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(共34张PPT)
本节聚焦：
1.什么是传统发酵技术？
2.制作腐乳、泡菜、果酒和果醋的原理是什么？
3.怎样制作腐乳、泡菜？怎样制作果酒和果醋？
选择性必修三《生物技术与工程》
第1章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
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。
问题探讨
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？
果醋
葡萄酒：酵母菌无氧呼吸产生了酒精；
葡萄醋：醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸。
【资料一】我国酿造白酒的工艺在世界上独树一帜，白酒一般是以谷物为原料，加酒曲发酵而成的。
【资料三】研究人员用显微镜观察酒曲，发现酒曲内含有根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等几十种微生物。
【资料二】1857年，法国的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。
1.酒曲是什么
2.酿酒加酒曲的目的是什么
酒曲是含有多种微生物的米糠或麦麸。
3.酒精发酵的实质是什么
酒精发酵的实质就是酵母菌的无氧呼吸。
酒曲
粮食
微生物
酒精
产生酶
（淀粉）
一、发酵与传统发酵技术
指人们利用微生物，在适宜条件下，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。
①概念：
②发酵产物多种多样的原因：
不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力。
③类型：
醋酸发酵、
酒精发酵、
需氧发酵
厌氧发酵
谷氨酸发酵
乳酸发酵
植物无氧呼吸产生酒精是不是发酵
思考
不是。发酵特指微生物的代谢活动。
一、发酵与传统发酵技术
（一）发酵
1.概念：
2.类型
固体发酵
半固体发酵
泡菜、粮食白酒、腐乳等
豆豉、酱、酱油等
注：混合菌种
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。
家庭式或作坊式
3.方式：
使用人工生产的酵母粉制作馒头属于传统发酵技术吗？
思考
不是。
使用前一次发酵保存下来的面团进行发酵的才算。
一、发酵与传统发酵技术
（二）传统发酵技术
5.实例：腐乳的制作
正在发酵的豆腐坯
显微镜下的毛霉
（1）菌种：
、 和 等，其中起主要作用的是 。
酵母
曲霉
毛霉
毛霉
a.菌种来源：
空气中的毛霉
b.代谢类型：
异养需氧型
c.生殖方式：
孢子生殖
d.适宜温度：
15-18℃
（2）发酵原理：
蛋白质
小分子肽 + 氨基酸
蛋白酶/肽酶
脂肪
脂肪酶
腐乳味道鲜美，有机物种类 ，含量 ，营养价值高，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。
甘油 + 脂肪酸
增加
减少
任务一： 阅读书本P5，找出制作腐乳过程涉及的微生物有哪些？
并思考为什么腐乳比豆腐更容易被消化吸收？
一
发酵与传统发酵技术
腐乳的制作过程：
直接利用原材料中的天然存在的微生物。
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
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
发酵与传统发酵技术
2、接种优良毛霉菌种制作腐乳属于传统发酵技术吗？
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。
【思考】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？分析传统发酵技术的优点和缺点。
优点：
操作简单、适用于家庭式或作坊式生产，是文化的传承。
①天然菌种品质各异，而且生产效率较低，产物不单一，纯度不高。
②生产条件不易控制，易受杂菌污染。
缺点：
二、尝试制作传统发酵食品
传统发酵食品常利用的微生物
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
二
尝试制作传统发酵食品
1.乳酸发酵
（1）应用的微生物：
（2）原理：
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
①代谢类型：
②作用：
③应用：
乳酸菌
异养厌氧型
在无氧情况下能将葡萄糖分解成乳酸
乳制品的发酵、泡菜的腌制
二、尝试制作传统发酵食品
二
尝试制作传统发酵食品
2.酒精发酵
（1）应用的微生物：
①代谢类型：
②作用：
③应用：
（2）原理：
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
酶
酵母菌
兼性厌氧型
在无氧情况下，进行酒精发酵
酿酒、制作馒头和面包
二、尝试制作传统发酵食品
3.醋酸发酵
（1）应用的微生物：
①代谢类型：
②作用：
③应用：
C6H12O6+2O2 →2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2 →CH3COOH+H2O+能量
（2）原理：
酶
酶
醋酸菌
好氧型
在氧气、糖都充足时，能将糖分解成醋酸；在缺糖时，能将乙醇转化成乙醛，在将乙醛变成醋酸
酿醋
二
尝试制作传统发酵食品
二、尝试制作传统发酵食品
二
尝试制作传统发酵食品
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
果酒
泡菜
果醋
二、尝试制作传统发酵食品
二
尝试制作传统发酵食品
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
泡菜
果酒
果醋
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
酶
C6H12O6+2O2 →2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2 →CH3COOH+H2O+能量
酶
酶
二、尝试制作传统发酵食品
1.菌种来源：植物体表面天然的 。
2.原理：在 的情况下，乳酸菌能将葡萄糖分解成 。
反应式： 。
乳酸菌
