专题一传统发酵技术.docx

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专题一传统发酵技术

专题一：

传统发酵技术

什么是发酵？

指在生产实践中，人们通过微生物的培养，大量产生代谢产物的过程。

3个要点：

一是用于生产，二是培养微生物，三是生产代谢产物。

例如：

缺氧时组织细胞产生乳酸不属于发酵，因为不是微生物所致。

课题一　果酒和果醋的制作

1、制作果酒，果醋的微生物

1、制作果酒——酵母菌

2、制作果醋——醋酸菌

2、两种微生物的分类地位

酵母菌——真菌，单细胞。

兼性厌氧

酵母菌繁殖方式：

1、为无性繁殖（出芽生殖，分裂生殖，孢子生殖（环境恶劣）），多以出芽生殖为主。

2、酵母菌在固体培养基上形成菌落，其表面湿润，呈白色或粉红色。

3、酵母菌分布含糖较高的偏酸性环境中，如水果等。

醋酸菌——细菌，有单个成对，有成链状，以鞭毛运动或不运动，好氧。

来源：

土壤中分离或直接用醋曲，也可以自然接种。

3、繁殖方式和代谢类型

菌种名称

生物学分类

代谢类型

适宜温度

繁殖方式

对氧的需求

酵母菌

真核生物

兼性厌氧

最适20°C

出芽生殖

前期需氧后期不需要

醋酸菌

原核生物

异养需氧

30~35°C

二分裂

一直需氧

出芽生殖：

二分裂：

酵母菌不止用于酒精发酵，在酱油酿造

醋酸发酵也发挥作用。

四、制作原理与发酵条件

果酒制作

果醋制作

菌种

酵母菌

醋酸菌

菌种来源

附着在葡萄皮上的野生型酵母菌

变酸酒表面的菌膜

发酵过程

有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：

C6H12O6＋6O2

6CO2＋6H2O；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：

C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2

氧气、糖源充足时：

C6H12O6＋2O2

2CH3COOH＋2CO2＋2H2O；缺少糖源、氧气充足时：

C2H5OH＋O2

CH3COOH＋H2O

温度

一般酒精发酵18～25℃，繁殖最适为20℃左右

最适为30～35℃

气体

前期：

需氧，后期：

无氧

需要充足的氧气

时间

10～12天

7～8天

（1）制作果酒（前期需氧，后期厌氧）

1、

酶

有氧呼吸

C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量

2、无氧呼吸：

产生酒精

C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量

葡萄糖浓度过高也不行，会使酵母菌细胞渗透失水。

红色葡萄果酒的颜色成因：

P2下原因。

（2）制作果醋：

一直需氧

1、若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄糖汁中的糖，分解为醋酸，其反应式为：

C6H12O6→3C3H3COOH（醋酸）

2、若缺少糖源，氧气充足时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，其反应式为：

2C2H5OH+O2→2CH3CHO（乙醛）+2H2O

2CH3CHO+O2→2CH3COOH（醋酸）

五、制作流程

挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵

　　　　　　　　　　↓　　　　↓

　　　　　　　　　　果酒　　　果醋

六、实验操作：

p4

1、材料的选择与处理

A：

P4上

（1）取葡萄500g，去除枝梗和腐烂叶子

（2）用清水冲洗葡萄1-2次，目的除去污物，浮尘。

冲洗次数不能过多，即不能反复冲洗，防止菌种流失。

讨论：

你认为是应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？

为什么？

P4

应该先冲洗，然后再去除枝梗，以免去枝梗时引起葡萄破损，增加杂菌污染的机会。

2、清洗：

70%酒精

防止榨汁机（先清水晾干，再酒精）、发酵瓶带菌引起发酵液污染。

在实际生产中还要对发酵液煮沸处理。

目的是消灭发酵液中的杂菌。

3、榨汁

将冲洗除枝梗的葡萄放入榨汁机取葡萄汁。

4、发酵

发酵装置如图P4图1-4b

4、注意事项

5、注意事项

（1）将葡萄汁装入发酵瓶，要留大约1/3的空间。

并封闭充气口：

塑料瓶不能装满葡萄汁，应留有一定空间，有利于酵母菌有氧呼吸大量繁殖形成种群优势，暂时储存发酵产生的CO2，起到缓冲作用。

（2）制作葡萄酒的过程中，要严格密封，将温度严格控制在18-25°C，时间控制在10-12d左右，可通过出料口对发酵情况进行及时监测。

（3）制作葡萄醋的过程中要适时通过充气口充气，时间控制在前7-8d左右

（4）随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐降低（可测），原因是发酵时糖类被消耗产生酒精和二氧化碳，酒精的密度比糖低。

