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(共56张PPT)
第1节 传统发酵技术的应用
第1章　发酵工程
课程内容标准 核心素养对接
1.举例说明日常生活中的哪些食品是运用传统发酵技术生产的。
2.开展相关的教学活动：利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜；利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。 1.了解发酵与传统发酵技术，认同我国劳动人民的创造力。（社会责任）
2.设计果酒和果醋的制作流程，并探究果酒和果醋制作过程中发酵条件的控制。（科学探究）
一、发酵与传统发酵技术
1.约 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，已有了关于夏少康（即杜康）造秫酒的传说。
2.1857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、
引起的。此后，人们才开始了解发酵的本质。这里所说的发酵，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 转化为人类所需要的产物的过程。
9 000
酵母菌
代谢
3.腐乳是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵制作的大豆食品。经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的 和
。参与豆腐发酵的主要微生物为 。
4.直接利用原材料中 存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等 中的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为 。此技术主要以混合菌种的 发酵及
发酵为主，利用此技术制作的食品还有 、泡菜和豆豉等。
肽
氨基酸
毛霉
天然
发酵物
传统发酵技术
固体
半固体
酱、酱油、醋
二、尝试制作传统发酵食品：泡菜
1.菌种——乳酸菌
（1）分布：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。
（2）常见种类：乳酸链球菌和 。制作传统泡菜是利用植物体表面 的乳酸菌来进行发酵的。当乳酸质量分数为0.4%~0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。
乳酸杆菌
天然
2.制作原理（反应式）
C6H12O6 2 C3H6O3（乳酸）+能量
3.泡菜制作的流程
配制盐水：用清水和食盐配制质量分数为 的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用
↓
原料加工：选取 的蔬菜，切成 ，混合均匀， 后放于坛内，装至 时，放入调味品，继续装至
↓
5%~20%
新鲜
块状或条状
晾干
半坛
八成满
装坛：将冷却好的 缓缓倒入坛中，使盐水没过 ，盖好坛盖
↓
封坛发酵：向坛盖边沿的水槽中 ，发酵时间长短受室内 的影响
↓
成品
盐水
全部菜料
注满水
温度
三、尝试制作传统发酵食品：制作果酒和果醋
1.酿酒的菌种——酵母菌
（1）酵母菌是一类单细胞 ，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，许多新鲜水果（如葡萄）的果皮表面附着有大量的 酵母菌。
（2）代谢特点：酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵，可用于酿酒、制作馒头和面包等。
（3）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 ℃。
真菌
野生
2.酿酒原理（反应式）
3.酿醋的菌种——醋酸菌
（1）代谢特点： 细菌。
（2）影响因素：多数醋酸菌的最适生长温度为 。
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
好氧
30~35 ℃
4.酿醋原理
当 都充足时，醋酸菌能将糖分解成乙酸；当缺少 时，则直接将乙醇转化为 ，再将乙醛变为乙酸。
反应式如下：
O2、糖源
糖源
乙醛
C6H12O6+2O2 2CH3COOH（乙酸）+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2 CH3COOH（乙酸）+H2O+能量
5.方法步骤
