第25章第一节发酵技术

1、生物技术发展史生物技术发展史 石器时代的中国人和古埃及人用麦粉酿造啤酒石器时代的中国人和古埃及人用麦粉酿造啤酒 周代后期，我国人民制作酱和醋一直沿用至今。周代后期，我国人民制作酱和醋一直沿用至今。 16世纪，我国医生知道被疯狗咬伤可传染狂犬病。世纪，我国医生知道被疯狗咬伤可传染狂犬病。 18世纪，荷兰人列文虎克发明了显微镜。世纪，荷兰人列文虎克发明了显微镜。 1857年，巴斯德实验证明酒精发酵等发酵是由不同微生年，巴斯德实验证明酒精发酵等发酵是由不同微生 物作用形成的。物作用形成的。 1897年，德国毕希纳发现了酶，揭开了发酵的奥秘。年，德国毕希纳发现了酶，揭开了发酵的奥秘。 1928年，弗莱

2、明在青霉中发现青霉素。年，弗莱明在青霉中发现青霉素。 1943年，青霉素得到可大规模生产的青霉素，在战争中年，青霉素得到可大规模生产的青霉素，在战争中 挽救了无数人的生命。挽救了无数人的生命。 1953年，沃森、克里克提出年，沃森、克里克提出DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型 20世纪世纪50年代，利用微生物发酵生产氨基酸，实现年代，利用微生物发酵生产氨基酸，实现 工业化工业化 20世纪世纪60年代，酶制剂产业出现。酶工程生产氨基年代，酶制剂产业出现。酶工程生产氨基 酸、抗生素等。酸、抗生素等。 20世纪世纪70年代，科学家发明了体外年代，科学家发明了体外DNA重组技术。重组技术。 以基因工程

3、为核心，带动了现代发酵工业，酶工程，以基因工程为核心，带动了现代发酵工业，酶工程， 细胞工程的发展。细胞工程的发展。 你知道这些名词吗？ 基因工程基因工程 基因工程就是生物学家对生物有机体或其基因工程就是生物学家对生物有机体或其 他组成部分细胞内的遗传物质他组成部分细胞内的遗传物质基因进行基因进行 加工。（在生物体外，通过对加工。（在生物体外，通过对DNA分子进分子进 行人工行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基，对生物的基 因进行改造和重新组合）因进行改造和重新组合） 细胞工程细胞工程 细胞工程是指从细胞水平上对生命的遗传细胞工程是指从细胞水平上对生命的遗传 物质进行重装，从而达到改

4、造生物体的目物质进行重装，从而达到改造生物体的目 的。的。 酶工程酶工程 酶工程是指利用酶催化作用进行物质转化，酶工程是指利用酶催化作用进行物质转化， 生产人们所需产品的技术。生产人们所需产品的技术。 发酵工程发酵工程 发酵工程是指采用现代工程技术手段，利发酵工程是指采用现代工程技术手段，利 用微生物的某些特定功能，为人类生产有用微生物的某些特定功能，为人类生产有 用的产品，或直接把微生物应用于工业生用的产品，或直接把微生物应用于工业生 产过程的一种新技术。产过程的一种新技术。 生物技术就在我们的生活里生物技术就在我们的生活里 传统的生物技术传统的生物技术 第一阶段：是以制酒、食品加工、农业为

5、第一阶段：是以制酒、食品加工、农业为 主的作坊式生物技术。主的作坊式生物技术。 第二阶段：以抗生素为代表，发酵技术为第二阶段：以抗生素为代表，发酵技术为 主要技术的工业化生物技术。主要技术的工业化生物技术。 第一节第一节 发酵技术发酵技术 1、 发酵食品发酵食品(面包、酸奶、米酒、醋、酱面包、酸奶、米酒、醋、酱) 2、沼气发酵、沼气发酵 讨论：我们生活中有哪些与发酵技术有关？讨论：我们生活中有哪些与发酵技术有关？ 一、我们身边的发酵技术一、我们身边的发酵技术 酸酸 奶奶 它是以新鲜的牛奶为原料，它是以新鲜的牛奶为原料， 经乳酸菌发酵后，再冷却经乳酸菌发酵后，再冷却 灌装的一种牛奶制品。灌装的一

