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(共62张PPT)
第一节 传统发酵技术的应用
2022
学习目标
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
从传统发酵技术到发酵工程
从传统发酵技术到发酵工程
从传统发酵技术到发酵工程
《凉州词》
一、发酵与传统发酵技术
1．酿酒 (1)约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。
(2)1857年，法国微生物学家巴斯德证明了酒精发酵是由活的酵母菌引起的。此后，人们才开始了解发酵的本质。
2．发酵
(1)概念：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)应用：不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，利用它们就可生产出人们所需要的多种产物。
二、腐乳的制作
（一）腐乳的制作原理
腐乳
1、参与腐乳制作的主要微生物：
毛霉、曲霉、根霉、酵母菌
毛霉：
主要作用
丝状真菌、孢子生殖、异养需氧型、发酵的温度为15～18 ℃
2、原理：
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．在多种微生物的协同作用下，普通的豆腐转变成我们爱吃的腐乳．
让豆腐上长出毛霉
加盐腌制
加卤汤装瓶
密封腌制
温度保持在15-18℃；豆腐水分控制在70%左右。
逐层加盐，随层数的加高而增加盐量，腌制大约8天左右。
卤汤由酒及各种香辛料配制而成。
封瓶时瓶口通过酒精灯火焰防止瓶口污染。
（二）制作腐乳的流程
腐乳制作的实验流程
（三）制作腐乳的注意事项
1、控制好材料的用量
A.腌制时注意控制盐的用量
B.卤汤中酒的含量应控制在12%左右
盐的浓度过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质；浓度过高会影响腐乳的口味。
酒精含量过高将会延长腐乳成熟的时间；含量过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。
（三）制作腐乳的注意事项
2、防止杂菌污染
用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。
装瓶时，操作要迅速小心。
封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。
(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发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
(2)方式：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。
(3)利用传统发酵技术制作的食品：酒、腐乳、酱、酱油、醋(至少填两种)、泡菜和豆豉等。
（四）传统发酵技术
乳酸菌 酵母菌 醋酸菌
代谢特点
最适温度
代谢产物
日常制品
阅读P5—7，完成下表
厌氧型
兼性厌氧型
好氧细菌
370C
280C
30-350C
乳酸
酒精
醋酸
乳制品、泡菜
酿酒、馒头、
面包
醋
三、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
（一）制作泡菜并测定亚硝酸盐的原理
是发酵糖类主要产物为乳酸的一类细菌的总称。
乳酸菌
泡菜
1、乳酸菌：
原核生物、分裂生殖（二分裂）、异养厌氧、
分布广泛：空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道
乳酸菌种类多，常见乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌（用于制酸奶）。
乳酸菌耐盐，最适pH=5，为发酵中的先锋队
乳酸链球菌（球状）
乳酸杆菌（杆状）
2、原理：
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
思考题
三、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
（一）制作泡菜并测定亚硝酸盐的原理
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。
四、果酒和果醋的制作
果醋的制作原理
1、酵母菌：真核、出芽生殖、异养兼性厌氧、28℃
出芽生殖
2、原理：
C6H12O6 →2C2H5OH+2CO2+能量
酶
果酒
果醋
1、醋酸菌：原核、分裂生殖（二分裂）
异养好氧、30-35℃
二分裂生殖
2、原理：
氧气、糖源充足时
酶
C6H12O6+2O2 →2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
糖源不充足时
C2H5OH+O2 →CH3COOH+H2O+能量
酶
制作传统发酵食品
2022
