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第一章
发酵工程
1.1 传统发酵技术的应用
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？
发酵：
发酵工程：
发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物代谢转化为人类所需的产物的过程。
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。
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
科技探索之路 -----从传统发酵技术到发酵工程
1857年，巴斯德证明酒精发酵是由活的酵母菌引起的
1897年，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用
微生物的分离和纯化技术得到了应用，发酵生产的工艺和设备不断完善，传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变，作坊式手工生产向现代工业化生产方向发展
20世纪40年代，在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术
1957年，通过人工诱变特定微生物，获得具有更高生产能力的突变类型
20世纪70年代以后，基因工程和细胞工程等的发展，使发酵工程进入定向育种的新阶段
20世纪80年代，科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵过程进行综合研究，以更加合理地控制发酵过程，目前人类已经能够自动记录和控制发酵过程的全部参数
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。”（唐·王翰）诗中提及的葡萄酒是人类利用微生物发酵制作而来的。通过微生物的发酵作用还可以制作葡萄醋。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，一个却是酸味柔和、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葡萄酒和葡萄醋呢？
葡萄及葡萄酒
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。
1.发酵：
发酵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。
（1）原理：
（2）类型
根据氧气需求情况
需氧发酵
厌氧发酵
根据生成产物种类
醋酸发酵
酒精发酵
乳酸发酵
*必修一中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”，是狭义的发酵概念
一、发酵与传统发酵技术
不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
2.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）特点：
（2）常见产品：
腐乳的制作原理：
蛋白质
小分子肽 + 氨基酸
蛋白酶
来自于：毛霉(主要)、酵母、曲霉等
脂肪 甘油和脂肪酸
脂肪酶
一、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。
腐乳、醋、泡菜、酱、酱油、豆豉。
让豆腐长出毛霉
直接利用空气中的毛霉孢子或者直接接种毛霉（15-18℃，一定湿度）
目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶
加盐腌制
目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长
加卤汤瓶
卤汤包括酒和香辛料
酒：抑制微生物生长，并使腐乳具有独特香味；
香辛料：调味，防腐杀菌
密封腌制
卤汤中酒的含量应控制在12%左右，过高会延长腐乳成熟的时间，过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败
腐乳制作流程
方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点
正在进行发酵的豆腐胚
一、发酵与传统发酵技术
青方腐乳
异臭是因为不加辅料，发酵彻底，蛋白质分解产生硫化氢导致。
奇香是因为分解了蛋白质，形成了极丰富的氨基酸使味道变得非常鲜美
异臭奇香
一、发酵与传统发酵技术
操作简单、便于家庭式或作坊式生产（优点）
生产条件不易控制，容易受杂菌污染（缺点）
2、使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？
不属于；
使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。
例如直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术，
若直接接种毛霉，则不属于。
一、发酵与传统发酵技术
【思考】1、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？
C
1、下列有关毛霉在腐乳制作中的作用的叙述，正确的是
①将多糖分解成葡萄糖
②将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸
③将脂肪水解成甘油和脂肪酸
④将核酸分解成核苷酸
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
2、关于“腐乳的制作”实验,下列叙述错误的是
A.将腐乳坯堆积起来会导致堆内温度升高,影响毛霉生长
B.腐乳坯若被细菌污染,则腐乳坯表面会出现黏性物
C.勤向腐乳坯表面喷水,有利于毛霉菌丝的生长
D.装坛阶段加入料酒,可有效防止杂菌污染
B
练习
练习
3、下列关于传统发酵食品的叙述，不正确的是
A.传统发酵产品需要多种多样的微生物
B.腐乳的制作直接利用了原料中天然存在的毛霉、酵母等微生物
C.传统发酵食品以单一菌种的固体发酵和半固体发酵为主
D.腐乳的制作需通过微生物的代谢把蛋白质转化为人需要的氨基酸
4、豆豉是中国传统特色发酵豆制品，是以黑豆或黄豆为主要原料，利用毛霉、曲霉或者细菌中蛋白酶的作用，分解大豆蛋白质，一段时间后，再用加盐、加酒、干燥等方法，延缓发酵而成。下列相关分析错误的是
A.毛霉和细菌在结构上最大的区别是有无以核膜为界限的细胞核
B.豆豉富含蛋白质、各种氨基酸及多种维生素，具有一定的营养价值
C.加盐、加酒会改变蛋白质的空间结构，使其不能与双缩脲试剂反应
D.发酵过程离不开多种蛋白质的参与
C
C
2.发酵原理
（1）利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的；
（2）发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量百分比为0.4%～0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。
（3）相关反应式：
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸）+能量
1.参与发酵的主要微生物及来源：
植物体表面天然的乳酸菌
一、制作泡菜
生产应用：乳制品的发酵、泡菜的腌制等。
分布：广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。
乳酸链球菌（球状）
乳酸杆菌（杆状）
二、尝试制作传统发酵产品
3.材料用具
（2）调味品：如花椒、八角、生姜、蒜瓣及其他香辛料、白酒、白砂糖 和盐。
