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传统发酵技术的应用
第一章 发酵工程
发酵与传统发酵技术
一
“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
情境一
(1)概念：
(2)原理：
(3)类型：
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。
不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力
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
因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物，如腐乳的制作
过渡
阐明发酵的概念、原理及类型
【任务1】
1.菌种：
酵母，曲霉和毛霉等，主要是毛霉（真核）
①菌种来源：
空气中的毛霉
②代谢类型：
异养需氧型
③适宜温度：
15-18℃
酵母菌
曲霉
毛霉
味道鲜美，易于消化吸收，便于保存。
蛋白质
小分子肽 + 氨基酸
蛋白酶
脂肪
脂肪酶
2.原理：
3.优点：
甘油 + 脂肪酸
了解制作腐乳的原理
【任务2】
(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。（操作简单）
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。
(4)主要食品：
酒、腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉
(3)缺点：
从以下方面阐明传统发酵技术
【任务3】
1.下列关于传统发酵技术的叙述，错误的是（ ）
A.传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵
B.传统发酵利用的微生物一般为天然存在的单一菌种
C.传统饮食中的酱油、醋、泡菜等可通过传统发酵获得
D.传统发酵存在杂菌情况不明、过程控制缺乏标准等问题
课堂检测
B
2.下列关于腐乳制作原理的叙述，不正确的是（ ）
A.腐乳制作实质就是利用发酵技术，将大分子有机物分解为小分子有机
　物的过程
B.腐乳制作中，起作用的微生物多为异养型真菌
C.传统发酵利用的是天然存在的菌种，所生产的食品安全性更高
D.家庭自制腐乳时，一般不需要单独接种菌种
课堂检测
C
尝试制作传统发酵食品
二
情境二
乳酸菌
1.菌种：
2.发酵原理：
在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸
C6H12O6 2C3H6O3(乳酸)+能量
酶
植物体表面天然的乳酸菌
严格控制厌氧条件。18～20℃
乳酸含量0.4%~0.8%时,口味、品质最佳
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
原核生物
随乳酸增加， pH会变小，口感变酸。
探究泡菜的制作
【任务4】
【活动1】阅读教材P5-6梳理泡菜的制作的菌种、原理、流程
配制盐水
原料处理蔬菜装坛
加注盐水
封坛发酵
③盐水煮沸的目的：
调味；抑制其他微生物生长
过高：口味不佳，乳酸菌发酵受到抑制；
杀灭其中杂菌；去除水中的氧气
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；
①盐的作用：
②盐水浓度适宜的目的
过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。
3.泡菜制作流程
④为什么泡菜坛中的菜料只能装八成满？
a.防止发酵初期酵母菌等产生CO2造成发酵液溢出坛外；
b.防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂。
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,放入蒜瓣、生姜及其他香辛料,继续装至八成满
配制盐水
原料处理蔬菜装坛
加注盐水
封坛发酵
3.泡菜制作流程
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖
⑤冷却的目的：
为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动。
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；
用水封闭坛口的目的是使坛内与坛外空气隔绝，这是最简易的营造无氧环境的方法。说明乳酸菌进行乳酸发酵需要无氧环境。
⑥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？
配制盐水
原料处理蔬菜装坛
加注盐水
封坛发酵
3.泡菜制作流程
某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”；在用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，请你帮他分析问题。
(1)据图分析,从亚硝酸盐含量看,该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？
10天后食用比较好，因为此时的亚硝酸盐含量低。
(2)他第一次制作的泡菜“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。
(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，可快速发酵产生乳酸。
【活动2】结合教材P8“拓展应用”第2题，分析泡菜中亚硝酸盐含量变化
【活动1】阐明果酒和果醋制作的菌种、原理、发酵条件
(1)菌种来源：
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
探究制作果酒和果醋
【任务5】
1.果酒的制作
(2)原理：
在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖
在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵
C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2 CO2+能量
酶
(3)发酵条件：
温度：制作果酒时将温度控制在18~30℃进行发酵。
氧气：制作果酒时，酵母菌先在的情况下有氧条件大量繁殖；后在无氧条件下，进行酒精发酵。
空气中的醋酸菌
（变酸的酒的表面形成的菌膜）
2.果醋的制作
(1)菌种：
原核细胞
30~35℃
各种风味的醋
①分类地位：
②代谢类型：
③适宜温度：
醋酸菌
④应用：
异养需氧型
(3)发酵条件：
温度：将温度控制在30～35℃进行发酵。
氧气：需要在充足的氧气条件下
(2)原理：