一、 制作泡菜
选泡菜坛
预处理新鲜蔬菜
配置盐水
装坛发酵
成品泡菜
测定亚硝酸盐含量
（一）制作泡菜的实验流程
检查方法：坛口向上，压入水中，看坛内壁有无渗水现象。
无裂纹、无砂眼
坛沿深、盖子
吻合好
火
候
好
（二）制作泡菜的注意事项
（三）方法步骤
1.配制盐水
清水和食盐配置质量百分比为5％-20％的盐水，煮沸，冷却待用。
盐的作用：
煮沸的目的：
冷却的目的：
调味，抑制微生物生长，所以盐含量过低会造成细菌污染。
杀死盐水中的杂菌，防止杂菌污染；去除水中的溶解氧
为了不影响乳酸菌的生命活动
2.装坛发酵
（1）将泡菜坛洗净，并用热水洗坛内壁两次。
（2）将经过处理的蔬菜混合均匀，晾干后装入泡菜坛内，装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满。
（3）将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。
（4）向坛盖边缘的水槽中注满水。并注意发酵过程中补充水。根据室内温度控制发酵时间
坛沿注满水是为了保证坛内乳酸菌的发酵所需的无氧环境。
（三）制作泡菜的注意事项
3.腌制条件
温度不能过高
食盐含量不能过低
腌制时间不能过短
细菌污染大量繁殖后，亚硝酸盐含量增加
腌制过程中，亚硝酸盐含量先增多，后减少。
（三）制作泡菜的注意事项
蔬菜刚入坛时，蔬菜表面带入的微生物，主要是以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等较为活跃，它们产生较多的乳酸、酒精、醋酸和二氧化碳等，二氧化碳以气泡从水槽内放出，逐渐使坛内形成嫌气状态。
发酵产物中除乳酸外，还有其他，如乙醇、CO2等称异型乳酸发酵。此时泡菜的含酸量为0.3%-0.4%，泡菜初熟阶段，菜质咸而不酸、有生味。
发酵前期：
特点：还有一点点氧气，微生物（大肠杆菌，酵母菌）发酵，产生代谢产物，二氧化碳排出，形成无氧环境，为后面乳酸菌发酵提供条件，乳酸含量逐渐增加，抑制微生物生长繁殖。
由于前期乳酸的积累，pH下降，嫌气状态的形成，乳酸杆菌进行活跃的同型乳酸发酵，乳酸的积累量可达到0.6%～0.8%；乳酸积累pH达3.5~3.8.大肠杆菌、酵母菌、霉菌等的活动受到抑制。这一期为完全成熟阶段，泡菜有酸味且清香,品质最好。
发酵产物中只有乳酸，称为同型乳酸发酵
发酵中期：
特点:乳酸菌逐渐占据优势，其他发酵微生物受到抑制，乳酸积累增多
在此期间继续进行的是同型乳酸发酵，乳酸含量继续增加，可超过1%。当乳酸含量超过1.2%时，乳酸菌的活性收到抑制，发酵速度逐渐变慢甚至停止发酵。此阶段泡菜酸度过高风味不佳。
发酵后期：
综上，从乳酸的含量、泡菜的风味品质来看，在初期发酵的末期和中期发酵阶段，当泡菜的乳酸含量为0.4%-0.8%时，泡菜的风味品质最好，因此常以这个阶段作为泡菜的成熟期。
（四）制作泡菜并测定亚硝酸盐的原理
亚硝酸盐
1、亚硝酸盐分布广泛，蔬菜、咸菜、豆粉中均含有。亚硝酸盐为白色粉末，易溶于水，可作食品添加剂。
2、膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时，会引起中毒，当摄入总量达到3g时，会引起死亡。
3、膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，只有在特定的条件下才会转变成致癌物――亚硝胺，亚硝胺对动物还具有致畸和致突变作用（亚硝酸盐本身不是致癌物质）。亚硝酸盐在pH=3，温度适宜和一定微生物的作用下转变成致癌物质亚硝胺，因此，霉变的食品亚硝胺可增至数十倍至数百倍。
4、测定亚硝酸盐原理：
比色法
重氮化：亚硝酸盐+对氨基苯磺酸 重氮盐
酸性
酸化：对氨基苯磺酸溶于盐酸中
显色：重氮盐+ N-1－萘基乙二胺盐酸盐
玫瑰红色
比色：样品和标准比色液对比，估算亚硝酸盐含量
为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜？
有些蔬菜，如小白菜和萝卜等含有丰富的硝酸盐。当这些蔬菜放置过久时发生变质（发黄、腐烂）或者煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。
思考题
（五）制作泡菜并测定亚硝酸盐的原理
（1）配置溶液
（2） 配制标准液
（3） 制备泡菜样品处理液
（4）比色
（五）测定亚硝酸盐的操作步骤：
（1）用水密封的目的：
（2） 为什么泡菜只能装八分满？
（六）结果分析与评价
创造无氧环境
果酒和果醋的制作
2021
葡萄美酒夜光杯
欲饮琵琶马上催
君若问酒何处来
此功当属酵母菌
一、果酒的制作
果酒的制作流程是怎样的？每个步骤有什么注意点？
制作流程
一、果酒的制作
制作流程
挑选葡萄
冲洗
榨汁装瓶
酒精发酵
先冲洗葡萄
后除去枝梗
葡萄不要消毒
发酵瓶留1/3的空间
18—30℃
无氧条件
果酒
每12小时要拧松瓶盖
①初期有氧呼吸增加酵母菌数量
②防止发酵过程产生CO2使发酵液溢出
你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么不能反复清洗葡萄？器具消毒时葡萄要不要消毒？
