傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵工程生產(chǎn)發(fā)酵食品(面包、酸奶、腐乳等)工業(yè)化生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品(啤酒、味精、胰島素等)第1章發(fā)酵工程科技探索之路我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵成含酒精的飲料。約9000年前20世紀(jì)70年代以后1857年1897年20世紀(jì)80年代1957年20世紀(jì)40年代巴斯德證明酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)了酶在酵母菌發(fā)酵中的作用。微生物的分離和純化技術(shù)得到了應(yīng)用，作坊式手工生產(chǎn)向現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。在厭氧發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立了深層通氣液體發(fā)酵技術(shù)。通過人工誘變特定微生物，獲得具有更高生產(chǎn)能力的突變類型?；蚬こ毯图?xì)胞工程等的發(fā)展，使發(fā)酵工程進(jìn)入定向育種的新階段?？茖W(xué)家開始運用數(shù)學(xué)、動力學(xué)、化學(xué)工程原理以及計算機(jī)技術(shù)對發(fā)酵過程進(jìn)行綜合研究，以更加合理地控制發(fā)酵過程。究竟什么是發(fā)酵呢？最初可能是發(fā)現(xiàn)儲存的糧食水果會自然發(fā)酵變成酒，因而逐漸摸索出釀酒技術(shù)的。1.1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

的應(yīng)用發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)01指人們利用________，在適宜條件下，將原料通過_____________轉(zhuǎn)化為人類所需要的___________的過程。微生物的代謝微生物產(chǎn)物_____________________________________________，因此利用它們就可以生產(chǎn)出人們所需要的多種產(chǎn)物。不同的微生物具有產(chǎn)生不同代謝產(chǎn)物的能力一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)（一）發(fā)酵1.概念：2.原理：提出問題：閱讀p4頁，從社會中來，思考，葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄為原料發(fā)酵而來的飲品。為什么一個會生成酒，一個會生成醋呢？3.類型：醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵好氧(需氧）發(fā)酵厭氧發(fā)酵氧氣需求解決問題：葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄為原料發(fā)酵而來的飲品。為什么一個會生成酒，一個會生成醋呢？古時候沒有滅菌技術(shù)手段的情況下，葡萄酒放久了為什么會變酸呢？1.制作腐乳利用了哪些微生物？這些微生物來自哪里？2.腐乳制作的原理是什么？3.什么是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)？使用酵母制作饅頭屬于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)嗎？任務(wù)一閱讀教材P5內(nèi)容，思考并解決以下問題：(3min)腐乳制作蛋白質(zhì)小分子肽+氨基酸蛋白酶(1)原料：含水量為70%的豆腐。直接利用原材料中天然存在的微生物。(2)參與發(fā)酵的微生物，如________、______和______等，其中起主要作用的是______。味道鮮美，易于消化吸收，又便于保存。脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)酵母菌曲霉毛霉毛霉(3)發(fā)酵原理：(4)特點：生物學(xué)分類：代謝類型：生殖類型：適宜溫度：異養(yǎng)需氧型孢子生殖15-18℃真核生物讓豆腐長出毛霉直接利用空氣中的毛霉孢子或者直接接種毛霉（15-18℃，一定濕度）目的：讓毛霉等產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶加鹽腌制加鹵湯裝瓶鹵湯包括酒和香辛料酒（12%）：抑制微生物生長，并使腐乳具有獨特香味；香辛料：調(diào)味，防腐殺菌。密封腌制*鹵湯中酒的含量在12%左右的原因：過高會延長腐乳成熟的時間，過低不足以抑制微生物生長，可能導(dǎo)致豆腐腐敗。方法：隨豆腐層數(shù)加高增加鹽用量，接近瓶口表面，鋪厚一點目的：析出豆腐中的水分、抑制微生物生長一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)(5)制作流程：腐乳制作直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保留下來的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中微生物進(jìn)行發(fā)酵，制作食品的技術(shù)。一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)（二）傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.概念：2.類型：固體發(fā)酵半固體發(fā)酵泡菜、糧食白酒、腐乳等豆豉、醬、醬油等【思考】使用酵母制作饅頭屬于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)嗎？不屬于；使用前一次發(fā)酵保存下來的面團(tuán)進(jìn)行的才算?；旌暇N針對訓(xùn)練1.

