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(共39张PPT)
第一章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
选必三 P4
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）
《凉州词》
葡萄酒和葡萄醋是人类以葡萄为原料利用微生物发酵制作而来的，它们的制作方法有什么不同？你想不想自己动手制作呢？
选必三 P4
从社会中来
选必三 P4
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。
汉代砖刻上的酿酒图
展示我国古代酿酒作坊的绘画作品
现代发酵产品
1857年，法国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。
一、发酵与传统发酵技术
1. 发酵
一、发酵与传统发酵技术
1. 发酵
发酵是指人们利用微生物，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。
（1）概念：
需氧发酵：醋酸发酵、谷氨酸发酵
厌氧发酵：酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵
（2）类型：
微生物的分类
原生生物界
原核生物界
真菌界
变形虫、草履虫、衣藻
酵母菌、青霉菌、区霉菌、毛霉菌
细 菌
放线菌
蓝细菌
支原体
衣原体
（病毒）
无细胞结构
立克次氏体
一、发酵与传统发酵技术
2. 传统发酵技术
（一）概念：
传统发酵技术是指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。
①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。→（无严格的灭菌过程）②主要食品有腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉。
（二）传统发酵技术的特点与主要食品：
固体发酵（泡菜、粮食白酒、腐乳等）
半固体发酵（豆豉、酱、酱油等 ）
2. 传统发酵技术
（三）传统发酵食品：腐乳的发酵
①参与发酵的微生物：多种微生物，如____________________等，其中起主要作用的是______________。
②发酵原理： 经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的_______________。
肽和氨基酸
酵母、曲霉和毛霉
毛霉
[趣味拓展]相传，清康熙八年（公元1669年），安徽省一进京举子王致和，京考未中，为了生存和准备下一次的考试，便做起了卖豆腐的生意。一天，他发现没卖出的豆腐长了白毛，深感苦恼，但又舍不得丢弃，便将豆腐装入坛内，撒上许多盐腌了，然后密封起来。他继续苦读，到了秋末他才想起此事。打开坛子，一股臭味散发出来，豆腐也变成了青色。他试着尝了一块，没想到“闻着臭，吃着香”。街坊邻居们品尝后也很爱吃。于是，王致和开始专营臭豆腐和酱豆腐的生意。
二、尝试制作传统发酵食品
阅读P5-7，完成下表
乳酸菌 酵母菌 醋酸菌
生物分类
代谢类型
生长最适温度 37℃
繁殖方式 二分裂生殖 适宜条件：出芽生殖 不适条件：孢子生殖 二分裂生殖
日常制品
发酵条件 对氧的需求： 发酵最适温度：室温 酿酒对氧的需求： 酿酒最适温度： 对氧的需求：
发酵最适温度：
真核生物(真菌)
原核生物(细菌)
原核生物(细菌)
异养 兼性厌氧
异养 需氧
异养 厌氧
280C
30-350C
酸奶、泡菜
酿酒、馒头、面包
醋
无氧
前期有氧、后期无氧
一直需氧
18-300C
30-350C
乳酸链球菌→泡菜
乳酸杆菌→酸奶
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量
酵母菌先在有氧条件下大量繁殖
再在无氧条件下进行酒精发酵
C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量
酶
酶
3. 果醋制作
醋酸菌在氧气、糖源充足时,将糖分解成醋酸
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
2. 果酒制作
1. 泡菜制作
乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
微生物的发酵反应式
选必三 P6
实践 探究：制作传统发酵食品
一、制作泡菜
在我国四川、东北、湖南、湖北、河南、广东、广西等地民间均有自制泡菜的习惯。
韩国泡菜相传是从我国传入的，堪称韩国“第一菜”
一、制作泡菜
利用植物体表面天然的乳酸菌发酵。
乳酸链球菌
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
（2）反应式：
（3）发酵期间，乳酸不断积累。当乳酸的质量百分比为____________时，泡菜品质、口味最佳。
1. 制作原理
（1）菌种来源：
0.4﹪~ 0.8﹪
一、制作泡菜
2. 材料用具
（2）调味品：如花椒、八角、生姜、蒜瓣及其他香辛料。
（3）白酒、白砂糖和盐。
一般用白菜、洋白菜、黄瓜、豇豆、胡萝卜、白萝卜等。
（1）各种蔬菜（选新鲜蔬菜或其他原料，因为亚硝酸盐的含量低）均可，
（4）泡菜坛的选择
一、制作泡菜
火
候
好
坛沿深、
盖子吻合好
无裂纹、
无砂眼
检查方法：坛口向上，压入水中，看坛内壁有无渗水现象。
也可使用玻璃制作的泡菜坛
（1）配制盐水
清水与盐的质量按4:1（________ ）的比例配制好后煮沸冷却。
调味；抑制微生物生长，所以盐含量过低会造成细菌污染。
杀菌（杀灭水中的微生物）及除去水中氧气。
避免杀死乳酸菌等微生物或影响它们的生命活动。
盐的作用：
煮沸的目的：
冷却：
5﹪-20﹪
一、制作泡菜
3. 方法步骤
（2）原料处理
一、制作泡菜
将鲜菜修整、洗涤、阳光下晾晒，到菜表皮萎焉时收下，切分成条状或片状。
3. 方法步骤
一、制作泡菜
3. 方法步骤
（3）装坛
将泡菜坛洗净，并用热水洗坛内壁两次。
将经过处理的蔬菜混合均匀，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。
（4）封坛发酵
盖好坛盖。向坛盖边沿的水槽中注满水（液封），
以保证坛内乳酸菌所需的无氧环境。
在发酵过程中，要注意经常补充水槽中的水。
再徐徐注入配好的盐水，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。
原料加工
测亚硝酸盐含量
制作泡菜实验操作过程
修整、洗涤、晾晒、切分成条状或片状
加盐
盐水冷却
泡菜盐水
成品
加调味料装坛
发酵
制作过程：
（1）原料处理
（2）盐水配制
（3）加调味料装坛
（4）封坛发酵
（5）成品
一、制作泡菜
4. 结果分析与评价
（1）用水封闭泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需什么条件？
水封闭坛口起着使坛内与坛外空气隔绝的作用，这是最简易的造成无氧环境的方法。说明乳酸菌进行乳酸发酵需无氧环境。
（2）为什么泡菜坛只能装八成满？
①蔬菜发酵失水，液体膨胀，为了防止液体溢出
②蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物，主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌较为活跃，这些微生物是需氧型的，要消耗氧气，因此坛内要留有一定量的氧气。
一、制作泡菜
4. 结果分析与评价
（3）你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何