6、种牛奶制品。 酸奶不但保留了牛奶的所酸奶不但保留了牛奶的所 有优点，而且某些方面经有优点，而且某些方面经 加工过程还扬长避短，成加工过程还扬长避短，成 为更加适合于人类的营养为更加适合于人类的营养 保健品。保健品。 酸奶制作步骤 将容器消毒将容器消毒 牛奶加入糖煮开牛奶加入糖煮开 冷却冷却 加入酸奶加入酸奶 摇均加盖摇均加盖20-30度培养一、两天度培养一、两天 保温杯加盖保温杯加盖8-10小小 时时 活动：品尝一杯自制的酸奶活动：品尝一杯自制的酸奶 讨论：讨论： 1为什么要将牛奶煮开？煮开的牛奶为什么要冷却后才能加入为什么要将牛奶煮开？煮开的牛奶为什么要冷却后才能加入 酸奶？酸奶？ 2.请描

7、述你制作的酸奶的口味，为什么酸奶的口味和牛奶不同？请描述你制作的酸奶的口味，为什么酸奶的口味和牛奶不同？ 3.你制作酸奶的过程可以分为哪些步骤？你制作酸奶的过程可以分为哪些步骤？ 4请列举一种利用同样原理制作的食品或饲料请列举一种利用同样原理制作的食品或饲料 将牛奶煮开的目的是可以杀死可能存在的微生物，避免酸奶腐将牛奶煮开的目的是可以杀死可能存在的微生物，避免酸奶腐 败。冷却后再加酸奶原因是高温能杀死乳酸菌或减弱乳酸菌的败。冷却后再加酸奶原因是高温能杀死乳酸菌或减弱乳酸菌的 生活力。生活力。 因为乳酸发酵过程中，利用牛奶中营养物质产生出乳酸菌等物因为乳酸发酵过程中，利用牛奶中营养物质产生出乳酸

8、菌等物 质，牛奶和酸奶中的物质种类不同，口味就不同质，牛奶和酸奶中的物质种类不同，口味就不同 （1）器具和原料的消毒。（）器具和原料的消毒。（2）微生物接种。）微生物接种。(3)微生物的发酵微生物的发酵 如：泡菜、酸菜的制作，饲料的青贮等如：泡菜、酸菜的制作，饲料的青贮等 米米 酒酒 酒曲中有根霉菌、毛霉菌等和酵母菌等多酒曲中有根霉菌、毛霉菌等和酵母菌等多 种类微生物。种类微生物。 霉菌将淀粉转化成糖，即糖化过程；酵母霉菌将淀粉转化成糖，即糖化过程；酵母 将糖转化成乙醇，即酒化过程将糖转化成乙醇，即酒化过程 家庭米酒制作步骤家庭米酒制作步骤 将容器消毒，米洗净将容器消毒，米洗净米浸泡米浸泡12

9、小时，弄碎小时，弄碎蒸煮蒸煮30分钟分钟 冷却，摊开冷却，摊开与酒药充分混合与酒药充分混合30度培养一天半度培养一天半 活动：酿制一瓶醇香浓郁的米酒活动：酿制一瓶醇香浓郁的米酒 讨论：讨论： 1 1. .酒药对酿制米酒起什么作用？为什么要与米饭混合均匀？酒药对酿制米酒起什么作用？为什么要与米饭混合均匀？ 2.2.米饭表面绒毛是什么？如果酿制米酒的时间拖长，味道会米饭表面绒毛是什么？如果酿制米酒的时间拖长，味道会 发生什么变化吗？发生什么变化吗？ 3.3.你的制作成功吗？根据你的经验，说说酿制米酒过程应该你的制作成功吗？根据你的经验，说说酿制米酒过程应该 注意哪些问题。注意哪些问题。 酒药中含有

10、曲霉、酵母菌等多种微生物、可以米饭为原料酒药中含有曲霉、酵母菌等多种微生物、可以米饭为原料 进行酒精发酵，与米饭混合均匀的目的是使酒药中微生物进行酒精发酵，与米饭混合均匀的目的是使酒药中微生物 更充分地利用米饭为原料加快发酵速度。更充分地利用米饭为原料加快发酵速度。 米饭表面的绒毛是霉菌菌丝。如果酿制米酒的时间拖长，米米饭表面的绒毛是霉菌菌丝。如果酿制米酒的时间拖长，米 酒的甜度会变小，酒味变浓，因为更多的糖经过酵母菌发酵酒的甜度会变小，酒味变浓，因为更多的糖经过酵母菌发酵 作用转变为酒精。作用转变为酒精。 （1 1）酒药的质量合不合格。（）酒药的质量合不合格。（2)2)米饭要和酒药充分混匀。

