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1、发发酵酵专题一：传统专题一：传统发酵发酵技术的应用技术的应用发酵产品发酵产品1.1.发酵发酵: : 基础知识基础知识利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备动来制备微生物菌体微生物菌体及及各种不同代谢产物各种不同代谢产物的过程的过程. .发酵发酵据氧气需求情况据氧气需求情况据发酵生成产物据发酵生成产物需氧发酵需氧发酵厌氧发酵厌氧发酵酒精发酵酒精发酵乳酸发酵乳酸发酵2 .微生物的分类微生物的分类原生生物界原生生物界原核生物界原核生物界真菌界真菌界变形虫、草履虫、衣藻变形虫、草履虫、衣藻酵母菌、青霉菌、根霉菌酵母菌、青霉菌、根霉菌细细 菌菌放线菌放线菌 蓝蓝
2、 藻藻支原体支原体衣原体衣原体病病 毒毒无细胞结构无细胞结构在酒的制作中，依种类分大体上可有白酒、在酒的制作中，依种类分大体上可有白酒、果酒、啤酒和黄酒四类。果酒、啤酒和黄酒四类。制作方法各不相同，但相同部分是它们都制作方法各不相同，但相同部分是它们都是由是由酵母菌酵母菌完成的。酵母在自然界中广泛完成的。酵母在自然界中广泛分布，已知有几百种之多，也是应用最广分布，已知有几百种之多，也是应用最广的一类微生物。如面包制作、酒精制造、的一类微生物。如面包制作、酒精制造、药用酵母片、酿酒等。药用酵母片、酿酒等。3.酒的种类酒的种类课题课题1 果酒和果醋的制作果酒和果醋的制作哪些生物、哪些生理过程可以产
3、生酒？哪些生物、哪些生理过程可以产生酒？一、果酒的制作原理一、果酒的制作原理背景知识：背景知识：n 果酒是以各种果汁为原料，通过微果酒是以各种果汁为原料，通过微生物发酵而制成的酒精饮料，主要包括葡生物发酵而制成的酒精饮料，主要包括葡萄酒，苹果酒，梨酒等。萄酒，苹果酒，梨酒等。n 葡萄酒的酒精含量为葡萄酒的酒精含量为10101212n根据葡萄酒的颜色分成白葡萄酒、红葡根据葡萄酒的颜色分成白葡萄酒、红葡 萄酒和桃红葡萄酒三种。萄酒和桃红葡萄酒三种。 果酒的制作菌种：果酒的制作菌种：酵母菌酵母菌真核、单细胞真菌、异养兼性厌氧型真核、单细胞真菌、异养兼性厌氧型温度：最适温度：最适20200 0C 18
4、C 1825250 0C CPH :PH :偏酸偏酸 4.04.05.85.8酵母菌的繁殖方式为无性生殖（出芽生酵母菌的繁殖方式为无性生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖），但多以殖、分裂生殖、孢子生殖），但多以出芽方式出芽方式进行。进行。酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果等。如水果等。存在位置存在位置附着在葡萄上附着在葡萄上来自土壤来自土壤 酵母菌新陈代谢类型：酵母菌新陈代谢类型：异养兼性厌氧型异养兼性厌氧型 b. . 有氧条件下有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖。进行有氧呼吸，大量繁殖。 C C6 6H H1212O O6 6 + 6O+ 6O2 2+
5、6+ 6H H2O O 6CO 6CO2 2+ 12H+ 12H2 2O +O +能量能量酶酶a. . 无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。 C C6 6H H1212O O6 6 2C2C2 2H H5 5OH + 2COOH + 2CO2 2 + + 能量能量 酶酶果果醋醋的制作菌种的制作菌种醋酸菌最适生长醋酸菌最适生长温度温度30303535。C C醋酸菌是醋酸菌是好氧细菌，好氧细菌，只有当氧气充足时才能进行只有当氧气充足时才能进行旺盛的生理活动。旺盛的生理活动。醋酸菌（原核醋酸菌（原核 细菌）细菌）二、果醋的制作原理二、果醋的制作原理PH :偏酸偏酸 5
