30~35℃，通入氧气
品尝、pH试纸检测
毛霉产生蛋白酶和脂肪酶等
15～18℃接种，酒精含量控制在12％左右
乳酸菌无氧呼吸产生乳酸
常温，无氧条件
pH检测，亚硝酸盐的检测方法
本节小结
一、概念检测
1.油炸臭豆腐是我国一些地方的风味小吃。制作时需要将豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢杆菌等微生物的卤汁中发酵。判断下列相关表述是否正确。
(1)卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌不存在竞争关系。（ ）
(2)乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2。（ ）
(3)微生物发酵产生了不同的代谢物使得该臭豆腐具有特殊的味道。（ ）
×
×
√
2.传统发酵食品的制作需要各种各样的微生物。下列相关叙述错误的是（ ）
A.腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸发酵
B.制作腐乳利用了毛霉等产生的蛋白酶
C.制作果酒利用了酵母菌在无氧条件下产生酒精
D.制作果醋利用了醋酸菌在无氧条件下产生醋酸
D
P8【练习与应用】
C
D
【金版学案】P9
6.下列有关果酒和果醋制作的叙述,正确的是(　　)
A.葡萄汁要装满发酵瓶,创造无氧条件,更有利于发酵
B.果酒发酵过程中,每隔12 h左右打开瓶盖一次,放出CO2
C.果醋发酵过程中,打开瓶盖并盖上一层纱布,有利于醋酸菌的代谢
D.果酒发酵的温度控制在30 ℃,果醋发酵的温度控制在20 ℃
8.下图是利用微生物制作果酒、果醋的流程示意图,下列说法正确的是 (　　)
A.制作果酒时,先去除葡萄的枝梗和腐烂的籽粒,再用清水冲洗掉污物
B.榨汁前,榨汁机和发酵瓶都需要用体积分数为70%的盐酸消毒
C.A过程是酒精发酵,A结束后只需适当升高温度就能产生果醋
D.导致发酵产物不同的重要因素是温度、时间、菌种等
14.下图是酿酒过程中的部分物质转化示意图。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.30~35 ℃的温度有利于过程③产生酒精
B.过程②④可为酵母菌增殖提供能量
C.过程③发生在酵母菌的细胞质基质中,能产生少量ATP
D.葡萄糖需进入酵母菌的线粒体才能完成过程④
13.变酸的酒表面长的一层膜和泡菜坛内长的一层白膜分别是由哪种菌的繁殖形成的 (　　)
A.酵母菌、醋酸菌 B.酵母菌、毛霉
C.醋酸菌、乳酸菌 D.醋酸菌、酵母菌
D
B
【金版学案】P10

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