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第1节 传统发酵技术的应用
第一章 发酵工程
（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。
（2）原理：不同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。
一、发酵与传统发酵技术
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）
2. 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。
一、发酵与传统发酵技术
（2）形式：家庭式或作坊式。
①原料：豆腐。
②参与发酵的微生物： 、 和 等，
其中起主要作用的是 。
酵母
曲霉
毛霉
毛霉
2. 传统发酵技术
一、发酵与传统发酵技术
酵母菌、曲霉、毛霉：真菌
（4）实例：腐乳
③发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成 ，
味道鲜美，易于消化吸收，又便于保存。
小分子的肽
和氨基酸
2. 传统发酵技术
一、发酵与传统发酵技术
（4）实例：腐乳
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）
二、尝试制作传统发酵食品
（一）制作泡菜
1.菌种:
乳酸菌
型
乳酸链球菌（球状）
乳酸杆菌（杆状）
空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内
（ 生物）
乳制品的发酵、泡菜的制作等。
① 代谢类型：
② 菌种分布：
③ 应用：
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）
酶
+能量
在无氧情况下，能将葡萄糖分解成乳酸
2.原理：
原核
异养厌氧
发酵期间，乳酸会___________，当它的质量百分比为____________时，泡菜的口味、品质最佳.
不断积累
0.4%-0.8%
二、尝试制作传统发酵食品
3.材料用具:
亚硝酸盐的含量低
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。
为什么要选择新鲜蔬菜？
二、尝试制作传统发酵食品
4.制作步骤:
配制
盐水
蔬菜处理装坛
加盐水
封坛
发酵
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。
杀杂菌、除溶氧
泡菜发酵初期，大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，产生较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；
防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；
留有一定空间，方便拿取泡菜。
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；
创造无氧环境，有利于乳酸菌无氧发酵
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；
向坛盖边缘的水槽中注满水，在发酵过程中注意向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间；
不影响乳酸菌的生命活动
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；
调味；抑制其他微生物生长
泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。设计实验跟踪检测泡菜在制作过程中亚硝酸盐含量的变化，并探索腌制方法、时间长短和温度高低等条件对亚硝酸盐含量的影响，寻求提高泡菜质量的措施。
（一）制作泡菜
泡菜腌制中亚硝酸盐的产生
（一）制作泡菜
亚硝酸盐
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。
硝酸盐
硝酸盐还原菌
亚硝酸盐
适宜的pH、温度和一定的微生物作用
亚硝胺
亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。
亚硝酸盐含量的测定
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）
课堂练习
拓展应用P8
：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。
3
5
7
9
11
13
0
4
8
12
16
20
24
发酵时间/d
亚硝酸盐含量/(mg/kg)
在发酵10天后食用比较合适，因为此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，抑制乳酸菌生长，产生乳酸较少，导致泡菜未能正常发酵（也可能是由于温度较低）。
（1）据图分析，从亚硝酸盐含量来看，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？
“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
观看视频，总结泡菜的制作步骤？
二、尝试制作传统发酵食品
(二)制作果酒、果醋
菌种：酵母菌
异养兼性厌氧型
酿酒、制作馒头和面包
（单细胞真菌——真核生物）
分布在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。
① 代谢类型：
③ 应用：
② 发酵温度：
18～30℃
原理：
在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖
C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O
在无氧条件下，酵母菌无氧呼吸，产生酒精、CO2
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
酶
P6 酿酒酵母的最适温度28℃
酶
+能量
1. 酒精发酵
制作果酒和果醋
①酵母菌
A.是单细胞真菌，真核生物，有核膜、核仁等。
B.酵母菌的繁殖方式：无性繁殖（出芽繁殖），有性繁殖。
C.酵母菌分布在含糖较高环境中，如水果、蔬菜表面等。 兼性厌氧微生物。
②醋酸菌
A.原核生物，新陈代谢类型为异养需氧型，无核膜、核仁、线粒体，只有核糖体
B.醋酸菌的繁殖方式为二分裂。
二、尝试制作传统发酵食品
(二)制作果酒、果醋
2. 醋酸发酵
菌种：醋酸菌
异养需氧型
① 代谢类型：
③ 应用：
②最适生长温度：
可用于制作各种风味的醋。
30～35℃。
（细菌——原核生物）
“糖制醋”
“酒制醋”
②当缺少糖源时，能将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸
酶
C2H5OH ＋O2
CH3COOH （乙酸）＋ H2O+能量
原理：
①当氧气、糖源充足时，能将糖分解成乙酸;
C6H12O6＋2O2 2CH3COOH（乙酸）＋2CO2＋2H2O+能量
酶
二、尝试制作传统发酵食品
3. 制作步骤
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;
除去灰尘
先洗再除枝梗：避免葡萄破损，减少杂菌污染
①创造有氧条件，利于酵母菌快速繁殖；耗尽O2后，再进行酒精发酵；
②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
无需多次。防止表面的野生型酵母菌减少，影响发酵
排出CO2 ，防止发酵瓶爆裂
防止杂菌污染
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒发酵
二、尝试制作传统发酵食品
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;
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。
空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖
3. 制作步骤
二、尝试制作传统发酵食品
5.结果分析和评价：
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
除此之外，在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？
二、尝试制作传统发酵食品
5.结果分析和评价：
①在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？
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。
最明显的变化：发酵后第10天。
会
花青素
深红色
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 菌膜。
不会
醋酸菌
二、尝试制作传统发酵食品
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。
乳酸菌能分解糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。
可以通过调节发酵的温度、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。
5.结果分析和评价：
二、尝试制作传统发酵食品
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。
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。
5.结果分析和评价：
问题探讨：
醋瓶子、未喝净的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一层“白膜”。它是怎样形成的？
醋酸菌在液面上大量繁殖而形成的菌膜（菌落）。
漂浮在葡萄酒表面的白膜—醋酸菌膜
⑥在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？
A.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；
B.处理葡萄时应先冲洗再去除枝梗；
C.排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖。
1.传统发酵食品 ：制作果酒和果醋
二、尝试制作传统发酵食品
制作腐乳、泡菜、果酒、果醋的微生物及其代谢特点
腐乳 泡菜 果酒 果醋
微生物
分类
代谢类型
反应原理
反应条件
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
毛霉产生蛋白酶和脂肪酶
乳酸菌无氧呼吸产生乳酸
真菌
真菌
细菌
细菌
异养
兼性厌氧型
异养
需氧型
异养
需氧型
异养
厌氧型
15～18 ℃，
有氧条件
常温，
无氧条件
18～30 ℃，先通气后无氧
30～35℃，通入氧气
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？
练习与应用（p8）
二、拓展应用
C同学的装置更适合制作果醋。
出料口可以用来取样；
充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气，从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼吸，提高发酵效率；
排气口可以用来排出在发酵过程中产生的气体，它通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是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
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，你还能继续改进这种装置吗？
防止空气中微生物的污染
填充棉花或者安装其他过滤装置
练习与应用（p8）
二、拓展应用
进一步改进：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。

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