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(共30张PPT)
面包和酸奶，或者馒头夹着腐乳，是很多人喜欢的早餐。你知道吗 这些食品的制作都离不开微生物发酵。那么，制作不同的发酵食品，需要的微生物一样吗 如何分离和培养微生物呢
除了上述可以通过传统发酵技术生产的食品，啤酒、味精乃至胰岛素等药物的工业化生产，也利用了微生物的发酵。然而，工业化大规模生产在菌种的选育和培养、发酵条件的控制等方面比传统发酵生产要复杂得多，需要通过发酵工程来实现。那么，发酵工程的流程是怎样的 它用到的技术与传统发酵技术有什么不同 发酵工程在社会和经济中有哪些应用
01
发酵与传统发酵技术
从传统发酵技术到发酵工程
自然发酵或曲种传代的固体发酵法生产其他食品，但不明其原理
科技探索之路
战国中山酒
1850年
约9000年前
法国巴斯德证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与建发酵联系起来
1897年
20世纪40年代
科学家发现酶在酵母菌发酵中的作用，了解了发酵的本质。发酵向工业化生产方向发展
抗生素发酵工业兴起
从传统发酵技术到发酵工程
科学家用微生物生产谷氨酸，开始人工诱变特定微生物。酶、多糖、维生素工业兴起
科技探索之路
20世纪70年代
1957年
发酵工程进入定向育种的新阶段
20世纪80年代
对发酵过程进行综合研究，能够自动记录和发酵过程的全部参数
传统发酵技术的应用
发酵工程
思考:
1.什么是传统发酵技术
2.什么是发酵
3.身边的传统发酵食品有哪些
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、卤汁等发酵物种的微生物进行发酵，制作食品的技术。
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。
01
发酵与传统发酵技术
原料
人类所需产物
适宜的条件
微生物代谢
01
发酵与传统发酵技术
腐乳、豆瓣酱、酱油、醋、泡菜、豆豉、馒头、酒等
说明1: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；
底物为葡萄糖的情况下，酵母菌、乳酸菌、醋酸菌发酵的产物各不相同。
说明2：同一种微生物处于不同环境条件下时，代谢途径也会出现差异。
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。
01
发酵与传统发酵技术
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。
原因：操作简单、便于家庭式或作坊式生产。
02
尝试制作传统发酵食品
食品
原料 豆腐 蔬菜 牛奶 葡萄（水果） 果酒（水果）
发酵菌种 毛霉、酵母菌 乳酸菌、酵母菌 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 空气中的孢子 蔬菜表面 水果表面 空气中
菌种特点 好氧的真菌 厌氧的细菌 厌氧的细菌 兼 性厌氧真菌 好氧的细 菌
发酵温度 15-18°C 18-30°C 30-35°C
发酵原理 毛霉分泌的胞外酶将豆腐中的脂肪和蛋白质分解为小分子物质。 乳酸菌将糖类分解为乳酸； 无氧条件下，将糖类分解酒精和二氧化碳； 在有氧条件下，将糖分解为乙酸；或是直接将乙醇——乙醛——乙酸。
学科活动:传统发酵食品争霸赛
活动内容:利用所学知识制作传统发酵食品,如果酒、果醋或泡菜。
活动要求:
1.要有过程性记录(照片或视频)
2.在食品容器上贴标签(标明制作人、原料、菌种、时间)
活动时间: 2月19日-3月12日
品鉴内容:包括但不限于食品色泽、气味等
乳酸菌是原核生物、二分裂、 异养厌氧型；
自然界分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内部。
发酵原理：在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。
发酵期间，乳酸不断积累，当它的质量分数为0.4%—0.8%时，泡菜的口味和品质最佳。
小知识：泡菜制作温度不能过高、食盐含量不能过低、腌制时间不能过短。
02
尝试制作传统发酵食品——泡菜的制作
乳酸链球菌（制作泡菜）
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
乳酸杆菌（制作酸奶）
原理
1.为何只装至八分满？
02
尝试制作传统发酵食品——泡菜的制作
封坛发酵
配置盐水
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
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；
1.盐水浓度过高或过低会怎样？
2.将盐水煮沸的目的是？
将新鲜蔬菜洗净，切块，混匀，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；
创造无氧环境
盐的作用
盐浓度过低
盐浓度过高
调味，抑制微生物生长
杂菌大量繁殖
口味不佳
如何判断你腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？
1.泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；
2.可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态；
3.根据 亚硝酸盐 的含量来评定；
4.根据不同时期泡菜坛中 乳酸菌的数量 来评定。
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。
02
尝试制作传统发酵食品——泡菜的制作
白膜
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？
形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。
02
尝试制作传统发酵食品——泡菜的制作
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（摄入总量达到0.3～0.5g时），甚至死亡（摄入总量达到3g时）。
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，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）。
【拓展知识，知识积累】——亚硝酸盐
氧化
维生素C、E和酚类物质
硝酸盐
亚硝酸盐
还原
某些微生物产生硝酸还原酶
化学致癌因子
亚硝胺
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？
13天后食用比较好，亚硝酸盐含量低
盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物
“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸
02
尝试制作传统发酵食品——泡菜的制作