6、.46.31、若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸，其反应式：酶酶 C6H12O6 3CH3COOH（醋酸）（醋酸）2 2、若缺少糖源，醋酸菌将乙醇变为乙醛，、若缺少糖源，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，其反应式：再将乙醛变为醋酸，其反应式： 酶酶2C2H5OH+O2 2CH3CHO（乙醛）（乙醛）+2H2O酶酶2CH3CHO+O2 2CH3COOH（醋酸）（醋酸）醋酸菌醋酸菌果酒制作果酒制作果醋制作果醋制作主要微生物主要微生物代谢类型代谢类型最适温度最适温度最适最适PH主要反应式主要反应式果酒制作果酒制作果醋制作果醋制作主要微生物主要微生物代谢类型代谢类型最适温度最适温
7、度最适最适PH主要反应式主要反应式酵母菌，真菌酵母菌，真菌酵母菌，真菌酵母菌，真菌醋酸菌，细菌醋酸菌，细菌醋酸菌，细菌醋酸菌，细菌需氧型需氧型需氧型需氧型兼性厌氧型兼性厌氧型兼性厌氧型兼性厌氧型2020202030303030353535354.04.04.04.05.85.85.85.85.45.45.45.46.36.36.36.3醋酸发酵醋酸发酵果酒果酒酒精发酵酒精发酵果醋果醋挑选葡萄挑选葡萄冲洗冲洗榨汁榨汁发酵瓶发酵瓶三、实验设计三、实验设计思考讨论思考讨论 酿酒实验中应控制的发酵条件酿酒实验中应控制的发酵条件（1）在酵母菌发酵过程中，如果要使酵）在酵母菌发酵过程中，如果要使酵母菌进行
8、大量繁殖，应怎样处理？母菌进行大量繁殖，应怎样处理？ （2）如果要获得酒精，应怎）如果要获得酒精，应怎样处理？样处理？（3）酿酒时还需要控制）酿酒时还需要控制什么条件？什么条件？ 四、实验步骤（举例）四、实验步骤（举例）1.1.对发酵瓶、纱布、榨汁器等用具进行清洗并消毒。对发酵瓶、纱布、榨汁器等用具进行清洗并消毒。2.2.取葡萄取葡萄500g500g，去除腐烂的叶子，用清水冲洗葡萄，去除腐烂的叶子，用清水冲洗葡萄1 12 2次除次除去污物，去除枝梗。去污物，去除枝梗。3.3.榨汁后装入发酵瓶。榨汁后装入发酵瓶。4.4.将发酵瓶置于适宜的温度（将发酵瓶置于适宜的温度（18182525）下发酵。）
9、下发酵。5.5.简易装置每天排气一次，发酵旺盛时，每天排气简易装置每天排气一次，发酵旺盛时，每天排气3-43-4次次。（拧松瓶盖拧松瓶盖）6.106.10天后，取样检验。天后，取样检验。7.7.果酒制成后可加入醋酸菌，移至果酒制成后可加入醋酸菌，移至30-35 30-35 的条件下，的条件下，适时适时充气充气，制作果醋。，制作果醋。（1 1）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用 消毒。消毒。 （2 2）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约 的空间。的空间。 （3 3）制作）制作葡萄酒葡萄酒时将温度严格控制在时将温度严格控制在 ，时间控制在时间
