传统发酵技术的应用-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1章

发酵工程第1节

传统发酵技术的应用约9000年前我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其他食品，如酱油、醋、豆鼓、腐乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不明白其中的原理。展示我国古代酿酒作坊的绘画作品1857年法国微生物学家巴斯德（L.Pasteur，1822-1895）通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与发酵联系起来。1897年科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解了发酵的本质。（1）概念：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的过程。（2）原理：不同微生物具有产生不同代谢物的能力，因此利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。一、发酵与传统发酵技术1.发酵（3）类型：①需氧发酵：醋酸发酵（醋）②厌氧发酵：酒精发酵、乳酸发酵（泡菜、酸奶）2.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。一、发酵与传统发酵技术（2）形式：家庭式或作坊式。（3）类型：传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。①固体发酵：泡菜、腐乳等②半固体发酵：豆豉、酱、酱油等（4）实例：腐乳

①原料：豆腐。②参与发酵的微生物：________、______和______等，

其中起主要作用的是________。

③发酵原理：经过微生物的发酵豆腐中的蛋白质被分解成______________。酵母菌曲霉毛霉毛霉小分子的肽和氨基酸（此外，微生物还可以产生脂肪酶，将脂肪分解为脂肪酸和甘油）一、发酵与传统发酵技术2.传统发酵技术酵母菌、曲霉、毛霉：真菌，真核生物，异养需氧型利用干棕叶（或稻草）上的毛霉孢子，在15~18℃条件下，让豆腐上长出毛霉加盐可以析出豆腐中的水，使豆腐变硬，盐也能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。含水量70%左右为宜，含水量过高不易成形，过低不利于毛霉生长卤汤是由酒（12%）及各种香辛料配置而成，抑制微生物的生长同时使腐乳有独特的香味。让豆腐长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制制腐乳坯过高，时间延长；过低，易腐败。（5）腐乳制作过程一、发酵与传统发酵技术2.传统发酵技术（6）传统发酵技术的优点操作简单、传承文化（7）传统发酵技术的缺点生产条件不易控制容易受杂菌污染、生产效率低一、发酵与传统发酵技术2.传统发酵技术【思考】每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣酱的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道这是为什么吗？生产条件不易控制，容易受杂菌污染。思考：直接接种优良的毛霉菌种，制作腐乳属于传统发酵技术吗？不属于，直接利用天然存在的（空气中毛霉孢子）制作腐乳才属于传统发酵技术。同理：直接加入酵母菌制作馒头也不属于传统发酵技术，使用前一次发酵保存下来的面团制作馒头的才算。1.菌种：乳酸菌（细菌）2.代谢类型：异养厌氧型3.常见种类：乳酸链球菌、乳酸杆菌（一）制作泡菜5.应用：制作酸奶、泡菜等

乳酸杆菌（杆状）乳酸链球菌（球状）4.分布广泛：空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内二、尝试制作传统发酵食品（一）制作泡菜6.发酵原理

利用植物体表面的

来进行发酵，在

的条件下，乳酸菌将糖分解为乳酸。天然的乳酸菌无氧C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶

发酵期间，乳酸不断积累，当它的质量分数为0.4%~0.8%时，泡菜的口味和品质最佳。制作泡菜MAKINGKIMCHI制作步骤观看视频，总结泡菜的制作步骤。7.材料用具：食盐，清水，新鲜蔬菜（亚硝酸盐的含量低），蒜瓣，生姜以及其他香辛料，泡菜坛或其他密封性良好的罐子等。（一）制作泡菜配制盐水蔬菜处理装坛加盐水封坛发酵泡菜发酵初期，大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，产生较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；留有一定空间，方便拿取泡菜。将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满；创造无氧环境，有利于乳酸菌无氧发酵将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；向坛盖边缘的水槽中注满水，在发酵过程中注意向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间；不影响乳酸菌的生命活动用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用；调味，抑制微生物生长杀灭水中的微生物，除去水中的氧气；8.方法步骤思考：1.发酵初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因？乳酸积累，pH过低；乳酸菌的生长也受到抑制，乳酸菌数量减少。发酵速度减慢甚至停止。发酵初期多种微生物（如大肠杆菌、酵母菌）进行有氧呼吸，产生较多的CO2，坛沿水槽内有气泡放出。此阶段是形成无氧环境的过程。发酵中期发酵后期主要是乳酸菌的发酵过程，其他微生物的生长受到抑制。思考：2.为什么泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖。白膜你腌制的泡菜成功吗？色泽如何？口味如何？泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定；通过在显微镜下观察乳酸菌的形态和数目；根据亚硝酸盐的含量来评定；

一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无浮沫，菜质脆嫩度适口，酸甜咸味适宜，具有一定的香气，咀嚼后无渣等。失败成功（一）制作泡菜

泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡。9.泡菜腌制中亚硝酸盐的产生

亚硝酸盐为强氧化剂，能够把血液中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。

膳食中的绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝胺（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。硝酸盐硝酸盐还原菌亚硝酸盐适宜的pH、温度和一定的微生物作用亚硝胺维生素C、E和酚类物质氧化还原10.泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵前期发酵中期发酵后期变化曲线少（O2抑制乳酸菌活动）少增加（硝酸盐还原菌的作用）最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动）增多达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动）继续增多，最后保持稳定下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）11.制作泡菜的注意事项腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。

