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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。
第1章 发酵工程
新课导入
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、水果等发酵成含酒精的饮料。后来,人们通过自然发酵和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
2.原理：
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。
3.类型：
需氧发酵
厌氧发酵
如：醋酸发酵、谷氨酸发酵
如：酒精发酵、乳酸发酵
1.概念：
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。
一、发酵与传统发酵技术
【任务一】1.阅读课本第5页第一段，明确发酵的概念、原理和类型。
一、发酵与传统发酵技术
【任务一】2.阅读课本第5页第2段，说出腐乳制作的原理、过程和优点。明确传统发酵技术的概念、类型、缺点和发酵产品。
一、发酵与传统发酵技术
【任务一】2.阅读课本第5页第2段，说出腐乳制作的原理、过程和优点。
腐乳制作
1.原理:
2.过程:
让豆腐上长出毛霉
香料腌制
密封发酵
豆腐发酵中的毛霉
3.优点:
味道鲜美，易于消化吸收，便于保存。
你还知道哪些是通过传统发酵制作的食品呢？
豆瓣酱、酱油、醋、泡菜、豆豉、葡萄酒、手工酸奶、馒头等......
蛋白质
脂肪
小分子肽
氨基酸
甘油
脂肪酸
+
+
酵母、曲霉和毛霉等多种微生物(毛霉起主要作用)
真核生物
异养需氧型
电子显微镜下的毛霉
传统发酵技术
1.概念
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。
2.类型
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。
4.发酵产品
利用传统发酵技术制作的食品有酒、腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉（chǐ）等。
生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一等。
3.缺点
一、发酵与传统发酵技术
【任务一】2.阅读课本第5页第2段，明确传统发酵技术的概念、类型、缺点和发酵产品。
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】1、阅读课本第5页第3段，第6页第1段，第7页第1段，明确传统发酵食品制作所利用的微生物都有哪些？并对其代谢特点、发酵原理和生产应用等方面进行分析。
（1）乳酸菌
乳酸链球菌和乳酸杆菌。
C6H12O6
酶
2C3H6O3（乳酸）+能量
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】1、阅读课本第5页第3段，第6页第1段，第7页第1段，明确传统发酵食品制作所利用的微生物都有哪些？并对其代谢特点、发酵原理和生产应用等方面进行分析。
①代谢特点
厌氧细菌，代谢类型为异养厌氧型；在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。
②发酵原理
（反应简式）
③生产应用
可用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。
④分布
广泛分布于空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。
⑤常见类型
（2）酵母菌
在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。
C6H12O6
酶
2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】1、阅读课本第5页第3段，第6页第1段，第7页第1段，明确传统发酵食品制作所利用的微生物都有哪些？并对其代谢特点、发酵原理和生产应用等方面进行分析。
①代谢特点
单细胞真菌，代谢类型为异养兼性厌氧型；在无氧的情况下能进行酒精发酵。
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
（3）醋酸菌
C6H12O6+2O2
酶
2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2
酶
CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】1、阅读课本第5页第3段，第6页第1段，第7页第1段，明确传统发酵食品制作所利用的微生物都有哪些？并对其代谢特点、发酵原理和生产应用等方面进行分析。
①代谢特点
好氧细菌，代谢类型为异养需氧型；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。
