第1節傳統發酵技術的應用第1章發酵工程河北峰峰第二中學從社會中來“葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催。醉臥沙場君莫笑，古來征戰幾人回。”（唐·王翰）詩中提及的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。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？你想不想自己動手制作葡萄酒和葡萄醋呢？

葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄發酵而來，但是一個經酵母菌無氧呼吸產生了酒精，另一個經醋酸菌有氧呼吸產生了醋酸，因此口感不同。一、發酵與傳統發酵技術1.發酵（1）概念：

指人們利用_______，在_____的條件下，將原料通過_____________轉化為人類所需要的產物的過程微生物適宜微生物的代謝（2）原理：

不同的微生物具有_________________的能力，因此利用它們既可以生產出人們所需要的多種產物產生不同代謝產物（3）類型：需氧發酵厭氧發酵如：醋酸發酵如：酒精發酵乳酸發酵2.傳統發酵技術（1）概念：

直接利用原材料中________的微生物，或利用_________保存下來的面團、鹵汁等______中的微生物進行發酵、制作食品的技術天然存在前一次發酵發酵物（2）特點:

傳統發酵以混合菌種的________及__________為主，通常是_______或_______的；固體發酵半固體發酵家庭式作坊式（3）常見產品:腐乳、醬、醬油、醋、泡菜、豆豉腐乳參與發酵的微生物：酵母曲霉毛霉（主要）發酵原理:經過微生物的發酵，豆腐中的蛋白質被分解為___________________；小分子的肽和氨基酸_____細菌，代謝類型為__________；在_____的情況下能將_______分解成______；二、嘗試制作傳統發酵食品1.傳統發酵食品制作常用微生物（1）乳酸菌①代謝特點：厭氧無氧葡萄糖乳酸異養厭氧型②發酵原理（反應簡式）C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量③應用：乳制品的發酵泡菜的腌制④分布：空氣土壤植物體表人或動物的腸道內⑤常見類型：乳酸鏈球菌乳酸桿菌（2）酵母菌①代謝特點：是一類單細胞____，是__________微生物；在_____的條件下能進行________真菌無氧酒精發酵兼性厭氧②發酵原理（反應簡式）C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量③重要影響因素：溫度釀酒酵母的最適生長溫度約為_____；____是影響酵母菌生長的重要因素；28℃④應用：釀酒制作饅頭和面包⑤分布：能以多種糖類作為營養物質和能量來源，在一些含糖量較高的水果、蔬菜表面經常發現酵母菌的存在。（3）醋酸菌①代謝特點：___氧細菌，代謝類型是____________；當______________時，能將___分解為____；當________時則將_____轉化為_____，再將_____變為____；多數醋酸菌的最適生長溫度為________；好O2、糖源都充足乙醛異養需氧型糖醋酸缺少糖源乙醇乙醛醋酸30-35℃②發酵原理（反應簡式）C6H12O6+2O2酶2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量C2H5OH+O2酶CH3COOH（醋酸）+H2O+能量③生產應用醋酸菌可用于制作各種風味的____醋①利用_______________________來進行發酵；2.制作泡菜（1）發酵原理：植物體表面天然的乳酸菌②發酵期間，乳酸會________，當它的質量百分比為_________時，泡菜的口味、品質最佳；不斷積累0.4%-0.8%③相關反應式C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量（2）發酵條件適宜的_____；根據室內溫度控制_________嚴格控制_____條件；溫度厭氧發酵時間（3）制作流程配制鹽水用清水和食鹽配制質量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；原料處理、蔬菜裝壇將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內；裝至半壇時，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續裝至八成滿；加鹽水將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋封壇發酵向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并在發酵過程中注意經常向水槽中補充水；根據室內溫度控制發酵時間；（4）結果分析與評價①鹽的作用：調味，抑制其他微生物生長②鹽水濃度要適宜的目的：過高，乳酸發酵將受抑制；過低，雜菌易繁殖，導致泡菜變質③鹽水煮沸的目的：殺菌，去除水中的溶解氧④鹽水冷卻后使用的目的：為了不影響乳酸菌的生命活動⑤泡菜壇子使用之前要檢查密封性的目的：給泡菜壇內創造無氧環境，嚴格控制厭氧條件⑥用水密封泡菜壇的目的：給泡菜壇內創造無氧環境，嚴格控制厭氧條件⑦以上說明泡菜制作需要什么條件？說明泡菜制作需要在無氧條件下進行（即厭氧條件）⑧泡菜制作過程中，是否只有乳酸菌起作用？不是，還有一些酵母菌和大腸桿菌⑨為什么泡菜壇只能裝八分滿？