10、控制在 d d左右，可通过左右，可通过 对发酵的情况进行及时的监测。对发酵的情况进行及时的监测。 （4 4）制）制葡萄醋葡萄醋的过程中，将温度严格控制在的过程中，将温度严格控制在 ，时间控制在，时间控制在 d d，并注意适时通过并注意适时通过 充充气。气。操作过程应注意的问题：70%70%酒精酒精1/31/318-25 18-25 10-1210-12从出料口取样从出料口取样30-35 30-35 7-87-8充气口充气口回答问题：回答问题：某同学用带盖的瓶子制葡萄酒（如图）某同学用带盖的瓶子制葡萄酒（如图）（2 2）此后再将瓶盖拧紧，目的是）此后再将瓶盖拧紧，目的是（3 3）当发酵产生酒精后
11、，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，）当发酵产生酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，原因是原因是（4 4）分析此发酵装置不足之处）分析此发酵装置不足之处（1 1）发酵过程中，每隔）发酵过程中，每隔12h12h左右将瓶盖拧左右将瓶盖拧 松一次（注意不是打开瓶盖）为什么？松一次（注意不是打开瓶盖）为什么？ 酒精发酵过程中产生酒精发酵过程中产生COCO2 2，瓶盖拧松放出，瓶盖拧松放出COCO2 2 防止进入防止进入O O2 2，继续进行酒精发酵，继续进行酒精发酵制造有氧条件，进行醋酸发酵制造有氧条件，进行醋酸发酵易被杂菌污染易被杂菌污染方程式为方程式为: :C C2 2H H5 5OH+OOH+O2 2
12、 CH CH3 3COOH+HCOOH+H2 2O O酶酶六、如何检验果酒、果醋的制作是否成功？六、如何检验果酒、果醋的制作是否成功？果酒的制作是否成功的鉴定方法是：果酒的制作是否成功的鉴定方法是：嗅味和品尝嗅味和品尝、显微镜观察显微镜观察、用重铬酸钾检验酒精的存在用重铬酸钾检验酒精的存在果醋的制作是否成功的鉴定方法是：果醋的制作是否成功的鉴定方法是：观察菌膜的形成观察菌膜的形成、嗅味和品尝嗅味和品尝、比较发酵前后的比较发酵前后的PH值显值显微镜观察微镜观察如果进行大规模生产果酒、果醋时，需要解决如果进行大规模生产果酒、果醋时，需要解决哪些问题？哪些问题？大规模生产果酒、果醋时，需要解决全面考
13、虑，如：大规模生产果酒、果醋时，需要解决全面考虑，如：a: 原料的来源和选择原料的来源和选择b: 菌种的培养菌种的培养c: 发酵设备、发酵条件的自动化控制发酵设备、发酵条件的自动化控制d：严格控制杂菌污染等严格控制杂菌污染等e: 实际生产中还要考虑沉淀、消毒包装、保存，风味色泽等实际生产中还要考虑沉淀、消毒包装、保存，风味色泽等 1 .下列条件不是酵母菌快速生长繁殖因素的是（下列条件不是酵母菌快速生长繁殖因素的是（ ） A.含糖量高的培养基含糖量高的培养基 B.温度温度20 左右左右 C.pH=2.5 D.pH=6C2. 严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的
14、关键，直接关系到是否能得到质量高，产量多关键，直接关系到是否能得到质量高，产量多的理想产物，通常所指的发酵条件不包括的理想产物，通常所指的发酵条件不包括( ) A温度控制温度控制 B溶氧控制溶氧控制 CpH控制控制 D酶的控制酶的控制D练习：练习：3果酒制作过程中，操作有误的是（果酒制作过程中，操作有误的是（）将消毒过的葡萄汁装满发酵装置将消毒过的葡萄汁装满发酵装置将温度严格控制在将温度严格控制在榨汁机要清洗干净并晾干榨汁机要清洗干净并晾干进行榨汁将冲洗除枝梗的葡萄放入进行榨汁将冲洗除枝梗的葡萄放入已冲洗并晾干的榨汁机内已冲洗并晾干的榨汁机内A综合练习综合练习下图表示制造啤酒的过程方法。据图分
