《传统发酵技术的应用》课件

第1节传统发酵技术的应用第1章发酵工程1.果酒制作原理：

一.果酒和果醋的制作原理

酵母菌的呼吸作用,呼吸反应式：有氧条件：无氧条件:

C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量酶C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量酶制作条件：温度：气体条件：

时间：。18~30℃无氧10~12d2.果醋的制作原理：

（1）糖源充足条件时，将

；（2）糖源不足条件，先将

。醋酸菌的有氧呼吸,制作条件：温度：pH值：气体：时间：。30~35℃酸性充足的氧气7~8dC6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O+能量酶C2H5OH+O2→CH3COOH+H2O+能量酶二.果酒和果醋的制作过程：小组讨论：以葡萄为实验材料进行果酒和果醋的制作。讨论内容：1.实验材料的任何处理？

2.为防止发酵液污染应如何操作；

3.发酵条件应该如何控制？挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵果酒果醋清洗用具及消毒

（一）操作过程注意事项：1.材料的处理：

，原因：

。先将葡萄冲洗，再去枝梗避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会（1）榨汁机、发酵瓶要清洗干净，并用70％的酒精消毒，并晾干。（2）冲洗葡萄时应先冲洗再除去枝梗（3）排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖，防止杂菌污染。2.防止发酵液被污染：3.控制好发酵条件：

将葡萄汁装入发酵瓶，要留大约1／3的空间，

原因

。先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。冲洗葡萄榨汁装瓶酒精发酵醋酸发酵果酒果醋清洗用具及消毒

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。醋酸发酵

空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖1.充气口：；2.排气口：；

3.出料口：。用于醋酸发酵时充气排出发酵初期产生的二氧化碳和残留空气防止空气中微生物的污染用于取样检测

排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接的目的是：5.结果分析与评价（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？在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；开始发酵后，CO2产生越来越多，会使发酵液出现“沸腾”现象，在发酵的10天后，这种现象最明显。发酵过程产热，会使发酵液温度上升，应注意控温；随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。果醋发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。5.结果分析与评价（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。可以通过减少O2含量、调节发酵温度、pH来控制醋酸菌含量。可以通过调节发酵的温度、pH等来控制乳酸菌含量；在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸或者把乙醇转化为乙醛进而转化为醋酸。乳酸菌能将糖分解为甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。5.结果分析与评价（3）在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快果醋的制作？随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低，不会继续发酵。在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。或者买一瓶醋，将其打开暴露于空气中，一段时间后在醋的表面会有一层薄膜（即醋酸菌膜），用这层薄膜进行接种亦可。在我们的实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。5.结果分析与评价（4）如何检测果酒、果醋的发酵情况（检测是否产生酒精、醋酸）？a.闻b.品尝c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色）a.闻；b.品尝；c.使用pH试纸检测和比较发酵前后的pH值；d.观察醋酸菌膜是否形成；到社会中去

查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程，比较自己制作果酒和果醋的方法与这些流程有哪些异同。在此基础上，请思考：当把少量制作转化为大规模生产时，需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？在大规模生产发酵产品时，需要进行更为全面周详的考虑，如考虑原料的来源与选样、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。工程、技术与科学的不同——科学以“发现”为核心，技术以“发明”为核心，工程以“建造”和“产品”为核心。技术要通过工程设计等环节，将一系列相关技术体系化地组合起来，才能转化应用在工程中，大规模生产人们需要的产品。1.苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的，回答下列为题：（1）酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的_________________中进行，其产物乙醇与_________________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的________________中进行，与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增值速度________________。细胞质基质（酸性）重铬酸钾线粒体快当堂检测（2）第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，该过程需要在________________条件下才能完成。（3）在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度____________（填“低于”或“高于”）第二阶段。（4）醋酸杆菌属于___________核生物，其细胞结构中

（填“含有”或“不含有”）线粒体。有氧低于原核不含有2.葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的，酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。回答下列问题：（1）试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置制葡萄酒的优点是

、

（答出两点即可）。（2）葡萄汁装入甲装置时，要留有约1/3的空间，这种做法的目的是

、

（答出两点即可）。不需要开盖放气避免了因开盖引起的杂菌污染为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气防止发酵旺盛时汁液溢出乙甲X溶液③②①物质含量丙t③②①物质含量丙t（3）某同学若用乙装置进行发酵，设置两个不同处理组（A和B），A装置中保留一定量的氧气，B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内A和B中酒精含量的变化趋势及A中氧气含量的变化趋势如曲线图丙所示。图中曲线①、②、③依次表示