（3）泡菜坛或其他密封性良好的罐子。
(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，一般用白菜、洋白菜、黄瓜、豇豆、胡萝卜、白萝卜等。
检查方法：坛口向上，压入水中，看坛内壁有无渗水现象。
二、尝试制作传统发酵产品
一、制作泡菜
4.制作过程：
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；
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；
配制盐水
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
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；
将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，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；
过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；
过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
杀菌除氧
创造无氧环境
在泡菜发酵初期，酵母菌等较为活跃，发酵产物中有较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；
防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；
同时留有一定空间，也更方便拿取泡菜。
二、尝试制作传统发酵产品
一、制作泡菜
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。
蔬菜应新鲜的原因？
若不新鲜，蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高。
温度: 时间: 氧气：
18～20℃
15天
无氧条件
4.制作过程：
二、尝试制作传统发酵产品
一、制作泡菜
5.泡菜制作过程中，各阶段菌种变化：
（1）发酵初期：主要是大肠杆菌、酵母菌活跃，消耗大量氧气，使坛内形成无氧环境，会使好氧菌生命活动逐渐被抑制。
（2）发酵中期（风味最佳）：乳酸菌活跃使乳酸不断积累，pH下降，嫌气状态形成，乳酸杆菌进行活跃的同型乳酸发酵（发酵产物只有乳酸或达到80%以上），大肠杆菌、酵母菌等微生物的活动受到抑制。
（3）发酵后期：乳酸继续增加，到一定程度后会使乳酸菌的生长繁殖被抑制。
二、尝试制作传统发酵产品
一、制作泡菜
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，甚至死亡。你可以查阅资料，设计实验跟踪检测泡菜在制作过程中亚硝酸盐含量的变化，并探索腌制方法、时间长短和温度高低等条件对亚硝酸盐含量的影响，寻求提高泡菜质量的措施。
6.进一步探究
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，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝胺（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。亚硝胺对动物具有致畸和致突变作用。
二、尝试制作传统发酵产品
一、制作泡菜
①亚硝酸盐
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)
②亚硝胺生成
6.进一步探究
二、尝试制作传统发酵产品
一、制作泡菜
泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
二、尝试制作传统发酵产品
一、制作泡菜
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。
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。
二、尝试制作传统发酵产品
5、关于泡菜发酵的叙述，不正确的是
A.泡菜发酵过程中所产生的亚硝酸盐，摄入过多对身体会造成伤害
B.煮沸泡菜盐水的目的是除去水中的氧气和杀灭盐水中的其他杂菌
C.制作泡菜利用的菌种是乳酸菌，其代谢类型为异养厌氧型
D.泡菜腌制时间过长，食盐用量过低，温度过高，都容易造成细菌大量滋生，亚硝酸盐含量增加
D
6、泡菜在发酵期间，由于乳酸菌的发酵作用，乳酸不断积累，因此可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量，将泡菜发酵过程分为三个阶段。下列说法错误的是
A.初期由于含有氧气且pH较高，坛内存在其他微生物的生长
B.中期由于乳酸不断积累，厌氧状态形成，乳酸菌成为优势物种
C.后期由于乳酸含量继续增加，发酵速度会逐渐变缓甚至停止
D.整个发酵过程中亚硝酸盐含量不断增加，故泡菜要尽早食用
D
练习
7、某同学制作泡菜时，向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”，并用5%的食盐水进行腌制。在不同的腌制时间测定了泡菜中亚硝酸钠的含量，结果见图。相关说法错误的是




A.加入“陈泡菜水”的目的是提供乳酸菌
B.泡菜“咸而酸”是食盐和乳酸所致的
C.制作泡菜的过程中，有机物的干重和种类将减少
D.从图中结果可知7天后食用泡菜比较合适
C
练习
练习
8、回答下列有关泡菜制作的问题：
(1)制作泡菜时，所用盐水煮沸，其目的是________________。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是___________________。
(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行_________的过程。该过程发生在乳酸菌的____________中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有_______、__________和__________等。
(4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ____________________________，原因是___________________。
除去氧气；杀灭杂菌
增加乳酸菌的数量
无氧呼吸
细胞质基质
温度
腌制时间
食盐用量
乳酸菌数量增多，杂菌数量减少
乳酸菌比杂菌更耐酸
练习
9、利用卷心菜、黄瓜发酵制作泡菜过程中，乳酸菌、酵母菌细胞数量和pH的变化如图所示。回答下列问题：
(1)自然界中，常见的乳酸菌有____________________。在细胞结构上，乳酸菌不同于酵母菌的显著区别是____________________，在代谢过程中，酵母菌区别于乳酸菌的代谢类型是____________。
乳酸链球菌和乳酸杆菌　
无核膜包被的细胞核
兼性厌氧型　
练习
(2)发酵初期，pH迅速下降的主要原因是______________________________。发酵中期，酵母菌通过____________(填“有氧呼吸”或“无氧呼吸”)进行增殖。在发酵过程中，酵母菌与乳酸菌间存在竞争关系，其强度的变化是____________________________ 。
(3)卷心菜发酵制作泡菜过程中，需要注意控制________________________，否则容易造成细菌大量繁殖，使___________的含量增加，影响泡菜的品质。
乳酸菌快速增殖，代谢产生了大量乳酸　
无氧呼吸
由小变大，再变小
腌制时间、温度、食盐的用量　