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】2.阅读课本第6页的探究实践“制作传统发酵食品”中的制作泡菜，明确制作泡菜的原理、应用细菌和制作步骤。完成后思考以下问题。
1. 为什么要向酸菜中加老酸水？为什么要加老酸奶？
2. 酸菜控制温度多少度？酸奶多少度？
3.为什么要对装酸奶的容器开水煮沸？为什么酸菜开始的时候可以加一点酒？
4. 酸菜如果表面长白膜是什么？怎么处理？
亚硝酸盐的含量低
乳酸含量0.4%~0.8%时，口味、品质最佳。
1. 原理
2. 应用的微生物
3. 材料用具
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+ 能量
酶
①分类地位：
②代谢类型：
④种类：
③分布：
⑤应用：
乳酸菌
异养厌氧型
空气、土壤、植物体表、人或动物肠道
常见乳酸链球菌、乳酸杆菌（做酸奶）
乳制品的发酵、泡菜的腌制
植物体表面天然的乳酸菌
新鲜蔬菜、调味品、泡菜坛或其他密封性良好的罐子
原核生物
随乳酸增加， pH会变小，口感变酸。
二、尝试制作传统发酵食品
4.制作泡菜的方法步骤
配制盐水
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；
原料处理、装坛
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；
加盐水
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；
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。
二、尝试制作传统发酵食品
接种更多的乳酸菌
乳酸菌最适温度是37℃左右
灭菌，防止杂菌污染
是产膜酵母形成的；加酒处理。
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】2.阅读课本第6页的探究实践“制作传统发酵食品”中的制作泡菜，明确制作泡菜的原理、应用细菌和制作步骤。完成后思考以下问题。
1. 为什么要向酸菜中加老酸水？为什么要加老酸奶？
2. 酸菜控制温度多少度？酸奶多少度？
3.为什么要对装酸奶的容器开水煮沸？为什么酸菜开始的时候可以加一点酒？
4. 酸菜如果表面长白膜是什么？怎么处理？
(1)亚硝酸盐为白色粉末，外观与食盐相似，有咸味，易溶于水，可作食品添加剂。
(2)亚硝酸盐分布广泛，蔬菜、咸菜、豆粉中均含有。
(3)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。
(4)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。
亚硝胺
蔬菜水果
亚硝酸盐
pH、温度
微生物
硝酸盐
硝酸盐还原菌
维生素C、E
酚类物质
注意：发酵温度高；食盐用量过低；发酵时间短容易导致硝酸还原菌大量增殖，产生较多的亚硝酸盐
二、尝试制作传统发酵食品
知识补充
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】3.通过对制作泡菜的学习，尝试完成下表。
发酵时期 乳酸菌含量 乳酸含量 亚硝酸盐含量
发酵初期
发酵中期
发酵后期
变化曲线
发酵时期 乳酸菌含量 乳酸含量 亚硝酸盐含量
发酵初期
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）
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】3.通过对制作泡菜的学习，尝试完成下表。
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】4.阅读课本第7页探究实践“制作果酒和果醋”。明确制作的原理、应用的微生物和制作步骤。
果酒的制作
1. 原理
2. 应用的微生物
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2+ 能量
酶
植物体表面天然的酵母菌
真核生物
含糖量较高的蔬菜、水果表面
酿酒、制作馒头和面包
①分类地位
②代谢类型
⑤应用
③分布
酵母菌
④适宜温度
酿酒酵母的最适生长温度约为28℃
异养兼性厌氧型
二、尝试制作传统发酵食品
1. 原理
2. 应用的微生物
3. 材料用具
C6H12O6 + 2O2 2CH3COOH（乙酸）+ 2H2O + 2CO2 + 能量
酶
原核细胞
30~35℃
各种风味的醋
新鲜水果、洗洁精、体积分数70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等
①分类地位
②代谢类型
③适宜温度
醋酸菌
④应用
C2H5OH + O2 CH3COOH（乙酸）+ H2O + 能量
酶
醋酸杆菌
异养需氧型
氧气和糖源充足时
缺少糖源，乙醇为原料
果醋的制作
二、尝试制作传统发酵食品
制作果酒与果醋
制作果酒与果醋流程
挑选葡萄
冲洗
榨汁
装瓶
酒精发酵
醋酸发酵
选择新鲜的葡萄。
