1、第三部分第三部分 生物技术在食品生物技术在食品加工中的应用加工中的应用学习目标学习目标n1、制作葡萄酒和其他果酒n2、制作果醋n3、说明葡萄酒或其他果酒以及果醋的制作 原理n4、设计并安装简单的生产果酒及果醋的装 备n酿酒酿酒和和制醋制醋有关的微生物分别是有关的微生物分别是n 酵母菌酵母菌（真菌真菌）和）和醋化醋杆菌（细菌醋化醋杆菌（细菌）。）。n制作酒和醋的过程：制作酒和醋的过程：n 在糯米或大米与酒曲混匀后，放在在糯米或大米与酒曲混匀后，放在温度较高温度较高的地方，米先变的地方，米先变甜甜，即生成了，即生成了可溶性糖可溶性糖，这是由于，这是由于淀粉酶将淀粉水解成糖淀粉酶将淀粉水解成糖。甜度
2、增加后，再放到。甜度增加后，再放到温度温度低低的地方保持的地方保持厌氧厌氧条件条件，酵母就开始工作，使，酵母就开始工作，使糖变糖变成酒（成酒（厌氧呼吸厌氧呼吸）。如果。如果时间太长时间太长，在，在有氧有氧条件下条件下，醋化醋杆菌醋化醋杆菌就开始作用，将乙醇氧化成就开始作用，将乙醇氧化成乙酸乙酸，也，也就是变酸生成就是变酸生成醋醋。一、果酒制作的原理一、果酒制作的原理（1）使用的微生物是）使用的微生物是 ，它的代谢类型是，它的代谢类型是 。需氧呼吸的反应式：需氧呼吸的反应式：厌氧呼吸的反应式：厌氧呼吸的反应式：（2）影响酒精发酵的主要环境条件有）影响酒精发酵的主要环境条件有温度、氧气和温度、氧气
3、和pH。酵母菌酵母菌兼性厌氧兼性厌氧C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量能量C6H12O6 2C2H5OH+2 CO2+能量能量酶酶酶酶当乙醇浓度超过当乙醇浓度超过16时，酵母菌死亡。时，酵母菌死亡。二、用葡萄制作葡萄酒二、用葡萄制作葡萄酒(一一)设备及用品：设备及用品：1、510L的大瓶的大瓶 2、适合于瓶口的软木塞或橡胶塞，亦、适合于瓶口的软木塞或橡胶塞，亦可用压紧的一大团棉花代替可用压紧的一大团棉花代替 3、有弯曲的安全玻璃管、有弯曲的安全玻璃管 4、过滤器过滤器 5、纱布、纱布 6、多功能榨汁机或研钵及杵、多功能榨汁机或研钵及杵 7、若干、若干带瓶盖的小口瓶带瓶
4、盖的小口瓶(二二)材料材料紫葡萄；新鲜酵母或干酵母紫葡萄；新鲜酵母或干酵母(三三)实验步骤实验步骤1、制作葡萄匀浆、制作葡萄匀浆葡萄洗净葡萄洗净高锰酸钾高锰酸钾溶液溶液中浸泡中浸泡5 min清水清水冲冲洗，沥水后，用榨汁机洗，沥水后，用榨汁机低速低速榨成浆状。榨成浆状。2、制备酵母悬液、制备酵母悬液适量干酵母适量干酵母(每每2.5kg葡萄约葡萄约1g干酵母干酵母)加加少量温少量温水水(小于小于40)在烧杯内调成糊状。在烧杯内调成糊状。为使其迅速为使其迅速发生作用，可加极少量发生作用，可加极少量蔗糖蔗糖，混匀，放置片刻，混匀，放置片刻，出现出现气泡气泡即可。即可。对葡萄表面进行消毒，防对葡萄表面
5、进行消毒，防止杂菌污染，也消灭了野止杂菌污染，也消灭了野生酵母生酵母提供营养和能量使酵母细提供营养和能量使酵母细胞迅速活化，加速反应胞迅速活化，加速反应3、混合密封、混合密封葡萄浆放入发酵瓶中，葡萄浆放入发酵瓶中，装量不超过装量不超过2/3，然后，然后加入加入酵母悬液酵母悬液，搅拌，搅拌均匀。加上一个软木均匀。加上一个软木塞，塞内插入塞，塞内插入弯曲玻弯曲玻璃管。璃管。防止氧气进入，发酵产生防止氧气进入，发酵产生的二氧化碳可以出去，还的二氧化碳可以出去，还可以防止空气中杂菌感染可以防止空气中杂菌感染因为发酵过程中气体产生，因为发酵过程中气体产生，如果装满会使液体外溢，导如果装满会使液体外溢，导
