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第一章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
第二课时
果酒和果醋的制作
尝试制作传统发酵食品
二
1、菌种
2、发酵原理
3、反应式
4、发酵条件：①氧气； ②温度；③时间； ④菌种； ⑤PH
5、酵母菌的应用
6、制作流程（方法步骤）（书本P7）
7、注意事项：（1）葡萄酒红色原因？（2）果酒制作不用灭菌原因？
8、鉴定果酒？品尝？
9、果酒变果醋的制作，要改变的条件？
(一) 果酒的制作原理
主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
(1) 菌种来源：
2. 发酵原理：
（前期需氧，后期厌氧）
异养兼性厌氧型
(2) 代谢类型：
条件 反应式 目的
有氧
无氧
C6H12O6 + 6O2+ 6H2O 6CO2+ 12H2O +能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量
酶
酒精发酵
大量繁殖
1. 发酵菌种
分布广泛，尤其种植水果的土壤中
(3) 分布场所：
(一) 果酒的制作原理
200C左右
酵母菌繁殖方式：
为什么葡萄酒一般呈深红色？
红葡萄皮的色素进入发酵液
出芽生殖、孢子生殖
3. 发酵条件
前期菌种繁殖：
后期发酵：
18～250C
有氧环境
无氧酸性环境
补充:
果酒制作中，酵母菌如何成为优势菌种的？
3. 发酵条件
前期菌种繁殖：
后期发酵：
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因无法适应这一环境而受到抑制。
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）
4、材料用具
炎热的夏季，忘记盖盖子的酒表面会形成一层“白膜”，而内部没有，酒也会发酸。这个“白膜” 其实就是醋酸菌的菌落。它是怎样形成的？由此你想到了什么？
1、菌种
2、发酵原理
3、反应式
4、发酵条件：①氧气；②温度；③时间； ④菌种； ⑤PH
5、醋酸菌的应用
6、制作流程（方法步骤）（书本P7）
7、注意事项
8、鉴定果醋？品尝？
9、果酒变果醋的制作，要改变的条件？
(二) 果醋的制作原理
(二) 果醋的制作原理
果醋的制作菌种：
1. 代谢类型:
醋酸菌
异养需氧型，对氧气的含量特别敏感
（原核生物）
2. 菌种来源：
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
a、若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸
酶
C6H12O6 → 3CH3COOH（醋酸）
b、若氧气充足，缺少糖源，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
酶
2C2H5OH + O2 → 2CH3CHO（乙醛）+2H2O
酶
2CH3CHO + O2 → 2CH3COOH（醋酸）
3. 发酵原理：（两种情况）
醋酸发酵时，发酵液表面有一层菌膜：
液面O2充足，醋酸菌大量繁殖形成。
反应简式：
酶
2 C2H5OH + O2 → 4CH3COOH + 2H2O
30 ～ 35℃
酸性5.4～6.3
4. 发酵条件
最适生长温度：
PH ：
O2 ：
一直供氧
醋酸菌：
二分裂
补充:
繁殖方式：
单细胞原核（细菌）
挑选葡萄
冲洗
榨汁
酒精发酵
醋酸发酵
果醋
果酒
果酒和果醋的实验流程示意图
葡萄酒和葡萄醋的制作
发酵：菌种、原理、条件；发酵装置；实验操作
用带盖的瓶子制葡萄酒
果酒和果醋的发酵装置
充气口
出料口
排气口
A
B
发酵装置
裹纱布的瓶子制果醋
C
某同学用带盖的瓶子制葡萄酒（如图）
（2）此后再将瓶盖拧紧，目的是
（3）当发酵产生酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，原因是
（4）分析此发酵装置不足之处
（1）发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次
（注意不是打开瓶盖）为什么？
酒精发酵过程中产生CO2，瓶盖拧松放出CO2
防止O2进入，继续进行酒精发酵
制造有氧条件，进行醋酸发酵
易被杂菌污染
方程式为:
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O
酶
排出酒精发酵过程中产生CO2
通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，目的是防止空气中的微生物污染
制酒：前期打开，输入无菌空气；
后期关闭，进行酒精发酵
制醋：连接气泵，输入无菌空气。
用来取样，及时监测发酵情况
排出醋酸发酵过程中产生CO2
排气口连接胶管长而弯曲的作用是什么？
器具消毒
冲洗葡萄
果醋发酵
榨汁装瓶
果酒发酵
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;
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;
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。
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;
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。
三、实验操作
1、材料的选择与处理
选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄进行冲洗并除去枝梗。
讨论：你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？
(1) 应该先冲洗，然后再除去枝梗，
以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。
(2) 冲洗次数也不宜太多，防止酵母菌减少。
2、器具消毒：清洗榨汁机和发酵瓶
3、榨汁装瓶
防止榨汁机、发酵瓶带菌引起发酵液污染
70%酒精消毒
4、发酵
5、控制好发酵条件
① 将葡萄汁装人发酵瓶，要留大约1／3的空间，并封闭充气口
留一定空间，有利于酵母菌有氧呼吸大量繁殖形成种群优势；
同时可避免发酵产生的CO2使发酵液溢出。
将冲洗除枝梗的葡萄放入榨汁机榨取葡萄汁。
榨取葡萄汁后将其装入发酵瓶，封闭充气口。
② 制葡萄酒的过程中，要严格密闭，
将温度严格控制在18℃～30℃
适合多种酵母菌生长的温度范围
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左右，可通过从发酵瓶口（出料口）取样来对发酵的情况进行及时的监测。
排出酒精发酵产生的CO2
①防止杂菌污染；②防止氧气进入，保持无氧
③ 制葡萄醋：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。
或者要适时通过充气口充气。
将温度严格控制在30℃～35℃，时间控制在前7～8d左右。