在泡菜發酵初期，由蔬菜表面帶入的大腸桿菌、酵母菌等較為活躍，它們可進行發酵，發酵產物中有較多的CO2，如果泡菜壇裝得太滿，發酵液可能會溢出壇外；另外，泡菜壇裝得太滿，會使鹽水不太容易完全淹沒菜料，從而導致壇內菜料變質腐爛；

（防止由于產生CO2而導致發酵液溢出壇外；防止因裝太滿使鹽水未完全淹沒菜料而導致菜料變質腐爛）（5）進一步探究

泡菜在腌制過程中會有亞硝酸鹽產生；

膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，但如果人體攝入過量，會發生中毒，甚至死亡；

查閱資料，設計實驗跟蹤檢測泡菜在制作過程中亞硝酸鹽含量的變化，并探索腌制方法、時間長短和溫度高低等條件對亞硝酸鹽含量的影響，尋求提高泡菜質量的措施。

某同學在制作泡菜前，查閱資料得知，可以向泡菜壇中加人一些“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，結果見曲線圖。請你幫他分析相關問題1.泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素哪些？

腌制方法、腌制時間長短、溫度高低2.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?應該在11天后食用比較合適；因為這時亞硝酸鹽含量已經降到較低的水平；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。（6）腌制中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化發酵時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發酵前期發酵中期發酵后期變化曲線少（O2抑制乳酸菌活動）少增加（硝酸鹽還原菌的作用）最多（乳酸積累，抑制其他菌活動）增多達到最多后開始下降（硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解）減少（乳酸積累，pH下降，抑制乳酸菌活動）繼續增多，最后保持穩定下降至保持相對穩定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）3、制作果酒和果醋（1）發酵原理：①許多新鮮水果的果皮表面附著有大量的不同種類的___________；野生酵母菌②在這些酵母菌的作用下，水果可以發酵成果酒（通過有氧呼吸大量繁殖，通過無氧呼吸產酒精）③在有氧的條件下，果酒經醋酸菌的作用還可以進一步發酵成果醋。④相關反應式C6H12O6+6O2+6H2O酶6CO2+12H20+能量C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量C6H12O6+2O2酶2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量C2H5OH+O2酶CH3COOH（醋酸）+H2O+能量果酒果醋（2）發酵條件①制作果酒時將溫度控制在_________進行發酵；18～30℃②制作果醋時將溫度控制在__________進行發酵。30～35℃溫度：氧氣：①制作果酒時，酵母菌在_________的情況下大量繁殖；在_________下，進行酒精發酵；②在____的條件下，果酒經醋酸菌的作用可以進一步發酵成果醋。氧氣充足無氧條件有氧（3）制作流程器具消毒將發酵瓶、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，晾干備用沖洗葡萄取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干榨汁裝瓶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。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打開瓶蓋，蓋上紗布果醋檢測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。（4）實驗分析與思考①沖洗的目的：去除表面灰塵、污物②沖洗1-2次即可，能否連續沖洗，為什么？不能，防止果皮表面的野生菌種數量減少③為什么去梗前沖洗：避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機會④葡萄汁裝入發酵瓶時，為何要留有1/3的空間？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⑤每隔12h左右將瓶蓋擰松一點的目的：排出氣體⑥擰松但不打開的目的：防止雜菌污染（5）果酒發酵與果醋發酵的裝置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打開打開便于取樣監測關閉關閉2025/4/5（6）果酒發酵與果醋發酵的比較果酒發酵果醋發酵發酵菌種菌種來源菌種代謝類型菌種生物類型發酵原理發酵條件溫度時間氧氣酵母菌醋酸菌附著在新鮮水果果皮表面的野生酵母菌空氣中的醋酸菌或人工接種的醋酸菌異養兼性厭氧型異養需氧型真核生物原核生物18～30℃30～35℃10～12d7～8d前期需氧，后期不需氧始終需氧（7）結果分析與評價

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。

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。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，還有乳酸菌、醋酸菌等微生物。

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?？梢酝ㄟ^調節發酵的溫度、果酒的pH等來控制乳酸菌的含量。

在有氧的情況下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情況下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛變為醋酸。由于醋酸菌在有氧的條件下才能進行旺盛的代謝活動，因此在制作果酒的過程中盡量減少O2含量，可以抑制醋酸菌的生長繁殖。此外，通過調節發酵的溫度、果酒的pH等同樣可以控制醋酸菌的含量。

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