6、致发酵液损失和瓶口等处污致发酵液损失和瓶口等处污染杂菌，影响产物品质染杂菌，影响产物品质为了加速反应，使观察更直观为了加速反应，使观察更直观4、发酵、发酵发酵瓶放在发酵瓶放在2530，无氧无氧条件下条件下23天，当停止出天，当停止出现现气泡气泡，表示发酵完毕。若温度偏低，则时间相对，表示发酵完毕。若温度偏低，则时间相对延长延长；若温度若温度高于高于30，需要降温，否则口味不佳。，需要降温，否则口味不佳。5、 过滤、保存过滤、保存用两层纱布滤去葡萄皮和籽，将获得的滤液分装用两层纱布滤去葡萄皮和籽，将获得的滤液分装到到12L的细口瓶中，加盖密封，静置。待沉淀的细口瓶中，加盖密封，静置。待沉淀后，后
7、，上清液上清液即为葡萄酒。（可保存即为葡萄酒。（可保存12年）年）酵母菌的最适酵母菌的最适生长温度为生长温度为20-30C可贮存在可贮存在橡木桶中橡木桶中3、在酒精发酵过程中往往、在酒精发酵过程中往往“先通气后密封先通气后密封”。“通气通气”的目的是的目的是 使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖 。“密封密封”的目的是的目的是 使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精 。4、酒精发酵过程中发生、酒精发酵过程中发生“先来水后来酒先来水后来酒”现象，其现象，其原因是什么？原因是什么？1、葡萄酒呈现深红色的原因是在发酵过程中葡萄皮、葡萄酒呈现深红色的原因是在发酵过
8、程中葡萄皮的的 进入到发酵液中。进入到发酵液中。2、酵母菌在环境适宜时进行、酵母菌在环境适宜时进行 生殖，环境不适生殖，环境不适宜时产生宜时产生 进入休眠状态。进入休眠状态。色素色素出芽出芽孢子孢子需关注的问题：需关注的问题：酵母菌首先进行有氧呼吸产生了水，然后进行无氧呼吸酵母菌首先进行有氧呼吸产生了水，然后进行无氧呼吸才产生酒精。才产生酒精。5 5、先冲洗后去枝梗并使用、先冲洗后去枝梗并使用KMnO4KMnO4溶液处理的目的是溶液处理的目的是6、在发酵液装瓶后为什么要保持、在发酵液装瓶后为什么要保持1/3的剩余空间？的剩余空间？7、自然发酵自然发酵菌种来源菌种来源附着在葡萄皮上的野生酵母菌附
9、着在葡萄皮上的野生酵母菌对葡萄表面进行消毒，防止杂菌污染，也消灭了野对葡萄表面进行消毒，防止杂菌污染，也消灭了野生酵母生酵母因为发酵过程中气体产生，如果装满会使液体外溢，因为发酵过程中气体产生，如果装满会使液体外溢，导致发酵液损失和瓶口等出污染杂菌，影响产物品质导致发酵液损失和瓶口等出污染杂菌，影响产物品质三、用果汁制作果酒三、用果汁制作果酒用葡萄制作的葡萄酒不含糖，酒精含量也低（用葡萄制作的葡萄酒不含糖，酒精含量也低（8%）。）。用果汁制作的果酒含糖量高，酒精含量也较高（用果汁制作的果酒含糖量高，酒精含量也较高（15%）。）。（一）设备及用品（一）设备及用品同同“用葡萄制作葡萄酒用葡萄制作葡
