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(共31张PPT)
1.1 传统发酵技术的应用
| 科技探索之路 | - 从传统发酵技术到发酵工程
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。
一、发酵与传统发酵技术
1.发酵
（1）概念：
（2）原理：
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。
原料
适宜的条件
微生物代谢
人类所需产物
（复杂分子）
（简单分子）
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。
（1）概念：
（2）类型：
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
【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？
提示　发酵的生产条件不易控制，容易受杂菌污染，菌种差异，杂菌情况不明。
混合菌种
通常是家庭式或作坊式
2. 传统发酵技术——腐乳
（1）原理
酵母、曲霉和毛霉等多种微生物
(毛霉起主要作用)
蛋白质
脂肪
小肽
氨基酸
甘油
脂肪酸
+
+
脂肪酶
蛋白酶
毛霉：分布广泛
代谢类型：异养好氧型
生殖类型：孢子生殖
适宜温度：15~18℃
让豆腐上长出毛霉
加盐腌制
加卤汤装瓶
密封腌制
制腐乳坯
含水量70%左右为宜，含水量过高不易成形，过低不利于毛霉生长。
目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶
目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长
卤汤是由酒（12%）及各种香辛料配置而成
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
制作过程：
2.泡菜制作
（1）菌种：
乳酸菌
①菌种来源：
植物体表面天然的乳酸菌
②代谢类型：
异养厌氧型
③种类：
乳酸链球菌、乳酸杆菌
（原核生物）
（2）发酵原理：
在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
发酵期间，乳酸会___________，当它的质量百分比为____________时，泡菜的口味、品质最佳。
不断积累
0.4%-0.8%
乳酸链球菌（球状）
乳酸杆菌（杆状）
配制盐水蔬菜处理装坛加盐水封坛发酵过高：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、除氧泡菜发酵初期，大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，产生较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；留有一定空间，方便拿取泡菜。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；创造无氧环境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，在发酵过程中注意向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间；不影响乳酸菌的生命活动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；（3）制作泡菜方法步骤：舌尖上的中国——四川泡菜
1、配置盐水
2、新鲜蔬菜处理、装坛
3、倒冷却盐水
4、封坛发酵
如果加一些陈泡菜汁更好，相当于接种乳酸菌，减少腌制时间
制作流程
你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何？
一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无霉花浮膜，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。
泡菜虽好吃，但不宜多吃，泡菜中的亚硝酸盐会危及人体健康。
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。
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，蔬菜中亚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
1.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；
2.膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，绝大部分亚硝酸盐只是“过客”，随尿排出。
3.当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3g～0.5g时，会引起中毒，当摄入总量达到3g时，会引起死亡。
蔬菜水果
亚硝酸盐
pH、温度
微生物
亚硝胺
硝酸盐
硝酸盐还原菌
维生素C、E
和酚类物质
人类的某些癌症与亚硝胺(化学致癌因子)有关
配制盐水
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
发酵初期：蔬菜刚入坛时，其表面带人的微生物，主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等较为活跃。它们进行发酵产生较多的乳酸、酒精、醋酸和二氧化碳等。二氧化碳以气泡从坛沿水槽内间歇性地放出，从而使坛内逐渐形成缺氧状态。此阶段泡菜液的含酸量0.3%～0.4%，该阶段是泡菜的初熟阶段，菜质咸而不酸、有生味。
发酵中期：由于初期乳酸发酵使乳酸不断积累，pH下降，乳酸菌开始活跃，乳酸的积累量可达到0.6%～0.8%，pH为3.5～3.8。这一期间为泡菜完全成熟阶段，泡菜有酸味而且清香。
低氧酸性环境利于乳酸菌的活动
杂菌消耗氧气产二氧化碳
配制盐水
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
发酵后期：继续进行乳酸发酵，乳酸含量继续增加，可达1.0%以上。当乳酸含量达到1.2%以上时，乳酸菌的活性受到抑制，发酵速度逐渐变缓至停止。此阶段泡菜液的酸度过高，风味不佳。
腌制过程中，要注意腌制的时间、温度和食盐用量。发酵温度高；食盐用量过低；发酵时间短容易导致细菌大量增殖，产生较多的亚硝酸盐
泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化
泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少（有氧气，乳酸菌的活动受到抑制） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用）
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动） 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（乳酸积累，pH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）
曲线模型
“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。”（王翰）
诗中提及的葡萄酒是古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？
从社会中来
二. 尝试制作传统发酵食品
酵母菌
异养兼性厌氧型
酿酒、制作馒头和面包
（单细胞真菌）
分布在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。
① 代谢类型：
③ 应用：
② 最适生长温度：
18～30℃。
2. 酒精发酵
在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
酶
原理：
02
3. 醋酸发酵
醋酸菌
异养需氧型
① 代谢类型：
③ 应用：
②最适生长温度：
可用于制作各种风味的醋。
30～35℃。
（原核生物）
“糖制醋”
“酒制醋”
②当缺少糖源时，能将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸
酶
C2H5OH ＋O2
CH3COOH （乙酸）＋ H2O+能量
原理：
①当氧气、糖源充足时，能将糖分解成乙酸;
C6H12O6＋2O2 2CH3COOH（乙酸）＋2CO2＋2H2O+能量
酶
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;
除灰去污
避免葡萄破损，减少杂菌污染
①有氧条件，利于酵母菌快速繁殖；耗尽O2后，再进行酒精发酵；
②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
无需多次。防止菌种减少，影响发酵
排出CO2 ，防止爆裂
防止杂菌污染
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
果酒制作步骤：
充气口
排气口
出料口
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;
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
果醋制作步骤：
充气口
排气口
出料口
02如何检测果酒和果醋的制作是否成功？果酒：a.闻b.品尝c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测果醋：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.尝试制作传统发酵食品——果酒、果醋二、尝试制作传统发酵食品
2.制作果酒和果醋
（5）方法步骤：
发酵瓶
小结1：果酒和果醋实验设计流程图
无氧
有氧
挑选葡萄
冲洗
榨汁
醋酸发酵
酒精发酵
果酒
果醋
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种
菌种来源
菌种代谢类型
菌种细胞类型
发酵原理 在有氧条件下： 在无氧条件下： 氧气、糖源都充足时：
缺少糖源时：
发酵 条件 温度
时间
氧气
酵母菌
小结2：果酒制作与果醋制作的比较
醋酸菌
主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
异养兼性厌氧型
异养需氧型
真核细胞
原核细胞
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
空气中的野生型醋酸菌
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
酶
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
酶
28℃
30-35℃
10-12d
7-8d
初期需氧，后期不需氧
需要氧气
果酒 果醋 腐乳 泡菜
微生物
原理
反应条件
检测方法
酵母菌
醋酸菌
毛霉
乳酸菌
酵母菌的无氧呼吸产生酒精
18~30 ℃，无氧
重铬酸钾与其反应呈灰绿色
醋酸菌的有氧呼吸产生醋酸
30~35℃，通入氧气
品尝、pH试纸检测
毛霉产生蛋白酶和脂肪酶等
15～18℃接种，酒精含量控制在12％左右
乳酸菌无氧呼吸产生乳酸
常温，无氧条件
pH检测，亚硝酸盐的检测方法
小结3：
习题巩固
(1)腐乳的制作仅是毛霉参与了豆腐的发酵( )
(2)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的
无氧发酵( )
(3)制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少( )
(4)传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主( )
(5)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于
果醋发酵温度( )
(6)在果酒发酵后期松松瓶盖的间隔时间可延长( )
(7)在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气( )
(8)在制作葡萄酒的过程中，应先去除葡萄的枝梗，
再进行反复冲洗( )
1.判断题
×
√
×
√
×
√
√
×
习题检测
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。（ ）
×
×
√
习题检测
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
习题巩固
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系进行充气，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。
充气口
排气口
出料口
C同学设计的发酵装置示意图排气

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