在自然界中广泛分布，空气、土壤、植物体表、人或动物肠道均有分布。
无氧
乳酸
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）+ 能量
酶
注：当乳酸的质量分数为0.4%～0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。
(1) 制作泡菜
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。
3.材料用具：
亚硝酸盐的含量低
不合格的泡菜坛为什么会引起蔬菜的腐烂？
答：泡菜坛漏气，会使需氧型微生物大量繁殖，引起蔬菜腐烂。
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；
配制5%-20%的盐水，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
向坛盖边缘的水槽中注满水，并常向水槽中补充水；温度控制发酵时间；
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：发酵受抑制，泡菜风味差；
过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
创造无氧环境
①发酵初期，酵母菌等较活跃，发酵产物中有较多CO2，防止发酵液溢出坛外；②防止盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；③留一定空间，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。
杀菌除氧
不影响乳酸菌的活动
(1) 制作泡菜
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
(1) 制作泡菜
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。
（4）进一步探究：
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。
(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？
发酵10天后，亚硝酸盐含量降到较低水平。
(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？
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。
(3) 加入“陈泡菜水”的目的是什么？
“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。
二
尝试制作传统发酵食品
(1) 制作泡菜
（4）进一步探究：
如何判断你腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？
泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；
一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无梅花浮膜，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。
二
尝试制作传统发酵食品
失败
成功
(1) 制作泡菜
（4）进一步探究：
如何判断你腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？
泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；
根据亚硝酸盐的含量来评定；
根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。
可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态；
二
尝试制作传统发酵食品
(1) 制作泡菜
1.菌种来源：
水果、蔬菜表面的酵母菌
真核生物（单细胞真菌）
① 代谢类型：
异养兼性厌氧型
有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸 ：
无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸 ：
C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2 +能量
酶
C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O+能量
酶
②最适生长温度：
18~30℃
1.果酒制作的原理
大量繁殖
产生酒精
(2) 制作果酒和果醋
②当缺少糖源时则将 。
①当O2、糖源都充足时能将 ；
制作果酒和果醋
2.果醋制作的原理
（1）菌种来源：
空气中的醋酸菌
①代谢类型：
异养需氧型
（2）醋酸发酵原理：
②最适生长温度：
30 - 35℃
C6H12O6+2O2
酶
2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2
酶
CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
糖分解成醋酸
乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸
（细菌：原核生物）
醋酸杆菌
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)+CO2+能量
酶
2O2
2CH3COOH(醋酸)+2H2O+能量
酶
+
酒精发酵：无氧，28℃
醋酸发酵：有氧，30~35℃
酒精发酵 → 醋酸发酵
制作果酒和果醋
如何在同一装置中既能进行酒精发酵又能进行醋酸发酵？
3.方法步骤
器具消毒
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
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
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
酒精发酵
冲洗葡萄
榨汁装瓶
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.