榨汁前先将葡萄冲洗（目的是洗去灰尘）并除去枝梗。"冲洗"和"去枝梗"不能颠倒顺序的原因是避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。
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。
将葡萄汁装入发酵瓶，要留大约1/3的空间（给发酵产生的CO2留空间）。
制作葡萄酒的过程中，将温度严格控制在18-25℃，时间控制在10-12d左右，可通过出料口对发酵的情况进行及时监测。
果酒
果醋
制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在30-35℃，时间控制在7-8d左右，并注意适时通过充气口充气。
二、尝试制作传统发酵食品
实验结果（结果评价）
①果酒制作∶发酵后取样，可通过嗅味和品尝进行初步鉴定。还可通过显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾溶液检验酒精的存在。
②果醋制作∶首先可通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较发酵液在发酵前后的pH变化做进一步鉴定。还可通过显微镜观察发酵液是否有醋酸菌，并统计其数量做进一步的鉴定。
二、尝试制作传统发酵食品
二、尝试制作传统发酵食品
【任务二】5.根据以上知识，完成下表
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
发酵 条件 温度
时间
氧气
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
发酵 条件 温度
时间
氧气
酵母菌
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
氧气、糖源都充足时：
缺少糖源时：
在有氧条件下：
在无氧条件下：
【任务二】5.根据以上知识，完成下表
二、尝试制作传统发酵食品
课堂练习
1.(2023·河北卷)下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是（ ）
A. 用酵母菌发酵酿制果酒，选择溴麝香草酚蓝水检测产生的酒精
B. 利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵
C. 腐乳制作主要利用毛霉等生物产生的脂肪酶和蛋白酶进行发酵
D. 泡菜制作过程中，亚硝酸盐含量一直升高，发酵10天以上的泡菜不能食用
C
酸性重铬酸钾溶液鉴定酒精
一直密封
亚硝酸盐含量先升高后降低
2.(2023·新疆卷)发酵食品是中国传统食品中一个重要的类别，承载了中华民族悠久的历史和丰富的文化内涵。请结合所学发酵知识和生活经验，指出下列不属于经发酵得到的食品是（ ）
A. 泡菜和酸奶 B. 奶酒和干酪 C. 豆腐和果汁 D. 味精和酱油
C
乳酸菌发酵
酵母菌发酵
谷氨酸棒状杆菌等微生物参与
课堂练习
3.(2023·山东卷)下列有关传统发酵技术的叙述 ，正确的是（ ）
A. 传统发酵技术的操作过程是在严格无菌的条件下进行的
B. 泡菜 、果酒、果醋制作过程中菌种产生 CO2的场所都是细胞质基质
C. 传统发酵技术所用的菌种一般是接种的纯净的菌种
D. 制作腐乳时，豆腐表面生长出的白色“绒毛”主要为毛霉菌丝
无需严格无菌
乳酸菌无氧呼吸不产生 CO2
一般是多种菌种并存
D
4.(2023·江苏卷)果酒、果醋、酸奶、泡菜的制作都离不开微生物的发酵作用，下列叙述正确的是（ ）
A. 在敞开的变酸的果酒表面形成的“菌膜”是酵母菌大量繁殖形成的
B. 果醋发酵时，氧气和糖源都充足的情况下醋酸菌可将葡萄糖转化成醋酸并产生CO2
C. 果醋制作的温度高于果酒和酸奶制作的温度
D. 用带盖的泡菜坛制作泡菜过程中，盖边沿的水槽中一次性注满水即可
醋酸菌大量繁殖形成
果醋：30～35℃；果酒：18～30℃；酸奶：40℃-42℃。
要经常向水槽中补充水
B
课堂练习
5.(2023·江西卷) 人们常用微生物的发酵作用制作果醋、果酒、腐乳和酸奶等食品，下列叙述错误的是（ ）
A. 果酒和果醋发酵利用的微生物分别是酵母菌、醋酸杆菌
B. 制作腐乳主要是利用毛霉等微生物发酵产生的蛋白酶和脂肪酶
C. 含有抗生素的牛奶不能发酵制成酸奶，其原因主要是抗生素能抑制乳酸菌的生长
D. 不宜摄入过量泡菜等腌制食品，因为含有致癌物亚硝酸盐
因为含有较多的亚硝酸盐，如摄入过量，会引起中毒乃至死亡，甚至还会在一定条件下转变为致癌物亚硝胺,
D
6.(2023·广东省·期中考试)自古以来，传统发酵的食品一直都是人们舌尖上的美食。下列关于传统发酵技术的描述错误的是（ ）
A. 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
B. 传统发酵以单一菌种的固体发酵或半固体发酵为主
C. 传统发酵技术产物的品质可能低于工业化发酵产品的
D. 传统发酵技术实质上是微生物将大分子有机物分解为小分子物质
混合菌种
B

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