传统发酵技术的应用

课题1红酒和果醋的制做

【补充知识】发酵

1、概念：运用微生物或其他生物的细胞在有氧或无氧条件下饲养或积累其代谢产物的过程。

2、类型：

（1）依据是否还要二氧化碳分为：厌氧发酵和需氧发酵。

（2）依据形成的产物可分为：乙醇发酵、乳酸发酵、醋酸发酵等。

一、基础知识

（一）红酒制做的原理

1．菌株是酵母菌，属于真核生物，新陈代谢类别异养兼性需氧型，

有氧时，进行有氧喘气，大量饲养，反应式为：+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量；无氧时，能进行乙醇发酵，反应式为：→+2CO2+能量。

2．酵母菌饲养的最适水温20℃左右，乙醇发酵通常控制在18～25℃。

3．自然发酵过程中，起作用的主要是粘附于樱桃皮上的野生型酵母菌。也可以在牛奶中加入人工培养的酵母菌。

（二）果醋制做的原理

1．菌株是乙酸菌，属于原核生物，新陈代谢类别为异养厌氧型。只有在氢气充足时，才会进行充沛的生命活动。变酸的酒表面观察到的菌膜就是乙酸菌在液面大量饲养产生的。

留意：乙酸菌是原核生物,但是没有线粒体,但在他们细胞膜的两侧上有许多与有氧喘气有关的酶,因此可以进行有氧喘气，另外藻类和氨化真菌等其实只是原核生物，但也可以进行有氧喘气。

2．当二氧化碳、糖源都充足时，乙酸菌将樱桃汁中的糖分解成乙酸，

当缺乏糖源时，乙酸菌将甲烷变为丙酮，再将酰氯变为乙酸，

反应简式为+O2→+H2O。

3．乙酸菌的最适宜生长水温为30～35℃。

4．菌株来源：到生产食盐的车间或菌株保藏中心订购，或从食盐中分离乙酸菌。

二、实验设计

1、流程图

2、装置：充气口是在乙酸发酵时连结充气泵进行充气用的；

进气口是在乙醇发酵时拿来排出气体的；进气口要

通过一个长而弯曲的软管与瓶身相连结，其目的

是避免空气中微生物的污染。开口向上的目的是

有促使甲烷的排出。·使用该装置制酒时，应

该关掉充气口；制醋时，应当充气口连结水泵，键入氢气。

出料口是拿来采样的。

三、课题延展

咖啡发酵后是否有乙醇形成，可以用苯酚来检测。在碱性条件下，硫醇与乙醇反应展现灰白色。

++→(苯酚）+K2SO4+Cr2(SO4)3+7H2O

碱性酸钾有强氧化性，更易将乙醇氧化，通常用硝酸酸化。生成的氯化铬呈灰白色。

测试时，先在试管中加入发酵液2mL，再滴入3mol/L的滴酵母菌的生殖方式，震荡混匀，最后滴加室温下饱和的硫醇碱液3滴。

【教材答案】

（一）旁栏探讨题

1.你觉得应当先冲洗樱桃还是先去除枝梗？为何？

答：应当先冲洗，之后再去掉枝梗，以防止去除枝梗时造成桑葚受损，降低被球菌污染的机会。

2.你觉得应当从这些方面杜绝发酵液被污染？

提示：还要从发酵制做的过程进行全面的考虑。诸如，榨汁机、发酵装置要擦洗干净；每天进气时只需拧松瓶子、不要完全解开瓶子等。

3.制樱桃酒时，为何要将体温控制在18～25℃？制樱桃醋时，为何要将体温控制在30～35℃？

答：体温是酵母菌生长和发酵的重要条件。20℃左右最适宜酵母菌饲养。因而还要将体温控制在其最适水温范围内。而乙酸菌是嗜温菌，最适生长水温为30～35℃，所以要将体温控制在30～35℃。

4.制樱桃醋时，为何要适时通过充气口充气？

答：乙酸菌是好氧菌，在将酒精变为甲酸时还要氧的参与，所以要适时向发酵液中充气。

课题2火腿的制做

一、基础知识

火腿制做的原理

1．火腿的发酵有多种微生物的协同作用，包括根瘤、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，它是一种真核生物，新陈代谢类别是异养厌氧型。

