資源簡介

(共34張PPT)
本節聚焦：
1.什么是傳統發酵技術？
2.制作腐乳、泡菜、果酒和果醋的原理是什么？
3.怎樣制作腐乳、泡菜？怎樣制作果酒和果醋？
選擇性必修三《生物技術與工程》
第1章 發酵工程
第1節 傳統發酵技術的應用
葡萄酒是人類利用微生物發酵制作而來的。通過微生物的發酵作用還可以制作葡萄醋。
問題探討
葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄為原料發酵而來的飲品，為什么一個是醇厚濃郁、耐人尋味的酒，一個卻是酸味柔和、口感綿長的醋呢？它們的制作方法有什么不同？
果醋
葡萄酒：酵母菌無氧呼吸產生了酒精；
葡萄醋：醋酸菌有氧呼吸產生了醋酸。
【資料一】我國釀造白酒的工藝在世界上獨樹一幟，白酒一般是以谷物為原料，加酒曲發酵而成的。
【資料三】研究人員用顯微鏡觀察酒曲，發現酒曲內含有根霉、曲霉、毛霉、酵母菌、乳酸菌、醋酸菌等幾十種微生物。
【資料二】1857年，法國的微生物學家巴斯德通過實驗證明，酒精發酵是由活的酵母菌引起的。
1.酒曲是什么
2.釀酒加酒曲的目的是什么
酒曲是含有多種微生物的米糠或麥麩。
3.酒精發酵的實質是什么
酒精發酵的實質就是酵母菌的無氧呼吸。
酒曲
糧食
微生物
酒精
產生酶
（淀粉）
一、發酵與傳統發酵技術
指人們利用微生物，在適宜條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產物的過程。
①概念：
②發酵產物多種多樣的原因：
不同的微生物具有產生不同代謝產物的能力。
③類型：
醋酸發酵、
酒精發酵、
需氧發酵
厭氧發酵
谷氨酸發酵
乳酸發酵
植物無氧呼吸產生酒精是不是發酵
思考
不是。發酵特指微生物的代謝活動。
一、發酵與傳統發酵技術
（一）發酵
1.概念：
2.類型
固體發酵
半固體發酵
泡菜、糧食白酒、腐乳等
豆豉、醬、醬油等
注：混合菌種
直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發酵保留下來的面團、鹵汁等發酵物中微生物進行發酵，制作食品的技術。
家庭式或作坊式
3.方式：
使用人工生產的酵母粉制作饅頭屬于傳統發酵技術嗎？
思考
不是。
使用前一次發酵保存下來的面團進行發酵的才算。
一、發酵與傳統發酵技術
（二）傳統發酵技術
5.實例：腐乳的制作
正在發酵的豆腐坯
顯微鏡下的毛霉
（1）菌種：
、 和 等，其中起主要作用的是 。
酵母
曲霉
毛霉
毛霉
a.菌種來源：
空氣中的毛霉
b.代謝類型：
異養需氧型
c.生殖方式：
孢子生殖
d.適宜溫度：
15-18℃
（2）發酵原理：
蛋白質
小分子肽 + 氨基酸
蛋白酶/肽酶
脂肪
脂肪酶
腐乳味道鮮美，有機物種類 ，含量 ，營養價值高，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。
甘油 + 脂肪酸
增加
減少
任務一： 閱讀書本P5，找出制作腐乳過程涉及的微生物有哪些？
并思考為什么腐乳比豆腐更容易被消化吸收？
一
發酵與傳統發酵技術
腐乳的制作過程：
直接利用原材料中的天然存在的微生物。
目的：讓毛霉等產生蛋白酶和脂肪酶
目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生長
酒：抑制微生物生長，并使腐乳具有獨特香味；
香辛料：調味，防腐殺菌
發酵與傳統發酵技術
2、接種優良毛霉菌種制作腐乳屬于傳統發酵技術嗎？
直接利用空氣中毛霉孢子制作腐乳屬于傳統發酵技術， 若直接接種毛霉，則不屬于。
【思考】1、每年進行同樣的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣醬的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道這是為什么嗎？分析傳統發酵技術的優點和缺點。
優點：
操作簡單、適用于家庭式或作坊式生產，是文化的傳承。