11、米饭要和酒药充分混匀。 （3 3）适宜的培养条件，如适宜的温度。（）适宜的培养条件，如适宜的温度。（4 4）创造无氧的）创造无氧的 环境。环境。 发酵食品的优点发酵食品的优点 发酵食品是指利用乳酸菌或曲菌制成的食品发酵食品是指利用乳酸菌或曲菌制成的食品 发酵食品有着更为发酵食品有着更为丰富的营养丰富的营养成分；成分； 由于发酵的作用，食品中的蛋白质被有效降由于发酵的作用，食品中的蛋白质被有效降 解，此类食品解，此类食品更易消化吸收更易消化吸收。 由于大多数致病菌只适应中性偏碱环境，而由于大多数致病菌只适应中性偏碱环境，而 发酵工艺产生的是酸性环境，所以发酵食品发酵工艺产生的是酸性环境，所以发酵

12、食品 更耐贮存更耐贮存。 食用发酵食品还能食用发酵食品还能获得几种人体必需但本身获得几种人体必需但本身 不能产生的氨基酸不能产生的氨基酸。 发酵食品预防肿瘤有奇效发酵食品预防肿瘤有奇效 植物细胞有细胞壁，细胞内的一些成分人体往往难以消化利用，植物细胞有细胞壁，细胞内的一些成分人体往往难以消化利用， 发酵时微生物分泌的酶能裂解细胞壁，就提高了营养素的利用发酵时微生物分泌的酶能裂解细胞壁，就提高了营养素的利用 程度。微生物还能合成一些程度。微生物还能合成一些B族维生素，特别是维生素族维生素，特别是维生素B12， 动物和植物自身都无法合成这一维生素，只有微生物能动物和植物自身都无法合成这一维生素，只

13、有微生物能“生生 产产”，所以发酵食品中维生素，所以发酵食品中维生素B12较为丰富，维生素较为丰富，维生素B12还能还能 预防老年痴呆症预防老年痴呆症。 发酵食品一般脂肪含量较低，发酵过程中要消耗碳水化合物的发酵食品一般脂肪含量较低，发酵过程中要消耗碳水化合物的 能量，因此发酵食品的能量值比较低，这对欲控制热量摄入而能量，因此发酵食品的能量值比较低，这对欲控制热量摄入而 减肥的人是首选的减肥的人是首选的低热能食品低热能食品。 在发酵过程中，微生物保留了原来食物中的一些活性成分，如在发酵过程中，微生物保留了原来食物中的一些活性成分，如 多糖、膳食纤维、生物类黄酮等对机体有保健作用的物质多糖、膳食

14、纤维、生物类黄酮等对机体有保健作用的物质，还，还 能分解某些对人体不利的因子，如豆类中的低聚糖、胀气因子、能分解某些对人体不利的因子，如豆类中的低聚糖、胀气因子、 豆腥味物质等。微生物新陈代谢时产生的不少代谢产物，多数豆腥味物质等。微生物新陈代谢时产生的不少代谢产物，多数 有调节机体生物功能的作用，能抑制体内有害物的产生，最新有调节机体生物功能的作用，能抑制体内有害物的产生，最新 的研究表明，的研究表明，不少发酵食品对预防肿瘤的发生有奇特的作用。不少发酵食品对预防肿瘤的发生有奇特的作用。 发酵食品的隐患发酵食品的隐患 首先在于发酵工艺本身。在发酵过程中，首先在于发酵工艺本身。在发酵过程中， 总

15、会有一些总会有一些“副产品副产品”伴随产生，如酿伴随产生，如酿 酒，会有甲醇和高级醇产生。酒，会有甲醇和高级醇产生。 另一方面则是由另一方面则是由生产者的直接造假生产者的直接造假导致导致 的比如酱油的生产。的比如酱油的生产。 传统发酵食品多为小作坊式的生产，容传统发酵食品多为小作坊式的生产，容 易因工艺不稳定而无法保证易因工艺不稳定而无法保证食品安全食品安全。 活动：选作一种调味的发酵酱活动：选作一种调味的发酵酱 豆豉创始于我国，是大豆经豆豉创始于我国，是大豆经 过蒸煮发酵制成的一种美味过蒸煮发酵制成的一种美味 食品，原名食品，原名“幽菽幽菽”。 优质的豆豉不仅是家常菜肴、优质的豆豉不仅是家常