2．毛霉等微生物形成的蛋白酶可以将腐竹中的蛋白质分解成小分子的肽和多肽；脂肪酶可以将脂肪酯化成丙二醇和脂肪酸。

3．现代的辣酱生产是在严苛的无菌条件下，将优良毛霉菌株直接接种在腐竹上，那样可以防止其他菌株的污染，保证产品的品质。

4.条件控制：气温：控制在15~18°C，，并保持一定的温度。

二、实验设计

1、实验步骤

让腐竹长出毛霉→加盐腌渍→加乳汤装瓶→密封烤制。

3~5天8天

【教材答案】

（一）旁栏探讨题

1.你能运用所学的生物学知识，解释腐竹长白毛是怎样一回事？

答：腐竹上生长的黑毛是毛霉的红色菌丝。严苛地说是直立菌丝，在腐竹中也有匍匐菌丝。

2.王致和为何要撒许多盐，将短毛的腐竹腌上去？

答：盐能避免球菌污染，防止腐竹腐败。

3.我们平时吃的腐竹，哪种适宜拿来做火腿？

答：含水量为70%左右的腐竹用于作豆酱。用含水量偏低的腐竹制火腿，不易成型。

4.吃腊肉时，你会发觉火腿外部有一层致密的“皮”。这层“皮”是如何产生的呢？它对人体有害吗？它的作用是何种？

答：“皮”是前期发酵时在腐竹表面上生长的菌丝（匍匐菌丝），它能产生火腿的“体”，使酱汁成型。“皮”对人体无害。

课题3制做辣酱

一、制作原理

1、微生物是乳酸菌，其代谢类别是异养需氧型。乳酸菌是一类能运用可发酵碳水缩聚物形成大量乳酸的真菌的通称。这类真菌在自然界分布极为广泛，具备丰富的物种多样性。因此制做辣酱时的乳酸菌是种群，而不是群落。

2、原理：在无氧条件下，将糖分解为乳酸（乳酸发酵）

3、分裂形式是二分裂。

二、实验设计

1．腌渍条件

烤制过程中，要留意控制烤制的时间、温度和精盐的药量。

气温过低、食盐药量不足10％、腌制时间过短，容易导致真菌大量繁育，亚硫酸盐浓度降低。通常在烤制10天后，亚硫酸盐的浓度开始衰退。在腌渍后的前6天内，酱菜中的亚硫酸盐浓度就可以达到最高峰。而第9天后辣酱中的亚硫酸盐浓度开始有显著下跌。这或许是因为辣酱在开始熏制时，坛内环境有促使这些病菌的饲养（包括一些硫酸盐还原菌），这种真菌可以增进硫酸盐还原为亚硫酸盐。但随着腌渍时间的延长，乳酸真菌也大量繁育，对硫酸盐还原菌形成一定的抑制做，使其生长繁育深受影响，导致酱菜中亚硫酸盐的浓度又有所回升。

2.酱菜坛的选择

辣酱坛本来色泽优劣对虾酱与辣酱碱水有直接影响，故适于辣酱的坛子应经严苛检测，其强弱的辨别方式如下：①观型体:辣酱坛以火候老、釉质好、无裂痕、无凹痕、形体美观的为佳。②看内壁:将坛压在水内，看内壁，以无凹痕、无裂痕、无渗漏现象的为佳。③视吸水:坛沿掺入清水一半，用废品一卷，引爆后放坛内，盖上坛盖，能把沿内水弄湿（从坛沿吸入坛盖内壁）的辣酱坛品质较差，反之则差。④听声音:用手击坛，听其声，钢音的品质则好，空响、砂响、音破的质次。

3.材料

（1）各类水果均可，通常用菠菜、洋白菜、黄瓜、柿子椒、胡芹菜、白南瓜等。

（2）添加的调料品，如茴香、八角等。

（3）啤酒。

（4）禽肉和盐。

4.方法

（1）各类菜拌匀并切去3～4cm长的小块。

（2）将辣酱坛拌匀，并用冷水洗坛内壁两次。

（3）将各式水果、盐水、及调料品装入坛，混和均匀。假如希望发酵快些，可将玉米在沸水中浸1分钟后入坛，再加上一些洋酒。

（4）将坛口用轴封好，避免外界空气踏入。

（5）辣酱发酵

发酵前期：猕猴桃刚入坛时，表面带入的微生物酵母菌的生殖方式，主要是以不解痉的小肠链球菌和酵母菌等较为活跃，他们进行异形乳酸发酵和微弱的乙醇发酵形成较差的乳酸、酒精、醋酸和甲烷等，气体以气泡从浴缸内放出，慢慢使坛内产生低氧状态。