10、萄酒”（二）材料：（二）材料：1、苹果（最好）、梨、柑橘或其他水果、苹果（最好）、梨、柑橘或其他水果、蔗糖蔗糖2、新鲜酵母或干酵母、新鲜酵母或干酵母( (三三) )实验步骤实验步骤: :1、制取果汁、制取果汁苹果苹果(最低不少于最低不少于0.5kg)切块，榨汁，两层纱布过滤得果汁切块，榨汁，两层纱布过滤得果汁.2、加入糖和酵母、加入糖和酵母向发酵瓶中先加向发酵瓶中先加一定量一定量蔗糖蔗糖，再倒入果汁，最后倒入，再倒入果汁，最后倒入酵母悬液酵母悬液，混匀，加盖。，混匀，加盖。3、发酵、发酵3天后天后气泡气泡冒出，冒出，10天后剧烈的发酵停止，取出过滤天后剧烈的发酵停止，取出过滤分装。发酵开始，发
11、酵瓶内可能出现负压（为什么），分装。发酵开始，发酵瓶内可能出现负压（为什么），这种情况不能持续这种情况不能持续3天以上。若天以上。若3天后还没有气泡冒出，天后还没有气泡冒出，必须加入更多必须加入更多酵母酵母，使发酵尽快发生。静止，使发酵尽快发生。静止56个月，个月，酵母下沉，上清液即为果酒。用酵母下沉，上清液即为果酒。用虹吸法虹吸法取出。取出。增加糖含量，增加糖含量，产生更多酒精产生更多酒精微生物需氧呼吸消耗氧气，产生二微生物需氧呼吸消耗氧气，产生二氧化碳，二氧化碳溶于水，使瓶内氧化碳，二氧化碳溶于水，使瓶内气压减小气压减小虹吸法虹吸法课后练习课后练习1、葡萄或其他果实上常有天然的野生酵母存在
12、，为什么上、葡萄或其他果实上常有天然的野生酵母存在，为什么上述两个实验都要接种酵母述两个实验都要接种酵母?2、为什么发酵瓶中的液体不能装满、为什么发酵瓶中的液体不能装满?之所以加酵母是为了使酵母酒精发酵占有优势，之所以加酵母是为了使酵母酒精发酵占有优势，避免许多霉菌生长，出现异味。避免许多霉菌生长，出现异味。因为发酵过程中气体产生，如果装满会使液因为发酵过程中气体产生，如果装满会使液体外溢，导致发酵液损失和瓶口等出污染杂体外溢，导致发酵液损失和瓶口等出污染杂菌，影响产物品质菌，影响产物品质3、装水的弯曲玻璃管起什么作用、装水的弯曲玻璃管起什么作用?4、制酒时必须保证所有用具都是清洁的，为什么、
13、制酒时必须保证所有用具都是清洁的，为什么?既可防止氧气进入，又可排除二氧化碳，减既可防止氧气进入，又可排除二氧化碳，减小瓶中的压力，同时还能防止杂菌污染。小瓶中的压力，同时还能防止杂菌污染。防止杂菌污染。防止杂菌污染。不论是葡萄或是其他水果，对微生物不论是葡萄或是其他水果，对微生物来讲都是良好的培养基，特别是霉菌。空气中有许多来讲都是良好的培养基，特别是霉菌。空气中有许多霉菌孢子，也有细菌，如果用具不清洁，就等于向果霉菌孢子，也有细菌，如果用具不清洁，就等于向果汁接种了许多杂菌，它们都可以利用糖繁殖菌体。这汁接种了许多杂菌，它们都可以利用糖繁殖菌体。这样，我们饮用的就不会是果酒，而是杂菌的培养
14、液了，样，我们饮用的就不会是果酒，而是杂菌的培养液了，轻则会影响我们饮用的口感，重则会影响我们的健康。轻则会影响我们饮用的口感，重则会影响我们的健康。四、用果酒制作果醋四、用果酒制作果醋 醋生产有关的微生物是醋生产有关的微生物是醋化醋杆菌醋化醋杆菌，其在其在有氧有氧条件下将乙醇氧化为醋酸，产生条件下将乙醇氧化为醋酸，产生的醋酸可以使培养液中的醋酸含量高达的醋酸可以使培养液中的醋酸含量高达13%13%。乙醇氧化为醋酸的反应式为：。乙醇氧化为醋酸的反应式为：酶酶C C2 2H H5 5OH+OOH+O2 2 CH CH3 3COOHCOOH（乙酸）（乙酸）+H+H2 2O O( (一一) )果醋的