温度过高、食盐用量不足10％、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10天后，亚硝酸盐的含量开始下降。如果加一些已经腌制过的泡菜汁更好，相当于接种已经扩增的乳酸菌，可减少腌制时间。1.制作果酒应用的微生物：酵母菌（单细胞真菌）（1）代谢类型：

异养兼性厌氧型（2）分布：

含糖量较高的水果，蔬菜表面。（3）重要影响因素：温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28°C。（二）制作果酒和果醋（4）原理：酵母菌在无氧条件下能将葡萄糖分解成酒精。C6H12O62C2H5OH（酒精）+2CO2+

能量酶（5）应用：用于酿酒、制作馒头和面包等。2.制作果醋应用的微生物：醋酸菌（细菌）（1）代谢类型：异养需氧型（2）多数醋酸菌最适生长温度：30～35℃（3）原理：①当氧气、糖源充足时，能将糖分解成乙酸C6H12O6＋2O2

2CH3COOH（乙酸）＋2CO2＋2H2O+能量酶②当缺少糖源时，能直接将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸酶C2H5OH＋O2

CH3COOH（乙酸）＋H2O+能量（二）制作果酒和果醋3.制作原理（1）许多新鲜水果（如葡萄）的果皮表面附着有大量的不同种类的野生酵母菌，在它们作用下，水果可以发酵成果酒。（2）酵母菌在有氧条件下，进行有氧呼吸，大量繁殖；在无氧条件下，能进行酒精发酵。（3）在有氧条件下，果酒经醋酸菌作用可以进一步发酵为果醋。4.材料用具：新鲜水果，洗洁精，体积分数为70%的酒精，发酵瓶，纱布和榨汁机等。果酒的制作MAKINGOFFRUITWINE操作步骤实验方法当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30-35℃，时间为7—8d.观看视频器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒检测酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布果醋检测将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用。全面防止杂菌污染5.方法步骤（以葡萄酒和葡萄醋为例）取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。A.新鲜葡萄用清水冲洗的主要目的是什么？冲洗次数不宜太多，为什么？

冲洗次数不宜太多避免冲洗掉附着在葡萄皮上的野生酵母菌。冲洗的主要目的是洗去浮尘；B.为什么先冲洗葡萄再除去枝梗？避免除去枝梗时引起葡萄破损，减少杂菌污染。器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒检测酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布果醋检测5.方法步骤（以葡萄酒和葡萄醋为例）器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒检测酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布果醋检测用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。在发酵液装瓶后为什么要保持1/3的剩余空间？利于酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，

耗尽氧气后再进行酒精发酵B.防止发酵过程中产生的CO2造成

发酵液的溢出。5.方法步骤（以葡萄酒和葡萄醋为例）器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒检测酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布果醋检测将温度控制在18～30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。①在果酒发酵阶段每隔12h拧松瓶盖一次，

其原因是什么？排除发酵过程中产生的CO2，防止爆裂②拧松瓶盖后再将瓶盖拧紧，原因是什么？

防止O2和杂菌进入，影响酒精发酵5.方法步骤（以葡萄酒和葡萄醋为例）器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒检测酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布果醋检测将温度控制在18～30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。③为什么将温度控制在18-30℃进行发酵？

因为果皮表面附着的野生酵母菌可能有很多种，所以提供了适合多种酵母菌生长的温度范围。另外，控制温度在一个较大范围内比较简单易行。5.方法步骤（以葡萄酒和葡萄醋为例）器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒检测酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布果醋检测可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。5.方法步骤（以葡萄酒和葡萄醋为例）①闻一闻，尝一尝有没有酒味；②用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测：橙色→灰绿色。橙色灰绿色器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒检测酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布果醋检测当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30～35℃，时间为7～8d。打开瓶盖并盖上一层纱布的目的是什么？制造有氧条件，进行醋酸发酵。5.方法步骤（以葡萄酒和葡萄醋为例）空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他菌因不适应环境条件（不能利用乙醇）而不能繁殖。器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒检测酒精发酵打开瓶盖，盖上纱布果醋检测5.方法步骤（以葡萄酒和葡萄醋为例）①闻一闻，尝一尝有没有醋味；②检测比较醋酸发酵前后的pH值；③观察是否形成醋酸菌膜。醋瓶子、未喝净的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一层“白膜”。醋酸菌在液面上大量繁殖而形成的菌膜（菌落）。1.在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明显的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？①果酒：发酵液（会或不会）

出现气泡；

如果是用紫色葡萄大约第5天能看到颜色变化。紫色葡萄皮的

进入发酵液,使葡萄酒呈

色。

最明显的变化：发酵后第10天。会花青素

深红②果醋：一般（会或不会）

出现气泡，

发酵完成时，在发酵液的液面会出现一层菌膜，是

菌膜。不会醋酸菌结果分析与评价（p7）2.在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌能将糖分解为甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。可以通过调节