1.1传统发酵技术的应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第一章 发酵工程 1957年 用微生物生产谷氨酸获得成功。20世纪60年代，科学家通过研究微生物的代谢途径，继续改进发 酵技术，通过人工诱变特定微 生物，获得了具有更高生产能力 的突变类型。之后，酶制剂、多 糖、维生素发酵 工业相继兴起。 约9000年前 我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其他食品，如酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不没明白其中的原理。 1857年 1857年，法国微生物学家巴斯德(L.Pasteur,1822-1895)通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与发酵联系起来。 1897年 科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解了发 酵的本质。之后的30多年间，微生物的分离和纯化技术得到了应用，发酵生产的工艺 和设备不断完善， 传统的固体发酵开 始向半固体发酵和 液体发酵演变。同 时，作坊式的手工 生产向近代工业化生产方向发展。利用微生物生产的新产品，如酒精、柠檬酸和淀粉酶等不断出现。 20世纪40年代 利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术，使青霉素的生产实现了产业化。不久，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现及生产，抗生素发酵工业兴起。 201X 1850 201X 1900 201X 1940 201X 1960 201X 201X 20世纪70年代以后 基因工程、细胞工程等的发展，使发酵工程进入了定向育种的新阶段。例如，运用基因工程可以将动植物的基因转移到微生物中，获得具有特殊生产能力的微生物，大量生产人们所需要的产品，如人胰岛素、干扰素等。 1970 1980 20世纪80年代 科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及 计算机技术 对发酵过 程进行 综合 研究， 以更加 合理地控制 发酵过程。目前，人类已经能够自 动记录和控制发酵过程 的全部参数。 科技探索之路 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。 啤 酒 葡萄酒 毛豆腐 豆豉 泡菜 陈醋 腐乳 酸奶 发面团 酱油 辣白菜 发酵与传统发酵技术 1 问题探讨 “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? 葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来，但是一个经酵母菌无氧呼吸产生了酒精，另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。 5 发酵与传统发酵技术 1 【资料一】夏禹时期，已有了关于杜康秫 （shú）酒的传说。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。 【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。 1.酒曲是什么? 2.酿酒加酒曲的 目的是什么? 酒曲中带有多种微生物。微生物所分泌的酶可以将谷物中的淀粉，蛋白质等转变成糖、氨基酸等，有利于酵母菌进行酒精发酵。 6 发酵与传统发酵技术 1 一、发酵 1.概念 人们利用 ，在 的条件下，将原料通过 转化为人类所需要的产物的过程。 微生物 适宜 微生物的代谢 2.原理 不同的微生物具有 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。 产生不同代谢产物 发酵的实质就是微生物在有氧或无氧条件下的细胞呼吸，是一个物质氧化分解的过程。 7 一、发酵 3.类型 好氧发酵 厌氧发酵 醋酸发酵 酒精发酵、乳酸发酵 氧气需求 8 发酵与传统发酵技术 1 二、传统发酵技术 1.概念 直接利用原材料中 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。 天然存在 9 二、传统发酵技术 4.特点 ①混合菌种发酵 ②固体发酵及半固体发酵 ③家庭式或作坊式 5.传统发酵技术的优点 操作简单、传承文化 6.传统发酵技术的缺点 生产条件不易控制 容易受杂菌污染、生产效率低 7.类型 混合菌种 ①固体发酵 ②半固体发酵 泡菜、粮食白酒、腐乳等 豆豉、酱、酱油等 10 3.实例:腐乳 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________。 ③发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成_________________ _。 酵母 曲霉 毛霉 毛霉 小分子的肽和氨基酸 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 一、发酵与传统发酵技术 （三） 传统发酵： 3.实例: 腐乳制作 （1）原理： 蛋白质 脂肪 小肽 氨基酸 甘油 脂肪酸 酵母、曲霉和毛霉等多种微生物 + + 蛋白酶 脂肪酶 (毛霉起主要作用) 毛霉是一种丝状真菌，其生殖方式为孢子生殖， 代谢类型是异养需氧型。 腐乳制作 （3）制作流程 让豆腐长出毛霉 加盐腌制 加卤汤瓶 密封腌制 直接利用空气中的毛霉孢子或者直接接种毛霉（15-18℃，一定湿度） 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 封瓶时瓶口通过酒精灯火焰防止瓶口污染 卤汤中酒的含量应控制在12%左右，过高会延长腐乳成熟的时间，过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败 14 腐乳制作 A.腌制时注意控制盐的用量 盐的浓度过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质；浓度过高会影响腐乳的口味。 酒精含量过高将会延长腐乳成熟的时间；含量过低不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。 防止杂菌污染 用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。 装瓶时，操作要迅速小心。 封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。 B.卤汤中酒的含量应控制在12%左右 15 基础检测 使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？ 使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。 例如：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。 习题巩固 【思考】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？ 生产条件不易控制，容易受杂菌污染。 