亚硝酸盐
9、利用卷心菜、黄瓜发酵制作泡菜过程中，乳酸菌、酵母菌细胞数量和pH的变化如图所示。回答下列问题：
酵母菌
①代谢特点：
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
二、制作果酒和果醋
出芽生殖
二、尝试制作传统发酵产品
单细胞真菌，代谢类型为异养兼性厌氧型；繁殖方式主要为无性生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖），但多以出芽方式进行。
②发酵原理（反应简式）
③生产应用：
可用于酿酒、制作馒头和面包等。
④影响因素：
温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28℃。
⑤分布：
在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。
醋酸菌
C6H12O6+2O2
酶
2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2
酶
CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
二、制作果酒和果醋
二、尝试制作传统发酵产品
①代谢特点：
好氧细菌，代谢类型为异养需氧型；醋酸菌的繁殖方式为二分裂。
当O2、糖源都充足时，能将糖分解成醋酸； 当缺少糖源时则将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。
②发酵原理（反应简式）
③生产应用：
可用于制作各种风味的醋。
1、材料用具
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）
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
2、制作过程
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;
去除表面灰尘、污物
避免葡萄破损，
减少被杂菌污染的机会
先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；
防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
防止野生菌种数量减少，影响发酵
排出气体
防止杂菌污染
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果醋发酵
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。
空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
果酒发酵的条件
① 温度：酿酒酵母的最适生长温度为28℃左右，酒精发酵时将温
度严格控制在18℃～30℃。
② 氧气：前期需O2 ，后期无氧。
③ pH：呈酸性。（5.0～6.0）
④ 时间： 10～12天
果醋发酵的条件：
① 温度：多数醋酸菌的最适生长温度为30～35℃ ，醋酸发酵时将温度严格控制在此范围内。
② 需要充足的氧气
③ pH：呈酸性。
④ 时间： 7~8天
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
3、结果分析与评价
（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？
在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；
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。
如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。
果醋发酵过程中一般不会出现气泡，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。
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
（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？
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、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
3、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？
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。
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
3、结果分析与评价
（4）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
a.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；
b.处理葡萄时应先冲洗再去除枝梗；
c.排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖
（5）在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
3、结果分析与评价
（6）如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？
a.闻
b.品尝
c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色）
（7）如何检测果醋的发酵情况？
a.闻；
b.品尝；
c.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值；
d.观察醋酸菌膜是否形成。
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
3、结果分析与评价
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。
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
项目 果酒制作 果醋制作
制作 原理 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：
____________________________
发酵 条件 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
一般18～30 ℃
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
“先通气，后密封”
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程，比较自己制作果酒和果醋的方法与这些流程有哪些异同。在此基础上，请思考：当把少量制作转化为大规模生产时，需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？
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样、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。
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。
二、尝试制作传统发酵产品
二、制作果酒和果醋
