第1节传统发酵技术的应用

理清本章架构初识概念体系·具备系统思维第1节传统发酵技术的应用学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.简述传统发酵技术的特点，说出常见的传统发酵食品。2.概述微生物发酵的基本原理。3.尝试制作泡菜、果酒和果醋，说出传统发酵技术应用的优点与不足。1.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。2.乳酸菌是厌氧细菌；醋酸菌是好氧细菌；酵母菌是兼性厌氧微生物。3.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、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。4.传统发酵食品的制作过程中，没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。[主干知识梳理]一、发酵与传统发酵技术1．发酵(1)发酵的历史：约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含

的饮料。1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由

引起的。(2)发酵的概念：人们利用_______，在适宜的条件下，将原料通过_______________转化为

的过程。酒精活的酵母菌微生物微生物的代谢人类所需要的产物2．传统发酵技术(1)腐乳的发酵①参与发酵的微生物：多种微生物，如

等，其中起主要作用的是

。②发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成________________________。(2)传统发酵技术的概念：直接利用__________________的微生物，或利用_____________________________的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。(3)传统发酵技术的特点及主要食品①以

菌种的

发酵及

发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。②主要食品有腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。酵母、曲霉和毛霉毛霉小分子的肽和氨基酸原材料中天然存在前一次发酵保存下来的发酵物中混合固体半固体二、尝试制作传统发酵食品1．传统发酵食品制作所利用的微生物(1)乳酸菌①代谢特点：

细菌，在无氧的情况下能将葡萄糖分解成

，反应简式：②生产应用：用于乳制品的发酵、泡菜的腌制等。(2)酵母菌①代谢特点：_________微生物，为单细胞___菌，在无氧条件下能进行___________，反应简式为_____________________________。酿酒酵母的最适生长温度约为

。②生产应用：用于酿酒、制作馒头和面包等。厌氧乳酸兼性厌氧真酒精发酵28℃(3)醋酸菌①代谢特点：

细菌，当

时能通过复杂的化学反应将糖分解成乙酸，反应简式为_________________________________________；当__________时则直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，反应简式为_______________________________________。多数醋酸菌的最适生长温度为

。②生产应用：用于制作各种风味的醋。好氧O2、糖源都充足缺少糖源30～35℃2．制作泡菜(1)菌种的来源利用植物体表面天然的

。(2)方法步骤乳酸菌3．制作果酒和果醋(1)菌种来源附着在新鲜水果果皮表面大量的不同种类的野生

和空气中的醋酸菌。(2)方法步骤酵母菌[边角知识发掘]1．(教材第6页)“进一步探究”延伸思考：膳食中的亚硝酸盐会危害人体健康吗？你知道其原理吗？提示：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，会引起中毒，甚至死亡。亚硝酸盐引起中毒的原理：亚硝酸盐是一种强氧化剂，进入人体后可使低铁血红蛋白转化为高铁血红蛋白，并阻止氧合血红蛋白释放氧气，致使组织缺氧而引起中毒，出现全身青紫，同时还会导致血管扩张和血压降低等中毒症状。2．结合教材第7页“探究·实践”思考下列问题：(1)在果酒制作中应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？提示：应该先冲洗葡萄，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。(2)果酒制作时，发酵瓶装入葡萄汁后留有1/3空间的目的是什么？提示：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；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。[教材问题提示]一、探究·实践(一)制作泡菜(教材第6页)1．用水密封泡菜坛的目的是给泡菜坛内创造无氧环境，这说明泡菜制作需要在无氧条件下进行。2．在泡菜发酵初期，蔬菜表面附着的大肠杆菌、酵母菌等微生物较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定的空间，也更方便拿取泡菜。(二)制作果酒和果醋(教材第7页)1．在制作果酒的过程中，发酵液中会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，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，颜色变化更明显。果醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是乙酸菌膜。2．制作果酒的过程中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质；可以通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在O2、糖源都充足的情况下，醋酸菌能把糖分解成乙酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸。由于醋酸菌在有氧条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中应尽量减少O2含量，以抑制醋酸菌的生长繁殖。此外，通过调节发酵的温度、果酒的pH等措施同样可以控制醋酸菌的含量。3．随着乙酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此该环境条件下酵母菌活性很低。在实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应该环境条件而不能繁殖。在工业上，醋的后期发酵需要人工接种醋酸菌。我们制作果醋时，可以先买一瓶醋，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(实际上是醋酸菌膜)，用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。二、到社会中去(教材第8页)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择、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。工程与技术的不同为技术以“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。[师说重难]泡菜制作过程中相关物质的变化及注意事项1．乳酸发酵(1)乳酸菌是在无氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸的一类细菌的总称。(2)乳酸菌是厌氧微生物，在有氧气存在时，其无氧呼吸受抑制。(3)抗生素能杀死乳酸菌或抑制乳酸菌的生长，所以含抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。2．泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化项目乳酸菌乳酸亚硝酸盐初期少(有氧气，乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)中期最多(乳酸抑制其他菌活动)增多，pH下降下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)后期减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制自身活动)继续增多，pH继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)变化曲线3．泡菜制作的注意事项(1)泡菜坛的选择：应选用火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。检查时，可将坛口向上压入水中，看坛内有无渗水现象。(2)新鲜蔬菜：用于制作泡菜的蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量相对较高。(3)腌制的条件：要注意控制时间、温度和食盐的用量。温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，均容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。(4)腌制方法：配制质量分数为5%～20%的盐水，盐水要煮沸冷却后备用。盐的用量过高，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；用量过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐水要煮沸的作用：一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。蔬菜和配料装至八成满时，加盐水没过全部菜料，盖好坛盖后向坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内形成无氧环境，便于乳酸菌发酵。(5)控制严格的厌氧条件①选择合适的发酵容器，如泡菜坛，这是一种既科学又简单的厌氧容器。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，盐水没过全部菜料。④泡菜坛用水封口不让空气进入，创造一个封闭无氧的环境，发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补充水。(6)控制适宜的发酵温度温度过高易致杂菌滋生；温度过低不利于乳酸发酵，会使发酵时间延长。(7)控制发酵时间一般在腌制10天后，亚硝酸盐含量开始下降。但泡菜发酵时间并不是越长越好，一方面发酵时间过长，可能会产生其他有害物质，另一方面，发酵时间过长，乳酸含量过高，泡菜口味不佳。[在应用中悟][典例1]下列对制作泡菜的过程中有关操作的叙述，错误的是 (