（1）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 的酒精消毒，晾干备用。
（2）取 葡萄，用清水冲洗1~2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。
（3）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
的空间），盖好瓶盖。
（4）将温度控制在 进行发酵。在发酵过程中，每隔12 h左右将瓶盖 一次（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10~12 d。可通过从发酵瓶口 来对发酵的情况进行监测。
70%
新鲜
1/3
18~30 ℃
拧松
取样
（5）当葡萄酒制作完成后， 瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为 ，时间为7~8 d。
6.在传统发酵食品的制作过程中，利用 存在的菌种会造成发酵食品的品质不一。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 菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。
打开
30~35 ℃
天然
单一
1.判正误（对的画“√”，错的画“×”）
（1）制作泡菜的原理是乳酸菌有氧呼吸产生乳酸。 （ ）
（2）泡菜坛要选择密封性好的坛子。 （ ）
（3）泡菜的制作时间与温度有关系。 （ ）
（4）制作葡萄酒的过程中，要定时拧松瓶盖放出CO2。 （ ）
（5）葡萄酒的自然发酵中，起主要作用的是野生型酵母菌。 （ ）
（6）连续制作果酒和果醋的过程中要保持温度恒定。 （ ）
×
√
√
√
√
×
2.微思考
（1）在泡菜制作的发酵过程中，为什么要经常向泡菜坛的水槽中补充水？
提示　为了保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。
（2）利用酵母菌进行酒精发酵的过程中为什么要打开瓶盖一段时间再进行密封？
提示　打开瓶盖的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，密封的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。
（3）在制葡萄醋时，为什么要打开瓶盖？
提示　醋酸菌是好氧细菌，在将糖或酒精变为醋酸时需要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。
任务驱动一　泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸含量的变化
下图为制作泡菜的过程，请据图思考并回答问题：
（1）制作泡菜时，为什么要用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水？
提示　食盐用量过高，口味不佳，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；食盐用量过低，杂菌大量繁殖，泡菜腐败。
（2）制作泡菜时，盐水为什么煮沸后冷却？
提示　煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的微生物。冷却是为了防止杀死坛内的微生物。
1.泡菜腌制过程中乳酸菌、乳酸的变化
项目 乳酸菌 乳酸
发酵初期 少（有O2，乳酸菌活动受抑制） 少
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动） 增多
发酵后期 减少（乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动） 继续增多
含量变
化曲线
2.泡菜制作的注意事项
（1）泡菜坛的选择：应选择火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。
（2）盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐水应煮沸冷却后待用。
（3）控制严格的厌氧条件
①选择合理的发酵容器，如泡菜坛，这是一种既科学又简单的厌氧容器。
②盐水煮沸后冷却待用。
③装坛时压实，盐水没过全部菜料。
④泡菜坛用水封口，不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，故发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常补水。
（4）控制适宜的发酵温度
