资源简介

(共66张PPT)
选修性必修3 生物技术与工程
学 科：生物学
年 级：高二
版 ：人教版
第1章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
教学目标
1. 说出发酵与传统发酵技术。（生命观念）
2. 说出泡菜、果酒和果醋制作的原理。（生命观念）
3. 尝试完成泡菜、果酒和果醋的制作。（科学思维、科学探究）
4. 关注食品安全，倡导健康的生活方式。（社会责任）
从传统发酵技术到发酵工程
约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其他食品，如酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不明白其中的原理。
1857年，法国微生物学家巴斯德(L.Pasteur,1822-1895)通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与发酵联系起来。
从传统发酵技术到发酵工程
1897年，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解了发酵的本质。之后的30多年间，微生物的分离和纯化技术得到了应用，发酵生产的工艺和设备不断完善，传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变。同时，作坊式的手工生产向近代工业化生产方向发展。利用微生物生产的新产品，如酒精、柠檬酸和淀粉酶等不断出现。
20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术，使青霉素的生产实现了产业化。不久，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现及生产，抗生素发酵工业兴起。
从传统发酵技术到发酵工程
1957年，用微生物生产谷氨酸获得成功。20世纪60年代，科学家通过研究微生物的代谢途径，继续改进发酵技术，通过人工诱变特定微生物，获得了具有更高生产能力的突变类型。之后，酶制剂、多糖、维生素发酵工业相继兴起。
从传统发酵技术到发酵工程
20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等的发展，使发酵工程进入了定向育种的新阶段。例如，运用基因工程可以将动植物的基因转移到微生物中，获得具有特殊生产能力的微生物，大量生产人们所需要的产品，如人胰岛素、干扰素等。
从传统发酵技术到发酵工程
20世纪80年代，科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵过程进行综合研究，以更加合理地控制发酵过程。目前，人类已经能够自动记录和控制发酵过程的全部参数。
究竟什么是发酵呢？
部分发酵工程产品
一、发酵与传统发酵技术
1. 发酵：是指人们利用微生物，在适宜的条件下，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。
2. 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、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。传统发酵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。
思考辨析：
使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？
不属于；
使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算；
例如直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术，若直接接种毛霉，则不属于；
3.原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
4.类型
根据氧气需求情况
需氧发酵
厌氧发酵
根据生成产物种类
醋酸发酵
酒精发酵
乳酸发酵
5. 传统发酵技术制作的食品有酒、腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉（chǐ）等。
一、发酵与传统发酵技术
“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫目笑，古来征战几人回。”（唐·王翰）诗中提及的葡萄酒是古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，为什么一个是醇厚浓郁、耐人寻味的酒，一个却是酸味柔和、口感绵长的醋呢？它们的制作方法有什么不同？你想不想自己动手制作葡萄酒和葡萄醋呢？
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。
　　早在公元5世纪的北魏古籍中，就有关于腐乳生产工艺的记载“于豆腐加盐成熟后为腐乳”。
二、尝试制作传统发酵食品——（1）腐乳
红方：
加入了红曲（ qǔ）呈深红色
糟方：
加入了酒糟后而糟香扑鼻
腐乳的种类
青方：
因不加辅料，用豆腐本身渗出的水加盐腌制而成，绵软油滑，异臭奇香。
油方
阅读P5中间有关于腐乳的制作过程，回答以下问题。
问1.制作原理是什么？
问2.制作腐乳利用了哪些微生物？这些微生物来自哪里？
问3.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？
1.腐乳制作的原理：
蛋白质 小分子的肽和氨基酸
蛋白酶
脂肪 甘油和脂肪酸
脂肪酶
2.腐乳制作过程中参与的微生物：酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
二、尝试制作传统发酵食品——（1）腐乳
曲霉
然而，曲霉家族中也有一些对人类有害的种类。例如长期放在阴暗处的大豆或花生往往长出“黄毛”，这是一种含毒素的黄曲霉。黄曲霉毒素不仅会造成家禽和家畜中毒，如果严重的话甚至会造成死亡，而且还可以诱发肝癌。因此，久置发霉的豆子或花生绝不能食用，也不能当饲料。
真菌
关于毛霉：
（1）毛霉是一种丝状真菌，
繁殖方式为孢子生殖，
新陈代谢类型为异养需氧型，
生长需要的适宜温度为15～18℃
（2）毛霉在腐乳制作中的作用：
在豆腐的发酵过程中，毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
腐乳制作的流程及方法
1. 菌种：
乳酸菌
（1）菌种来源：
植物体表面天然的乳酸菌
（2）代谢类型：
异养厌氧型
（3）种类：
常见的有乳酸链球菌、乳酸杆菌
（原核生物）
乳酸菌是在无氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸的一类细菌的总称。
乳酸链球菌（球状）
乳酸杆菌（杆状）
二、尝试制作传统发酵食品——（2）泡菜
1. 菌种：
乳酸菌
（1）菌种来源：
（2）代谢类型：
（3）种类：
（原核生物）
2. 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
乳酸链球菌（球状）
乳酸杆菌（杆状）
二、尝试制作传统发酵食品——（2）泡菜
植物体表面天然的乳酸菌
异养厌氧型
常见的有乳酸链球菌、乳酸杆菌
二、尝试制作传统发酵食品——泡菜
3.方法步骤
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。
将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）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。
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；
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
4.结果分析与评价
（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？
给泡菜坛内创造无氧环境；
无氧条件
（2）为什么泡菜坛只能装八成满？
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CO2，
如果泡菜坛装的太满，发酵液可能会溢出坛外。
② 另外，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。
二、尝试制作传统发酵食品——（2）泡菜
4.结果分析与评价