七、结果分析与评价

（一）果酒的制作是否成功：

发酵后取样，通过嗅觉和品尝进行初步鉴定，此外还可以用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾检验酒精的存在。

（二）果醋的制作是否成功

首先观察菌膜的形成，嗅觉和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较醋酸菌发酵前后pH进行进一步鉴定。

证明葡萄醋中有醋酸生成，简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。

此外还可以用显微镜观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量进一步鉴定。

8、课题延伸

9、相关链接

（1）醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸（　×　）

（2）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（　×　）

（3）在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长（　√　）

（4）在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气（　√　）

（5）在制作果酒、果醋时，适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖（　√　）

（6）利用葡萄发酵产生果酒的后期，加入醋酸菌即可产生醋酸（　×　）

如图为果酒和果醋制作的实验装置图，据图分析：

（1）甲、乙、丙的作用分别是什么？

提示　通入空气（氧气）、排气、取样（对发酵的情况进行及时的监测）。

（2）图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？

为什么？

提示　不恰当，因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且不能将排气口淹没。

（3）醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都需要打开，请说明原因。

提示　醋酸菌是需氧菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。

（4）果酒搁置时间过久为什么会有酸味？

提示　醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸。

果酒和果醋发酵装置的设计思路

（1）因酵母菌的繁殖需要氧气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需要氧气。

因酵母菌产生酒精是在无氧条件下，应控制氧气的进入，故应在充气口设置开关。

（2）由于在发酵过程中都产生CO2，因此需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。

（3）因要对发酵的情况进行及时监测，应设置出料口便于取料。

课题2　腐乳和泡菜的制作

浙江绍兴腐乳，北京王致和腐乳，黑龙江克东腐乳，上海奉贤腐乳，广西桂林腐乳，云南石林牌腐乳等等这些都有东方奶酪之称。

一、基础知识

先阅读P6小字部分，回答右边两个问题。

（一）腐乳的制作原理

1、参与腐乳制作的主要微生物P6下：

青霉毛霉曲霉酵母协同作用，主要是毛霉。

（民间制作腐乳主要来源空气中的毛霉孢子）。

青霉素是抗生素，其抑制微生物繁殖的原理是抑制原核生物细胞壁的形成，因此不能抑制病毒的繁殖和真核微生物的繁殖。

（1）、关于毛霉：

P7图1-6a、b

是一种丝状真菌，繁殖方式为孢子生殖，新陈代谢类型为异养需氧型，分布广泛===p6下。

（2）毛霉在腐乳制作中的作用P6下

毛霉等微生物能产生蛋白酶、脂肪酶，可分解有机物。

①蛋白质

氨基酸＋小分子的肽。

②脂肪

甘油＋脂肪酸。

发酵温度：

15~18

2、微生物作用机理

酿造腐乳的主要工序是将豆腐进行前期发酵和后期发酵。

前期发酵过程中，毛霉在豆腐（白坯）上生长，发酵温度为15~18，此温度不适于细菌，酵母菌，曲霉的生长，而适于毛霉的生长。

毛霉生长大约5天后是白坯变成毛坯。

豆腐表面被一层菌膜包住，形成腐乳的“体”。

同时毛霉分泌以分解蛋白质为主的蛋白酶等多种酶，将豆腐所含有的蛋白质分解为氨基酸。

后期发酵过程中，酶与微生物协同作用，通过腌制并配入各种辅料（红曲，面曲，酒酿）使蛋白酶作用较缓，促进其他生化作用，生成腐乳的香气。