16、菜肴、 调味佐料，而且也是对人体调味佐料，而且也是对人体 健康有益的营养佳品。健康有益的营养佳品。 我国早在我国早在22002200年前的西汉年前的西汉 初年，豆豉便像肉禽蛋鱼一初年，豆豉便像肉禽蛋鱼一 样成为畅销美食了。样成为畅销美食了。 风味豆豉风味豆豉 风味豆豉的制作风味豆豉的制作 原料：黄豆。原料：黄豆。 1 1泡豆：泡豆：将已除杂的黄豆洗净后加水浸泡约将已除杂的黄豆洗净后加水浸泡约1 12 2天，天， 每日换水每日换水1 1次，不断洗搓，并将浮于水面的豆壳捞出。次，不断洗搓，并将浮于水面的豆壳捞出。 2 2蒸豆：蒸豆：把豆料装入甑内，蒸把豆料装入甑内，蒸12121818小时左右，使其

17、小时左右，使其 充分熟烂。充分熟烂。 3 3和豆：和豆：选大小适中的竹筐，筐底及四周逐一铺好豆选大小适中的竹筐，筐底及四周逐一铺好豆 豉叶，将豆料装入筐内，表层仍用豆豉叶封好，置于火炉旁，豉叶，将豆料装入筐内，表层仍用豆豉叶封好，置于火炉旁， 1 1周后即可开筐。和好的豆豉浓香扑鼻，粘稠有丝。周后即可开筐。和好的豆豉浓香扑鼻，粘稠有丝。 4 4捣豆：捣豆：将豆料取出，放入槽内用木杵捣碎，并加入将豆料取出，放入槽内用木杵捣碎，并加入 适量食盐拌匀。之后将其装入大口坛或砂锅内，用膜布密封适量食盐拌匀。之后将其装入大口坛或砂锅内，用膜布密封 好，在室温下搁置好，在室温下搁置1 12 2月。月。 5

18、5晒制：晒制：开春后，将半成品豆豉料取出，摊开、压薄，开春后，将半成品豆豉料取出，摊开、压薄， 置于阳光下曝晒置于阳光下曝晒7 71010天，再用木杵捣烂，拌和，最后捏团天，再用木杵捣烂，拌和，最后捏团 （每团（每团0.50.51 1公斤）在阳光下晾晒几日即为成品。用食品袋公斤）在阳光下晾晒几日即为成品。用食品袋 密封包装，一般可贮藏密封包装，一般可贮藏1 12 2年不会变质。年不会变质。 讨论：讨论： 1.1.制作面酱、黄酱、和豆鼓时，是否有微生物的参与？如果有，制作面酱、黄酱、和豆鼓时，是否有微生物的参与？如果有， 发酵微生物来自于哪里呢？发酵微生物来自于哪里呢？ 2.2.面酱、黄酱和豆鼓

19、的制曲都需要将原料蒸熟，这是为什么？面酱、黄酱和豆鼓的制曲都需要将原料蒸熟，这是为什么？ 3.3.面酱、黄酱和豆鼓的制曲过程要求的环境条件有所不同，你面酱、黄酱和豆鼓的制曲过程要求的环境条件有所不同，你 怎样解释其原因？怎样解释其原因？ 4.4.面酱、黄酱和豆鼓的制曲过程中都要加入食盐水，其主要目面酱、黄酱和豆鼓的制曲过程中都要加入食盐水，其主要目 的是什么？的是什么？ 5 5为什么制作面酱和黄酱时要将酱曲置于阳光下暴晒，而制作为什么制作面酱和黄酱时要将酱曲置于阳光下暴晒，而制作 豆鼓时则要将原料密封在泡菜坛内呢？豆鼓时则要将原料密封在泡菜坛内呢？ 是，来自于空气是，来自于空气 蒸熟的原料更容

20、易被微生物利用。蒸熟的原料更容易被微生物利用。 因为制作工程中发酵微生物的种类不同因为制作工程中发酵微生物的种类不同 抑制腐败微生物的活动，同时使产品的咸味适口抑制腐败微生物的活动，同时使产品的咸味适口 保证微生物发酵所需要的温度条件。保证微生物发酵所需要的温度条件。 利用缺氧条件下的酵母菌发酵制成利用缺氧条件下的酵母菌发酵制成 面酱、黄酱和豆豉面酱、黄酱和豆豉 面酱面酱是以面粉为原料制成的，其咸味中带甜，也是以面粉为原料制成的，其咸味中带甜，也 称为甜面酱。在其生产过程中，米曲霉将面粉中称为甜面酱。在其生产过程中，米曲霉将面粉中 的淀粉水分解为麦芽糖，葡萄糖等，使面酱具有的淀粉水分解为麦芽糖