发酵瓶能否装满果汁？为什么？
发酵液要放置在什么环境下进行培养？
怎样才能及时排出发酵过程中产生的CO2？
一、果酒的制作
制作流程
挑选葡萄
冲洗
榨汁装瓶
酒精发酵
果酒
可以从哪些方面防止发酵液被污染？
对发酵瓶、纱布、榨汁器等用具进行清洗并消毒
冲洗水果，去除腐烂的枝叶
使发酵装置处于封闭状态。每次排气时只要拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖
一、果酒的制作
实验结果鉴定
闻一闻，尝一尝有没有酒味
如何检测果酒的制作是否成功？
用重铬酸钾检测是否含有酒精
一、果酒的制作
装置改进
一、果酒的制作
装置改进
作用 酒精发酵
充气口
排气口
出料口
通入空气
排出CO2
便于取样检查和放出发酵液
关闭
打开
关闭
防止空气的杂菌污染
二、果醋的制作
制作原理
醋酸菌是一种好氧细菌，只有
当氧气充足时，才能进行旺盛的生理
活动。在变酸的酒表面观察到的菌膜
就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。
实验表明，醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸（反应简式如下）。醋酸菌的最适生长温度为30~35℃。
C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + 能量
酶
请阅读所给资料并回答以下问题：
（1）醋酸菌和酵母菌有什么区别？
原核生物 需氧
一、果酒的制作
制作原理
请阅读所给资料并回答以下问题：
（1）酵母菌属于真核生物还是原核生物？
（2）酵母菌的呼吸类型及产物？
（3）酵母菌生长繁殖的最适温度是多少？自然发酵用的酵母菌主要来源于哪里？
（4）果酒制作时应给予怎样的温度、空气条件？
果酒的制作离不开酵母菌。酵母菌是兼性厌氧
微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸（反
应式如下），大量繁殖。
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 大量能量
在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵（反应式如下）。
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 少量能量
温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。28℃左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵时一般将温度控制在18~25℃。在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。在发酵过程中，随着酒精度数的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都无法适应这一环境而受到抑制。
酶
酶
18~30℃
无氧
二、果醋的制作
制作原理
醋酸菌是一种好氧细菌，只有
当氧气充足时，才能进行旺盛的生理
活动。在变酸的酒表面观察到的菌膜
就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。
实验表明，醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸（反应简式如下）。醋酸菌的最适生长温度为30~35℃。
C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + 能量
酶
请阅读所给资料并回答以下问题：
（2）果醋制作时应给予怎样的温度、空气条件？与果酒制作有何不同？
果酒制作 果醋制作
微生物 酵母菌 醋酸菌
温度 条件
氧气 条件
30~35℃
18~30℃
无氧
有氧
二、果醋的制作
制作流程
挑选葡萄
冲洗
榨汁装瓶
酒精发酵
果酒
果醋
18~30℃
无氧
醋酸发酵
30~35℃
有氧
充气口 关闭
排气口 打开
出料口 关闭
关闭
打开
打开
发酵装置示意图
出料口
排气口
充气口
关于果酒果醋发酵装置
①充气口、排气口、出料口的作用分别是什么？
②为什么要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？
③葡萄汁加入发酵瓶时要留至少1/3空间，为什么？
④结合果酒果醋制作的原理，你认为应该如何使用这个发酵装置？
充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精酵时用来排出CO2的；出料口是用来取样的。
防止空气中微生物的污染，其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。
使酵母菌大量繁殖。
关于果酒果醋发酵装置
果醋发酵装置示意图
果酒发酵装置示意图
使用该装置制酒时，应该关闭充气口；
制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