)A．按照清水与盐的质量比为1∶2的比例配制盐水B．配制好的盐水需煮沸冷却C．腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐用量D．在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境[解析]在制作泡菜的过程中，用清水和食盐配制质量分数为5%～20%的盐水，A错误；盐水入坛前要煮沸冷却，煮沸是为了去除氧气并杀灭微生物，冷却是为了避免杀死蔬菜上的微生物，保证乳酸菌正常的生命活动，B正确；腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量，以防止杂菌的大量繁殖和亚硝酸盐含量过高，C正确；乳酸菌是异养厌氧型生物，在坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证坛内的无氧环境，D正确。[答案]

A[典例2]回答下列有关泡菜制作的问题：(1)制作泡菜时，所用盐水要煮沸，其目的是_____________________________。为了缩短制作时间，有人还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______________________。(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即乳酸菌进行____________的过程。该过程发生在乳酸菌的__________中。(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________、____________和____________等。(4)从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是___________________________________，原因是______________________________________________________________。[解析]

(1)制作泡菜时需要先形成无菌环境，所用盐水需煮沸，以杀灭盐水中的微生物并除去水中氧气。想要缩短制作时间，应该缩短菌株的生长时间，陈泡菜液中含有一定量的乳酸菌，加入陈泡菜液可以使菌体数量扩增速度加快。(2)乳酸菌为厌氧菌，进行无氧呼吸产生乳酸，该过程只能在细胞质基质中进行。(3)温度过高、腌制时间过短、食盐用量不足等均容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜坛内氧气浓度逐渐降低，泡菜液逐渐变酸，不适宜其他杂菌生长，而适宜乳酸菌生长，因此乳酸菌数量增加，其他杂菌数量减少。[答案]

(1)杀灭盐水中的微生物并除去水中氧气增加乳酸菌的数量(2)无氧呼吸细胞质基质(3)温度腌制时间食盐用量(4)乳酸菌数量增多，其他杂菌数量减少乳酸菌比其他杂菌更耐酸[在训练中评]1．制作泡菜的过程实际上是应用了乳酸菌的呼吸作用原理。将原料放入泡菜坛后应当怎样处理才能得到可口的泡菜 (

)A．马上密封，保持温度30～40℃B．一直通风，保持温度30～40℃C．先通风后密封，保持温度30～40℃D．马上密封，保持温度60℃以上解析：乳酸菌是厌氧型生物，其发酵需要缺氧环境，因此原料放入泡菜坛后，菜坛要马上密封；乳酸菌生长的最适温度为30～40℃，因此，制作泡菜时应该保持温度30℃～40℃。答案：A2．下列有关泡菜制作过程的叙述，正确的是 (

)A．按照清水与盐的质量比为5∶1的比例配制盐水B．发酵过程中只有乳酸菌的发酵作用C．发酵时间长短受室内温度影响D．发酵时间越长，亚硝酸盐的含量越高解析：在制作泡菜的过程中，用清水和食盐配制质量分数为5%～20%的盐水，A错误；发酵过程中发挥主要作用的是乳酸菌，此外酵母菌也发挥了发酵作用，B错误；温度影响酶的活性，故发酵时间长短受室内温度影响，C正确；随发酵进行，泡菜坛中亚硝酸盐含量先逐渐增加，后又逐渐下降至相对稳定，D错误。答案：C