①天然菌種品質各異，而且生產效率較低，產物不單一，純度不高。
②生產條件不易控制，易受雜菌污染。
缺點：
二、嘗試制作傳統發酵食品
傳統發酵食品常利用的微生物
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
二
嘗試制作傳統發酵食品
1.乳酸發酵
（1）應用的微生物：
（2）原理：
C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
①代謝類型：
②作用：
③應用：
乳酸菌
異養厭氧型
在無氧情況下能將葡萄糖分解成乳酸
乳制品的發酵、泡菜的腌制
二、嘗試制作傳統發酵食品
二
嘗試制作傳統發酵食品
2.酒精發酵
（1）應用的微生物：
①代謝類型：
②作用：
③應用：
（2）原理：
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量
酶
酵母菌
兼性厭氧型
在無氧情況下，進行酒精發酵
釀酒、制作饅頭和面包
二、嘗試制作傳統發酵食品
3.醋酸發酵
（1）應用的微生物：
①代謝類型：
②作用：
③應用：
C6H12O6+2O2 →2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2 →CH3COOH+H2O+能量
（2）原理：
酶
酶
醋酸菌
好氧型
在氧氣、糖都充足時，能將糖分解成醋酸；在缺糖時，能將乙醇轉化成乙醛，在將乙醛變成醋酸
釀醋
二
嘗試制作傳統發酵食品
二、嘗試制作傳統發酵食品
二
嘗試制作傳統發酵食品
乳酸菌
酵母菌
醋酸菌
果酒
泡菜
果醋
二、嘗試制作傳統發酵食品
二
嘗試制作傳統發酵食品
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、嘗試制作傳統發酵食品
1.菌種來源：植物體表面天然的 。
2.原理：在 的情況下，乳酸菌能將葡萄糖分解成 。
反應式： 。
乳酸菌
在自然界中廣泛分布，空氣、土壤、植物體表、人或動物腸道均有分布。
無氧
乳酸
C6H12O6
2C3H6O3（乳酸）+ 能量
酶
注：當乳酸的質量分數為0.4%～0.8%時，泡菜的口味、品質最佳。
(1) 制作泡菜
食鹽、清水、新鮮蔬菜、蒜瓣、生姜及其他香辛料、泡菜壇或其他密封性良好的罐子等。
3.材料用具：
亞硝酸鹽的含量低
不合格的泡菜壇為什么會引起蔬菜的腐爛？
答：泡菜壇漏氣，會使需氧型微生物大量繁殖，引起蔬菜腐爛。
將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋；
配制5%-20%的鹽水，鹽水煮沸，冷卻待用；
配制鹽水
原料處理、蔬菜裝壇
加鹽水
封壇發酵
向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并常向水槽中補充水；溫度控制發酵時間；
裝至半壇時，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續裝至八成滿；
過高：發酵受抑制，泡菜風味差；
過低：雜菌易繁殖，導致泡菜變質。
創造無氧環境
①發酵初期，酵母菌等較活躍，發酵產物中有較多CO2，防止發酵液溢出壇外；②防止鹽水未完全淹沒菜料而導致菜料變質腐爛；③留一定空間，方便拿取泡菜。
發酵初期會有氣泡冒出，但氣泡的產生逐漸停止。
殺菌除氧
不影響乳酸菌的活動
(1) 制作泡菜
泡菜制作過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化情況分析
發酵時期 乳酸菌 乳酸 亞硝酸鹽
發酵初期 少（有氧氣，乳酸菌的活動受到抑制） 少 增加（硝酸鹽還原菌的作用）
發酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活動） 積累增多，pH下降 下降（硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解）