二、制作流程p7

直接接种或利用空气中的毛霉孢子

↓

↓

↓

三、影响腐乳品质的条件

项目

说明

水的控制

豆腐含水量以70%为宜，用含水量过高的豆腐制作腐乳，不易成形；用含水量过低的豆腐制作腐乳，不利于毛霉的生长

盐的控制

豆腐毛坯∶盐＝5∶1，盐浓度过高会影响腐乳的口味；盐浓度过低，腐乳易腐败变质

酒的控制

酒精含量一般控制在12%左右。

酒精含量过高，使腐乳成熟时间延长；酒精含量过低，杂菌繁殖快，豆腐易腐败

温度控制

温度应保持在15～18℃，适合毛霉生长

发酵时间

发酵时间影响生化反应速率及生化产物的量

香辛料

具有调味和杀菌的作用，也会影响腐乳的风味或质量

四、结果分析与评价

1、是否完成腐乳的制作

（1）能够合理的选择实验材料和用具

（2）前期发酵后豆腐表面长有菌丝，后期发酵制作基本没有杂菌污染。

2、腐乳质量的评价

成功腐乳具有以下特点：

色泽基本一致，味道鲜美，咸淡适口，无异味，块形整齐，厚薄均匀，质地细腻，无杂质。

3、不同条件对腐乳风味和质量的影响：

如p8左旁栏

从盐，酒的用量，发酵温度，发酵时间的长短，以及香辛料等因素中的某一因素说明其对腐乳风味或质量的影响。

红方腐乳加入红曲，糟方腐乳加入酒糟，青方腐乳不加辅料。

课题三泡菜的制作并检测亚硝酸盐

一、乳酸菌

乳酸菌是发酵糖类主要产物是乳酸的一类细菌的总称。

属于原核生物。

乳酸菌种类多，分布广，常见乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌（用于制作酸奶）。

例：

在一个泡菜坛里所有的乳酸菌构成一个种群（×）

分布：

在自然界中......p9

繁殖方式：

以二分裂方式进行繁殖（无性繁殖）

代谢类型：

异养需氧型

C6H12O6酶2C3H6O3+能量

乳酸菌耐盐，最适pH=5，为发酵先锋队。

接待P9右边问题

二、亚硝酸盐

P9：

在自然界中，亚硝酸盐分布广泛，蔬菜盐菜豆粉中均有。

刚制作的腌菜，粉嫩熟肉，久煮火锅，刺鼻海鲜干货，防腐剂菜，久置凉拌菜。

亚硝酸盐为白色粉末，外观与食盐相似，有咸味，易溶于水，可做食品添加剂。

亚硝酸盐为强养护剂，能够把血液中携带氧气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。

膳食中亚硝酸盐，p9下.....会引起死亡

膳食中亚硝酸盐P9下-P10上

三、泡菜的制作

（1）菌种来源：

附着在蔬菜上的乳酸菌。

（2）制作原理：

在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。

反应式：

C6H12O6→2C3H6O3。

（3）制作流程：

（4）泡菜制作的注意事项

①材料的选择及用量

a．蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。

b．清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。

煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。

冷却是为了不影响乳酸菌的生命活动。

c.盐的作用：

调味，抑制微生物生长，盐含量过低会造成微生物污染。

②防止杂菌污染：

每次取样用具要洗净，要迅速封口。

③氧气需求

a．泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。

b．泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。

④控制适宜的温度：

控制在室温即可，温度偏高有害菌活动能力强，温度偏低不利于乳酸发酵。

4、装坛发酵

1、将泡菜坛洗净，并用热水洗坛内壁两次

2、将经过处理的蔬菜混合均匀（接P10中双红线部分）

五、腌制条件：

p11上

腌制时严格控制时间，温度，食盐用量。

泡菜的发酵阶段：

泡菜发酵期间，由于乳酸菌的发酵作用，发酵产物乳酸不断积累，因此，可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量，将泡菜发酵分为三个阶段：

发酵前期：

蔬菜刚入坛时，蔬菜表面带的微生物，主要是以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌较活跃，它们产生较多的乳酸，酒精，醋酸和二氧化碳等，二氧化碳以气泡从水槽内放出，逐渐使坛内形成嫌气状态。

