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1、第一节 发酵与食品加工第一节 发酵与食品加工 一、酒精酿制原理 1在生产中，利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体 及各种不同代谢产物的过程，称为发酵。根据发酵过程对氧的需求情况，可分为 需氧发酵和厌氧发酵；根据发酵生成的产物，可分为酒精发酵和乳酸发酵等。 2食品工业中，酒精是采用厌氧发酵法生产的，其原理是先将淀粉水解成葡 萄糖，再利用酵母菌分解葡萄糖生成丙酮酸，然后在厌氧和微酸性条件下，转变 成酒精。 二、酵母菌的生物学特征 酵母菌属真核生物，代谢类型为兼性厌氧型。 三、醋酸菌的生物学特征 醋酸菌属于原核生物，繁殖方式是分裂生殖，新陈代谢类型是需氧型。 四、果醋的制作原理 在
2、果醋制作过程中，若氧气和糖类都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成 醋酸。当糖类不足时，醋酸菌先将酒精转变成乙醛，再转变为醋酸。 五、发酵工程 1含义：把微生物发酵与现代工程技术手段相结合，利用微生物的某些特定 功能，生产有用的产品或直接把微生物应用于工业生产过程中。 2优点：提高了原料的利用率，缩短了生产周期，便于机械化生产。 一、果酒制作的原理 1酵母菌 (1)酵母菌是单细胞真菌， 其细胞大小为(15) m(530) m， 最长可达100 m。呈圆形、椭圆形、卵圆形、柠檬形、香肠形等，某些菌种可形成假菌丝。 (2)酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，但多以出芽方式进 行无性生殖。
3、温度低时形成孢子，进入休眠状态；温度适宜时，进行出芽生殖， 繁殖速度快。 (3)酵母菌在固体培养基上形成的菌落，其表面湿润、黏稠，呈白色或粉红色 ； 在液体培养基中，有些在液体表面形成菌膜，或在容器壁上出现酵母环，或产生 沉淀。 (4)自然界中，酵母菌分布广泛，但多分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果、 花、树皮上，有些可与昆虫共生，有些使人致病，如白色假丝酵母引发鹅口疮、 肺感染。食品中常见的酵母菌有啤酒酵母、葡萄汁酵母、鲁氏酵母(酱油酿造)、球 拟酵母属、粉状毕赤氏酵母等。一年四季，土壤始终是酵母菌的大本营。 一种酿酒酵母菌 2果酒制作的原理 (1)酵母菌的呼吸 果酒的制作离不开酵母菌。酵母
4、菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母 菌进行有氧呼吸，大量繁殖，反应式如下： C6H12O66O26CO26H2O 酶 在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，反应式如下： C6H12O62C2H5OH2CO2 酶 酒厂用含丰富淀粉的农产品作原料发酵酿酒时，向原料中充入足够空气，目 的是让酵母菌进行有氧呼吸，产生大量酵母菌种，当耗尽氧气时，酵母菌进行酒 精发酵产生酒精。 (2)影响酵母菌繁殖的因素 酵母菌分布广泛， “喜欢”葡萄汁等含糖量高的果汁。培养酵母菌一般用麦芽 汁培养基，麦芽汁组成复杂，能为酵母菌提供足够的营养物质。 温度是影响酵母菌生长和发酵的重要条件。20 左右最适合酵母菌繁殖，酒
5、精发酵时一般将温度控制在 1825 。 酵母菌生活在偏酸环境中， 最适 pH 为 4.05.8。 在最低 pH2.5， 最高 pH8. 0 的两种环境中，酵母菌尚能生存和生长，但生长非常缓慢而且易死亡。 (3)酵母菌发酵过程 在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母 菌。发酵过程中，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 呈现深红色。在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌能大量生长繁殖，而绝大多数 其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。 二、果醋制作的原理 1醋酸菌 醋酸菌的形状从椭圆到杆状， 有单个的， 成对的， 也有成链状的。 不形成芽孢， 幼龄细胞
6、呈革兰氏阴性，老龄菌不稳定。 2果醋制作的原理 醋酸菌是一种好氧性细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。 变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。实验表明， 醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧 气，也会引起醋酸菌死亡。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解 成醋酸 ； 当缺少糖源时， 醋酸菌将乙醇变为乙醛， 再将乙醛变为醋酸(反应简式如下)。 醋酸菌的最适生长温度为 30 35 。 C2H5OHO2CH3COOHH2O 酶 三、发酵 1概念：利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体及各 种不同代谢产物的过程