（3）从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是什么？原因？
乳酸菌数量增多，杂菌数量减少；
因为乳酸菌比其他杂菌更耐酸。
（4）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？
温度高低，腌制方法，时间长短，食盐用量等。
检查方法：坛口向上，压入水中，看坛内壁有无渗水现象。
坛沿深、盖子吻合好
无裂纹、无砂眼
火
候
好
制作泡菜的注意事项
思考题
为什么含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶？
牛奶发酵为酸奶主要依靠乳酸菌的发酵作用，而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌。
与生活的联系
真菌等真核生物和病毒对抗生素不敏感，
细菌对抗生素敏感。
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。你可以查阅资料，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。
5.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）。
（1）亚硝酸盐
二、尝试制作传统发酵食品——（2）泡菜
（2）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
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
曲线模型
5.进一步探究
（2）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
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制）
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动）
发酵后期 减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动）
曲线模型
5.进一步探究
（2）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
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制） 少
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动） 积累增多，pH下降
发酵后期 减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动） 继续增多，pH继续下降
曲线模型
5.进一步探究
乳酸的质量分数为0.4%～0.8%时，泡菜口味、品质最佳。
（2）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
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用）
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动） 积累增多，pH下降 下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
发酵后期 减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动） 继续增多，pH继续下降 下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
曲线模型
5.进一步探究
（2）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
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用）
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动） 积累增多，pH下降 下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
发酵后期 减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动） 继续增多，pH继续下降 下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
曲线模型
5.进一步探究
5.进一步探究
动物实验表明：
研究表明：
亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。
人类的某些癌症与亚硝胺(化学致癌因子)有关。
（3）亚硝胺的毒性
二、尝试制作传统发酵食品——（2）泡菜
在什么情况下，亚硝酸盐会转化为亚硝胺？
适宜的pH、温度和一定的微生物作用
氧化
维生素C、E和酚类物质
亚硝胺
硝酸盐
亚硝酸盐
还原
细菌等微生物
(硝酸还原菌产生硝酸还原酶)
5.进一步探究
（4）亚硝胺生成
二、尝试制作传统发酵食品——（2）泡菜
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
1. 微生物——酵母菌（果酒）和醋酸菌（果醋）。
2. 原理：
果酒：C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量
酶
果醋：
C6H12O6 +2O2 2CH3COOH(乙酸) + 2H2O + 2CO2 + 能量
C2H5OH +O2 CH3COOH(乙酸) + H2O + 能量
酶
酶
氧气、糖源充足时
糖源不充足时
3.酵母菌
(1) 是单细胞真菌，真核生物，呈圆形、椭圆形等。
(2) 酵母菌的繁殖方式主要为无性生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖），但多以出芽方式进行。
(3) 酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果等。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
4.果酒发酵的条件
① 温度：酿酒酵母的最适生长温度为28℃左右，酒精发酵时将温度严格控制在18℃～30℃。
② 氧气：前期需O2 ，后期无氧。
③ pH：呈酸性（5.0～6.0）
④ 时间：10～12天
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
（1）原核生物，新陈代谢类型为异养需氧型。
（2）醋酸菌的繁殖方式
为二分裂。
（3）应用：食醋、果醋
5.醋酸菌
二分裂生殖
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
6.果醋发酵的条件：
① 温度：多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃ ，醋酸发酵时将温度严格控制在此范围内。
② 需要充足的氧气
③ pH：呈酸性。
④ 时间：7~8天
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
7.果酒发酵与果醋发酵的装置
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
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
菌种来源
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
闻味：出现酸味。
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
冲洗1～2次即可，能否连续冲洗，为什么？
为什么去梗前冲洗？
不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少。
避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会
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。
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
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。
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。