21、，葡萄糖等，使面酱具有 甜味；将少量的蛋白质水解为氨基酸，使甜面酱甜味；将少量的蛋白质水解为氨基酸，使甜面酱 具有鲜味。具有鲜味。黄酱黄酱的原料为面粉和黄豆，主要是用的原料为面粉和黄豆，主要是用 米曲霉进行发酵。米曲霉进行发酵。豆豉豆豉的原料主要是黄豆，主要的原料主要是黄豆，主要 是用米曲霉、毛霉、黑根霉等进行发酵。由于发是用米曲霉、毛霉、黑根霉等进行发酵。由于发 酵微生物的种类不同，制曲和发酵的条件也有所酵微生物的种类不同，制曲和发酵的条件也有所 差别。但是发酵过程中差别。但是发酵过程中都要加入适量食盐水，一都要加入适量食盐水，一 方面抑制腐败微生物的活动，另一方面使产品咸方面抑制腐败微生物

22、的活动，另一方面使产品咸 味适口。味适口。 沼气发酵沼气发酵 沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸 秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌 氧（没有氧气）条件下，被种类繁多的沼气发酵氧（没有氧气）条件下，被种类繁多的沼气发酵 微生物分解转化，最终产生沼气的过程。微生物分解转化，最终产生沼气的过程。 沼气是一种混合气体，可以燃烧，因为这种气体沼气是一种混合气体，可以燃烧，因为这种气体 最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主 要成分是甲烷占要成分是甲烷占557

23、0左右，二氧化碳占左右，二氧化碳占25 40左右，此外还有少量氢气、硫化氢、一左右，此外还有少量氢气、硫化氢、一 氧化碳、氮和氨等。氧化碳、氮和氨等。 沼气发酵技术沼气发酵技术 无氧条件无氧条件 利用微生物利用微生物甲烷细菌甲烷细菌 产生甲烷产生甲烷 甲烷燃烧可用于照明、发电。甲烷燃烧可用于照明、发电。 沼渣是沼气发酵后残留在沼气池底部的半沼渣是沼气发酵后残留在沼气池底部的半 固体物质固体物质,含有丰富的机质、腐殖酸、粗蛋含有丰富的机质、腐殖酸、粗蛋 白、氮、磷、钾和多种微量元素等，是一白、氮、磷、钾和多种微量元素等，是一 种缓速兼备的优质有机肥和养殖饵料。种缓速兼备的优质有机肥和养殖饵料。

24、活动：制作沼气发酵装置活动：制作沼气发酵装置 讨论讨论 1.在沼气发酵过程中，池底污泥的作用是什么？植物秸秆和在沼气发酵过程中，池底污泥的作用是什么？植物秸秆和 猪粪的作用有是什么？猪粪的作用有是什么？ 2预测实验装置中发生怎样的实验现象时，表面沼气发酵过预测实验装置中发生怎样的实验现象时，表面沼气发酵过 程开始？程开始？ 3发酵一段时间后，应该从哪个部位采用哪种措施检验是否发酵一段时间后，应该从哪个部位采用哪种措施检验是否 有沼气产生？有沼气产生？ 池塘污泥提供沼气发酵所需要的微生物，尤其是产生甲烷池塘污泥提供沼气发酵所需要的微生物，尤其是产生甲烷 细菌。植物秸秆为微生物提供含碳的有机物质，

25、猪粪为微细菌。植物秸秆为微生物提供含碳的有机物质，猪粪为微 生物提供生物提供N N、P P等养料等养料 B中的水压入瓶中的水压入瓶C中（原因是装入原料的瓶中（原因是装入原料的瓶A中释放出气体，中释放出气体， 将将B中的水压入瓶中的水压入瓶C中）中） 将将1处止水夹夹紧，打开处止水夹夹紧，打开2处的止水夹，使气体自尖嘴玻璃处的止水夹，使气体自尖嘴玻璃 管口徐徐流出，以燃烧的火柴点燃排出的气体，若看到蓝管口徐徐流出，以燃烧的火柴点燃排出的气体，若看到蓝 色火焰，说明有沼气产生。色火焰，说明有沼气产生。 二、工业化的发酵产品二、工业化的发酵产品 抗生素抗生素 氨基酸氨基酸 甜味剂甜味剂 食用有机酸食用有机酸 酶制剂酶制剂 抗生素以前被称为抗生素以前被称为抗菌素抗菌素，事实上它不，事实上它不 仅能杀灭仅能杀灭细菌细菌而