二、果醋的制作
制作流程
挑选葡萄
冲洗
榨汁装瓶
酒精发酵
醋酸发酵
30~35℃
有氧
果酒
果醋
18~25℃
无氧
二、果醋的制作
实验结果鉴定
如何检测果醋的制作是否成功？
观察菌膜的形成
闻一闻，尝一尝有没有醋味
检测比较醋酸发酵前后的pH值
三、讨论分析
1.在制作果酒与果醋时发酵液分别有什么变化？
2.在制作果酒时除了酵母菌，是否有其他微生物生长？
2.在制作果酒时除了酵母菌，是否有其他微生物生长？
提示：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。
三、讨论分析
2.在制作果醋时酵母菌是否会继续发酵？醋酸菌从何来？
提示：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。
你知道啤酒是怎样酿造的吗？
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
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
总结
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。
提示
从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择、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。我们可以感悟到，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。
1.某人利用乳酸菌制作泡菜时由于操作不当,泡菜腐烂。下列原因中可能的是(　　)
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,氧气抑制了杂菌的生长和繁殖　④罐口封闭不严,促进了需氧杂菌的生长和繁殖
A.①③ B.②④
C.②③ D.①④
答案B
解析乳酸菌是厌氧细菌。若罐口封闭不严,氧气进入泡菜坛内,乳酸菌的生长和繁殖受抑制,其他需氧杂菌大量繁殖,使泡菜腐烂。
2.下列有关泡菜发酵过程的叙述,正确的是(　　)
A.发酵时间越长,亚硝酸盐的含量越高
B.发酵过程中只有乳酸菌发挥发酵作用
C.发酵过程中乳酸菌可分解蛋白质和果胶
D.发酵过程中要经常补充水槽中的水
答案D
解析泡菜发酵过程中,随着发酵时间的延长,亚硝酸盐的含量先升高后下降。发酵过程中主要为乳酸菌的作用,也有酵母菌等微生物的作用。发酵中的乳酸菌不分解果胶,从而使蔬菜保持脆嫩而不软化腐败。发酵过程中要经常补充水槽中的水,以保持坛内无氧状态。
3.下列有关制作果酒和果醋的叙述,正确的是(　　)
A.在变酸的果酒液面观察到的菌膜,一般是醋酸菌形成的
B.酵母菌和醋酸菌的发酵过程均需在缺氧的环境中进行
C.果酒和果醋的制作需要控制在相同的温度下进行
D.果酒的制作只能在制得果醋的基础之上进行
答案A
解析在变酸的果酒液面观察到的菌膜,一般是醋酸菌形成的,A项正确;醋酸菌是好氧细菌,发酵时需要氧气,不能与酵母菌发酵制作果酒一样,在缺氧的环境中进行,B项错误;果酒制作的适宜温度是18~30 ℃,果醋制作的适宜温度是30~35 ℃,C项错误;果酒可以作为制作果醋的原料,D项错误。
4.(多选)如图所示为果酒和果醋的发酵装置,下列有关说法错误的是(　　)
A.果酒发酵时,需将果汁装满发酵瓶,并关闭充气口
B.果醋发酵时,需持续通入氧气,促进醋酸生成
C.该装置必须先进行果酒发酵,再进行果醋发酵
D.制作果酒、果醋时均需要将排气口的弯管水封
答案ACD
解析果酒发酵时,果汁不能装满发酵瓶,要留有大约1/3的空间,A项错误;果醋发酵时,利用的是醋酸菌,醋酸菌是好氧细菌,故需持续通入氧气,促进醋酸生成,B项正确;该装置在氧气、糖源充足的条件下,可直接进行果醋发酵,C项错误;排气口的作用是排气,而弯管的设置可防止空气中微生物的污染,故制作果酒、果醋时排气口的弯管不需水封,D项错误。
5.下列关于制作果酒和果醋的叙述,正确的是(　　)
A.果酒和果醋的发酵菌种不同,细胞呼吸方式相同
B.果酒制作过程中,葡萄汁要装满发酵瓶,有利于发酵形成更多的果酒
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.果醋发酵过程中,适时通过充气口充入氧气,有利于果醋的形成
答案D
解析果酒的发酵菌种是酵母菌,它既能进行有氧呼吸,也能进行无氧呼吸,果醋的发酵菌种是醋酸菌,只能进行有氧呼吸,A项错误;果酒制作过程中,葡萄汁不能装满发酵瓶,因为需要留出空间供酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖产生更多的酵母菌,同时缓冲细胞呼吸产生的气体,B项错误;果酒发酵过程中温度控制在18~30 ℃,果醋发酵过程中温度控制在30~35 ℃,C项错误;由于果醋发酵利用的醋酸菌是好氧细菌,所以发酵过程中需要适时通过充气口充入氧气,D项正确。

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