资源简介

(共30张PPT)
离不开微生物发酵
你知道的发酵食品有哪些？
你会制作吗？
汉代砖刻上的酿酒图
我国古代酿酒作坊的绘画作品
我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵生产酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等发酵食品。
约9000年前
20世纪70年代以后
1857年
1897年
20世纪80年代
1957年
20世纪
40年代
巴斯德证明：酒精发酵是由活的酵母菌引起的。
科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐步了解发酵的本质。
微生物的分离和纯化技术得到了应用，作坊式手工生产向工业化生产方向发展。
在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术，实现青霉素生产产业化。
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。
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。
人类能自动记录和控制发酵过程的全部参数，大批量合理生产发酵产物。
固体发酵→半固体发酵、液体发酵
厌氧发酵→深层通气液体发酵
科技探索之路：从传统发酵技术到发酵工程
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。
(教材P5 黑体字)
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。（教材章前语）
（1）概念
（2）原理
1. 发酵
（3）类型：
①需氧发酵：醋酸发酵（醋）
②厌氧发酵：酒精发酵、乳酸发酵（泡菜、酸奶）
一、发酵与传统发酵技术
2. 传统发酵技术
（1）概念
（2）形式
（3）类型
①固体发酵：泡菜、腐乳等
②半固体发酵：豆豉、酱、酱油等
泡菜
白酒
腐乳
豆豉
酱
酱油
①原料 ②参与发酵的微生物
酵母菌、曲霉、毛霉：真菌，真核生物，异养需氧型
（4）实例：腐乳
一、发酵与传统发酵技术
③发酵原理
蛋白质
小分子肽 + 氨基酸
蛋白酶
（此外，微生物还可以产生脂肪酶，将脂肪分解为脂肪酸和甘油）
方法步骤
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
8天左右
目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生长
加卤汤装瓶
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
方法：随豆腐层数加高增加盐用量，接近瓶口表面，铺厚一点
一、发酵与传统发酵技术
【思考辨析】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？
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。
发酵的生产条件不易控制，容易受杂菌污染。
2.使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？
一、发酵与传统发酵技术
传统发酵技术
操作简单易上手
有利于传承文化
生产条件不易控制
容易受杂菌污染
生产效率低
韩国泡菜相传是从我国传入的，堪称韩国“第一菜”。
二、尝试制作传统发酵食品
（一）制作泡菜
1. 菌种
2. 代谢类型
3. 常见种类
5. 应用
乳酸杆菌（杆状）
乳酸链球菌（球状）
4. 分布广泛
6. 发酵原理
（一）制作泡菜
二、尝试制作传统发酵食品
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量
酶
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。
菌种从哪里来？
（一）制作泡菜
7.方法步骤
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；
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；
配制盐水
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵测定亚硝酸盐含量
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。
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。
发酵初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因？
杀菌除氧
创造无氧环境
（一）制作泡菜
泡菜好吃，但不宜多吃，为什么？
标准显色液
检测原理——比色法
亚硝酸盐为白色粉末，有咸味，可作食品添加剂。
在泡菜的腌制过程中会有亚硝酸盐的产生。亚硝酸盐含量较低时，不会危害健康。当人体食入0.3-0.5克的亚硝酸盐即可引起中毒，3克导致死亡。
在酸性条件下，亚硝酸盐与特定化学物质反应，出现玫红色。待检液进行反应后与标准显色液进行比较，可估算其含量。
亚硝酸盐 亚硝胺（强致癌物）
腌制方法、时间长短、温度高低、食盐用量等都会影响亚硝酸盐的含量。
亚硝酸盐含量的测定
某同学在制作泡菜前，査阅资料得知，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，结果见右栏曲线图。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？
应该在发酵13天后食用比较合适，因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。
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。
“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2
泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵前期
发酵中期
发酵后期
变化曲线
少（O2抑制乳酸菌活动）
少
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动）
增多
达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动）
继续增多，
最后保持稳定
下降至保持相对稳定
（硝酸盐还原菌被完全抑制）
1. 制作果酒应用的微生物
（1）代谢类型
（2）分布
（3）重要影响因素
（二）制作果酒和果醋
二、尝试制作传统发酵食品
电镜下的酵母菌
（4）原理
有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：
无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：
C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2＋能量
酶
C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O＋能量