①氧气进入;②空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖
减少空气中尘土等污染
裹纱布的瓶子制果醋
充气口
出料口
排气口
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？
(1) 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；
(2) 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。
(3) 发酵过程产热，会使发酵液温度上升，应注意控温；
(4) 随着发酵时间的延长，果皮中的花青素进入发酵液会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。
(5) 果醋发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。
泡菜坛内的白膜：产膜酵母
果醋发酵的菌膜：醋酸菌
四、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？
(1) 还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。
控制醋酸菌—减少O2含量、调节发酵温度、pH
(3) 控制乳酸菌——调节发酵的温度、pH；
在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转化为乙醛进而转化为醋酸。
(2) 乳酸菌能将糖分解为甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。
有
有
四、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？
(1) 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，不会继续发酵。
(3) 在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。或者买一瓶醋，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（即醋酸菌膜），用这层薄膜进行接种亦可。
(2) 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。
四、结果分析与评价
(1) 可通过嗅闻、观察和品尝初步鉴定
项目 酒精发酵 醋酸发酵
气味和味道 ______ 酸味
气泡和泡沫 有气泡和泡沫 ______________
发酵液状态 浑浊 浑浊，液面形成白色______
酒味
无气泡和泡沫
菌膜
四、结果分析与评价
② 醋酸发酵的结果检测：
可通过检测和比较醋酸发酵前后的______作进一步的鉴定。
(2) 进一步鉴定
① 酒精发酵的结果检测：
pH
发酵液 + 重铬酸钾（橙色）
酸性
灰绿色
用显微镜观察酵母菌
在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量作进一步鉴定。
练习与应用
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。（ ）
×
×
√
练习与应用
一、概念检测
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
D
(1)酵母菌通过有氧呼吸可以大量繁殖，通过无氧呼吸可以产生酒精 ( )
(2)各种葡萄都可以酿制出红葡萄酒 ( )
(3)由于醋酸菌对氧气的含量相当敏感，所以在醋酸发酵过程中要始终通入氧气( )
(4)只有在糖源充足的情况下才能进行醋酸发酵 ( )
(5)果酒发酵的温度一般控制在30～35 ℃，果醋发酵的温度一般控制在18～30 ℃( )
(6)在利用葡萄发酵生产果酒的后期，加入醋酸菌即可产生乙酸 ( )
【基础过关】
√
×
√
×
×
×
果酒制作 果醋制作
主要微生物
代谢类型
最适温度
繁殖方式
需氧情况
是否产生CO2
发酵时间
酵母菌（真核-真菌）
醋酸菌（原核细菌）
异养需氧型
异养兼性厌氧型
是
30～35℃
出芽生殖,孢子生殖
二分裂
前期需氧，后期不需氧
一直需氧
(五) 果酒与果醋的制作原理和条件
18～30 ℃
是
10-12天
7-8天
1．果酒制作过程中，操作有误的是（　　）
A．将消毒过的葡萄汁装满发酵装置
B．将温度严格控制在18-25℃
C．榨汁机要清洗干净并晾干
D．进行榨汁将冲洗除枝梗的葡萄放入已冲洗并晾干的榨汁机内
A
课堂检测
2．下列叙述能够防止发酵液被污染的是 ( )
A．榨汁机要清洗干净，并晾干
B．发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70％的酒精消毒
C．装入葡萄汁后，封闭充气口
D．发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接
ABCD
（多选）
果酒 果醋 腐乳 泡菜
微生物 类型
原理
发酵 条件 温度
氧气
其他 / / 控制盐酒等的用量 控制盐与水的比例
检测方法
酵母菌-真菌
异养兼性厌氧
醋酸菌-细菌
异养需氧型
毛霉-真菌
异养需氧型
乳酸菌-细菌
异养厌氧型
酵母菌的无氧呼吸产生酒精
18~30℃
与酸性重铬酸钾反应呈灰绿色
醋酸菌的有氧呼吸产生醋酸
30~35℃
品尝
pH试纸检测
毛霉产生蛋白酶和脂肪酶
15～18℃
乳酸菌无氧呼吸产生乳酸
常温
pH检测，亚硝酸盐的检测方法
前期需氧，
后期不需氧
一直需氧
前期需氧，
后期不需氧
无氧条件
果酒 果醋 腐乳 泡菜
微生物 类型
代谢方式
原理
发酵 条件 温度
氧气
其他 / / 控制盐酒等的用量 控制盐与水的比例
检测方法
酵母菌-真菌
异养兼性厌氧
酵母菌的无氧呼吸产生酒精
18~25℃
与酸性重铬酸钾反应呈灰绿色
品尝
pH试纸检测
乳酸菌无氧呼吸产生乳酸
常温
pH检测，亚硝酸盐的检测方法
前期需，后期不需氧
前期需，后期不需氧
左：葡萄酒窖；中：啤酒酒窖；右：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
三
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。
(1)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①考虑原料的来源与选择、②菌种的选育与培养、③发酵设备的选择、④发酵条件的自动化控制、⑤发酵产品的质量控制、⑥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。
(2)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。
到社会中去
（1）大规模生产果酒、果醋的需氧解决的问题？
（2）技术、工程的区别与联系？
课堂总结
装置乙A中的氧气
装置乙B中的酒精
装置乙A中的酒精

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