到社会中去
传统发酵技术
概念
来源
类型
实质
结果
应用
优点
缺点
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。
固体发酵及半固体发酵
原材料中天然存在或面团、卤汁等发酵物中的微生物
有氧或无氧条件下的物质氧化分解
生产人们需要的各种发酵产品
果酒、果醋、泡菜、酱油等的制作
操作简单，便于家庭式或作坊式生产，是文化的传承等
生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低等。
课堂小结
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醋酸
D
拓展应用
1.请举例说说你身边的传统发酵食品有哪些，它们的制作原理是什么。有机会的话，你也可以尝试做一做。
腐乳、泡菜、酱、豆豉等都是生活中常见的传统发酵食品。
2. 某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为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，结果见曲线图。请你帮他分析相关问题。
（1）据图分析，从亚硝酸盐的含量来看，你认为泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
应该在发酵10天后食用比较合适，因为此时的亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。
拓展应用
（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？
可能是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。
2. 某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为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，结果见曲线图。请你帮他分析相关问题。
（3）加入“陈泡菜水”的目的是什么？
“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。
拓展应用
3.有三位同学分别采用了三种不同的发酵装置来制作果醋。A同学用的是带盖的塑料瓶；B同学用的是没有盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的8层纱布覆盖；C同学则设计了如右图所示的发酵装置。结合果醋的制作原理，你认为哪一种发酵装置更适合制作果醋？你还能继续改进这种装置吗？
C同学的装置更适合制作果醋。出料口可以用来取样；充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气，从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼吸，提高发酵效率；排气口可以用来排出在发酵过程中产生的气体，它通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。
进一步改进：可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等。
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
装置使用：
①酒精发酵时，充气口关闭；排气口排除二氧化碳。
②乙酸发酵时，充气口连接气泵，输入氧气。
可以在充气口填充棉花或者安装其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等
10、如图为果酒与果醋发酵的简易装置及某兴趣小组设计的改进装置示意图，下列说法错误的是
A.用70%左右的酒精对上述装置进行消毒后，再装入果汁
B.甲装置在酿酒过程中被杂菌污染的机会比其他两装置大
C.丙装置转为果醋发酵更容易，只需通过气阀2通气即可
D.与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定
C
练习
练习
A
11、下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。下列相关叙述中，错误的是
A.根据图1可知，利用葡萄制作果醋时，必须先进行酒精发酵然后再进行果醋发酵
B.冲洗葡萄时不能次数过多，否则果酒的制作会失败
C.图2中的装置中排气口弯曲可防止被空气中的杂菌污染
D.制作果酒要关闭充气口、打开排气口，制作果醋时充气口和排气口都要打开
A
练习
12、（2022海南）发酵食品在我国传统饮食文化中占有重要的地位。下列关于家庭制作果酒、果醋的叙述，错误的是
A.果酒制作要选择新鲜葡萄冲洗后除去枝梗，再榨汁备用
B.果酒制作过程中为防止杂菌污染，只能拧松发酵瓶盖而不能打开瓶盖
C.果酒中的酒精可以作为醋酸菌发酵的碳源和能源
D.果酒制成后只需要将装置移至温度略高的环境中就能酿成果醋
13、（2022江苏）某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是
A.果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器
B.果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多
C.果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时
D.果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深
D
A
练习
14、(2021湖北)中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是
A.泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B.馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C.米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长
D.酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
B
15、(2020辽宁)利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸杆菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是
A.乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖
B.酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C.酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D.接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度
B
16、（ 2021山东）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
D
练习
17、如图表示利用葡萄汁进行发酵时可能发生的物质变化。下列有关叙述错误的是
A.过程③④⑤都需要O2参与
B.当氧气、糖源都充足时，醋酸菌
可以直接发生过程⑤
C.过程②④所需要的最适温度相同
D.酵母菌发生过程①②的场所相同
C
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