下列關(guān)于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的敘述，錯誤的是A.傳統(tǒng)發(fā)酵常常是固體發(fā)酵或者半固體發(fā)酵B.傳統(tǒng)發(fā)酵利用的微生物一般為天然存在的單一菌種C.傳統(tǒng)飲食中的醬油、醋、泡菜等可通過傳統(tǒng)發(fā)酵獲得D.傳統(tǒng)發(fā)酵存在雜菌情況不明、過程控制缺乏標(biāo)準(zhǔn)等問題解題點

現(xiàn)代發(fā)酵工程所用大多為單一菌種，有雜菌污染會影響產(chǎn)量，培養(yǎng)基和設(shè)備需嚴(yán)格滅菌；而傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)很難實現(xiàn)單一菌種的利用，B錯誤?！?.下列關(guān)于腐乳制作原理的敘述，錯誤的是A.腐乳制作實質(zhì)就是利用發(fā)酵技術(shù)，將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物的過程B.腐乳制作中，起作用的微生物多為異養(yǎng)型真菌C.傳統(tǒng)發(fā)酵利用的是天然存在的菌種，所生產(chǎn)食品安全性更高D.家庭自制腐乳時，一般不需單獨接種菌種解題點傳統(tǒng)發(fā)酵利用的是天然存在的菌種，沒有經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌，所生產(chǎn)食品安全性較低，C錯誤?！提槍τ?xùn)練練習(xí)與應(yīng)用2.傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作需要各種各樣的微生物。下列相關(guān)敘述錯誤的是（

）A.腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸發(fā)酵B.制作腐乳利用了毛霉等產(chǎn)生的蛋白酶C.制作果酒利用了酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精D.制作果醋利用了醋酸菌在無氧條件下產(chǎn)生醋酸D1.油炸臭豆腐是我國一些地方的風(fēng)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(fā)酵。判斷下列相關(guān)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(guān)系。（）（2）乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生了乳酸和CO2。（）（3）微生物發(fā)酵產(chǎn)生了不同的代謝物使得該臭豆腐具有特殊的味道。（）嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品02二嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品傳統(tǒng)發(fā)酵食品常利用的微生物乳酸菌酵母菌醋酸菌（一）乳酸發(fā)酵：1.菌種：乳酸菌（原核生物）異養(yǎng)厭氧型空氣、土壤、植物體表、人或動物腸道內(nèi)乳酸鏈球菌、乳酸桿菌乳酸鏈球菌（球狀）

乳酸桿菌（桿狀）2.原理：在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸。C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶a.菌種分布：b.代謝類型：c.菌種種類：實例——泡菜的制作二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品發(fā)酵期間，乳酸會___________，當(dāng)它的質(zhì)量百分比為____________時，泡菜的口味、品質(zhì)最佳。不斷積累0.4%-0.8%異養(yǎng)兼性厭氧型含糖量較高的蔬菜、水果表面釀酒、制作饅頭和面包植物體表面天然的酵母菌①代謝類型：④應(yīng)用：②分布：③適宜生長的溫度：18～30°C（真核）二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品（二）酒精發(fā)酵：（1）菌種來源：酵母菌有氧條件下，酵母菌通過有氧呼吸大量繁殖：無氧條件下，酵母菌通過無氧呼吸產(chǎn)生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2+能量酶C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O+能量酶（2）原理：前期需氧，后期無氧。（三）醋酸發(fā)酵：空氣中的醋酸菌代謝類型：異養(yǎng)需氧型☆原核生物。（變酸的酒的表面形成的菌膜）（2）原理C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O+能量酶①當(dāng)氧氣、糖源充足時：②當(dāng)缺少糖源時：醋酸菌二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品C2H5OH＋O2

CH3COOH＋H2O+能量酶（1）菌種來源：（3）發(fā)酵條件溫度：氧氣：將溫度控制在30～35℃進(jìn)行發(fā)酵。需要在充足的氧氣條件下。亞硝酸鹽的含量低，營養(yǎng)物質(zhì)豐富。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。二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品（一）乳酸發(fā)酵：實例——泡菜的制作（1）材料用具：用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用。將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋。配制鹽水原料處理、蔬菜裝壇加鹽水封壇發(fā)酵向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并在發(fā)酵過程中注意經(jīng)常向水槽中補(bǔ)充水；根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時間。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(nèi)；裝至半壇時，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿。二、嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品（2）制作步驟：過高：乳酸發(fā)酵受抑制，泡菜風(fēng)味差。過低：雜菌易繁殖，導(dǎo)致泡菜變質(zhì)。殺菌、除氧不影響乳酸菌的生命活動泡菜發(fā)酵初期，大腸桿菌、酵母菌等較為活躍，產(chǎn)生較多的CO2，防止發(fā)酵液溢出壇外；防止因太滿使鹽水未完全淹沒菜料而導(dǎo)致菜料變質(zhì)腐爛；留有一定空間，方便拿取泡菜。創(chuàng)造無氧環(huán)境發(fā)酵時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵前期發(fā)酵中期發(fā)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(dá)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）泡菜腌制過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化減少(乳酸積累，pH下降，抑制乳酸菌活動)繼續(xù)增多，最后保持穩(wěn)定下降至保持相對穩(wěn)定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）亞硝酸鹽是硝酸鹽還原菌促進(jìn)硝酸鹽還原形成的