避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌
避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会
a.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；
b.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出
排出产生的CO2，防止爆裂
防止杂菌污染
②为什么去梗前冲洗：
③葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
⑤拧松但不打开的目的：
④每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：
①为什么葡萄冲洗次数不宜太多？
打开瓶盖，盖上纱布
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。
果醋检测
果酒检测
可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测
⑥如何检测果酒的发酵情况？
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
⑦醋酸菌从何而来？
⑧如何检测果醋的发酵情况？
a.闻；b.品尝；
c.使用pH试纸检测前后的pH值；
d.观察醋酸菌膜是否形成；
打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件（不能利用乙醇）而不能繁殖
3.方法步骤
（检测是否产生酒精）
重点知识回顾
1、腐乳味道鲜美，易于消化吸收。这是因为经过微生物的发酵，豆腐中的 被分解成 。多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是 。
2、像这种直接利用 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化发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。传统发酵以 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。
3．乳酸菌代谢类型是 ，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸.
反应简式:
4．酵母菌代谢类型是 兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行 发酵
5．醋酸菌是代谢类型是 ，
当O2、糖源都充足时：
当缺少糖源时：
6、果酒变果醋发酵改变两个条件:(1) 因为醋酸菌是好氧细菌；(2) ，因为果酒的发酵温度在 ℃，而果醋的发酵温度在 ℃。
蛋白质
小分子的肽和氨基酸
毛霉
原材料中天然存在的
混合
异养厌氧型
异养兼性厌氧型
酒精
异养需氧型
通氧
升高温度
18～30
30～35
在泡菜发酵初期，酵母菌等微生物活动旺盛，进行有氧呼吸产生CO2，这是导致泡菜坛内产生气泡的主要原因。
乳酸菌为厌氧呼吸，并不产生CO2。
1、在泡菜发酵初期，为什么会有许多小气泡产生？是不是乳酸菌产生的？
2、在泡菜在泡菜发酵初期，表面会出现一层白膜，是不是乳酸菌产生的？
白膜主要是酵母菌在泡菜表面繁殖形成的，这些酵母菌在表面氧气充足的情况下会大量繁殖，形成一层白膜。
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？
在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；开始发酵后，CO2产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾”现象，在发酵的10天后，这种现象最明显。
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。
4.结果分析与评价
制作果酒和果醋
酶
C2H5OH+O2
酶
CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
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。
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）＋2CO2 +能量
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？
果酒中除了酵母菌，还有 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 、 等来控制乳酸菌的含量。
醋酸菌可以利用果汁中的糖进行醋酸发酵，在制作果酒的过程中可以通过 ，抑制醋酸菌的生长繁殖。
4.结果分析与评价
制作果酒和果醋
乳酸菌、醋酸菌
发酵的温度
果酒的pH
尽量减少O2含量
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 、 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 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。
4.结果分析与评价
制作果酒和果醋
pH
发酵温度
不适应环境条件
P8【拓展应用】
3、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同学用的是没有盖的塑料瓶，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？
C同学的装置更适合制作果醋。
防止空气中微生物的污染
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
便于取样检测
关闭
关闭
填充棉花或者安装其他过滤装置
随堂小结
果酒 果醋 腐乳 泡菜
微生物
分类
代谢 类型
反应 原理
反应 条件 15～18℃接种，酒精含量控制在12％左右
检测 方法 品尝、 pH试纸检测 品尝、
pH试纸检测
酵母菌
醋酸菌
主要是毛霉
乳酸菌
酵母菌无氧呼吸产生酒精
醋酸菌有氧呼吸产生醋酸
毛霉产生
蛋白酶
乳酸菌无氧呼吸产生乳酸
真菌(真核生物)
真菌(真核生物)
细菌(原核生物)
细菌(原核生物)
异养
兼性厌氧型
异养
需氧型
异养
需氧型
异养
厌氧型
18～30 ℃
前期有氧后期无氧
30～35℃通入氧气
18～20 ℃
无氧
酸性重铬酸钾与其反应呈灰绿色
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。（ ）
练习与应用（P8）
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
练习与应用（P8）

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