第1章　發(fā)酵工程

1.1 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應用

一、 發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

1. 發(fā)酵: 人們利用微生物, 在適宜的條件下, 將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)

物。

2. 傳統(tǒng)發(fā)酵食品——腐乳:

(1) 原料: 豆腐。

(2) 參與發(fā)酵的微生物: 酵母、 曲霉和毛霉等, 起主要作用的是毛霉。

(3) 物質(zhì)變化: 蛋白質(zhì) 小分子的肽和氨基酸。

毛霉是怎樣將蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸的?

提示: 毛霉產(chǎn)生的蛋白酶將蛋白質(zhì)分解。

3. 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù):

(1) 概念: 直接利用原材料中天然存在的微生物, 或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團、 鹵汁等發(fā)

酵物中的微生物進行發(fā)酵、 制作食品的技術(shù)。

(2) 特點: 以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主, 通常是家庭式或作坊式的。

4. 下列食品是傳統(tǒng)發(fā)酵食品的是②③④⑥⑦⑧⑨ 。

①豆腐 ②腐乳 ③醬油 ④香醋 ⑤豆油 ⑥泡菜

⑦豆豉 ⑧饅頭 ⑨米酒 ⑩豆?jié){ 酸奶 米飯

二、 嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品

(一) 制作泡菜

1. 菌種來源: 植物體表面天然的乳酸菌。

2. 原理: 無氧的情況下, 乳酸菌將葡萄糖分解為乳酸。 反應簡式: C 6 H 12 O 6 2C 3 H 6 O 3 (乳酸) +能量。

3. 方法步驟:

4. 結(jié)果分析與評價:

判一判: 結(jié)合泡菜的制作原理和過程, 判斷下列實驗分析的正誤:

(1) 用水密封泡菜壇可以保證乳酸菌發(fā)酵所需要的無氧環(huán)境。 (√ )

(2) 隨著發(fā)酵時間的延長, 泡菜中乳酸含量逐漸增加, 所以泡菜腌制時間越長越好。 (×)

提示: 當乳酸含量為 0. 4%～0. 8%時, 泡菜的口味、 品質(zhì)最佳, 如果發(fā)酵時間過長, 乳酸含量過高,

口味不佳, 還需考慮亞硝酸鹽含量的問題。

(3) 制作泡菜時配制的鹽水可以直接使用。 (×)

提示: 鹽水應該煮沸冷卻后再使用。

(4) 蔬菜和香辛料不能裝滿泡菜壇, 只能裝八成滿。 (√ )

蔬菜中含有較多的硝酸鹽, 試從泡菜的制作過程分析亞硝酸鹽產(chǎn)生的原因。

提示: 泡菜是新鮮蔬菜經(jīng)過乳酸菌等微生物的發(fā)酵制作而成的, 蔬菜中的硝酸鹽在某些微生物

的作用下被還原成亞硝酸鹽。

(二) 制作果酒和果醋

1. 菌種:

(1) 制作果酒菌種: 新鮮水果果皮表面附著的野生酵母菌。

(2) 制作果醋菌種: 醋酸菌。

2. 原理和反應簡式:

3. 結(jié)果分析與評價:

判一判: 結(jié)合果酒和果醋的制作原理和過程, 判斷下列實驗分析的正誤:

(1) 在制作果酒過程中, 發(fā)酵液中有氣泡產(chǎn)生, 因此發(fā)酵瓶需要排氣。 (√ )

(2) 在制作果醋時, 發(fā)酵液變渾濁, 液面會形成白色菌膜。 (√ )

(3) 在制作果酒過程中, 只有酵母菌進行發(fā)酵, 沒有其他微生物生長。 (×)

提示: 葡萄皮上除酵母菌外, 還有其他雜菌, 所以發(fā)酵過程中, 有多種微生物參與。

(4) 在制作果醋的過程中, 酵母菌的酒精發(fā)酵被抑制。 (√ )

(5) 在制作果醋的過程中, 需將瓶蓋打開為醋酸菌提供氧氣, 蓋上紗布以減少空氣中塵土等雜

質(zhì)的污染。 (√ )

三、 傳統(tǒng)發(fā)酵食品的品質(zhì)

1. 由于菌種差異、 雜菌情況不明和發(fā)酵過程的控制缺乏標準等, 會造成發(fā)酵食品的品質(zhì)不一。

2. 工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)時, 通常會通過微生物培養(yǎng)技術(shù)獲得單一菌種, 再將它們接種到物料中進

行發(fā)酵。

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知識點一 泡菜的制作

1. 菌種——乳酸菌:

(1) 代謝類型: 異養(yǎng)厭氧型, 有氧存在時, 無氧呼吸會受到抑制。

(2) 結(jié)構(gòu)特點: 無核膜包被的細胞核, 是原核生物。

(3) 生殖方式: 二分裂。

(4) 種類: 種類很多, 常見的有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。

2. 制作泡菜的材料選擇:

(1) 泡菜壇要選擇透氣性差的容器, 以創(chuàng)造無氧環(huán)境, 有利于乳酸菌發(fā)酵, 防止蔬菜腐爛。

(2) 選擇新鮮蔬菜: 蔬菜中含有大量的硝酸鹽, 若放置時間過長, 蔬菜中的硝酸鹽易被還原成亞

硝酸鹽, 增加泡菜中的亞硝酸鹽含量。

3. 泡菜發(fā)酵過程中乳酸菌、 乳酸和亞硝酸鹽含量的變化分析:

4. 泡菜制作過程中四個注意問題:

(1) 鹽水的比例和使用方法:

①鹽水比例適中: 食鹽用量過高, 乳酸菌發(fā)酵受抑制, 泡菜風味差; 食鹽用量過低, 會導致雜菌

大量繁殖, 泡菜腐敗。

②鹽水要煮沸后冷卻使用: 鹽水煮沸有兩大作用, 一是除去水中的氧氣, 二是殺滅鹽水中的細

菌。 冷卻后使用是防止入壇蔬菜表面帶入的微生物被高溫殺死。

(2) 蔬菜裝至八成滿, 不能裝滿泡菜壇:蔬菜剛?cè)雺瘯r, 其表面帶入的微生物, 進行發(fā)酵產(chǎn)生較

多的 CO 2 , 蔬菜裝至八成滿, 可以防止發(fā)酵液溢出。

(3) 壇蓋邊沿的水槽中要注滿水, 并經(jīng)常補充, 以保證乳酸菌發(fā)酵所需要的無氧環(huán)境。

(4) 發(fā)酵溫度和時間的控制: 若溫度過高, 則易滋生雜菌; 若溫度過低, 則發(fā)酵時間延長。 時間過

短, 會造成細菌大量繁殖, 亞硝酸鹽含量增加; 泡菜的發(fā)酵時間長, 亞硝酸鹽含量低, 但是發(fā)酵

時間過長, 乳酸含量過高, 口味不佳。

5. 進一步探究: 亞硝酸鹽含量的測定

(1) 原理: 在鹽酸酸化條件下, 亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應后, 與 N-1-萘基乙二胺

鹽酸鹽結(jié)合形成玫瑰紅色染料。

(2) 方法: 比色法。 將顯色后的樣品與標準顯色液進行對比, 估算亞硝酸鹽含量。

(3) 過程: 配制溶液→制備標準顯色液→制備樣品處理液→比色。

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知識點二 果酒和果醋的制作

1. 制作果酒和果醋的菌種和發(fā)酵條件的比較:

【特別提醒】 發(fā)酵過程中關注“兩個變化”

(1) 果酒發(fā)酵過程中酵母菌數(shù)量和酒精含量的變化:

①菌體數(shù)量的變化: 發(fā)酵初期, 酵母菌進行有氧呼吸, 大量繁殖。 發(fā)酵中期形成無氧環(huán)境, 酵母

菌數(shù)量增加緩慢, 最后達到穩(wěn)定。 發(fā)酵后期由于酒精含量較高, 可能會導致酵母菌大量死亡。

②酒精含量的變化: 發(fā)酵初期, 酵母菌進行有氧呼吸, 酒精含量很低。 發(fā)酵中期, 酵母菌進行無

氧呼吸產(chǎn)生大量酒精, 酒精含量增加。 發(fā)酵后期, 由于酒精含量升高, 大量酵母菌死亡, 酒精含

量不再增加。

(2) 果酒、 果醋制作過程中 pH 的變化:

①果酒發(fā)酵時產(chǎn)生的部分 CO 2 會溶于發(fā)酵液, 使發(fā)酵液 pH 下降, 最后趨于穩(wěn)定。

②果醋發(fā)酵時產(chǎn)生的醋酸溶于發(fā)酵液, 使發(fā)酵液 pH 下降, 最后趨于穩(wěn)定。

2. 制作果酒和果醋的發(fā)酵裝置:

(1) 各部位的作用:

①充氣口: 連接充氣泵充入氧氣(無菌空氣) 。 充氣管下端要插入發(fā)酵液面以下近瓶底處。

②排氣口: 酒精發(fā)酵時排出酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生的 CO 2 , 平衡容器內(nèi)外壓力; 在醋酸發(fā)酵時排出

的是剩余的空氣和醋酸菌代謝產(chǎn)生的 CO 2 。 排氣管下端離發(fā)酵液有一段距離, 外部要彎曲, 并盡

量保證管口向下, 可以防止空氣中微生物的污染。

③出料口: 便于取樣檢測, 及時監(jiān)測發(fā)酵進行的情況或排出廢料。

(2) 該裝置的使用方法:

使用該裝置制果酒時, 應該關閉充氣口; 制果醋時, 應將充氣口連接氣泵, 輸入氧氣(無菌空

氣) 。

【特別提醒】 果酒和果醋制作成功的四個關鍵點

(1) 選擇新鮮的葡萄, 榨汁前先將葡萄進行沖洗, 再除去枝梗, 以防葡萄汁流失及污染。

(2) 葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時, 要留有大約 1/3 的空間: 目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖,

耗盡瓶內(nèi) O 2 后再進行酒精發(fā)酵, 還可防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的 CO 2 造成發(fā)酵液溢出。

(3) 果酒發(fā)酵時要適時排氣: 防止發(fā)酵裝置爆裂。 果醋發(fā)酵時要及時通氣:防止醋酸菌死亡。

(4) 嚴格控制溫度: 18～30 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精發(fā)酵; 30～35 ℃利于醋酸菌的繁殖和果

醋的發(fā)酵。

3. 實驗現(xiàn)象及檢測:

(1) 實驗現(xiàn)象:

(2) 檢測:

①酒精發(fā)酵: 果酒發(fā)酵后取樣, 可通過嗅味和品嘗進行初步鑒定, 也可以利用酸性重鉻酸鉀與

酒精反應出現(xiàn)灰綠色來檢測酒精。

②醋酸發(fā)酵: 可通過觀察菌膜的形成、 嗅味和品嘗進行初步鑒定, 也可通過檢測和比較醋酸發(fā)

酵前后的 pH(可用 pH 試紙) 做進一步的鑒定。

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