7、。 2分类 据培养基的物理状态分固体发酵 液体发酵) 据生成产物分 抗生素发酵 酒精发酵 乳酸发酵) 据发酵过程 对氧的需求分 厌氧发酵酒精发酵 乳酸发酵) 需氧发酵抗生素发酵 氨基酸发酵) 发酵条件的控制 生物技术在食品加工中的应用十分广泛，如果酒、果醋的制作就是生 活中常见的例子。如图是果酒制果醋的发酵装置，分析回答问题： (1)在果醋发酵过程中，要向发酵瓶中通入空气，原因是_；制醋 过程中，将温度严格控制在 3035 ，原因是_。 (2)在果醋发酵过程中，用_证明是否有醋酸生成。 (3)在果醋的制作中，提供碳源的物质主要是_。 审题导析 (1)熟练掌握果醋发酵的过程；(2)发酵条件的不同
8、对应不同的产 物；(3)发酵产物的检验方法应掌握。 解析 本题主要考查果酒和果醋制作的实验流程及所涉及的物质变化和条 件控制，对应分析如下： 答案 (1)醋酸菌是好氧性细菌 醋酸菌的最适生长温度是 3035 (2)pH 试纸检测流出液的 pH (3)葡萄糖或乙醇 微生物发酵过程中，应当严格控制条件，因为发酵条件的不同会直接影响产 物。如酿酒时没有密封好，得到的产物将是醋。 用下列原料及条件酿酒能得到酒精的是( ) 选项原料菌种条件 A葡萄糖酵母菌有氧 B淀粉醋酸菌无氧 C玉米粉酵母菌无氧 D大豆粉醋酸菌有氧 C 酿酒需要酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖或淀粉。因此能产生酒精的是 C 项。 对发酵影
9、响因素的分析 苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题： (1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程和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，酵母菌的增殖速度_。 (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”)第二阶段的。 (4)醋酸杆菌属于_核生物，其细胞结构中_(填“含
10、有”或“不含 有”)线粒体。 审题导析 解析 (1)图中过程和是酵母菌无氧呼吸产生乙醇的过程， 无氧呼吸的场 所是细胞质基质。乙醇可用酸性重铬酸钾试剂检测，颜色由橙色变为灰绿色。过 程为有氧呼吸的第二和第三阶段，场所为线粒体。在有氧条件下酵母菌进行有 氧呼吸，产生更多的能量供酵母菌繁殖利用，故有氧条件下酵母菌的繁殖速度更 快。(2)醋酸杆菌是好氧型细菌，因此，在醋酸杆菌作用下，将乙醇转变为醋酸的 过程需要在有氧条件下才能完成。(3)在生产过程中，第一阶段酵母菌产生乙醇的 适宜温度为 1825 ，第二阶段醋酸杆菌产生醋酸的适宜温度为 3035 ，第 一阶段的温度低于第二阶段的。(4)醋酸杆菌属于
11、原核生物，原核细胞中的细胞器 只有核糖体一种，不含线粒体。 答案 (1)细胞质基质 重铬酸钾 线粒体 快 (2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有 酵母菌与醋酸菌的比较 酵母菌醋酸菌 生物学分类真核生物原核生物 生活方式异养兼性厌氧型异养需氧型 最适生长繁殖温度20 3035 主要生殖方式出芽生殖二分裂生殖 日常生活应用酿酒、发面酿醋 有关反应 方程式 有 O2：C6H12O6 6O26H2O6CO2 酶 C2H5OHO2 酶 CH3COOH H2O 无 O2：C6H12O6 酶 2CO22C2H5OH 酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧和无氧条件下均能生长。如果向培养酵母 菌的葡萄糖悬浊液中通入
12、空气，在短时间内发生的变化是( ) 乙醇的产量增加 乙醇的产量降低 葡萄糖消耗下降 葡萄糖消耗 明显增加 A B C D B 在有氧条件下，酵母菌进行需氧呼吸产生 CO2和 H2O，乙醇的产量降低。 而酵母菌数量大大增加，使葡萄糖的消耗明显增加。 1下列关于酵母菌的叙述，错误的是( ) A酵母菌是营异养生活的真菌 B酵母菌无氧呼吸时能产生乳酸 C酵母菌在有氧气存在时，能将 C6H12O6分解成 CO2和 H2O D酵母菌的无氧呼吸叫发酵 B 酵母菌是真菌，不具有叶绿体，不能合成有机物，属异养生物；酵母菌 属兼性厌氧微生物，在无氧条件下进行无氧呼吸，也称酒精发酵，其产物是酒精 和 CO2。 2下
13、列关于果醋制作的叙述，错误的是( ) A果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧性细菌，所以在制作过程中需 通氧气 B利用醋酸菌制作果醋要先通风后密闭 C醋酸菌能将果酒变成果醋 D当氧气、糖类充足时，醋酸菌可将葡萄中的糖分解成醋酸 B 醋酸菌是好氧性细菌， 所以在发酵过程中需要适时地通入氧气， A 正确， B 错误；在糖类、氧气充足时，醋酸菌能将葡萄中的糖分解成醋酸；当缺少糖类时， 醋酸菌可将酒精转变为乙醛，再将乙醛转变为醋酸，C、D 正确。 3下列关于果酒和果醋制作的叙述，正确的是( ) A二者所需要的微生物不同，但是微生物的代谢类型相同 B当缺少糖源时，醋酸菌则不能将果汁中的糖直接发酵为醋酸 C两个发酵的相关装置都不需要进行消毒 D温度对酒精发酵有影响，对醋酸发酵无影响 B 二者所需要的微生物不同(前者是酵母菌，后者是醋酸菌)，且微生物的代 谢类型也不相同(前者是异养兼性厌氧型，后者是异养需氧型)，A 错误；当缺少糖 源时，醋酸菌则不能将果汁中的糖直接发酵为醋酸，其可将乙醇变为乙醛，再将 乙醛变为醋酸，B 正确；两个发酵的相关装置都需要进行消毒，C 错误；温度对酒 精发酵和醋酸发酵都有影响，D 错误。