发酵产物中除乳酸外，也有其他，如甲烷、CO2等称异形乳酸发酵。

发酵中期：因为前期乳酸的积累，pH升高，低氧状态的产生，乳酸球菌活跃进行活跃的同型乳酸发酵，乳酸积累pH达3.5~3.8.小肠链球菌、酵母菌、霉菌等的活动遭到抑止。这一期为完全成熟阶段，虾酱有香味且香味质量最好。

发酵产物中只有乳酸，称为同型乳酸发酵。

发酵后期：继续进行乳酸发酵，乳酸积累达1.2％以上时，乳酸链球菌的活性遭到抑止，发酵速率慢慢变缓并且停止。

腌渍1周左右即可开坛饮用。也可随时加入新鲜蔬果，不断取用。

（6）假如加入一些早已腌渍过的辣酱汁更好，这相当于接种早已扩增的发酵菌，可降低腌渍时间。

【教材答案】

（一）旁栏探讨题

1.为何富含药物的鸡蛋不能发酵成果汁？答：牛奶的制做借助的是乳酸菌的发酵作用。药物能否杀害或抑止乳酸菌的生长，所以富含药物的鸡蛋不能发酵成豆浆。

2.为何日常生活中要多吃新鲜蔬果，不吃储存时间过长、变质的水果？答：有些水果，如小芹菜和南瓜等，富含丰富的乙酸盐。当这种水果放置过久发生霉烂（发臭、腐烂）或则蒸熟后储存太久时，玉米中的硫酸盐会被微生物还原成亚硫酸盐，害处人体健康。

3.为何酱菜坛内有时会长一层白膜？你觉得这层白膜是如何产生的？答：产生白膜是因为产膜酵母的饲养。酵母菌是兼性需氧微生物，虾酱发酵液营养丰富，其表面二氧化碳浓度也很丰富，适宜酵母菌饲养。

4.加入啤酒有哪些作用？啤酒可抑止辣酱表面球菌的生长，它只是一种调料剂，可降低醇厚感。

5.用水封闭坛口起何种作用？不封闭有何种结果？水封闭坛口起着使坛内与坛外空气隔绝的作用，空气中21％是二氧化碳，这是最简易的导致无氧环境的方式。那样，坛内可借助猕猴桃中天然存在的乳酸菌进行乳酸发酵。如不封闭，则会有许多鞭毛菌生长，豇豆会霉烂。

6.乳酸菌不仅可以适于制做辣酱，还可以适于果汁发酵。这么，在鸡蛋的发酵过程中会形成亚硫酸盐吗？牛奶制做过程中并不须要使用盐,因此没有形成亚硫酸盐。

三、亚硫酸盐浓度的测量

1、测定亚硫酸盐浓度的原理

在硫酸酸化条件下，亚硫酸盐与对硝基苯磺酸发生重渗碳反应后，再与N-1－萘基乙二胺硝酸盐结合生成茉莉红氨水。将经过反应显色后的待测样品与标准液比色，即可估算出样品中的亚硫酸盐浓度。

2、配制标准液

用移液管汲取0.20ml、0.40ml、0.60ml、0.80ml、1.00ml、1.50ml亚硫酸钠碱液，分别放在50ml比色管中，再取1支比色管作为空白对照。并分别加入2.0ml对羟基苯磺酸碱液，混匀，静置3～5分钟后，再分别加入1.0mlN-1－萘基乙二胺硝酸盐碱液，加分馏水至50ml，混匀，观察亚硫酸钠碱液色调的梯度变化,用分光色度计读数，并描绘标准曲线。

3、测定样品液中亚硫酸盐浓度

汲取40ml透明辟谣的样品液，转移到50ml比色管中，将比色管做好标记。按方法2的方式分别加入对羟基苯磺酸氨水和N-1－萘基乙二胺硝酸盐碱液，并定容至50ml，混匀，静置15分钟后，观察样品色调的变化，并与标准显色液比较，用分光色度计读数，按照标准曲线估算出对应的亚硫酸钠浓度，重复试验三次，取平均值。