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
无氧、偏酸性（CO2溶于发酵液）条件下，酵母菌可以繁殖，而绝大多数其他微生物不能存活，从一定程度上避免了杂菌的繁殖（污染）。酵母菌对酒精的耐受性高于其他杂菌。
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
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）
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
闻味：出现酸味。
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）
如何检测果醋的发酵情况？
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
果酒制作与果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种
菌种来源
发酵原理
发酵条件 温度
时间
氧气
pH 最适pH为4.5～5.0 最适pH为5.4～6.0
果酒制作与果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌
发酵原理
发酵条件 温度
时间
氧气
pH 最适pH为4.5～5.0 最适pH为5.4～6.0
果酒制作与果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌
发酵原理 在无氧条件下 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
发酵条件 温度
时间
氧气
pH 最适pH为4.5～5.0 最适pH为5.4～6.0
酶
果酒制作与果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌
发酵原理 在无氧条件下 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 ① 氧气、糖源都充足时：
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量
② 缺少糖源时
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
发酵条件 温度
时间
氧气
pH 最适pH为4.5～5.0 最适pH为5.4～6.0
酶
酶
酶
果酒制作与果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌
发酵原理 在无氧条件下 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 ① 氧气、糖源都充足时：
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量
② 缺少糖源时
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
发酵条件 温度 一般控制在18～30℃ 30～35℃
时间
氧气
pH 最适pH为4.5～5.0 最适pH为5.4～6.0
酶
酶
酶
果酒制作与果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌
发酵原理 在无氧条件下 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 ① 氧气、糖源都充足时：
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量
② 缺少糖源时
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
发酵条件 温度 一般控制在18～30℃ 30～35℃
时间 10～12d 7～8d
氧气
pH 最适pH为4.5～5.0 最适pH为5.4～6.0
酶
酶
酶
果酒制作与果醋制作的比较
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 空气中的野生型醋酸菌或购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌
发酵原理 在无氧条件下 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量 ① 氧气、糖源都充足时：
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量
② 缺少糖源时
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
发酵条件 温度 一般控制在18～30℃ 30～35℃
时间 10～12d 7～8d
氧气 初期需氧，后期不需氧 始终需要氧
pH 最适pH为4.5～5.0 最适pH为5.4～6.0
酶
酶
酶
思考：
1.为什么排气口胶管长而弯曲？
2.该装置还能继续改进吗？
防止空气中微生物的污染
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
3.在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？
a.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；
b.处理葡萄时应先冲洗再去除枝梗；
c.排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
（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？
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
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。
果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
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。
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
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。
二、尝试制作传统发酵食品——（3）果酒和果醋
结果分析与评价：
在上述传统发酵食品的制作过程中，我们没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，通常会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。
二、尝试制作传统发酵食品
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？
少量制作转向大规模生产时，会遇到许多新问题。例如，少量制作果醋时，不需要专门的搅拌装置。而大规模生产果醋时，由于发酵罐容积很大，就需要安装搅拌器，以保障醋酸菌对O2的需求。可见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。
自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。在实际生产中还需要经过沉淀、过滤、灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。果酒还需要在一定条件下进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。
通过深入思考，可以感悟到，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。
二.尝试制作传统发酵食品
1.常见发酵微生物
比较项目 乳酸菌 醋酸菌 酵母菌
分类地位 原核生物 原核生物 真核生物
繁殖方式 二分裂 二分裂 出芽生殖、孢子生殖
代谢类型 异养厌氧型 异养需氧型 异养兼性厌氧型
分布 分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内 人工接种醋酸菌 主要分布在含糖量较高的水果、蔬菜表面

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