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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？
究竟什么是发酵呢？传统发酵技术的概念是什么呢？
资料一：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。
资料二：1857年，法国的微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的。
资料三：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。
使原料通过微生物的代谢转化为人类所需的产物。
图1-2 展示我国古代酿酒作坊的绘画作品
图1-1 汉代砖刻上的酿酒图
思考:酿酒加酒曲的目的是什么
一、发酵与传统发酵技术 P4
一、
1.发酵的概念：
2、发酵的原理：
不同的微生物具有产生_______________的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
人们利用________，在_______的条件下，将原料通过_____________转化为人类所需要的产物的过程。
微生物
适宜
微生物的代谢
不同代谢产物
一、发酵与传统发酵技术
（一）发酵 P5
思考：为什么不同微生物产生的代谢产物不同？
不同微生物的遗传物质不同，导致其细胞内催化反应的酶不同，进而导致代谢途径有差异；
思考：同种微生物产生的代谢产物一定相同？
如底物为葡萄糖的情况下，酵母菌在有氧、无氧条件下的代谢产物不同。
一、
3、类型：
好氧发酵
厌氧发酵
如：醋酸发酵、谷氨酸发酵
如：酒精发酵、乳酸（泡菜、酸奶）发酵
氧气需求
4、实例：
腐乳的制作
对微生物而言，“发酵”在有氧和无氧条件下都能进行。
必修一（P94）中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”，是狭义的发酵概念。
（一）发酵 P5
4、实例：
腐乳的制作
（1）原料：豆腐。
（2）参与发酵的微生物：________、______和______等，
其中起主要作用的是________。
酵母菌
曲霉
毛霉
毛霉
（3）腐乳制作的原理：
味道鲜美，易于消化吸收，又便于保存。
蛋白质
________+________
蛋白酶
脂肪酶
脂肪 甘油 + 脂肪酸
氨基酸
小分子肽
空气中的毛霉
异养需氧型
孢子生殖
a.菌种来源：
b.代谢类型：
c.生殖方式：
d.分适宜温度：
15-18℃
真核生物
（一）发酵 P5
让豆腐长出毛霉
直接利用空气中的毛霉孢子或者直接接种毛霉（15-18℃，一定湿度）
目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶
加盐腌制
目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长
加卤汤瓶
卤汤包括酒和香辛料
酒：抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味；
香辛料：调味，防腐杀菌
密封腌制
卤汤中酒的含量应控制在12%左右，过高会延长腐乳成熟的时间，过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败
方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点
（4）腐乳制作流程：
豆瓣酱
1、概念：
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存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
2、类型：
固体发酵：
半固体发酵：
泡菜、粮食白酒、腐乳等
豆豉（chǐ）、酱、酱油等
醋坛
生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一等。
一、
（二）传统发酵技术 P5
思考;每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣酱的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道这是为什么吗？
使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？
不属于
二、尝试制作传统发酵食品 P5
（一）制作泡菜
思考：制作泡菜我们应该选择什么微生物？
——乳酸菌
1.制作泡菜的微生物
原核生物
（2）生产运用：
用于乳制品的发酵、泡菜的腌制。
(3)分布:
（4）常见类型：
广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内
乳酸链球菌
和乳酸杆菌
尝试制作传统发酵食品
生物类型：
(1)乳酸菌
异养厌氧型
代谢类型：
二分裂
生殖方式：
（一）制作泡菜
乳酸链球菌（球状）
乳酸杆菌（杆状）
(厌氧发酵)
二、尝试制作传统发酵食品 P5
（5）发酵原理：
在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
（6）发酵条件：
适宜的 ；根据室内温度控制发酵时间，
严格控制 条件。
温度
厌氧
1.制作泡菜的微生物
——乳酸菌
尝试制作传统发酵食品
（一）制作泡菜 P5
追问：怎么用乳酸菌制作泡菜呢？
新鲜蔬菜、调味品、泡菜坛或其他密封性良好的罐子
乳酸含量____________时，口味、品质最佳。
①原理：
②菌种来源：
③材料用具：
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量
酶
植物体表面天然的乳酸菌
2.制作传统发酵食品
尝试制作传统发酵食品
尝试制作传统发酵食品
——泡菜
在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸
0.4%—0.8%
亚硝酸盐的含量低
（一）制作泡菜 P6
用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用；
配制盐水
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满；
①在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可以进行发酵，发酵产物中有较多的二氧化碳，如果泡菜坛装的太满，发酵液可能会溢出坛外。
（一）制作泡菜 P6
④方法步骤：
P6 2.为什么泡菜坛只能装八成满？
②泡菜坛装的太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。
③泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；
过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
杀菌除氧
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；
用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用；
向坛盖边缘的水槽中注满水，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；
将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满；
创造无氧环境
（一）制作泡菜 P6
④方法步骤：
P6 1.用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需要什么条件？
配制盐水
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
P6 3.你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何
⑤结果分析
2.制作传统发酵食品
尝试制作传统发酵食品
（一）制作泡菜 P6
——泡菜
泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；
一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无梅花浮膜，菜质脆嫩度适口，酸甜咸味适宜，具有一定的香气，咀嚼后无渣等。
根据亚硝酸盐的含量来评定；
可以通过乳酸菌的形态和数目；
注意：泡菜好吃，但不宜多吃，泡菜中亚硝酸盐会危及人体健康
泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。设计实验跟踪检测泡菜在制作过程中亚硝酸盐含量的变化，并探索腌制方法、时间长短和温度高低等条件对亚硝酸盐含量的影响，寻求提高泡菜质量的措施。
⑥进一步探究
亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中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。
膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝胺（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。
亚硝酸盐
2.制作传统发酵食品
尝试制作传统发酵食品
（一）制作泡菜 P6
——泡菜
亚硝胺
亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。
pH、温度
微生物
注意：发酵温度高；食盐用量过低；发酵时间短容易导致硝酸盐还原菌大量增殖，产生较多的亚硝酸盐
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期
发酵中期
发酵后期
变化曲线
少（O2抑制乳酸菌活动）
少
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸积累，抑制其他菌活动）
增多
达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动）
继续增多，最后保持稳定
下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析
二 2.某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，在用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，结果见右栏曲线图，请你帮他分析问题。
（1）据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
（2）他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？
（3）加入“陈泡菜水”的目的是什么？
10天后食用比较好，亚硝酸盐含量低
可能盐浓度不合适，杀死了乳酸菌等微生物；发酵温度过低。
“陈泡菜水”含有纯度较高的乳酸菌，
加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。
P8【练习与应用】
3.在制作泡菜的过程中,下列操作错误的是 (　　)
A.配制好的盐水,需煮沸冷却
B.腌制过程中,要注意控制腌制的时间、温度和食盐用量
C.要向坛盖边沿的水槽中注满水,以保证坛内的无氧环境
D.乳酸的质量分数为5%~20%时,品味、品质最佳
5.某人利用乳酸菌制作泡菜,结果由于操作不当泡菜腐烂。下列原因中正确的是 (　　)
①罐口密闭缺氧,抑制了乳酸菌的生长繁殖
②罐口封闭不严,氧气抑制了乳酸菌的生长繁殖
③罐口封闭不严,氧气抑制了其他细菌的生长和繁殖
④罐口封闭不严,促进了好氧细菌的生长和繁殖
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
D
B
【金版学案】P9

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