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主讲老师：
§1-1 传统发酵技术的应用
高中生物选择性必修三
“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？
提示：葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来的，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乙酸，因此两者口感不同。
从社会中来
葡萄及葡萄酒
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。
夏禹时期，已有了关于少康（即杜康）造秫酒的传说。人类最初可能是发现储存的水果会自然发酵变成酒，因而逐渐摸索出酿酒技术的。
酿酒技术给古代人民的生活增添了丰富的色彩。我国具有悠久的酿酒文化和历史，许多古老的酿酒工艺一直保留并延续至今。
汉代砖刻上的酿酒图
展示我国古代酿酒作坊的绘画作品
1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的。
此后，人们才开始了解发酵的本质。
巴斯德正在做实验
思考：什么叫发酵呢？
发酵
含义：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。
发酵
原理：不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
酵母菌发酵产生酒精
乳酸菌发酵产生乳酸
腐乳的制作
原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸。
特点：味道鲜美，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。
菌种：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
显微镜下的毛霉
正在发酵的豆腐坯
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、卤汁等发酵物陈酿中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
定义
原材料中天然存在的微生物
前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物陈酿中的微生物
菌种
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。
特点
传统发酵技术
利用传统发酵技术制作的食品还有酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等，它们是我国传统饮食文化的重要组成部分。
应用
尝试制作
传统发酵食品
菌种举例——乳酸菌
厌氧细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸：
特点
可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。
用途
种类很多，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌。
种类
酶
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）＋能量
在自然界中分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内都有乳酸菌分布。
分布
乳酸链球菌
乳酸杆菌
菌种举例——酵母菌
单细胞真菌，兼性厌氧微生物，无氧条件下能进行酒精发酵：
特点
可用于酿酒、制作馒头和面包等。
用途
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
能以多种糖类作为营养物质和能量的来源，因此在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面经常可以发现酵母菌的存在。
分布
酵母菌
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℃。
影响因素
菌种举例——醋酸菌
好氧细菌
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：
特点
可用于制作各种风味的醋。
用途
多数醋酸菌的最适生长温度为30~35℃。
影响因素
醋酸菌
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
酶
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
酶
【探究·实践】
制作传统发酵食品
制作泡菜
制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的。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。
原理
食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛料、泡菜坛或其他密封性良好的罐子等。
材料用具
制作泡菜
配制盐水
方法步骤
材料处理
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。
将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豇豆等）洗净，切成块状或条状，混合均匀。
制作泡菜
装坛和加香辛料
方法步骤
继续装至八成满。
晾干后装入泡菜坛内。
装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料。
制作泡菜
倒盐水
方法步骤
封坛发酵
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。
向坛盖边沿水槽注满水，并在发酵过程中补充水，据室内温度控制发酵时间。
制作泡菜
制作泡菜
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？
结果分析与评价
2.为什么泡菜坛只能装八成满？
用水密封泡菜坛的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。
【提示】在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。
制作泡菜
3. 你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何？
结果分析与评价
根据实际情况回答。
制作果酒和果醋
许多新鲜水果（如葡萄）的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌。在这些酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒。在有氧的条件下，果酒经醋酸菌的作用还可以进一步发酵成果醋。
原理
新鲜的水果（如葡萄、苹果、山楂和龙眼等）、洗洁精、体积分数为70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。
材料用具
制作果酒和果醋
清洗消毒
方法步骤
材料处理
将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，用70%的酒精消毒，晾干备用。
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。
制作果酒和果醋
榨汁装瓶
方法步骤
用榨汁机榨取葡萄汁
将葡萄汁装入发酵瓶中（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。
制作果酒和果醋
酒精发酵
方法步骤
取样监测
18~30℃发酵。每隔12h左右将瓶盖拧松一次，再拧紧瓶盖。发酵时间10~12d。
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行监测。
制作果酒和果醋
醋酸发酵
方法步骤
葡萄酒制作完成，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋发酵。30~35℃，7~8d。
制作果酒和果醋
制作果酒和果醋
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？
结果分析与评价
【提示】在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；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。
制作果酒和果醋
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？
结果分析与评价
【提示】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。
制作果酒和果醋
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？
结果分析与评价
【提示】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。
制作果酒和果醋
你制作的果酒和果醋的口味如何？如果你对结果不满意，应该如何改进？
结果分析与评价
根据实际情况回答。
传统发酵技术局限及解决办法
传统发酵食品的制作过程没有接种菌种，而是利用天然存在的菌种。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。
局限
解决办法
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。

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