温度过高易滋生杂菌，过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长。
（5）控制发酵时间
发酵时间过短，会造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。
在制作泡菜的过程中，不正确的是 （　　）
A.配制的盐水体积分数为5%~20%
B.配制好的盐水需煮沸冷却
C.腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐用量
D.在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境
A
解析
在制作泡菜的过程中，加入盐水的质量分数为5%~20%，A错误；盐水入坛前要煮沸冷却，煮沸是为了去除氧气并杀灭微生物，冷却是为了避免杀死坛内微生物，保证乳酸菌正常的生命活动，B正确；腌制过程中，要注意控制时间、温度和食盐的用量，以防止杂菌的大量繁殖和亚硝酸盐含量过高，C正确；乳酸菌是异养厌氧型生物，在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境，D正确。
［举一反三］1.（科学思维）泡菜制作的原理是什么？
2.（科学探究）用乳酸菌制作酸奶时，鲜奶要装到占发酵瓶体积的多少？
提示　乳酸菌是严格的厌氧型生物，在有氧存在时，无氧呼吸反而会受到抑制。因此利用乳酸菌制作酸奶时，鲜奶在接种乳酸菌后要正好装满瓶子，然后在适宜温度条件下培养。
提示　在无氧条件下，乳酸菌经无氧呼吸将葡萄糖分解为乳酸。反应简式：C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量。
1.酸奶具有润肠通便、缓解痉挛、补钙、调节血脂等多种功效，是一种常见的发酵食品，深受人们的喜爱。下列关于酸奶的叙述，正确的是 （　　）
A.酸奶中含有大量的乳酸，这是由乳酸菌无氧呼吸产生的
B.如果保存不当，酸奶会出现“涨袋”现象，这是由于乳酸菌进行有氧呼吸产生了大量的二氧化碳
C.发酵过程中，乳酸菌分解乳糖等糖类为乳酸的过程中无ATP产生
D.为保证发酵过程的正常进行，最好选用有抗生素的牛奶作为原料
A
解析
酸奶中的乳酸由乳酸菌无氧呼吸产生，A正确；乳酸菌无氧呼吸不产生气体，产生气体的原因是其他杂菌的有氧呼吸，是酸奶保存不当所致，B错误；乳酸菌在无氧呼吸的第一阶段会产生ATP，C错误；抗生素会抑制乳酸菌的繁殖，故不能用含有抗生素的牛奶制作酸奶，D错误。
2.泡菜发酵利用的微生物主要是乳酸菌，而在发酵初期，水槽内经常有气泡产生，这些气泡产生的原因及成分分别是 （　　 ）
A.乳酸菌是兼性厌氧型微生物，初期进行有氧呼吸产生CO2；气体为CO2
B.因腌制过程中的盐进入蔬菜使蔬菜体积缩小，气体被排出；气体为空气
C.发酵初期活动强烈的是酵母菌，其利用氧进行细胞呼吸产生气体；气体为CO2
D.乳酸菌在发酵过程中产生了热量使坛内温度升高，空气受热膨胀排出；气体为空气
C
解析
乳酸菌是厌氧型微生物，进行无氧呼吸产生乳酸，A错误；腌制过程中的盐使蔬菜细胞失水而体积缩小，B错误；泡菜发酵初期有气泡产生，是需氧菌（如酵母菌）进行有氧呼吸产生了CO2，C正确；乳酸菌在发酵过程中产生了热量使坛内温度升高，但发酵初期的气泡是酵母菌进行有氧呼吸产生的CO2，D错误。
任务驱动二　果酒和果醋的制作比较
下图为酿制果酒和果醋的过程，请思考并回答问题：
1.为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？
提示　通气的目的是使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖；密封的目的是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
2.酵母菌和醋酸菌在细胞结构方面的主要区别是什么？
提示　酵母菌属于真核生物，醋酸菌属于原核生物，真核细胞中有以核膜为界限的细胞核而原核细胞没有。
3.醋酸菌可以将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为乙酸。若果汁中含有醋酸菌，则在酒精发酵旺盛时，醋酸菌能否将乙醇发酵为乙酸？
提示　不能。因为酒精发酵时为无氧环境，醋酸菌生长受抑制，醋酸菌的发酵需要充足的氧气，且发酵所需的温度不同。
1.酵母菌和醋酸菌的比较
酵母菌 醋酸菌
生物学分类 单细胞，真核生物 单细胞，原核生物
代谢方式 异养兼性厌氧型 异养需氧型
生长繁殖的
最适宜温度 18~30 ℃ 30~35 ℃
主要繁殖方式 出芽生殖 二分裂生殖
生产、生活应用 酿酒、发面等 制醋