发酵产物中除乳酸外，还有其它，如乙醇，二氧化碳等，称为异型乳酸发酵。

和微弱的酒精发酵。

特点：

还有一点点氧气，微生物（大肠杆菌，酵母菌）发酵，产生代谢产物，二氧化碳排出，形成无氧环境，为后面乳酸发酵提供条件，乳酸含量逐渐增加，抑制微生物生长繁殖。

发酵中期：

由于前期乳酸积累，pH下降，嫌气状态的形成，乳酸杆菌进行活跃的同型乳酸发酵；乳酸的积累量可达到0.6%~0.8%；乳酸积累，pH达3.5~3.8。

大肠杆菌，酵母菌，霉菌等活动受到抑制。

这一期为完全成熟阶段，泡菜有酸味且清香品质良好。

发酵产物只有乳酸，称为同型乳酸发酵。

特点：

乳酸菌逐渐占据优势，其他发酵微生物受到抑制，乳酸积累增多。

发酵前期末期，发酵中期称为泡菜成熟期。

发酵后期：

在此期间继续进行的是同型乳酸发酵，乳酸含量继续增加，可达到1.0%以上。

当乳酸积累达到1.2%以上时，乳酸杆菌的活性受到抑制，发酵速度逐渐变缓甚至停止。

此阶段泡菜酸度过高，风味不协调。

特点：

乳酸含量过高，抑制乳酸菌活动，乳酸菌减少。

解答：

P10左边两个思考讨论问题。

归纳总结　传统发酵技术中四种常用菌种的比较

项目

酵母菌

醋酸菌

毛霉

乳酸菌

生物学分类

真核生物

原核生物

真核生物

原核生物

代谢类型

异养兼性厌氧型

异养需氧型

异养需氧型

异养厌氧型

发酵条件

前期需氧，后期不需氧

一直需氧

一直需氧

无氧

生长适宜温度

18～25°C

30～35°C

15～18°C

室温

生产应用

酿酒、发面

酿醋

制作腐乳

制作酸奶、泡菜

下图是泡菜在腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化规律，据图分析：

（1）从生物间的相互关系和条件变化分析，乳酸菌呈现这种变化规律的原因是什么？

提示　发酵初期以不产酸的大肠杆菌和酵母菌的活动为主，同时还有一部分硝酸盐还原菌在该时期利用氧气，产生了无氧环境，乳酸菌开始活动；发酵中期由于乳酸菌产生了大量乳酸，其他细菌活动受到抑制，乳酸菌活动增强；发酵后期由于乳酸的积累，酸度继续增长，乳酸菌活动也受到抑制，乳酸菌数量下降。

（2）乳酸含量开始很低，中后期急剧增加的原因是什么？

提示　发酵初期有氧气，乳酸菌活动较弱，中后期氧气含量减少，乳酸菌大量繁殖，乳酸的量迅速积累。

（3）分析亚硝酸盐的含量变化的原因。

提示　发酵初期，乳酸菌和乳酸的量都比较少，而由于硝酸盐还原菌的活动，亚硝酸盐含量逐渐增加；后期由于硝酸盐还原菌受抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降。

亚硝酸盐含量的测定

1、测定亚硝酸盐含量的原理——比色法（方法）：

在盐酸酸化的条件下，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泡菜待测样品与标准液比色即可估算出样品中的亚硝酸盐含量。

亚硝酸盐标准显色液，如P11图1-13.

2、材料用具

泡菜，对氨基苯磺酸，N-1-萘基乙二胺盐酸盐，盐酸，硝酸钠，氯化镉，氯化钡，氢氧化钠，氢氧化铝，蒸馏水，榨汁机，移液管，容量瓶，比色管等。

3、步骤

配制溶液-配制标准溶液-制备泡菜样品处理液-比色

（1）配制溶液：

P11上

（2）配制标准显色液：

P11中

（3）制备样品处理液：

称取泡菜-榨汁，去部分滤液于容量瓶中-加蒸馏水，提取剂-振荡-加氢氧化钠溶液-过滤-去部分滤液于容量瓶中-加氢氧化铝乳液-定容。

提取剂：

提前样品处理液中的大分子有机杂质，增加亚硝酸盐的溶解度。

加氢氧化钠：

中和乳酸

加氢氧化铝：

吸附杂质，驼色净化作用。

吸附泡菜汁中的杂质，使泡菜透明澄清以便进行显色反应。

（4）比色

样品及滤液加入比色管

显色反应：

先加对氨基苯磺酸，后加N-1-萘基乙二胺盐酸盐

比色：

显色后与标准显色液对比，找出颜色最相近的记录对应亚硝酸盐含量

测定反应原理总结：

酸化：

对氨基苯磺酸溶于盐酸中

重氮化：

烟硝酸盐+对氨基苯磺酸酸重氮盐

显色：

重氮盐+N-1-萘基乙二胺盐酸盐

玫瑰色

比色：

样品和标准比色溶液对比（对比颜色），估算烟硝酸盐含量。

所以，用白萝卜比用红萝卜好，避免植物色素对显色反应干扰

4、实验结果分析和讨论：

三只泡菜坛中的亚硝酸盐含量变化的绝对数量不同，但整体的变化趋势却是基本相同。

在腌制后的第五天，三只泡菜坛中亚硝酸盐的含量达到高峰。

在腌制后的钱6天内，泡菜坛中的亚硝酸盐含量可以达到最高峰，而第9天后泡菜坛中的亚硝酸盐含量开始明显下降，这可能是有意泡菜开始腌制时，坛内环境有利于某些菌的繁殖（包括一些硝酸盐还原菌），这些细菌可以促进硝酸盐还原为亚硝酸盐。

但随着腌制时间的延长，乳酸菌也大量繁殖，对硝酸盐还原菌产生一定的抑制作用，使其生长繁殖受到影响，造成泡菜中亚硝酸盐的含量又有所下降。