發酵后期 減少（乳酸積累，pH下降，抑制其活動） 繼續增多，pH繼續下降 下降至相對穩定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）
曲線模型
(1) 制作泡菜
亞硝酸鹽為強氧化劑，能夠把血液中的低鐵血紅蛋白轉變為高鐵血紅蛋白，從而導致缺氧性中毒癥狀。
（4）進一步探究：
某同學在制作泡菜前，査閱資料得知，可以向泡菜壇中加入一些“陳泡菜水”；在用質量百分比為5%的食鹽水制作泡菜時，他在不同時間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結果見右欄曲線圖。
(1) 據圖分析，從亞硝酸鹽的含量來看，你認為該泡菜在什么時間食用比較合適？為什么？
發酵10天后，亞硝酸鹽含量降到較低水平。
(2)他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成這個結果最可能的原因是什么？
可能是食鹽濃度過高、發酵溫度過低等原因導致泡菜未能正常發酵。
(3) 加入“陳泡菜水”的目的是什么？
“陳泡菜水”中含有純度較高的乳酸菌，加入“陳泡菜水”相當于接種乳酸菌。
二
嘗試制作傳統發酵食品
(1) 制作泡菜
（4）進一步探究：
如何判斷你腌制的泡菜是否成功？色澤如何？口味如何？
泡菜質量可以根據泡菜的色澤和風味進行初步的評定；
一般來說，腌制成功的泡菜湯清亮，無梅花浮膜，菜質脆嫩度適口，酸甜咸味適宜，具有一定的香氣，咀嚼后無渣等。
二
嘗試制作傳統發酵食品
失敗
成功
(1) 制作泡菜
（4）進一步探究：
如何判斷你腌制的泡菜是否成功？色澤如何？口味如何？
泡菜質量可以根據泡菜的色澤和風味進行初步的評定；
根據亞硝酸鹽的含量來評定；
根據不同時期泡菜壇中乳酸菌的數量來評定。
可以通過在顯微鏡下觀察乳酸菌的形態；
二
嘗試制作傳統發酵食品
(1) 制作泡菜
1.菌種來源：
水果、蔬菜表面的酵母菌
真核生物（單細胞真菌）
① 代謝類型：
異養兼性厭氧型
有氧條件下，酵母菌通過有氧呼吸 ：
無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸 ：
C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2 +能量
酶
C6H12O6＋6O2 6CO2＋6H2O+能量
酶
②最適生長溫度：
18~30℃
1.果酒制作的原理
大量繁殖
產生酒精
(2) 制作果酒和果醋
②當缺少糖源時則將 。
①當O2、糖源都充足時能將 ；
制作果酒和果醋
2.果醋制作的原理
（1）菌種來源：
空氣中的醋酸菌
①代謝類型：
異養需氧型
（2）醋酸發酵原理：
②最適生長溫度：
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
乙醇轉化為乙醛，再將乙醛變為醋酸
（細菌：原核生物）
醋酸桿菌
C6H12O6
2C2H5OH(酒精)+CO2+能量
酶
2O2
2CH3COOH(醋酸)+2H2O+能量
酶
+
酒精發酵：無氧，28℃
醋酸發酵：有氧，30~35℃
酒精發酵 → 醋酸發酵
制作果酒和果醋
如何在同一裝置中既能進行酒精發酵又能進行醋酸發酵？
3.方法步驟
器具消毒
將發酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分數為70%的酒精消毒，晾干備用
取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干
用榨汁機榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發酵瓶（注意：要留有大約1/3的空間），蓋好瓶蓋
酒精發酵
沖洗葡萄
榨汁裝瓶
將溫度控制在18-30℃進行發酵，在發酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一點（注意：不是打開瓶蓋），此后再擰緊瓶蓋。發酵時間為10-12d.