成果展示
泡菜好吃，但不宜多吃，泡菜中亚硝酸盐会危及人体健康
5. 泡菜腌制中亚硝酸盐产生
【资料】
发酵初期，泡菜中微生物生长很快，将蔬菜中硝酸盐还原成亚硝酸盐，蔬菜中酚类物质和维生素C等将亚硝酸盐氧化，总体来说，生成的亚硝酸盐大于被氧化的，亚硝酸盐的含量逐步上升。
微生物代谢活动将氧气消耗殆尽，泡菜坛中的环境不利于乳酸菌以外的其他微生物生长，生成的亚硝酸盐减少。同时，蔬菜中硝酸盐含量由于被氧化而减少，因此，亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定的数值。
亚硝酸盐本身并不致癌，亚硝胺致癌
一、制作泡菜
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
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)
6. 【拓展】泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
初期
中期
后期
变化曲线
少(有氧气，乳酸菌活动受抑制)
少
增加(硝酸盐还原菌的作用)
最多(乳酸抑制
其他菌活动)
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)
减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制自身活动)
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)
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实践 探究：制作传统发酵食品
二、制作果酒和果醋（一）果酒
1. 制作原理
（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(喜欢糖分)，在它们作用下，水果可以发酵成果酒。
反应式：
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。
反应式：
2. 材料用具
二、制作果酒和果醋（一）果酒
洗洁精、体积分数70﹪的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等
新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等）
3. 方法步骤
挑选葡萄
冲洗
榨汁
酒精发酵
果酒
二、制作果酒和果醋（一）果酒
1）灭菌消毒
将发酵瓶、榨汁机用洗洁精洗净，并用70﹪酒精消毒，晾干备用。
2）材料处理
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。
3）榨葡萄汁
4）发酵
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
果酒发酵
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。
3. 方法步骤
二、制作果酒和果醋（一）果酒
设计果酒发酵装置
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
排气口胶管长而弯曲的作用？
防止空气中杂菌感染
果酒的发酵装置示意图
4. 实验设计
二、制作果酒和果醋（一）果酒
二、制作果酒和果醋（二）果醋
1. 制作原理
（2）反应式：
（1）在有氧条件下，果酒经醋酸菌作用还可以进一步发酵成果醋。
醋酸菌-细菌
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
醋酸菌在氧气、糖源充足时,将糖分解成醋酸
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
二、制作果酒和果醋（二）果醋
2. 方法步骤
葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋发酵,温度为30-35C，时间为7-8d。
挑选葡萄
冲洗
榨汁
酒精发酵
醋酸发酵
果酒
果醋
二、制作果酒和果醋
思考与讨论
1. 在果酒和果醋制作中，你认为哪些方法可防止发酵液被污染？
(1)冲洗葡萄时应先冲洗再除去枝梗。
(2)榨汁机要冲洗干净并晾干。
(3)发酵瓶要清洗干净，并用70%的酒精消毒。
(4)排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖，防止杂菌污染。
2．果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，酵母菌是如何成为优势菌种的？
发酵后期在缺氧和酸性发酵液中，绝大多数微生物的生命活动受到抑制，而酵母菌可以适应这一环境成为优势菌种。
二、制作果酒和果醋
结果分析与评价
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，液面形成白色菌膜
1)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？
提示：葡萄酒发酵的过程中，主要是酵母菌把发酵液中的糖转化为酒精；葡萄醋发酵的过程中，先是酵母菌把发酵液中的糖转化为酒精，再由醋酸菌将酒精转化为醋酸。
在发酵10天后变化最明显。
由于发酵作用，糖大部分转化为CO2，CO2排出越来越旺盛从排气口排出。发酵过程产生热量,使发酵液温度上升，但酒精发酵温度应严格控制在18-25°C。在发酵过程中，色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中。
二、制作果酒和果醋
结果分析与评价
2)在制作果酒时，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？如何避免？
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。
二、制作果酒和果醋
结果分析与评价
3)在制作果醋时，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？
4)你制作的果酒和果醋口味如何？应该如何改进？
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。
葡萄酒窖 啤酒酒窖 白酒酒窖
大规模生产果酒的发酵和保存
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发酵。
技术与工程
工业生产果酒和醋
将葡萄榨汁
18－25℃
厌氧发酵产生乙醇
过滤后
贮存在橡木桶中
（ 低温酒窖“陈化”）
随堂练习
1. 如图所示为果酒和果醋的发酵装置,下列有关说法正确的是(　　)
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
1.下列关于制作葡萄酒的操作，正确的是( )
A.让发酵装置接受光照
B.在发酵过程中适时排气
C.将发酵温度控制在45℃
D.向发酵装置中持续通人空气
B
B
一、概念检测
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乙酸
练习与应用 （书本P8）
D
二、拓展应用
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？
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

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