、

、

含量的变化趋势。（4）从细胞呼吸类型看，酵母菌属于

生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于

（填“自养”或“异养”）生物。

A中的氧气B中的酒精A中的酒精兼性厌氧异养乙甲X溶液123456789101112A级必备知识基础练1.下列关于发酵与传统发酵技术的叙述,正确的是(

)A.几千年前,人类就开始利用发酵技术,并且熟知发酵的本质B.发酵是在适宜的条件下,通过微生物的代谢,将原料转化为人类所需要的产物的过程C.传统发酵技术一般直接利用培养获得的单一菌种进行发酵、制作食品D.利用传统发酵技术制作的食品包括腐乳、酱油、醋、泡菜、果汁等B123456789101112解析

几千年前,人类就开始利用发酵技术酿酒、酿醋等,但是并不知道发酵的本质,1857年,法国微生物学家巴斯德通过实验证明,酒精发酵是由活的酵母菌引起的,此后,人们才开始了解发酵的本质,A项错误。发酵是指人们利用微生物,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,B项正确。传统发酵技术一般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,C项错误。利用传统发酵技术制作的食品包括腐乳、酱油、醋、泡菜等,不包括果汁,D项错误。1234567891011122.下列有关传统发酵食品制作中发酵条件合理控制的叙述,错误的是(

)A.果酒发酵转为果醋发酵后需适当降温并持续通气B.夏天制作腐乳时需要适当对环境进行降温处理C.制作泡菜时注意保持坛盖边沿的水槽中始终有水D.向发酵液中添加前一次的发酵物可提高发酵速度A123456789101112解析

利用酵母菌进行酒精发酵的温度应控制在18~30

℃,酵母菌为兼性厌氧微生物,发酵刚开始时,酵母菌在短时间内进行有氧呼吸,而后转为无氧呼吸;但是,果醋发酵需要通入氧气,且温度要升温至30~35

℃,A项错误。毛霉适宜生长的温度为15~18

℃,所以夏天制作腐乳时需要适当对环境降温,B项正确。泡菜的制作所使用的微生物是乳酸菌,代谢类型是异养厌氧型,在无氧条件下,乳酸菌能够将蔬菜中的葡萄糖氧化为乳酸,所以需保持坛盖边沿的水槽中始终有水以维持无氧环境,C项正确。前一次的发酵物中具有浓度较高的发酵所需微生物,向发酵液中添加前一次的发酵物能快速进入发酵状态,D项正确。1234567891011123.[江苏南通高二期末]下列关于果酒、果醋和泡菜制作的叙述,错误的是(

)A.制作果酒过程中,拧松瓶盖放气的频率呈先升高后降低的趋势B.控制好温度和酸碱度既有利于目的菌的繁殖,又可抑制杂菌的生长C.制作果醋和泡菜的主要微生物是原核生物,但呼吸类型完全不同D.泡菜腌制时间过长,食盐用量过高,易造成细菌大量滋生D123456789101112解析

拧松瓶盖放气(CO2)的频率先升高是因为产生CO2的速率先升高,后来随着底物越来越少,产生CO2的速率逐渐下降,因此拧松瓶盖的频率降低,A项正确;不同微生物适宜生长的温度和酸碱度不同,如酿酒酵母最适生长温度约为28

℃,醋酸菌最适生长温度为30~35

℃,细菌适合在中性偏碱的环境中生长,霉菌适合在中性偏酸的环境中生长,因此控制好温度和酸碱度既有利于目的菌的繁殖,又可抑制杂菌的生长,B项正确;制作果醋是利用醋酸菌进行有氧呼吸产生乙酸,制作泡菜是利用乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸,醋酸菌和乳酸菌的呼吸类型不同,但都属于原核生物,C项正确;如果泡菜腌制时温度过高,盐水浓度过低,腌制的时间过短,会造成细菌大量繁殖,D项错误。1234567891011124.传统的酱油制作工艺采用面粉、黄豆做成酱饼,通过蒸熟、发酵、摊晒,然后将酱饼捣碎和盐汤盛入缸中,主要利用黑曲霉发酵,经5~6个月的日晒夜露,不断搅动酱缸里的酱,进行“捣缸”,待酱料完全熟化,再进行压榨过滤。下列说法错误的是(

)A.加盐的目的主要是赋予酱油一定的咸味B.“蒸熟”使大豆蛋白质适度变性,淀粉蒸熟糊化,并杀灭附着在原料上的微生物C.“捣缸”的目的是通风降温,混合均匀,以利于黑曲霉正常生长繁殖D.黑曲霉产生的蛋白水解酶等多种酶可水解原料中的蛋白质,增加酱油的鲜味A123456789101112解析