2.果酒制作与果醋制作的比较
果酒制作 果醋制作
发酵菌种 酵母菌 醋酸菌
菌种来源 传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌
发酵产物 酒精、二氧化碳 醋酸、水
果酒制作 果醋制作
发酵
条件 温度 一般控制在18~30 ℃ 30~35 ℃
时间 10~12 d 7~8 d
氧气 初期需氧，后期不需氧 始终需要氧
反应式 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量 C6H12O6+2O2 2CH3COOH（乙酸）+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2 CH3COOH（乙酸）+H2O+能量
3.果酒和果醋的制作流程
下图所示为果酒和果醋的发酵装置，下列有关说法正确的是 （　　）
A.果酒发酵时，需将果汁装满发酵瓶，并关闭充气口
B.果醋发酵时，需持续通入氧气，促进醋酸生成
C.该装置必须先进行果酒发酵，再进行果醋发酵
D.制作果酒、果醋时均需要将排气口的弯管水封
B
解析
果酒发酵时，果汁不能装满发酵瓶，要留有大约1/3的空间，A错误；果醋发酵时，利用的是醋酸菌，醋酸菌是好氧细菌，故需持续通入氧气，促进醋酸生成，B正确；该装置在氧气、葡萄糖充足的条件下，可直接进行果醋发酵，C错误；排气口的作用是排气，而弯管的设置可防止空气中微生物的污染，故制作果酒、果醋时排气口的弯管均不需水封，D错误。
［举一反三］1.（科学思维）在糖源充足时与糖源不足时，醋酸菌的发酵有何不同？
提示　（1）当氧气充足、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成乙酸。（2）当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再转变为乙酸。
2.（科学探究）为什么果酒搁置时间过长会有酸味？
提示　醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，所以果酒搁置时间过长，会因醋酸菌的代谢产生乙酸而有酸味。
1.制作果酒、果醋两个实验的共同点是 （　　）
A.菌种为异养原核生物
B.将原料灭菌后再发酵
C.需在无氧环境下发酵
D.发酵液最终呈酸性
D
解析
制作果酒、果醋的实验所用菌种分别为酵母菌、醋酸菌，其中酵母菌属于真菌，为真核生物，而醋酸菌属于细菌，为原核生物，A错误。这两个实验都利用了自然界中的菌种（即原料上携带的菌种），不能将原料灭菌，否则将无法实现发酵，B错误。制作果醋时所用的醋酸菌属好氧细菌，即制作果醋需在有氧环境下发酵；酒精发酵和乳酸发酵在无氧的环境下进行，C错误。利用酵母菌发酵制作果酒时会产生二氧化碳，会使发酵液呈酸性；制作果醋时，生产出的果醋呈酸性，导致发酵液最终呈酸性，D正确。
2.黄酒是世界上最古老的酒类之一，传统淋饭法生产黄酒的工艺如图所示。加酒药后的10~12 h为前发酵，随后进行6 d左右的主发酵，然后将醪液分装到坛中进行30 d左右的后发酵。下列叙述错误的是 （　　）
A
A.酵母菌主要参与图中的“糖化”和“发酵”过程
B.前发酵过程中缸内含氧量降低而酵母菌数量增加
C.发酵阶段开耙降低温度可以防止温度过高影响发酵
D.通过煎酒杀死微生物并破坏残存酶的活力可提高黄酒的稳定性
解析
酵母菌不参与糖化的过程，糖化由曲霉完成，A错误；前发酵过程中，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，罐中氧气含量降低，B正确；微生物的生理活动需要一定的温度，发酵过程中酵母菌进行无氧呼吸放出热量，故需开耙降低温度，C正确；煎酒可杀死成品酒中的微生物、破坏相关的酶，提高黄酒的稳定性，延长保质期，D正确。
知识网络构建
关键知识积累
1.用于制作泡菜、果酒和果醋的菌种分别是乳酸菌、酵母菌和醋酸菌。
2.三种发酵成功的关键是对氧气的严格控制，即制作泡菜、酒精发酵需控制无氧条件，而醋酸发酵则需充足的氧气。
3.在葡萄酒的自然发酵中，菌种来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
4.酒精发酵、醋酸发酵应控制的温度范围分别为18~30 ℃、30~35 ℃。
1.制作四川泡菜时要用特殊的坛子，坛子需加水密封，密封坛口的目的是 （　　）
A.隔绝空气，抑制细菌繁殖
B.阻止尘埃，防止污染
C.造成缺氧环境，利于乳酸菌发酵
D.防止污染，利于醋酸菌发酵
C
解析
制作泡菜利用的微生物主要是乳酸菌，为厌氧型微生物，加水封坛是为了营造无氧环境，利于乳酸菌发酵。