17 尝试制作传统发酵食品 2 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 乳酸菌 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： ④种类： ③分布广泛： ⑤应用： 乳酸菌 厌氧微生物 在无氧情况下能将葡萄糖分解成乳酸 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道 常见为乳酸链球菌、乳酸杆菌 乳制品的发酵、泡菜的腌制 二 尝试制作传统发酵食品 酵母菌 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分布： ④特点： ⑤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 含糖量较高的蔬菜、水果表面 一类单细胞真菌 酿酒、制作馒头和面包 二 尝试制作传统发酵食品 醋酸菌 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 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 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 尝试制作传统发酵食品 2 一、泡菜的制作 1.菌种 乳酸菌 （1）生殖方式 分裂生殖（二分裂） （3）代谢类型 异养厌氧型 （4）种类 乳酸链球菌、乳酸杆菌 （原核生物） （2）菌种分布 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道内 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 28 一、泡菜的制作 3.泡菜的制作过程 （1）泡菜制作原理 植物体表面的 来进行发酵，在 的条件下，乳酸菌将糖分解为乳酸。发酵期间，乳酸不断积累，当它的质量分数为0.4%~0.8%时，泡菜的口味和品质最佳。 （2）材料用具 天然的乳酸菌 无氧 30 3.泡菜的制作过程 （2）材料用具 食盐 清水 新鲜蔬菜(萝卜、黄瓜、白菜、豇豆等) 蒜瓣 生姜 其他香辛料(花椒、辣椒等) 白酒 泡菜坛 为什么要选择新鲜蔬菜？ 蔬菜中含有大量的硝酸盐，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原亚硝酸盐，增加泡菜中的亚硝酸盐含量。 为什么含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶？ 牛奶发酵为酸奶主要依靠乳酸菌的发酵作用，而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌。 31 4.方法步骤： 配制盐水 用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 盐的作用 盐浓度过低 盐浓度过高 煮沸的目的 冷却的目的 ①调味 ②抑制微生物（杂菌）生长 杂菌易繁殖，导致泡菜变质 乳酸发酵受抑制，口味不佳 ①杀菌 ②除氧 防止影响乳酸菌的生命活动 制作泡菜 32 33 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。 杀菌、除氧 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 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； （3）制作泡菜方法步骤： （5）制作泡菜的注意事项 腌制过程中，要注意控制腌制的 时间、温度和食盐的用量。 温度过高、食盐用量不足10％、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10天后，亚硝酸盐的含量开始下降。 （6）泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化 3.泡菜的制作过程 34 发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵初期 发酵中期 发酵后期 曲线模型 少（O2抑制乳酸菌活动） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用） 最多（乳酸抑制其他菌活动） 增多 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，抑制其活动） 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） 35 制作泡菜 （1）你腌制的泡菜成功吗？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； 通过在显微镜下观察乳酸菌的形态和数目； 根据亚硝酸盐的含量来评定； 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。 失败 成功 5.结果分析 36 习题巩固 1.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？ 用水密封泡菜坛的目的是给泡菜坛内创造无氧环境，这说明泡菜制作需要在无氧条件下进行。 加水 如果加一些已经腌制过的泡菜汁更好，相当于接种已经扩增的乳酸菌，可减少腌制时间。 37 （2）为什么泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？ 形成白膜是由于 的繁殖。 酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面O2含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。 白膜 注意：泡菜发酵过程中，不是乳酸菌单独发酵的结果： 乳酸积累，pH过低；乳酸菌的生长也受到抑制，乳酸菌数量减少。 发酵初期 多种微生物（如大肠杆菌、酵母菌）进行有氧呼吸，产生较多的CO2，坛沿水槽内有气泡放出。 此阶段是形成无氧环境的过程。 发酵中期 发酵后期 主要是乳酸菌的发酵过程，PH降低，其他微生物的生长受到抑制。 产膜酵母 腌制的条件：①要注意控制时间、温度和食盐的用量。②温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。 38 （7）进一步探究——测定亚硝酸盐 泡菜腌制过程中会有亚硝酸盐产生，如果人体摄入过量亚硝酸盐，会发生中毒，甚至死亡。 膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时，会引起中毒，当摄入总量达到3g时，会引起死亡。 膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，只有在特定的条件下(适宜的pH、温度和一定的微生物作用)才会转变成致癌物——亚硝胺，亚硝胺对动物还具有致畸和致突变作用。 3.泡菜的制作过程 39 二、尝试制作传统发酵食品 （一）制作泡菜： 6.进一步探究： 亚硝酸盐 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。 制作过程中亚硝酸盐含量的变化 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 二、尝试制作传统发酵食品 （一）制作泡菜： 6.进一步探究： 亚硝酸盐 ① 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 维生素C、E和酚类物质 亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。 （拓展应用 p8）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？ 10天后食用比较好， 因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低水平。 