[师说重难]

一、果酒、果醋的制作比较项目果酒制作果醋制作发酵菌种来源附着在新鲜水果(如葡萄)果皮表面的野生酵母菌空气中的醋酸菌分类地位单细胞真核生物单细胞原核生物繁殖方式出芽生殖、孢子生殖二分裂生殖代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型发酵条件温度18～30℃30～35℃时间10～12d7～8d氧气前期需氧，后期无氧一直需要充足氧气pH酸性酸性结果检测酒精与酸性的重铬酸钾溶液反应呈现灰绿色反应液pH下降联系乙酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，酒精发酵可为乙酸发酵提供原料续表二、制作果酒、果醋的结果分析与评价1．发酵液的变化(1)放出气体：由于发酵作用，葡萄汁中的糖分大部分转变为CO2、C2H5OH及少量的发酵副产品。发酵旺盛期CO2的产生速率很快，因此需要及时排气，防止发酵瓶爆裂。(2)放热：发酵过程产热，会使发酵液温度上升，应采取措施将酒精发酵的温度严格控制在18～30℃。(3)颜色变化：在发酵过程中，随着酒精度数的提高，葡萄皮中的色素进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。(4)菌体数量变化：果酒制作初期，发酵液中酵母菌数目增多；在果醋制作时，只要条件适宜，发酵液中醋酸菌数目就会增多。2．证明葡萄汁转化成葡萄酒是酵母菌发酵所致需要设置对照实验，将葡萄汁进行彻底灭菌，分别装入A、B两个发酵瓶，并各留有1/3空间，A组加入酵母菌，B组不加，置于适宜条件下，一段时间后检测发现：A组有酒精产生，B组无酒精产生，则可证明葡萄汁转化成葡萄酒是酵母菌发酵所致。3．结果评价(1)果酒制作：发酵后取样，可通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外，还可用显微镜观察酵母菌，并用酸性重铬酸钾溶液检验酒精的存在。制作成功的葡萄酒应色泽鲜艳、爽口、柔和、有浓郁的果香。(2)果醋制作可通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较乙酸发酵前后发酵液的pH(可用pH试纸)进一步鉴定。此外，还可通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量进一步鉴定。制作成功的果醋具有特殊的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。4．常见异常情况分析与改进措施异常情况常见原因分析改进措施果酒发酵周期长，酒精含量少①温度不合适；②酵母菌数量少①调节温度至18～30℃；②减少原料冲洗次数或人工接种酵母菌果酒变质杂菌污染对榨汁机、发酵装置进行消毒或灭菌处理；若使用带盖子的瓶子发酵，每隔一段时间拧松瓶盖放气，不能完全打开制作果酒时液面出现一层白膜装置气密性差提高装置气密性果酒制作过程中发酵瓶爆裂①发酵液过多；②排气不畅①保证装置中发酵液不超过发酵瓶容积的2/3；②保证排气通畅或定时拧松瓶盖排气果醋发酵周期长①温度不合适；②氧气不足①调节温度至30～35℃；②保证充足的氧气供应[在应用中悟][典例1]下列关于用塑料瓶制作果酒和果醋的叙述，正确的是 (

)A．为了提高果酒的产出量，果汁应尽量装满发酵瓶B．乙酸发酵阶段应封闭瓶口，防止杂菌污染C．制作果酒过程中每天需适时打开瓶盖D．果酒制成后，可将装置转移至温度较高的环境中制作果醋[解析]

果汁装入发酵瓶时，要留出大约1/3的空间，这样既有利于酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，又可防止果酒发酵时产生大量二氧化碳使果汁溢出，A错误。乙酸发酵是需氧发酵，应通入氧气，发酵时应敞开瓶口并在瓶口盖上纱布以防杂菌污染，B错误。制作果酒过程中定时拧松瓶盖既可排出气体又可避免杂菌污染，但不能拧开瓶盖，C错误。制作果酒的适宜温度比制作果醋的低，且乙酸发酵可以在酒精发酵的基础上进行，故果酒制成后，可将装置转移至温度较高的环境中制作果醋，D正确。[答案]

D[典例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，用甲装置酿制葡萄酒的优点是_____________________________________________________________________________________________(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)。(3)某同学若用乙装置进行发酵，并设置两个不同处理组(乙A和乙B)，乙A装置中保留一定量的氧气，乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势如曲线图所示。图中曲线①②③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。[解析]