15、制作原理果醋的制作原理不同菌种发酵所产生的醋的风味也不同。不同菌种发酵所产生的醋的风味也不同。( (二二) )设备及用品设备及用品1、 1.5L的下口瓶的下口瓶2个个 2、500mL锥形瓶锥形瓶1个个 3、直角玻璃管、直角玻璃管(长长短不同短不同)3根根 4、直玻璃管、直玻璃管4根根 5、单孔橡胶塞、单孔橡胶塞2个个 6、双孔橡、双孔橡胶塞胶塞1个个 7、胶管约、胶管约1m 8、锯末适量、锯末适量(足以装满足以装满1.5L的下口瓶的下口瓶 9、脱脂棉少量脱脂棉少量 10、铝箔少量、铝箔少量 11、水族箱通气泵、水族箱通气泵1台台 12、铁、铁架及铁夹几副架及铁夹几副( (三三) )材料材料1、
16、果酒、果酒2、醋化醋杆菌、醋化醋杆菌( (四四) )步骤步骤1、装置连接、装置连接 如图甲内如图甲内装入装入800ml酒酒-水混合水混合物物,铝箔盖住上口；甲瓶的底应离桌铝箔盖住上口；甲瓶的底应离桌面面40-50cm。 乙瓶为乙瓶为发酵瓶，醋酸发酵在其发酵瓶，醋酸发酵在其中进行中进行。乙瓶内装。乙瓶内装锯末锯末至八分满，至八分满，其下口用一双孔橡胶塞塞紧，其中其下口用一双孔橡胶塞塞紧，其中一个孔插直角玻璃管，一个孔插直角玻璃管，是发酵液的是发酵液的出口出口，此玻璃管下面接一段胶管，此玻璃管下面接一段胶管，胶管上有一螺丝夹，用以控制发酵胶管上有一螺丝夹，用以控制发酵液流出的速率液流出的速率胶管下
17、面再接一小段胶管下面再接一小段玻璃管，通至玻璃管，通至500ml的锥形瓶中的锥形瓶中（丙瓶）（丙瓶）。空气空气甲甲乙乙丙丙发酵液的出口发酵液的出口棉花棉花2、醋酸发酵、醋酸发酵(1)适量适量醋化醋杆菌的培养物或醋曲悬醋化醋杆菌的培养物或醋曲悬液液加入加入200ml酒酒-水混合物中混匀，水混合物中混匀，pH调至调至7.0后倒入乙瓶，使后倒入乙瓶，使锯末锯末均匀湿透。均匀湿透。醋化醋杆菌附着在锯末上醋化醋杆菌附着在锯末上，此时瓶中，此时瓶中几乎没有游离的液体存在。乙瓶的上几乎没有游离的液体存在。乙瓶的上口通过一个口通过一个双通活塞双通活塞与甲瓶的下口相与甲瓶的下口相连。连。(2)将水族箱通气泵的出
18、气管与乙瓶上塞有将水族箱通气泵的出气管与乙瓶上塞有棉花球棉花球的玻璃管的玻璃管相连，通气。相连，通气。过滤微生物过滤微生物空气空气甲甲乙乙丙丙发酵液的出口发酵液的出口棉花棉花 乙瓶下口的双孔橡胶塞的乙瓶下口的双孔橡胶塞的另一孔插入一直角玻璃管，管另一孔插入一直角玻璃管，管内塞脱脂棉球，不要塞太紧，内塞脱脂棉球，不要塞太紧，用以用以过滤空气过滤空气。此管的另一端。此管的另一端要升至锯末之上。要升至锯末之上。醋杆菌是需氧菌，有醋杆菌是需氧菌，有氧条件下将酒精氧化氧条件下将酒精氧化成醋酸成醋酸为与后面的发酵为与后面的发酵产物区分开产物区分开(3)发酵发酵48h，检测乙瓶中流，检测乙瓶中流出液的出液的
19、pH，若明显酸性，若明显酸性，则进入下一步。则进入下一步。(4)调节调节甲到乙甲到乙及及乙到丙乙到丙的流量，使流速相同。的流量，使流速相同。(5)每天检测每天检测PH，等到流，等到流出液出液pH不再减小不再减小，或甲，或甲瓶液体全部流入乙瓶时，瓶液体全部流入乙瓶时，停止实验。停止实验。课后题课后题1.为什么要向发酵瓶中通入空气为什么要向发酵瓶中通入空气?2.为什么空气要用棉花过滤为什么空气要用棉花过滤?3.你所得到的丙瓶中的液体是否就是市售的白醋你所得到的丙瓶中的液体是否就是市售的白醋,为什么为什么?醋酸发酵为需氧发酵醋酸发酵为需氧发酵可防止微生物进入，可防止微生物进入，甲瓶中的酒水混合物和乙