某同學(xué)在制作泡菜時加入“陳泡菜水”，并在不同時間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結(jié)果如圖。請你幫他分析相關(guān)問題。（1）據(jù)圖分析，從亞硝酸鹽的含量來看，你認(rèn)為該泡菜在什么時間食用比較合適？為什么？在發(fā)酵11天后食用比較合適，因為此時亞硝酸鹽含量已經(jīng)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(jié)果最可能的原因是什么？（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(dāng)于接種乳酸菌，可快速發(fā)酵產(chǎn)生乳酸?？赡苁鞘雏}濃度過高、發(fā)酵溫度過低等原因?qū)е屡莶宋茨苷０l(fā)酵。P8拓展應(yīng)用第2題（4）進(jìn)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(zhì)量可以根據(jù)泡菜的色澤和風(fēng)味進(jìn)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(zhì)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(tǒng)發(fā)酵食品失敗成功（4）進(jìn)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(zhì)量可以根據(jù)泡菜的色澤和風(fēng)味進(jìn)行初步的評定；根據(jù)亞硝酸鹽的含量來評定；根據(jù)不同時期泡菜壇中乳酸菌的數(shù)量來評定。可以通過在顯微鏡下觀察乳酸菌的形態(tài)；二(1)所需菌種：酵母菌，屬于真核生物，代謝類型為_____________。最適生長溫度約為___________。(2)菌種的生活特點①在有氧條件下，進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖。反應(yīng)式：___________________________________________。②在無氧條件下，進(jìn)行___________。反應(yīng)式：___________________________________________。異養(yǎng)兼性厭氧型C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量酒精發(fā)酵C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋能量28℃酶制作果酒和果醋——果酒二嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品酶二嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作果酒和果醋——果醋(1)所需菌種：醋酸菌，屬于原核生物，其代謝類型為___________，最適生長溫度為______________。(2)菌種的生活特點①當(dāng)氧氣、________都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成乙酸。反應(yīng)式：___________________________________________________。②當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)開_______，再將乙醛變?yōu)橐宜?。反?yīng)式：___________________________________________。糖源乙醛異養(yǎng)需氧型30℃～35℃C6H12O6＋2O2→2CH3COOH6＋2H2O＋2CO2＋能量酶C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O＋能量酶（4）操作步驟①先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后，再進(jìn)行酒精發(fā)酵；②防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。將溫度控制在18-30℃進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)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(fā)酵時間為10-12d?？赏ㄟ^從發(fā)酵瓶口取樣來對發(fā)酵的情況進(jìn)行檢測。排出氣體防止氧氣進(jìn)入和雜菌污染將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)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(jī)榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶（注意：要留有大約1/3的空間），蓋好瓶蓋。果酒發(fā)酵器具消毒沖洗葡萄榨汁裝瓶去除表面灰塵、污物防止野生菌種數(shù)量減少，影響發(fā)酵避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機(jī)會（4）操作步驟將溫度控制在18-30℃進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)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(fā)酵時間為10-12d。可通過從發(fā)酵瓶口取樣來對發(fā)酵的情況進(jìn)行檢測。將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)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(jī)榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶（注意：要留有大約1/3的空間），蓋好瓶蓋。果酒發(fā)酵器具消毒沖洗葡萄榨汁裝瓶果醋發(fā)酵當(dāng)葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進(jìn)行葡萄醋的發(fā)酵。發(fā)酵溫度為30-35℃，時間為7-8d。空氣中的醋酸菌會進(jìn)入果酒發(fā)酵液中大量繁殖；又減少空氣中的塵土污染。[思考1]怎樣判斷果酒、果醋的制作是否成功呢？①果酒：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）②果醋：a.聞

b.品嘗

c.使用pH試紙檢測和比較發(fā)酵前后的pH值

d.觀察醋酸菌膜是否形成[思考2]在制作果酒和果醋的過程中，發(fā)酵液分別有哪些變化？其中最明顯的變化發(fā)生在發(fā)酵后多少天？引起變化的原因是什么？①果酒：發(fā)酵液（會或不會）_____出現(xiàn)氣泡；最明顯的變化：_________；紫色葡萄皮的

進(jìn)入發(fā)酵液，使葡萄酒呈______色。會花青素深紅10天左右②果醋：一般（會或不會）______出現(xiàn)氣泡；發(fā)酵完成時，在發(fā)酵液的液面會出現(xiàn)一層菌膜，是_________膜。不會醋酸菌[思考3]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(fā)酵產(chǎn)生影響嗎？如果有，如何避免這種影響？①制酒過程中，還有_________________等微生物；乳酸菌、醋酸菌②控制乳酸菌數(shù)量：

控制醋酸菌數(shù)量：(發(fā)酵為醋酸)(使果酒變質(zhì))減少O2含量；調(diào)節(jié)發(fā)酵溫度、pH調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、pH等；[思考