(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，用甲装置酿制葡萄酒的优点是不需要拧松瓶盖放气；避免了因拧松瓶盖引起的杂菌污染。(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约1/3的空间，这种做法的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时发酵液溢出。(3)分析题意可知，乙B中没有氧气，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，乙A中含一定量的氧气，酵母菌进行有氧呼吸，随氧气含量减少、酵母菌有氧呼吸减弱，之后进行无氧呼吸产生酒精且产生酒精的量低于乙B，故图中曲线①②③依次表示乙A中的氧气、乙B中的酒精、乙A中的酒精含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于兼性厌氧生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于异养生物。[答案]

(1)不需要拧松瓶盖放气；避免了因拧松瓶盖引起的杂菌污染(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时发酵液溢出(3)乙A中的氧气乙B中的酒精乙A中的酒精(4)兼性厌氧异养[在训练中评]1．下面是利用微生物制作果酒、果醋的示意图，据图判断下列说法正确的是

(

)A．在冲洗葡萄前应先去除葡萄的枝梗，再进行冲洗，这样洗得彻底B．导致发酵产物不同的重要因素是温度、时间、菌种等C．在制作葡萄醋的过程中，温度应严格控制在18～25℃D．过程甲是酒精发酵，结束后只需要提高一定的环境温度就能产生果醋解析：应先用清水将葡萄冲洗1～2次，再去除枝梗，以防葡萄破损汁液流失和被杂菌污染，A错误；温度、时间和菌种的不同会导致发酵产物不同，B正确；制作葡萄醋的过程中，将温度严格控制在30～35℃，发酵时间控制在7～8d，并注意适时通过充气口充气，C错误；醋酸菌是好氧菌，过程甲结束后，除了需要提高一定的环境温度外，还要通入一定量的氧气才能产生果醋，D错误。答案：B

2．下列有关利用传统发酵技术制作果酒、果醋及泡菜的叙述，正确的是 (

)A．发酵原料和发酵装置都需进行灭菌，以防止杂菌污染B．发酵所用菌种的细胞呼吸类型及生物膜系统的组成都是相同的C．三者的发酵液都主要是因为产生了大量二氧化碳而呈酸性D．制作泡菜时加入一定量的陈泡菜汁能加快发酵进程解析：果酒、果醋及泡菜的制作过程中的产物(酒精、乙酸形成的酸性条件、乳酸形成的酸性条件)能抑制杂菌的繁殖，而且传统发酵技术制作过程中的菌种一般来源于原料，因此发酵原料不需要灭菌，否则会杀死原料上附着的菌种，A错误；发酵所用菌种分别为酵母菌、醋酸菌和乳酸菌，它们的细胞呼吸类型不相同且生物膜系统的组成也不相同，酵母菌是真核生物，醋酸菌、乳酸菌是原核生物，真核生物有生物膜系统，原核生物只有生物膜(细胞膜)，B错误；泡菜呈酸性是因为乳酸菌进行无氧呼吸产生了乳酸，果醋呈酸性是因为醋酸菌进行有氧呼吸产生了乙酸，果酒呈酸性因为酵母菌呼吸作用产生了二氧化碳溶于水，C错误；制作泡菜时加入一定量的陈泡菜汁，能增加乳酸菌菌种的数量，可以加快发酵进程，D正确。答案：D

科学探究——用重铬酸钾检测酒精的对照实验在用酸性重铬酸钾检测酒精时，为使检测的结果更有说服力，应设置对照实验。方法如表所示：项目实验组A实验组B对照组C步骤步骤滴入物质的量浓度为3mol/L的H2SO4溶液3滴振荡混匀后加入常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴振荡、观察颜色变化颜色变化不变色(橙色)橙色变成灰绿色橙色变成灰绿色结论果汁经发酵后产生酒精续表[素养评价]1．下列关于葡萄汁发酵后检测是否有酒精产生的叙述，错误的是 (

)A．果汁发酵后，检测是否有酒精产生所用的试剂是重铬酸钾B．重铬酸钾与酒精的反应是在酸性条件下进行的，反应后颜色呈灰绿色C．营造反应的酸性环境所用的酸是H2SO4，物质的量浓度为3mol/LD．重铬酸钾可以检测酒精的有无，但不能证明产物浓度的高低、酒精产量的多少解析：酒精在酸性条件下遇到重铬酸钾变成灰绿色，故果汁发酵后，检测是否有酒精产生所用的试剂是重铬酸钾，A、B正确；营造反应的酸性环境所用的酸是H2SO4，物质的量浓度为3mol/L，C正确；重铬酸钾可以检测酒精的有无，且反应产物中酒精浓度越高，颜色越深，D错误。答案：D

2．酿酒就是让糖类通过发酵形成酒精的过程，糖类是怎样形成酒精的呢？十九世纪中叶，微生物学家巴士德认为，糖类变成酒精是完整酵母菌细胞代谢活动的结果；