避免沖洗掉附著在葡萄皮上的野生酵母菌
避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機會
a.先讓酵母菌進行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后，再進行酒精發酵；
b.防止發酵過程中產生的CO2造成發酵液溢出
排出產生的CO2，防止爆裂
防止雜菌污染
②為什么去梗前沖洗：
③葡萄汁裝入發酵瓶時，為何要留有1/3的空間？
⑤擰松但不打開的目的：
④每隔12h左右將瓶蓋擰松一點的目的：
①為什么葡萄沖洗次數不宜太多？
打開瓶蓋，蓋上紗布
當葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進行葡萄醋的發酵。發酵溫度為30-35℃，時間為7-8d。
果醋檢測
果酒檢測
可通過從發酵瓶口取樣來對發酵的情況進行檢測
⑥如何檢測果酒的發酵情況？
a.聞
b.品嘗
c.用酸性條件下的重鉻酸鉀溶液檢測橙色→灰綠色
⑦醋酸菌從何而來？
⑧如何檢測果醋的發酵情況？
a.聞；b.品嘗；
c.使用pH試紙檢測前后的pH值；
d.觀察醋酸菌膜是否形成；
打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會進入果酒發酵液中大量繁殖，其他的菌因不適應環境條件（不能利用乙醇）而不能繁殖
3.方法步驟
（檢測是否產生酒精）
重點知識回顧
1、腐乳味道鮮美，易于消化吸收。這是因為經過微生物的發酵，豆腐中的 被分解成 。多種微生物參與了豆腐的發酵，其中起主要作用的是 。
2、像這種直接利用 微生物，或利用前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發酵物中的微生物進化發酵、制作食品的技術一般稱為傳統發酵技術。傳統發酵以 菌種的固體發酵及半固體發酵為主，通常是家庭式或作坊式的。
3．乳酸菌代謝類型是 ，在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸.
反應簡式:
4．酵母菌代謝類型是 兼性厭氧微生物，在無氧條件下能進行 發酵
5．醋酸菌是代謝類型是 ，
當O2、糖源都充足時：
當缺少糖源時：
6、果酒變果醋發酵改變兩個條件:(1) 因為醋酸菌是好氧細菌；(2) ，因為果酒的發酵溫度在 ℃，而果醋的發酵溫度在 ℃。
蛋白質
小分子的肽和氨基酸
毛霉
原材料中天然存在的
混合
異養厭氧型
異養兼性厭氧型
酒精
異養需氧型
通氧
升高溫度
18～30
30～35
在泡菜發酵初期，酵母菌等微生物活動旺盛，進行有氧呼吸產生CO2，這是導致泡菜壇內產生氣泡的主要原因。
乳酸菌為厭氧呼吸，并不產生CO2。
1、在泡菜發酵初期，為什么會有許多小氣泡產生？是不是乳酸菌產生的？
2、在泡菜在泡菜發酵初期，表面會出現一層白膜，是不是乳酸菌產生的？
白膜主要是酵母菌在泡菜表面繁殖形成的，這些酵母菌在表面氧氣充足的情況下會大量繁殖，形成一層白膜。
①在制作果酒和果醋的過程中，發酵液分別有哪些變化？其中最明顯的變化發生在發酵后多少天？引起變化的原因是什么？
在葡萄酒的制作過程中，發酵液會產生氣泡，這是因為酵母菌發酵產生CO2；開始發酵后，CO2產生越來越多，會使發酵液出現“沸騰”現象，在發酵的10天后，這種現象最明顯。
如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，隨著發酵時間的延長，由果皮進入發酵液的花青素會越來越多，因而發酵液的顏色會逐漸加深變成深紅色。
4.結果分析與評價
制作果酒和果醋
酶
C2H5OH+O2
酶
CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