附：分光色度计的原理。

分光色度计选用一个可以形成多个波速的光源，通过系列分光装置，因而形成特定波速的光源，光线透过检测的样品后，部份光线被吸收，估算样品的吸光值，因而转换成样品的含量。样品的吸光值与样品的含量成反比。

常见考点归纳

1、几种常用发酵菌株的比较

菌株

项目

酵母菌

乙酸菌

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

代谢类别

异养兼性需氧

异养鞭毛

异养鞭毛

异养需氧

饲养方法

适合条件下发芽生殖

二分裂生殖

孢子生殖

二分裂生殖

生产应用

酿造

酿醋

制做火腿

制做辣酱

发酵条件

前期鞭毛，后期不鞭毛

经常鞭毛

经常鞭毛

不鞭毛

2、果酒、果醋、腐乳、泡菜制做中所用菌株及控制条件的比较

制做内容

比较项目

红酒

果醋

火腿

酱菜

所用菌株

酵母菌

乙酸菌

主要是毛霉

乳酸菌

控制条件

O2的有无

无氧

有氧

有氧

无氧

最适水温

18℃～25℃

30℃～35℃

15℃～18℃

室温

时间控制

10～12天

7～8天

腌渍8天左右

腌渍10天左右

其他条件

封闭充气口

适时充气

控制盐酒药量

控制碱水比列

3、果酒、果醋、腐乳和辣酱制做过程的比较及亚硫酸盐浓度的测量

比较项目

红酒和果醋制做

火腿的制做

制做辣酱并测试亚硫酸盐浓度

制做原理

红酒：无氧喘气

果醋：有氧喘气

多种微生物发酵

辣酱制做：乳酸菌无氧喘气

亚硫酸盐测量：在硫酸酸化条件下，亚硫酸盐与对羟基苯磺酸发生重渗碳反应后，与N－1－萘基乙二胺硝酸盐结合产生茉莉黑色颜料

试验步骤图

选购樱桃→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵

↓↓

红酒果醋

让腐竹上长毛霉→加盐腌渍→加卤汤装瓶→密封腌渍

操作提示

材料的选择与处理；避免发酵液被污染；控制好发酵条件。

控制好材料的药量；避免球菌污染。

酱菜坛的选择；腌渍的条件；测量亚硫酸盐浓度的操作。

习题1．下述有关试验的表述，不正确的是

A．红酒、果醋的发酵，还要对发酵原料进行严苛的消毒

B．提取鸡血细胞中的DNA，需用分馏水使细胞吸水涨破

C．观察细胞中染色体型态的变化，应选择具备分裂能力的细胞

D．观察植物细胞中核苷酸的分布，用硫酸处理可改变细胞膜私密性

答案A

2.下述试验打算工作中合理的是

A.为了倒平板将已融化的固体培养基加热融化

B.为了恢复干酵母的魅力将其用开水处理

C.为观察动物有丝分裂打算番茄鳞片叶

D.为双缩脲试剂鉴别蛋白质的试验打算温水浴

答案A

3．下述试验做法不．能达到试验预期的是

A．用兔成熟红细胞纯化细胞膜和粗提取DNA

B．制做酱菜时向坛盖边缘的浴缸中注满清水

C．制做红酒时适时拧松瓶子，制做果醋时持续供氧

D．用稀释涂覆平板法估测某根系抽提液中活菌数量

答案A

4．下述关于大学生物学试验的原理、方法或选料的表述，正确的是

A．制做果醋时，通氧不足或体温过高会使发酵受影响

B．运用稀释涂覆平板法对真菌计数时需依靠于显微镜

C．只要生物材料中含丰富的樱桃糖和蔗糖，就可直接适于还原糖的鉴别

D．运用二甲苯试剂鉴别细胞提取物，若形成白色变化即阐明有RNA存在

答案A

5.制做红酒、果醋和辣酱三个试验的共同点是

A.菌株为异养原核生物B.将原料消毒后再发酵

C.保证无氧环境下发酵D.发酵液最终展现碱性

答案D