可能是食盐浓度不合适、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵 “陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。 检测：比色法 硝酸盐还原菌的作用 乳酸抑制其他菌的活动 在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N-1－萘基乙二胺盐酸盐结合生成玫瑰红溶液。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色，即可计算出样品中的亚硝酸盐含量。 42 （7）进一步探究——测定亚硝酸盐 在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N-1－萘基乙二胺盐酸盐结合生成玫瑰红溶液。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色，即可计算出样品中的亚硝酸盐含量。 实验原理 亚硝酸钠标准显色液 比色法 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。 实验目的 43 （7）进一步探究——测定亚硝酸盐 实验原理 酸化：对氨基苯磺酸溶于盐酸中 重氮化：亚硝酸盐+对氨基苯磺酸 重氮盐 酸 比色：样品和标准比色液对比，估算亚硝酸盐含量 显色：重氮盐+ N-1－萘基乙二胺盐酸盐 玫瑰红色 泡菜样品 比色法 44 尝试制作传统发酵食品 2 二、果酒和果醋的制作 1.果酒制作的原理 （1）菌种 ①生殖方式： ②代谢类型： ③菌种分布： 酵母菌 异养兼性厌氧型 真核生物（单细胞真菌） 无性生殖 含糖量较高的蔬菜表面 ④最适生长温度： 酿酒酵母：28℃； 野生酵母：18~30℃ （多以出芽生殖为主，分裂生殖、孢子生殖） 酵母菌是能发酵糖类的各种真菌的统称，包括酿酒酵母、假丝酵母、球拟酵母、红酵母等 45 制作果酒和果醋 1.菌种： 酵母菌 真核生物（单细胞真菌） ① 分布： 含糖较高的水果、蔬菜表面 ② 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 ③最适生长温度： 酿酒酵母：28℃； 野生酵母：18~30℃ 1.果酒制作的原理 （多种酵母菌） 大量繁殖 产生酒精 酵母菌是能发酵糖类的各种真菌的统称，包括酿酒酵母、假丝酵母、球拟酵母、红酵母等 46 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： 醋酸菌 ①代谢类型： 异养需氧型 （3）醋酸发酵原理： ②最适生长温度： 30 - 35℃ （2）参与醋酸发酵的主要微生物及来源： 空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌 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 如何在一个装置里又能进行酒精发酵，又能进行醋酸发酵？ 47 二、果酒和果醋的制作 3.果酒、果醋的制作过程 （1）实验原理 新鲜水果的果皮表面附着有大量不同种类的野生酵母菌； 在酵母菌的作用下，水果可以发酵成果酒。 C6H12O6 2C2H5OH(酒精)+CO2+能量 酶 在有氧条件下果酒经醋酸菌作用可以进一步发酵成果醋。 C2H5OH + O2 CH3COOH(醋酸)+H2O+能量 酶 48 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？ 49 （2）材料用具 新鲜水果(葡萄、苹果、山楂、龙眼等) 纱布 体积分数为70%的酒精 发酵瓶 洗洁精 榨汁机 恒温培养箱 （3）方法步骤 3.果酒、果醋的制作过程 50 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; 除灰去污 避免葡萄破损，减少杂菌污染 ①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。防止菌种减少，影响发酵 排出CO2 ，防止爆裂 防止杂菌污染 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 果酒发酵 ③果酒制作步骤： 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; 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果醋制作步骤： 二 尝试制作传统发酵食品 ④结果分析与评价 5.制作果酒和果醋 如何检测果酒和果醋的制作是否成功？ 果酒：a.闻 b.品尝 c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测 果醋：a.闻 b.品尝 c.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值 d.观察醋酸菌膜是否形成。 （4）结果分析与评价 ①在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？ 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，发酵液中会产生气泡，这是 因为酵母菌发酵产生CO2；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。 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。 3.果酒、果醋的制作过程 55 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 果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 56 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 57 ④ 在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？ （4）结果分析与评价 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。 ⑤如何检测果酒的发酵情况（检测是否产生酒精）？ 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） 58 ⑥如何检测果醋的发酵情况？ a.闻； b.品尝； c.观察醋酸菌膜是否形成。 d.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值； （4）结果分析与评价 在上述传统发酵食品的制作过程中，我们没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往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单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。 59 到社会中去 查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程,比较自己制作果酒和果醋的方法与这些流程有哪些异同。在此基础上,请思考:当把少量制作转化为大规模生产时,需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别和联系吗？ 从少量制作转向大规模生产时，会遇到许多新问题。 例如，少量制作果醋时，不需要专门的搅拌装置，而大规模生产果醋时，由于发酵罐容积很大，就需要安装搅拌器，以保障醋酸菌对02的需求。 