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第1章 发酵工程
发酵工程
发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面
发酵工程
传统发酵技术的应用
微生物的培养技术及应用
发酵工程及其应用
微生物的基本培养技术
微生物的培养和计数
第1节 传统发酵技术的应用
从社会中来
“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。”
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，一个确实酸味柔和、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
本节聚焦
1.什么是传统发酵技术？
2.制作泡菜、果酒和果醋的原理是什么？
3.怎样制作泡菜？怎样制作果酒和果醋？
发酵与传统发酵技术
发酵
指人们利用微生物，在适宜条件下，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。
发酵类型
需氧发酵（ ）
厌氧发酵（ ）
醋酸发酵、谷氨酸发酵
酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵
发酵产品
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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵，制作食品的技术
发酵产品
发酵类型
固体发酵 （泡菜、腐乳等）
半固体发酵 （酱、酱油等 ）
实例—腐乳的制作
参与腐乳制作的微生物：毛霉、曲霉、根霉、酵母菌
丝状真菌、孢子生殖、异养需氧型、发酵的温度为15～18 ℃
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______分解成小分子的____________，脂肪酶可将脂肪水解为________________，味道鲜美，易于消化吸收。
蛋白质
肽和氨基酸
甘油和脂肪酸
特点：
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
尝试制作传统发酵食品
乳酸链球菌（球状）
乳酸杆菌（杆状）
发酵类型
1.乳酸发酵
菌种
代谢类型
作用
种类
分布广泛
原理
应用
在无氧情况下能将葡萄糖分解成乳酸
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
乳酸菌
异养厌氧型
乳酸链球菌、乳酸杆菌
空气、土壤、植物体表、人或动物肠道
乳制品的发酵、泡菜的腌制
2.酒精发酵
菌种
代谢类型
作用
特点
分布广泛
原理
应用
最适生长温度
在无氧情况下进行酒精发酵
酵母菌
兼性厌氧型
含糖量较高的蔬菜、水果表面
酿酒、制作馒头和面包
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
酶
一类单细胞真菌
28℃
3.醋酸发酵
菌种
代谢类型
作用
原理
最适生长温度
应用
醋酸菌
好氧型
在氧气、糖都充足时，能将糖分解成醋酸；在缺糖时，能将乙醇转化成乙醛，在将乙醛变成醋酸
酿醋
C6H12O6+2O2 →2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
酶
C2H5OH+O2 →CH3COOH+H2O+能量
酶
30-35℃
制作泡菜
制作传统发酵食品
原理：
①利用植物体表面天然的乳酸菌；
②发酵期间，乳酸会不断的积累，当它的质量百分比为
0.4%—0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。
材料用具：
食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛粉、泡菜坛或其他密封性良好的罐子
制作泡菜的方法步骤：
配制盐水
放入食材
加入盐水
注满水、 控制发酵时间
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。
将新鲜蔬菜洗净、切块、晾干、装坛，装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛粉，继续装至八成满。
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。
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。
盐的作用
煮沸的目的
冷却的目的
坛沿注满水的目的
用水密封的目的
泡菜只能装八分满的目的
调味，抑制微生物生长，所以盐含量过低会造成细污菌染
杀灭杂菌
为了不影响乳酸菌的生命活动
是为了保证坛内乳酸菌的发酵所需的无氧环境
创造无氧环境
a. 泡菜发酵过程中会产生较多的二氧化碳，如
果泡菜坛装的太满，发酵液可能会溢出坛外；
b. 泡菜坛装的太满，会使盐水不容易完全淹没
菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂
注意事项
制作果酒和果醋
原理：
①许多新鲜水果（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。
②酵母菌在有氧条件下，进行有氧呼吸，大量繁殖；酵母菌在无氧条件下能进行酒精发酵。
③在氧气、糖都充足时，能将糖分解成醋酸；在缺糖时，能将乙醇转化成乙醛，在将乙醛变成醋酸。
C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
C6H12O6 → 2C2H5OH+2CO2+能量
C6H12O6+2O2 →2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2 →CH3COOH+H2O+能量
材料用具：
新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等），洗洁精、体积分数70﹪的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等
制作果酒的方法步骤
灭菌消毒
材料处理
榨汁、装瓶
控温发酵
将发酵瓶、榨汁机用洗洁精洗净，并用70﹪酒精消毒，晾干备用
取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，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人发酵瓶中，（要留大约1／3的空间）盖好瓶盖。
温度在18－300C发酵，每隔12h拧松瓶盖一次，发酵时间为10-12d可从瓶口取样监测。
冲洗
不能反复冲洗
去梗前冲洗
留有1/3的空间目的
检测酒精的方法
酒精含量达到12%—16%时，发酵几乎停止，原因是
注意事项
去除表面灰尘、污物
防止菌种数量减少
避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会
a.使酵母菌在有氧条件下快速繁殖，获得更多菌种，有利于酒精发酵；
b.缓冲产生的CO2压力，防止发酵液溢出
闻一闻有没有酒味；尝一尝有没有酒精；用显微镜观察酵母菌；用重铬酸钾检测是否有酒精
a.酵母菌被酒精杀死；
b.营养物质被耗尽；
c.pH影响了酶的活性
制作果醋的方法步骤
灭菌消毒
材料处理
榨汁、装瓶
控温发酵
开盖酿醋
将发酵瓶、榨汁机用洗洁精洗净，并用70﹪酒精消毒，晾干备用
取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，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人发酵瓶中，（要留大约1／3的空间）盖好瓶盖。
温度在18－300C发酵，每隔12h拧松瓶盖一次，发酵时间为10-12d可从瓶口取样监测。
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。温度30－350C发酵，时间为7-8d
充气口？
排气口？
排出 CO2
出料口
便于取样
检查和放
出发酵液
制酒时关闭
1.排气口胶管长而弯曲的作用？
防止空气中杂菌污染
果酒的发酵装置示意图
思考
2.用该装置制作果醋，该怎么改进？
可以在充气口填充棉花或安装其它过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等
腐乳制作 泡菜制作
菌种
生物类型
代谢类型
反应式
温度
空气 前期： 后期：
多种微生物，主要是毛霉
乳酸菌
异养需氧型
异养厌氧型
真核生物
原核生物
需氧
（使毛霉大量繁殖）
密封
无氧
一般15-18℃
（防止杂菌污染）
室温
总结
果酒制作 果醋制作
菌种
生物类型
代谢类型
反应式 有氧条件下，大量繁殖： ； 无氧条件下，酒精发酵： ____ ___ 氧气、糖源充足时：
___________________________
缺少糖源、氧气充足时：
____________________________
温度
空气 前期： 后期：
时间
酵母菌
醋酸菌
异养兼性厌氧型
异养需氧型
真核生物
原核生物
28℃
最适为30～35 ℃
需氧
（使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖）
不需氧
（使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精）
需要充足氧气
10～12 d
7～8 d
12.葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是 ( )
A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
酵母菌是兼性厌氧型生物，在无氧条件下发酵产生酒精，但增殖缓慢，A正确；自然发酵是利用葡萄皮表面附着的野生型酵母菌，B正确；葡萄酒的颜色是由于葡萄皮中的色素进入发酵液中，涩味则主要来自于葡萄籽中的单宁类物质，C正确；随着发酵的进行，发酵液中的糖被消耗，逐渐减少，D错误。
本题以传统发酵技术生产葡萄酒为背景，考查考生对葡萄酒发酵中原理、菌种选择、物质含量变化等的记忆与理解。
D

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