酶
（5）应用
菌种从哪里来？
2. 制作果醋应用的微生物
（1）代谢类型
（2）原理
①当氧气、糖源充足时，能将糖分解成乙酸
②当缺少糖源时，能直接将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸
（二）制作果酒和果醋
二、尝试制作传统发酵食品
（3）应用
（4）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
C6H12O6 + 2O2 → 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O + 能量
酶
酶
C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O + 能量
糖制醋
酒变醋
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。
制造有氧条件，进行醋酸发酵；又减少空气中的尘土污染
防止氧气进入，利于酒精发酵
（二）制作果酒和果醋
怎样判断果酒、果醋的制作是否成功呢？
果酒：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）
果醋： a.闻
b.品尝
c.使用pH试纸检测和比较发酵前后的pH值
d.观察醋酸菌膜是否形成
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果酒：发酵液（会或不会） 出现气泡 ；
紫色葡萄皮的 进入发酵液，使葡萄酒呈 色。
②果醋：一般 （会或不会） 出现气泡 ，
发酵完成时，在发酵液的液面会出现一层菌膜，是
。
会
花青素
深红色
不会
醋酸菌膜
10天左右
果酒与果醋结果分析与评价
（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？
还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。
乳酸菌能将糖分解为甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。
可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量；
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。
可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。
结果分析与评价（p7）
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，不会继续发酵。
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。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。
结果分析与评价（p7）
结构 作用 酒精发酵时状态 醋酸发酵时状态
充气口
排气口
出料口
通入空气
关闭
打开，并接入气泵
排出CO2
打开
打开
便于取样监测
关闭
关闭
①为什么排气口胶管长而弯曲？
②该装置还能继续改进吗？
防止空气中微生物的污染
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
拓展：果酒和果醋发酵的装置
有3位同学分别采用了3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同学用了没有盖的塑料瓶，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？
A同学装置不能透气；
B同学装置透气性差。
C同学装置更适合。
拓展应用3
【思考】该装置还能继续改进吗？
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。
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
D
√
×
×
练习与应用（p8）
到社会中去
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？
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。
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。
发酵 产品 所需 菌种 生物 分类 代谢类型 适宜温度 发酵对氧
的需求
泡菜 ______ 原核 生物 ________ 18～20 ℃ 密闭不需氧
果酒 ______ ____ ____ 异养 兼性厌氧 _________ 前期需氧，
后期不需氧
果醋 ______ ____ ____ ________ _________ 一直需氧
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
异养厌氧
真核
生物
原核
生物
异养需氧
18～30 ℃
30～35 ℃
小结：
制作泡菜、果酒、果醋的微生物及其代谢特点
(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】
√
×
√
×
×
×
练一练
（1）图中A过程指 ,B过程是指 ,去除葡萄的枝梗应在A过程 (填“之前”或“之后”)。
（2）图中酒精发酵和醋酸发酵中涉及的主要微生物在细胞结构上的主要区别是 。
（3）从装置图可以看出，加入发酵瓶中的果浆只占发酵瓶的2/3，目的是 。
（4）制果醋时，要适时通过[ ] 进行充气，原因是
。
冲洗沥干
酒精发酵
之后
是否有以核膜为界的细胞核
让酵母菌在有氧条件下大量繁殖
①
充气口
醋酸菌是需氧型细菌，发酵过程需要氧气的参与
1.果酒和果醋含丰富的有机酸、氨基酸、维生素，有良好的营养和保健作用，受到消费者的喜爱。请根据果酒和果醋的制作流程和装置回答有关问题:
练一练
2．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
练一练
3．某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是 (　　)
A．选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁
B．将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁
C．酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D．酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵
4.下列与果酒、果醋和泡菜制作有关的叙述，正确的是 (　　)
A．制作果醋的前提是制作果酒，因为醋酸菌可将酒精氧化为乙酸
B．通常情况下，泡菜制作1～2天即可食用，并需偶尔进行排气操作
C．使用的菌种通常取自于自然环境，若要提高产品品质，可接种优良菌种D．所用制作原料和器具都需要进行严格灭菌，且发酵全过程都需在无菌环境
B
练一练
C

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