60 到社会中去 可见在大规模生产发酵产品时,需要进行更为全面周详的考虑,如考虑原料的来源与选择、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。 自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。在实际生产中还需要经过沉淀、过滤、灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。果酒还需要在一定条件下进行后续发酵,以获得特定的风味和色泽。 61 到社会中去 通过深入思考,可以感悟到,工程、技术与科学的不同-科学以“发现”为核心,技术以“发明”为核心,工程以“建造”和“产品”为核心。技术要通过工程设计等环节,将一系列相关技术体系化地组合起来,才能转化应用在工程中,大规模生产人们需要的产品。 62 课堂小结 传统发酵技术 概念 来源 类型 实质 结果 应用 优点 缺点 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。 固体发酵及半固体发酵 原材料中天然存在或面团、卤汁等发酵物中的微生物 有氧或无氧条件下的物质氧化分解 生产人们需要的各种发酵产品 果酒、果醋、泡菜、酱油等的制作 操作简单，便于家庭式或作坊式生产，是文化的传承等 生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低等。 63 项目 泡菜制作 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 在有氧条件下： 在无氧条件下： 氧气、糖源都充足时： 氧气充足、缺少糖源时： 发酵 条件 温度 时间 氧气 酵母菌（出芽生殖） 主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 异养兼性厌氧型 真核细胞 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量 酶 28℃（18-30℃） 10-12d 初期需氧，后期不需氧 醋酸菌（二分裂） 异养需氧型 原核细胞 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 30-35℃ 7-8d 需要氧气 乳酸菌（二分裂） 植物体表面 天然的乳酸菌 异养厌氧型 原核细胞 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 在无氧的情况下： 18—20℃ 不需要氧气 8-10d 64 控制杂菌的方法 65 习题巩固 (1)腐乳的制作仅是毛霉参与了豆腐的发酵( ) (2)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的 无氧发酵( ) (3)制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少( ) (4)传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主( ) (5)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于 果醋发酵温度( ) (6)在果酒发酵后期松松瓶盖的间隔时间可延长( ) (7)在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气( ) (8)在制作葡萄酒的过程中，应先去除葡萄的枝梗， 再进行反复冲洗( ) 1.判断题 × √ × √ × √ √ × 66 习题巩固 2.葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是(　　) A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖 B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌 C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的 D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加 D 67 习题巩固 3.利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为：先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌，发酵6天后，再接入活化的醋酸菌，发酵5天。下列有关叙述错误的是(　　) A.乙醇既是乙酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖 B.酵母菌和醋酸菌均以有丝分裂的方式进行增殖 C.酵母菌和醋酸菌发酵过程中控制通气的情况不同 D.接入醋酸杆菌后，应适当升高发酵温度 B 68 习题巩固 4.中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。 下列叙述正确的是(　　) A.泡菜制作过程中，酵母菌将葡萄糖分解成乳酸 B.馒头制作过程中，酵母菌进行呼吸作用产生CO2 C.米酒制作过程中，将容器密封可以促进酵母菌生长 D.酸奶制作过程中，后期低温处理可产生大量乳酸菌 B 69 习题检测 3 习题检测 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。（ ） × × √ 71 习题检测 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 72 习题检测 4. 某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，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 见曲线图。请你帮他分析相关问题。 3.请举例说说你身边的传统发酵食品有哪些，它们的制作 原理是什么。有机会的话，你也可以尝试做一做。 腐乳、泡菜、酱、豆豉等都是生活中常见的传统发酵食品。 73 习题巩固 （1）据图分析，从亚硝酸盐的含量来看， 你认为泡菜在什么时间食用比较 合适？为什么？ 应该在发酵11天后食用比较合适， 因为此时的亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。 （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。 74 习题巩固 （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。 75 习题巩固 5.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？该如何使用？你还能继续改进这种装置吗？ 充气口 排气口 出料口 C同学设计的发酵装置示意图排气 76 习题巩固 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系进行充气，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。 充气口 排气口 出料口 C同学设计的发酵装置示意图排气 77 习题巩固 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 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 78 THANKS Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42 $