发酵初期，某些杂菌(如大肠杆菌)大量增殖,其含有硝酸盐还原酶可将蔬菜中硝酸盐还原为亚硝酸盐，泡菜中的亚硝酸盐含量不断增加;但随着发酵进行，乳酸菌占据优势，pH下降，杂菌生长受到抑制，亚硝酸盐含量不断下降。
发酵 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵 初期 少(有O2，乳酸菌活动受抑制) 少 增加
(硝酸盐还原菌的作用)
发酵 中期 最多(乳酸抑制其它菌活动) 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(乳酸继续积累，pH继续下降，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)
泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
02
尝试制作传统发酵食品——泡菜的制作
原理
①新鲜水果（如葡萄）的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌，在它们作用下，水果可以发酵成果酒。
C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量
酶
②在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。
酶
C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。
02
尝试制作传统发酵食品——制作果酒和果醋
C6H12O6 + 2O2
2CH3COOH(乙酸) + H2O + 2CO2 + 能量
酶
醋酸菌可通过有氧呼吸产生醋酸，生产各种风味的醋；
C2H5OH + O2
CH3COOH(乙酸) + H2O + 能量
酶
原理
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果醋发酵
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(要留有大约1/3的空间)，改好瓶盖。
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。间为10-12d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵情况进行检测。
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。
02
尝试制作传统发酵食品
4. 在果酒发酵过程中产生CO2 ，防止瓶内气压过高引起爆裂。
在制作果醋过程中，酵母菌是否会继续发酵？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。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。
【想一想】
1.为何只冲洗1-2次？
2.为何先清洗再去梗？
3.为何不在发酵瓶中装满葡萄汁？
4.为何定期拧松瓶盖？
5.进行果醋发酵时为何要打开瓶盖？
1. 冲洗目的是洗去杂质，避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌
2. 避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会
3. 留有一部分氧气，有利于酵母菌迅速繁殖，加快发酵
02
尝试制作传统发酵食品
在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？原因是什么？
发酵 酒精发酵 醋酸发酵
气味和味道 酒味 酸味（嗅味和品尝）
气泡和泡沫 有气泡和泡沫 无气泡和泡沫
发酵液颜色 混浊 混浊，液面形成白色醋酸菌菌膜
随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素增多，发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。
果酒和果醋的发酵装置
请分析最后一个发酵装置的三个口的用途和在不同发酵过程中的具体使用方法。
02
尝试制作传统发酵食品——制作果酒和果醋
02
尝试制作传统发酵食品
小积累
果酒和果醋改进装置及其分析
充气口
出料口
在乙酸发酵时连接充气泵进行充气
用来取样
排出酒精发酵时产生的CO2；与排气管相连的长而弯曲的胶管，可有效地阻止空气中的微生物的进入，避免感染
排气口
酒精发酵 醋酸发酵
充气口 前期通气，之后关闭 持续通气
排气口 排出CO2
出料口 取样检测 取样检测
思考题
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？
通过调节发酵的温度、氧气的含量、发酵液的pH等
2.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？
利用空气中的醋酸菌；
直接在发酵液中接种醋表面的薄膜(是由醋酸菌形成的一层菌膜)
如何检测果酒的制作是否成功？
发酵液
酒精
H2SO4
重铬酸钾
实
验
组
对照组
H2SO4
重铬酸钾
02
尝试制作传统发酵食品——制作果酒和果醋
豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝
盐能防止杂菌污染，
以避免豆腐的腐败
抑制微生物的生长
同时使腐乳有香味
防止杂菌污染，
用胶条密封瓶口
让豆腐上长出毛霉
加盐、腌制
加卤汤装瓶
密封、腌制
02
尝试制作传统发酵食品——制作腐乳
②整齐摆放，上锅蒸制并晾凉
①切成3×3×1cm的小块
③撒上菌种纱布封起
④几天后长出菌丝
⑦加入卤汤
⑧在干净的容器中密封几个月
⑤逐层加盐摆放，豆腐：盐＝5：1，腌制8天
⑥制作卤汤
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？
生产条件不易控制，容易受到杂菌污染
02
尝试制作传统发酵食品——制作腐乳
因天然菌种差异较大、杂菌污染以及发酵过程控制缺乏标准等原因，传统发酵食品的品质难以保证。
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
巩固练习
×
×
√
D
1.下列有关毛霉在腐乳制作中的作用的叙述，正确的是( )
将多糖分解成葡萄糖
将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸
将脂肪水解成甘油和脂肪酸
将核酸分解成核苷酸
A.①②③④ B.②③ C.③④ D.①④
2.制作泡菜时，所用的菜坛子必须密封，其原因是( )
A.防止水分的蒸发 B.防止菜叶萎蔫
C.乳酸菌在有氧条件下发酵被抑制 D.防止产生的乳酸挥发
3.在果酒制作过程中，下列哪项操作会引起发酵液受污染( )
A.榨汁机用沸水进行清洗并晾干
B.发酵瓶用温水清洗，再用70%的酒精擦拭并晾干
C.葡萄先去除枝梗，再冲洗多次
D.每次排气时，只需拧松瓶盖，不能将盖完全解开
谷物酿酒和水果酿酒的区别

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