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第一章 发酵工程
第三节 发酵工程为人类提供多样的生物产品（第1课时）
素养目标
了解发酵与传统发酵技术，认同我国劳动人创造力。
社会责任
设计果酒和果醋的制作流程，并探究果酒醋制作过程中发 酵条件的控制。
科学探究
教学重难点
能简述影响传统发酵食品风味的因素
通过制作果酒、果醋和泡菜学会传统发酵方法
课程导入
马奶酒营养丰富，含人体所需多种氨基酸、维生素，并有祛寒回暖、健胃开脾、营养滋补、治疗风湿的功效。故此蒙医常通过奶酒和其他药物来治疗肠胃病、腰腿疼、肺结核等疾病。
那么马奶酒的制作过程是什么样子的？
课程导入
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
巴斯德
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
发酵和发酵技术
比较
发酵
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。
传统发酵技术
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。
01
02
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
蒸馏取酒
利用酒精的沸点（78.5℃）和水的沸点（100℃）不同
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
酱油
由“酱”演变而来。中国是世界上最早制造和食用酱的国家，早在西周时期就已经出现了使用肉类、鱼类发酵而成的“醢”
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
常见的发酵食品、饮料和调味品
微生物种类：主要是霉菌、酵母菌和乳酸菌等。不同发酵食品所需要的菌种不同。
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
酵母菌
只是对进行出芽生殖或裂殖的真核生物、单细胞微生物的统称
异养需氧型
代谢类型
生成醋酸反应式
生成酒精反应式
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
酶
C2H5OH+2O2 2CH3COOH＋2CO2＋2H2O+能量
酶
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
影响传统发酵食品风味的因素
不同微生物或同种微生物在不同环境条件下进行的代谢活动，所形成的代谢产物不同，制成的发酵食品的风味也就不同。
不同的菌种在混菌发酵的不同阶段发挥的作用不同
不同的菌种的酶不同
大豆
（蛋白质)
黑曲霉
（蛋白酶）
小分子的肽和氨基酸
乙醇、甘油等
加入酵母菌
乳酸
加入乳酸菌
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
影响传统发酵食品风味的因素
传统发酵技术产品
现代工程发酵产品
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
影响传统发酵食品风味的因素
同类的发酵产品涉及的菌种也不尽相同
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
影响传统发酵食品风味的因素
群落中的不同微生物相互作用可导致发酵制品风味的不同
可能互利
可能竞争
酸奶发酵过程中的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的特定菌株之间就存在互利的关系，保加利亚乳杆菌代谢产生的小肽和氨基酸可促进嗜热链球菌的生长，而嗜热链球菌代谢产生的甲酸和二氧化碳可刺激保加利亚乳杆菌的生长。
乳酸菌在糯米酒发酵过程中产生的乳酸与酵母菌发酵产生的酒精发生反应生成酯类，同时乳酸菌代谢过程中产生乙醛和双乙酰，它们都与糯米酒特殊的风味有关。
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
实验原理
果酒：酵母菌在无氧条件下，通过厌氧呼吸，将葡萄糖氧化为乙醇和二氧化碳。
1
果醋：醋酸菌在有氧条件下，将乙醇氧化为醋酸。
2
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
方法步骤
在矿泉水瓶盖上戳一个小洞，将可弯折吸管的短臂插入小洞，再用凡士林密封吸管与小洞的连接处。待装入葡萄、盖好盖子后，再将吸管长臂插入水中。
防止O2进入
防止空气中的杂菌污染
排出CO2，平衡发酵罐内压强
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
方法步骤
将葡萄用清水洗净、晾干后，连皮挤碎后分别放入编号为1、2的两个矿泉水瓶中。所放入的葡萄体积不要超过矿泉水瓶1/2。
让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖；
防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
方法步骤
将葡萄用清水洗净、晾干后，连皮挤碎后分别放入编号为1、2的两个矿泉水瓶中。所放入的葡萄体积不要超过矿泉水瓶1/2。
让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖；
防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
方法步骤
1号矿泉水瓶加入葡萄+白糖+干酵母（温水调匀）
2号矿泉水瓶加入葡萄+白糖
制备装置
冲洗沥干
装瓶
酒精发酵
挑选葡萄
最适发酵温度：25℃左右
果酒
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
方法步骤
制备装置
冲洗沥干
装瓶
酒精发酵
挑选葡萄
最适发酵温度：25℃左右
果酒
观测指标：每天定时观察矿泉水瓶内葡萄的变化以及吸管长臂排出气泡的速度。
待不再有气体产生时，停止发酵
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
方法步骤
制备装置
冲洗沥干
装瓶
酒精发酵
挑选葡萄
最适发酵温度：25℃左右