加盐的目的主要是抑制某些腐生微生物的活动,同时赋予酱油一定的咸味,A项错误;“蒸熟”使大豆蛋白质适度变性,有利于后期发酵,同时起到杀灭附着在原料上的微生物的作用,B项正确;黑曲霉是一种好氧菌,“捣缸”的目的是通风供氧,降低温度,混合均匀,以利于黑曲霉正常生长繁殖,C项正确;黑曲霉有复杂的酶系统,产生的蛋白水解酶可水解原料中的蛋白质,增加酱油的鲜味,D项正确。1234567891011125.[河南驻马店高二月考]关于传统发酵技术的应用,下列说法正确的是(

)A.制作果酒和果醋利用的微生物分别是酵母菌和乳酸菌B.利用乳酸菌制作泡菜过程中,先通气培养,后密封发酵C.酿制果酒时一般将温度控制在30~35℃D.泡菜坛内的白膜是由产膜酵母大量繁殖形成的D解析

制作果酒和果醋利用的微生物分别是酵母菌和醋酸菌,A项错误;乳酸菌是严格的厌氧菌,因此,利用乳酸菌制作泡菜过程中,需要进行密封发酵,B项错误;利用酵母菌酿制果酒时应将温度控制在18~30

℃,C项错误;泡菜的制作用到的微生物主要是乳酸菌,泡菜坛内的白膜主要是产膜酵母大量繁殖形成的,D项正确。1234567891011126.[辽宁朝阳高二月考]人们利用某些微生物制作食品时,需要分析微生物的特点,控制微生物的发酵条件。下列与此有关的各项内容都正确的是(

)项目①②③④食品果酒果醋腐乳泡菜主要微生物酵母菌醋酸菌毛霉醋酸菌装置或步骤A.④

B.③

C.②

D.①

C123456789101112解析

④装置中,制作泡菜的原理是利用乳酸菌发酵,乳酸菌是厌氧型生物,所以在坛口加水,可以制造无氧环境,有利于乳酸菌增殖,

A项错误;③装置中,腐乳制作过程的主要微生物是毛霉,应先让毛霉生长,后加盐腌制,否则盐会抑制毛霉生长,B项错误;②装置中,醋酸菌是好氧菌,通入氧气有利于醋酸菌发酵,C项正确;①装置中液体太满,排气管插入到液体中,会导致发酵液从导管溢出,且发酵瓶中不需要插入温度计,D项错误。1234567891011127.蓝莓果实中含有丰富的营养成分,具有良好的营养保健作用。用新鲜蓝莓为原料可以家庭制作蓝莓酒和蓝莓醋。下列有关叙述正确的是(

)A.蓝莓酒和蓝莓醋制作的过程是在严格无菌的条件下进行的B.用带盖瓶子制作蓝莓酒时,拧松瓶盖间隔时间不一定相同C.蓝莓醋发酵液中,液面处的醋酸菌密度低于瓶底处的密度D.在蓝莓酒发酵旺盛时,醋酸菌能将果汁中的糖发酵为乙酸B123456789101112解析

制作蓝莓酒时,利用蓝莓上携带的酵母菌进行发酵;制作蓝莓醋时,可直接将醋酸菌接种在蓝莓酒的发酵液中,二者均不能在严格无菌的条件下进行,A项错误。酵母菌进行酒精发酵时会产生二氧化碳,因此用带盖瓶子制作蓝莓酒时,需要拧松瓶盖放气,但由于发酵过程中营养物质逐渐减少、代谢废物逐渐积累,酵母菌数量减少,产生的CO2减少,因此放气时间间隔会逐渐延长,B项正确。醋酸菌是好氧细菌,在蓝莓醋发酵液中,液面处的醋酸菌更易接触到充足的氧气,因此其密度大于瓶底处的密度,C项错误。在蓝莓酒发酵旺盛时,条件为无氧条件,此时酵母菌产生大量酒精,能够抑制醋酸菌的繁殖,醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为乙酸,D项错误。1234567891011128.老坛酸菜是一种腌菜,或者叫泡菜,古称菹。泡菜起源于中国,是我国的传统食品之一。贾思勰的《齐民要术》中已有制作泡菜的专述:“作盐水,令极咸,于盐水中洗菜,即内瓮中。若先用淡水洗者,菹烂。其洗菜盐水,澄取清者,泻着瓮中,令没菜把即止,不复调和。”请回答下列问题。(1)泡菜制作利用的微生物主要是乳酸菌,制作传统泡菜所利用乳酸菌的来源主要是

。制作泡菜时,为了缩短制作时间,有人会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液,加入陈泡菜液的目的是________________________。若制作的泡菜“咸而不酸”,最可能的原因是

。

(2)影响泡菜中亚硝酸盐含量的因素包括

(写出两点即可)。

植物体(蔬菜)表面增加乳酸菌菌种数量食盐用量过多,发酵液渗透压较高抑制了乳酸菌发酵温度、腌制时间、食盐用量等123456789101112(3)某“土坑酸菜”生产流程为:在田地里挖出土坑,铺上防水塑料膜,直接将蔬菜加上盐、水及必备辅料后在自然环境下发酵。这样生产出来的酸菜容易带有致病杂菌,理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