①当氧气、糖源充足时：
②当缺少糖源时：
“糖制醋”
“酒变醋”
酶
C2H5OH ＋ O2
CH3COOH ＋ H2O
C6H12O6＋2O2 2CH3COOH＋2CO2＋2H2O
酶
2.果醋的制作
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;
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
酒精发酵
果醋发酵
①70%的酒精的作用：
消毒
②冲洗的目的：
去除表面灰尘、污物
防止洗去葡萄皮表面的野生型酵母菌。
应该先清水冲洗，再去除枝梗。避免去除枝梗时葡萄破损，减少葡萄被杂菌污染的机会。
不能，
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;
④应该先冲洗再去梗，还是先去梗再冲洗？为什么？
③冲洗1-2次即可，能否反复冲洗，为什么？
3.果酒果醋的制作流程
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
酒精发酵
果醋发酵
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;
⑤葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？
a.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出
b.酵母菌进行有氧呼吸,快速繁殖,耗尽O2后,再进行酒精发酵；
排出CO2，防止发酵瓶爆裂
防止杂菌和空气倒流进入发酵瓶。
⑦拧松但不打开的目的：
⑥每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的：
3.果酒果醋的制作流程
器具消毒
冲洗葡萄
榨汁装瓶
酒精发酵
果醋发酵
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。
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。
排出气体
防止杂菌污染
空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖
⑧每隔12h左右将瓶盖拧松一点但不是打开瓶盖）
⑨打开瓶盖，盖上一层纱布
3.果酒果醋的制作流程
√
充气口
排气口
出料口
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？
A同学
B同学
C同学
4.果酒果醋制作装置分析
装置图 结构 作用
充气口 ①醋酸发酵时连接充气泵，输入 ；
②制果酒时关闭充气口
排气口 用来排出____
长而弯曲的胶管 ______________________
出料口 便于取料，及时监测发酵进行的情况
无菌空气
CO2
防止空气中微生物的污染
充气口
排气口
出料口
长而弯曲的胶管
4.果酒果醋制作装置分析
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？
5.结果分析与评价:
项目 酒精发酵 醋酸发酵
气味和味道 _____ _____
气泡和泡沫 ___ ___
发酵液颜色 (以紫葡萄作原料) 浑浊，液面形成_________
酒味
酸味
有
无
颜色加深变成深红色
白色菌膜
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？
在制作果酒的过程中,除了酵母菌外,果酒中还有 等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖等,从而使果酒变质。可以通过改变 、
等控制乳酸菌的含量。醋酸菌可以将糖或乙醇转化为乙酸，由于醋酸菌在_______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_____________________，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。此外，通过改变 、 等同样可以控制醋酸菌的含量。
发酵温度
果酒的pH
有氧
尽量减少氧气含量
发酵的温度
果酒的pH
乳酸菌、醋酸菌
5.结果分析与评价:
在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？
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，很难继续发酵。
打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌种因不适应环境条件而不能繁殖。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，用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。
醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？
5.结果分析与评价:
1.下列关于制作泡菜的叙述，正确的是( )
A.泡菜制作的过程中，乳酸菌在产生乳酸的同时还会产生亚硝酸盐
B.发酵期间乳酸不断积累，当它的质量分数为5%～20%时，泡菜口味最佳
C.发酵时间、发酵温度和使用的食盐量都会影响泡菜中亚硝酸盐的含量
D.泡菜坛子内的白色菌膜和变酸的果酒表面的菌膜所含的主要菌种相同
课堂检测
C
2 . 泡菜起源于中国，是我国的传统食品之一。贾思勰《齐民要术》中已有制作泡菜的专述：“作盐水，令极咸，于盐水中洗菜。若先用淡水洗者，菹烂。洗菜盐水，澄取清者，泻者瓮中，令没菜把即止，不复调和。”该表述说明食盐的用量非常关键。研究小组探究泡菜制作过程中不同浓度的食盐对亚硝酸盐产生的影响，结果如图。下列相关叙述正确的是（ ）
A．腌制过程中，坛中出现溶液量增多现象
的主要原因是细胞呼吸产生水
B．食盐的浓度越低，亚硝酸盐含量的峰值
越高，这与杂菌繁殖数量有关
C．在泡菜发酵过程中，坛中无氧环境的创
设仅依靠盐水浸没蔬菜就能实现
D．达到峰值后，亚硝酸盐含量下降的原因
是亚硝酸盐被微生物转变成亚硝胺
课堂检测
B
3.如图为果酒与果醋发酵的简易装置及兴趣小组设计的改进装置示意图，下列说法错误的是（ ）
A.用体积分数为70%的酒精对
　图述装置进行消毒后，再装
　入果汁
B.甲装置在酿酒过程中被杂菌
　污染的机会比其他两装置大
C.丙装置转为果醋发酵更容易，只需通过气阀2通气即可
D.与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定
课堂检测
C
本节小结
尝试制作传统发酵食品：
发酵与传统发酵技术：
泡菜的制作
发酵
传统发酵技术的应用
传统发酵技术
发酵原理
探究实践
制作果酒和果醋

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