果醋發酵過程中一般不會出現氣泡，發酵完成時，在發酵液的液面上會出現一層菌膜，這是醋酸菌膜。
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）＋2CO2 +能量
②在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物生長？它們會對果酒發酵產生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？
果酒中除了酵母菌，還有 等微生物。
乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，從而使果酒變質。可以通過調節 、 等來控制乳酸菌的含量。
醋酸菌可以利用果汁中的糖進行醋酸發酵，在制作果酒的過程中可以通過 ，抑制醋酸菌的生長繁殖。
4.結果分析與評價
制作果酒和果醋
乳酸菌、醋酸菌
發酵的溫度
果酒的pH
盡量減少O2含量
③在制作果醋的過程中，酵母菌是否還會繼續發酵？醋酸菌從何而來？采用什么措施可以加快果醋的制作？
隨著醋酸發酵的進行，發酵液的 、 等均不利于酵母菌的生長繁殖，因此酵母菌活性很低。
在我們的實驗條件下，當打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會進入發酵液中大量繁殖，其他的菌因 而不能繁殖。
在工業上，后期醋的發酵需要人工接種醋酸菌。我們制作果醋時，可以先買一瓶醋， 將其打開暴露于空氣中，一段時間后在醋的表面會有一層薄膜（實際上是醋酸菌），用這層薄膜進行接種可以明顯縮短制作果醋的時間。
4.結果分析與評價
制作果酒和果醋
pH
發酵溫度
不適應環境條件
P8【拓展應用】
3、有3位同學分別采用了3種不同的發酵裝置來制作果醋。A同學用的是帶蓋的塑料瓶；B同學用的是沒有蓋的塑料瓶，在發酵過程中無蓋的瓶口一直由捆綁在瓶口的8層紗布覆蓋；C同學則設計了如右圖所示的發酵裝置。結合果醋的制作原理，你認為哪一種發酵裝置更適合制作果醋？你還能繼續改進這種裝置嗎？
C同學的裝置更適合制作果醋。
防止空氣中微生物的污染
結構 作用 酒精發酵時狀態 醋酸發酵
時狀態
充氣口
排氣口
出料口
通入空氣
關閉
打開，
并接入氣泵
排出CO2
打開
打開
便于取樣檢測
關閉
關閉
填充棉花或者安裝其他過濾裝置
隨堂小結
果酒 果醋 腐乳 泡菜
微生物
分類
代謝 類型
反應 原理
反應 條件 15～18℃接種，酒精含量控制在12％左右
檢測 方法 品嘗、 pH試紙檢測 品嘗、
pH試紙檢測
酵母菌
醋酸菌
主要是毛霉
乳酸菌
酵母菌無氧呼吸產生酒精
醋酸菌有氧呼吸產生醋酸
毛霉產生
蛋白酶
乳酸菌無氧呼吸產生乳酸
真菌(真核生物)
真菌(真核生物)
細菌(原核生物)
細菌(原核生物)
異養
兼性厭氧型
異養
需氧型
異養
需氧型
異養
厭氧型
18～30 ℃
前期有氧后期無氧
30～35℃通入氧氣
18～20 ℃
無氧
酸性重鉻酸鉀與其反應呈灰綠色
1、油炸臭豆腐是我國一些地方的風味小吃。制作時需要將豆腐浸入含有乳酸菌、芽孢桿菌等微生物的鹵汁中發酵。判斷下列相關表述是否正確。
（1）鹵汁中的乳酸菌和芽孢桿菌不存在競爭關系。（ ）
（2）乳酸菌發酵產生了乳酸和CO2。（ ）
（3）微生物發酵產生了不同的代謝物使得該臭豆腐具有特殊的味道。（ ）
練習與應用（P8）
2.傳統發酵食品的制作需要各種各樣的微生物。下列相關敘述錯誤的是 （ ）
A.腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸發酵
B.制作腐乳利用了毛霉等產生的蛋白酶
C.制作果酒利用了酵母菌在無氧條件下產生酒精
D.制作果醋利用了醋酸菌在無氧條件下產生醋酸
D
練習與應用（P8）

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