20、瓶中甲瓶中的酒水混合物和乙瓶中的锯末都含有微生物可利用的养分，进入的空气含的锯末都含有微生物可利用的养分，进入的空气含有大量微生物，经棉花过滤可防止微生物进入。有大量微生物，经棉花过滤可防止微生物进入。 不是，市售白醋除含有醋酸外还有丰富的不挥发性不是，市售白醋除含有醋酸外还有丰富的不挥发性酸、糖、酯、醇等物质，这些多为酵母所产生。酸、糖、酯、醇等物质，这些多为酵母所产生。在在生产中将一部分丙瓶产物加工成成品，另一部分再生产中将一部分丙瓶产物加工成成品，另一部分再与甲瓶溶液一起进入乙瓶，这样可增加口感。与甲瓶溶液一起进入乙瓶，这样可增加口感。1.1.酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系：酒精发酵和醋
21、酸发酵的区别和联系：区别区别酒精发酵酒精发酵醋酸发酵醋酸发酵微生物微生物氧气氧气联系联系酒精发酵为醋酸发酵提供酒精发酵为醋酸发酵提供 。 酵母菌酵母菌醋化醋杆菌醋化醋杆菌无氧无氧有氧有氧酒精酒精2.2.实验现象实验现象发酵发酵酒精发酵酒精发酵醋酸发酵醋酸发酵气味和味道气味和味道酒味酒味酸味酸味气泡和泡沫气泡和泡沫 有气泡和泡沫有气泡和泡沫无气泡和泡沫无气泡和泡沫发酵液颜色发酵液颜色混浊混浊混浊，液面形成白色菌膜混浊，液面形成白色菌膜：某研究小组以葡萄为原料制作葡萄酒的基本流程图和装置示意图如下： 装瓶、发酵、过滤、沉淀请回答：1、制作葡萄浆前进行清洗和用 色的高锰酸钾浸泡，制作酵母悬液时，在干
22、酵母中加入少量温水和极少量蔗糖，待酵母悬液中出现 即可。2、装瓶后开始一段时间，发酵瓶中溶解氧的含量变化是 ，发酵过程中，发酵瓶中酒精的含量变化是 。3、下列关于装置中有水弯管作用的叙述，错误的是（ ）A隔绝气体出入 B使发酵瓶内外的压强基本平衡C减少杂菌污染 D有利于发酵瓶中形成缺氧环境4试验中判断发酵完毕的依据是（ ）A发酵瓶中PH值开始下降 B发酵瓶中停止出现气泡C发酵瓶中酒精浓度高达30% D发酵瓶中酵母菌数量急剧下降5欲利用葡萄酒制作果醋，发酵瓶中应该加入的菌种是 ， 该菌种在 条件下能将乙醇氧化成乙酸。紫葡萄葡萄浆干酵母酵母悬液葡萄酒应用练习应用练习下图表示制造啤酒的过程方法。据图
23、分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
24、温使酶的活性降低，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）说出酵母菌细胞所进行的生化反应过程的名称并用反应）说出酵母菌细胞所进行的生化反应过程的名称并用反应式叙述这一整个过程。式叙述这一整个过程。（5）酵母比水更稠浓，但在化学反应中它会上升到混合物的）酵母比水更稠浓，但在化学反应中它会上升到混合物的顶部，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 2C2H5OH2CO2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。