果酒
产物检测：闻气味，酸性条件下重铬酸钾由橙色变为灰绿色。
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
方法步骤
制备装置
冲洗沥干
装瓶
酒精发酵
挑选葡萄
最适发酵温度：30—35℃
果酒
产物检测：酸碱指示剂（pH试纸）；闻气味。
醋酸发酵
果醋
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
果酒发酵与果醋发酵的装置
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
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
制作果酒和果醋的比较
比较项目 果酒制作 果醋制作
发酵 菌种 菌种
代谢类型
发 酵 条 件 温度
时间
氧气
pH
联系
25 ℃
30~35 ℃
7~10 天
7~8 天
前期需氧、后期无氧
一直需氧充足的氧气
酸性
酸性
醋酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，酒精发酵为醋酸发酵提供原料
酵母菌
醋酸菌
异养兼性厌氧型
异养需氧型
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用酵母菌、醋酸菌制作果酒和果醋
1.瓶中的葡萄的总体积为什么不要超过矿泉水瓶体积的1/2？
2.制作果醋时，为什么要给发酵好的果酒通入空气？
留有1/2的空间，其中的氧气能促进酵母菌快速繁殖。酵母菌发酵会产生CO2，葡萄过多可能导致发酵液溢出。
醋酸菌是好氧菌，将酒精转化为醋酸时需要O2参与。
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用乳酸菌发酵制作泡菜
目的要求
泡菜是利用附生在蔬菜表面的植物乳杆菌、短乳杆菌和明串珠菌等发酵制成的。这些微生物一般为厌氧、兼性厌氧或微好氧菌。它们的发酵产物不仅有乳酸，还会有醇、酯等，因而使泡菜具有特殊的风味
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
体验传统发酵--利用乳酸菌发酵制作泡菜
方法步骤
选择
原料
修整、洗涤、晾晒、切分成条状或片状
称取
食盐
配制
盐水
加入调味料，装坛
发
酵
成品
泡菜坛洗净，并用热水洗坛内壁两次。
（盐+冷开水）
将坛口用水封好
某些食品、饮料及调味是运用传统发酵技术生产的
1.用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需要什么条件？
2.泡菜发酵初期发酵坛的水槽内会间歇性有气泡冒出的原因是什么？
目的是给泡菜坛内创造无氧环境；这说明泡菜制作需要在无氧条件下进行。
气泡产生的原因是酵母菌等微生物进行细胞呼吸产生CO2
体验传统发酵--利用乳酸菌发酵制作泡菜
3.如果制作的泡菜“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。
课堂练习
1.下列有关传统发酵技术的描述，正确的是（ ）
A.传统发酵技术所用的菌种一般是纯净的菌种
B.传统发酵技术是利用各种微生物在有氧条件下将大分子有机物分解成小分子有机物的技术
C.传统发酵技术的目的是获得发酵产品或更多的微生物
D.果酒、果醋、泡菜等是传统发酵技术的产物
D
解析：传统发酵技术所用的菌种一般是原材料中天然存在的微生物，或是面团、卤汁等发酵物中的微生物，一般为混合菌种，A错误；传统发酵技术是利用微生物在有氧或无氧条件下将物质分解的技术，B错误；传统发酵技术的目的是生产各种发酵产品，C错误；传统发酵技术的应用包括果酒、果醋、泡菜等的制作，D正确。
课堂练习
2.下列有关果酒自然发酵流程的叙述，正确的是（ ）
A.将选择好的新鲜葡萄进行适当冲洗，清除果皮上的所有杂菌
B.先去枝梗再冲洗，防止冲洗时枝梗刺破葡萄皮造成污染
C.最好对榨取的葡萄汁进行灭菌处理，有效防止杂菌污染
D.发酵装置不进行严格灭菌仍能获得良好的发酵效果
D
解析：葡萄酒的自然发酵需利用葡萄本身携带的酵母菌进行发酵，因此不能去除葡萄果皮上的菌种，对葡萄进行冲洗是为了去除葡萄的腐烂部分与杂质等，A错误；选择新鲜的葡萄，应先冲洗再去枝梗，以防止污染，B错误；榨取的葡萄汁中含有酵母菌，不能进行灭菌处理，C错误；由于酵母菌进行旺盛的发酵时发酵瓶中为缺氧、酸性环境，其他微生物的生长繁殖受抑制，因此发酵装置不进行严格灭菌仍能获得良好的发酵效果，D正确。
课堂练习
3.每到葡萄成熟的时候，有很多家庭会在家里酿葡萄酒。下列相关叙述正确的是（ ）
A.果酒制作是利用酵母菌的无氧呼吸，其最适温度是30~35℃
B.自酿的葡萄酒口味不佳是因为葡萄没有彻底清洗，有杂质
C.葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液
D.发酵瓶里装入的葡萄汁不能超过瓶体积的1/2，密封发酵前要通入CO2气体
C
解析：果酒制作是利用酵母菌的无氧呼吸，其最适温度是18~30℃，A错误；自酿的葡萄酒口味不佳可能是因为发酵时菌种不单一或发酵过程中密封不严，导致其他微生物繁殖，B错误；紫色葡萄的葡萄皮中含有花青素等色素，使葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入了发酵液，C正确；发酵瓶里装入的葡萄汁不能超过瓶体积的子，即留有1/2空间，且密封发酵前无需通入CO2气体，D错误。
课堂练习
4.某人利用乳酸菌制作泡菜，因操作不当导致泡菜腐烂。下列原因中正确的是（ ）
①罐口密闭缺氧，抑制了乳酸菌的生长和繁殖
②罐口封闭不严，氧气抑制了乳酸菌的生长和繁殖
③罐口封闭不严，氧气抑制了其他腐生菌的生长和繁殖
④罐口封闭不严，促进了好氧腐生菌的生长和繁殖
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
B
解析：泡菜的制作离不开乳酸菌，乳酸菌是厌氧细菌，罐口密闭缺氧，抑制了其他好氧菌的生长和繁殖，能促进乳酸菌的生长和繁殖，有利于乳酸菌发酵，①错误；如果罐口封闭不严，氧气的存在会抑制乳酸菌的生长和繁殖，不利于乳酸菌发酵，②正确；罐口封闭不严，会促进其他好氧腐生菌的生长和繁殖，易造成泡菜腐烂变质，③错误，④正确。故选B。

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