15、析下图表示制造啤酒的过程方法。据图分析回答下列问题：回答下列问题：（1）把原料放入沸水中混合的原因是）把原料放入沸水中混合的原因是 。（2）在混合物中加入糖的理由是：在混合物中加入糖的理由是： 。（3）在混合物冷却后才把酵母加进去，是）在混合物冷却后才把酵母加进去，是因为因为 ；假如冷却时不慎使温度骤降到假如冷却时不慎使温度骤降到0，当温度，当温度逐渐回升到逐渐回升到25时，酵母是否还具有活性？时，酵母是否还具有活性？ 。原因是。原因是_。为了除去原料中为了除去原料中O2 糖是啤酒酵母发酵的原料糖是啤酒酵母发酵的原料 防止酵母死亡，并达到酶适宜的温度防止酵母死亡，并达到酶适宜的温度 有有低温使
16、酶的活性降低，但没低温使酶的活性降低，但没有变性失活，当逐渐回升到最适温度，酵母菌生长繁殖恢复正常有变性失活，当逐渐回升到最适温度，酵母菌生长繁殖恢复正常 （4）说说出出酵酵母母菌菌细细胞胞所所进进行行的的生生化化反反应应过过程程的的名名称称并并用用反反应应式叙述这一整个过程。式叙述这一整个过程。（5）酵酵母母比比水水更更稠稠浓浓，但但在在化化学学反反应应中中它它会会上上升升到到混混合合物物的的顶部，原因是顶部，原因是_。（6）为什么啤酒要至少搁置）为什么啤酒要至少搁置21天才可以过滤装瓶，请说出一天才可以过滤装瓶，请说出一种理由。种理由。酒精发酵酒精发酵 C6H12O6 2C2H5OH2CO
17、2能量能量酶酶酵母菌细胞内产生的酵母菌细胞内产生的CO2，增大了本身在液体增大了本身在液体中的浮力，使其上升中的浮力，使其上升使酵母菌充分发酵，有利于混合物中杂质沉淀使酵母菌充分发酵，有利于混合物中杂质沉淀；进一步降低；进一步降低啤酒中的含糖量；增加啤酒中的啤酒中的含糖量；增加啤酒中的CO2含量等。含量等。 2 2、一般情况下，葡萄酒呈红色的原因？、一般情况下，葡萄酒呈红色的原因？ 1 1、为什么酒是陈的香？、为什么酒是陈的香？ 在发酵的过程中，随着酒精度的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈红色。 不论是果酒还是白酒，能散发芳香气味的功臣是乙酸乙酯。不论是果酒还是白酒，能散发芳香气味
18、的功臣是乙酸乙酯。但新酒中乙酸乙酯的含量是微乎其微的。而酒中的醛、酸不仅但新酒中乙酸乙酯的含量是微乎其微的。而酒中的醛、酸不仅没有香味，还有刺激喉咙的作用。所以新酿造的酒喝起来生、没有香味，还有刺激喉咙的作用。所以新酿造的酒喝起来生、苦、涩不那么适口。把新制的酒放在坛里密封好，长期存放在苦、涩不那么适口。把新制的酒放在坛里密封好，长期存放在温湿度适宜的地方，使之慢慢地发生化学变化，酒里的醛便不温湿度适宜的地方，使之慢慢地发生化学变化，酒里的醛便不断的氧化为羧酸；而羧酸再和酒精发生酯化反应，生成具有芳断的氧化为羧酸；而羧酸再和酒精发生酯化反应，生成具有芳香气味的乙酸乙酯，从而使酒质醇香，这个变化过程就是酒的香气味的乙酸乙酯，从而使酒质醇香，这个变化过程就是酒的陈化。但需要的时间很长，现代科技可缩短这个时间。陈化。但需要的时间很长，现代科技可缩短这个时间。 3 3、根据葡萄酒的含糖量分成干、根据葡萄酒的含糖量分成干、半干、半甜、甜四种。半干、半甜、甜四种。 干葡萄酒：含糖量低于干葡萄酒：含糖量低于4克克/升；升； 半干葡萄酒：含糖量介于半干葡萄酒：含糖量介于4克克-12克克/升之间；升之间； 半甜葡萄酒：含糖量介于半甜葡萄酒：含糖量介于12克克-50克克/升之间；升之间； 甜葡萄酒：含糖量高于甜葡萄酒：含糖量高于50克克/升。升。