发酵不充分时会造成

分泌过少,而该物质可充当天然防腐剂,因此“土坑酸菜”容易腐败。

在无氧环境以及温度无法控制时,容易造成某些非乳酸菌的微生物类群占据主导地位(或乳酸菌无法抑制其他非乳酸菌微生物生长),从而导致杂菌污染乳酸123456789101112解析

(1)传统泡菜所利用乳酸菌的来源主要是植物体(蔬菜)表面。在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液的目的是增加乳酸菌菌种数量。如果在发酵的过程中,食盐用量过多,发酵液渗透压较高会抑制乳酸菌发酵,造成制作的泡菜“咸而不酸”。(2)温度、腌制时间、食盐用量等会影响泡菜中亚硝酸盐的含量。(3)在无氧环境以及温度无法控制时,容易造成某些非乳酸菌的微生物类群占据主导地位,或乳酸菌无法抑制其他非乳酸菌微生物生长,从而导致杂菌污染,这样生产出来的酸菜容易带有致病杂菌,泡菜的制作离不开乳酸菌。在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸,在发酵不充分时,会造成乳酸分泌过少。123456789101112B级能力素养提升练9.[河南焦作高二月考]家庭制作泡菜并无刻意的灭菌环节,在发酵过程中,乳酸菌产生的乳酸就可以抑制其他微生物的生长。当环境中的乳酸积累到一定浓度时,又会抑制乳酸菌自身的增殖。下列有关叙述错误的是(

)A.在发酵的初期,乳酸菌的种内关系主要表现为种内互助B.在发酵的中期,由于营养物质的消耗和代谢物的积累,乳酸菌的种内竞争趋于激烈C.密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据优势D.在发酵的中期,泡菜坛内各种微生物大量繁殖D123456789101112解析

在发酵的初期,乳酸菌数目增加较快,其种内关系主要表现为种内互助,A项正确;在发酵的中期,随着营养物质的消耗和代谢物的积累,乳酸菌的种内竞争趋于激烈,B项正确;由于乳酸对乳酸菌代谢活动的影响不大,所以密闭的发酵环境使乳酸菌在与其他微生物的生存竞争中占据优势,C项正确;在发酵的中期,由于乳酸的大量积累,pH下降,抑制微生物的生长,泡菜坛内的其他微生物减少,D项错误。12345678910111210.[多选]某生物兴趣小组利用塑料饮水杯、充氧泵、空气过滤器、回旋式单向阀、硅胶管等材料制作的一种新型的果酒、果醋两用发酵装置,如下图所示。下列相关叙述正确的是(

)123456789101112A.发酵罐需预留1/3的空间,主要目的是防止发酵液溢出B.制作果酒时,软管夹应关闭,出料口取样检测酒精的产生情况C.排气管设计成弯曲的U形,目的是防止空气中的杂菌进入发酵罐D.在制作果酒的基础上制作果醋时,只需将充氧泵连接即可,其他条件不变答案

BC123456789101112解析

发酵罐留1/3的空间能避免发酵过程中发酵液溢出,又能满足发酵初期酵母菌对氧气的需求,因为在有氧条件下酵母菌可进行有氧呼吸而大量繁殖,A项错误;制作果酒时,为了制造无氧环境,软管夹应关闭,出料口取样可用于检测酒精的产生情况,B项正确;排气管设计成弯曲的U形,可以防止空气中的杂菌进入发酵罐,保证发酵过程顺利进行,C项正确;在制作果酒的基础上制作果醋时,由于醋酸菌为严格的需氧型细菌,且醋酸菌适宜生长的温度条件是30~35

℃,因此需将充氧泵连接,同时适当提高发酵液的温度,D项错误。12345678910111211.[多选][江苏南京六校联考]钙果又名欧李,果实中含有多种对人体有益的矿物质元素,可利用其加工成果汁、果酒、果醋等产品。下列有关叙述正确的是(

)A.利用醋酸菌进行钙果果醋发酵时,温度应控制在30~35℃

B.在钙果果酒发酵期间,为保持无氧环境,不能拧松发酵瓶盖C.传统制作钙果果酒、果醋时,应将原料钙果果汁进行煮沸D.钙果果酒的颜色是钙果果皮和果肉中的色素进入发酵液形成的AD123456789101112解析

醋酸菌的最适生长温度是30~35

℃,A项正确;酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,在发酵过程中发酵瓶应密闭,但需要根据发酵进程适时拧松瓶盖放气,B项错误;制作果酒时,原料钙果果汁不需要进行