2.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。下列相关说法，错误的是 （　　 ）
A.传统发酵利用的是天然存在的菌种，所生产食品的安全性更高
B.发酵过程中蛋白质会被分解为易吸收的小分子肽和氨基酸
C.微生物发酵产生了不同的代谢物使得臭豆腐具有特殊的味道
D.卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌存在竞争关系
A
解析
传统的发酵没有进行严格的灭菌，生产的食品安全性较低，A错误；发酵过程中，豆腐中的蛋白质会被分解为易吸收的小分子肽和氨基酸，B正确；在多种微生物的协同作用下，豆腐就转变成了风味独特的臭豆腐，C正确；卤汁中的乳酸菌和芽孢杆菌存在竞争关系，共同争夺空间和食物，D正确。
3.下列关于实验室中果醋制作的叙述，错误的是 （　　）
A.果醋的制作需要醋酸菌，醋酸菌是一种好氧细菌
B.醋酸菌能将果酒变成果醋
C.制作果醋的温度比制作果酒的温度高，一般为45 ℃
D.果酒制成后，可将装置转移至温度较高的环境中制作果醋
C
解析
果醋的制作需要醋酸菌，醋酸菌是一种好氧细菌，所以在制作过程中需通入氧气，A正确；醋酸菌为好氧细菌，在缺少糖源时和有氧条件下，可将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变为乙酸，故醋酸菌能将果酒变成果醋，B正确；多数醋酸菌的最佳生长温度是30~35 ℃，C错误；酒精发酵的最佳温度是18~30 ℃，果酒制成后，可将装置转移至温度为30~35 ℃的环境中并持续通氧制作果醋，D正确。
4.我国劳动人民很早就利用生物资源为生产和生活服务，如①春秋时期《书经》记载“若作酒醴，尔为曲蘖”；②晋朝《南方草木状》记载，利用蚂蚁扑灭柑橘害虫；③北魏《齐民要术》记载“凡谷田，绿豆、小豆底为上”；④宋真宗时期，种人痘以防天花。上述应用与微生物有关的是 （　　）
A.①②③　　　　　　 B.②③④
C.①②④ D.①③④
D
解析
①“若作酒醴，尔惟曲蘖”提到酿酒必须要用酒曲。酒曲是以谷物为原料，破碎加水压制而成的。酒曲富含酵母菌和霉菌等多种微生物，经水浸泡活化后投入蒸熟的米即可用于酿酒，①正确。②蚂蚁扑灭柑橘害虫，利用了捕食关系，与微生物无关，②错误。③由于豆科植物有固氮菌与之共生，所以种植豆科植物能够肥田，③正确。④种人痘以防天花，天花是由天花病毒引起的，④正确。
5.苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而制成的。回答下列问题：
（1）酵母菌的呼吸代谢途径如上图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的　　　　　　中进行，过程③在酵母菌细胞的　　　　　　中进行。与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度　　　　。
（2）第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为乙酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，可知该过程需要在　　　　
条件下才能完成。
（3）在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度　　　　（填“低于”或“高于”）第二阶段的温度。
（4）醋酸杆菌属于　　　　核生物，其细胞结构中　　　　（填“含有”或“不含有”）线粒体。
答案　（1）细胞质基质　线粒体　快　（2）有氧
（3）低于　（4）原　不含有

解析
（1）题图中过程①和②是酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇的过程，无氧呼吸的场所是细胞质基质。过程③为有氧呼吸的第二和第三阶段，场所为线粒体。在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸，产生更多的能量供自身繁殖，故在有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。
（2）醋酸杆菌是好氧型细菌，因此，醋酸杆菌将乙醇转变为乙酸的过程需要在有氧条件下才能完成。
解析
（3）在生产过程中，第一阶段酵母菌产生乙醇的适宜温度为18~30 ℃，第二阶段醋酸杆菌产生乙酸的适宜温度为30~35 ℃，第一阶段的温度低于第二阶段的温度。
（4）醋酸杆菌属于原核生物，原核细胞中的细胞器只有核糖体一种，不含有线粒体。

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