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生物必修一
发酵工程
发酵与传统发酵技术
发酵
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
传统发酵食品——腐乳
(1) 原料
豆腐
(2) 参与发酵的微生物
酵母、 曲霉和毛霉等, 起主要作用的是毛霉。
(3) 物质变化:
蛋白质转化为小分子的肽和氨基酸。
毛霉是怎样将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸的?
提示: 毛霉产生的蛋白酶将蛋白质分解。
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
(2) 特点: 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的。
4. 下列食品是传统发酵食品的是②③④⑥⑦⑧⑨ 。
①豆腐 ②腐乳 ③酱油 ④香醋 ⑤豆油 ⑥泡菜
⑦豆豉 ⑧馒头 ⑨米酒 ⑩豆浆 酸奶 米饭
传统发酵技术的应用
尝试制作传统发酵食品
(一) 制作泡菜
1. 菌种来源
植物体表面天然的乳酸菌。
2. 原理
无氧的情况下, 乳酸菌将葡萄糖分解为乳酸。
(二) 制作果酒和果醋
菌种
果酒菌种: 新鲜水果果皮表面附着的野生酵母菌。
果醋菌种: 醋酸菌。
传统发酵食品的品质
1. 由于菌种差异、 杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等, 会造成发酵食品的品质不一。
2. 工业上大规模生产时, 通常会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
泡菜的制作
1. 菌种——乳酸菌
(1) 代谢类型
异养厌氧型, 有氧存在时, 无氧呼吸会受到抑制。
(2) 结构特点
无核膜包被的细胞核, 是原核生物。
(3) 生殖方式
二分裂
(4) 种类
种类很多, 常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌
2. 制作泡菜的材料选择
(1) 泡菜坛要选择透气性差的容器
目的：以创造无氧环境, 有利于乳酸菌发酵, 防止蔬菜腐烂。
(2) 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成亚硝酸盐，增加泡菜中的亚硝酸盐的含量。
3. 泡菜发酵过程中乳酸菌、 乳酸和亚硝酸盐含量的变化分析
4. 泡菜制作过程中四个注意问题
盐水的比例和使用方法:
①盐水比例适中
食盐用量过高, 乳酸菌发酵受抑制, 泡菜风味差; 食盐用量过低, 会导致杂菌大量繁殖, 泡菜腐败。
②盐水要煮沸后冷却使用
盐水煮沸有两大作用
一是除去水中的氧气
二是杀灭盐水中的细菌
冷却后使用是防止入坛蔬菜表面带入的微生物被高温杀死
蔬菜装至八成满, 不能装满泡菜坛
蔬菜刚入坛时, 其表面带入的微生物, 进行发酵产生较多的 CO 2 , 蔬菜装至八成满, 可以防止发酵液溢出。
坛盖边沿的水槽中要注满水, 并经常补充
目的：以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境
发酵温度
若温度过高, 则易滋生杂菌
若温度过低, 则发酵时间延长
时间的控制
时间过短, 会造成细菌大量繁殖, 亚硝酸盐含量增加
泡菜的发酵时间长, 亚硝酸盐含量低, 但是发酵时间过长, 乳酸含量过高, 口味不佳
5. 进一步探究: 亚硝酸盐含量的测定
(1) 原理
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, 与 N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。
(2) 方法
比色法
将显色后的样品与标准显色液进行对比, 估算亚硝酸盐含量。
(3) 过程
配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色
果酒和果醋的制作
制作果酒和果醋的菌种和发酵条件的比较
发酵过程中“两个变化”
(1) 果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化
①菌体数量的变化
发酵初期, 酵母菌进行有氧呼吸, 大量繁殖。
发酵中期形成无氧环境, 酵母菌数量增加缓慢, 最后达到稳定。
发酵后期由于酒精含量较高, 可能会导致酵母菌大量死亡。
②酒精含量的变化
发酵初期, 酵母菌进行有氧呼吸, 酒精含量很低。
发酵中期, 酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精, 酒精含量增加。
发酵后期, 由于酒精含量升高, 大量酵母菌死亡, 酒精含量不再增加。
(2) 果酒、 果醋制作过程中 pH 的变化
①果酒发酵时产生的部分 CO 2 会溶于发酵液, 使发酵液 pH 下降, 最后趋于稳定。
②果醋发酵时产生的醋酸溶于发酵液, 使发酵液 pH 下降, 最后趋于稳定。
制作果酒和果醋的发酵装置
(1) 各部位的作用
①充气口
连接充气泵充入氧气(无菌空气) 。
充气管下端要插入发酵液面以下近瓶底处。
②排气口
酒精发酵时排出酵母菌无氧呼吸产生的二氧化碳， 平衡容器内外压力
在醋酸发酵时排出的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的二氧化碳
排气管下端离发酵液有一段距离, 外部要弯曲, 并尽量保证管口向下,
可以防止空气中微生物的污染。
③出料口
便于取样检测, 及时监测发酵进行的情况或排出废料。
(2) 该装置的使用方法
使用该装置制果酒时, 应该关闭充气口
制果醋时, 应将充气口连接气泵, 输入氧气(无菌空气）
果酒和果醋制作成功的四个关键点
(1) 选择新鲜的葡萄, 榨汁前先将葡萄进行冲洗, 再除去枝梗, 以防葡萄汁流失及污染。
(2) 葡萄汁装入发酵瓶时, 要留有大约 1/3 的空间
目的
先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽瓶内 O 2 后再进行酒精发酵
可防止发酵过程中产生的 CO 2 造成发酵液溢出
(3) 排气
果酒发酵时要适时
防止发酵装置爆裂
果醋发酵时要及时通气
防止醋酸菌死亡
(4) 严格控制温度
18～30 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵
30～35 ℃利于醋酸菌的繁殖和果醋的发酵
实验现象及检测
实验现象
检测
①酒精发酵
果酒发酵后取样, 可通过嗅味和品尝进行初步鉴定
可以利用酸性重铬酸钾与酒精反应出现灰绿色来检测酒精
②醋酸发酵
可通过观察菌膜的形成、 嗅味和品尝进行初步鉴定
可通过检测和比较醋酸发酵前后的 pH(可用 pH 试纸) 做进一步的鉴定
