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第二章食品加工与食品安全发酵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。有氧发酵（如醋酸发酵、谷氨酸发酵）无氧发酵（如酒精发酵）(2)根据发酵产物：酒精发酵、乳酸发酵、谷氨酸发酵等(1)根据需氧一、果酒和果醋的制作1、制作果酒果醋的微生物酵母菌醋酸菌制作果酒制作果醋——真菌(真核）——细菌（原核）同化作用类型：异化作用类型：异养型兼性厌氧型制作果酒——酵母菌C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量酶有氧呼吸无氧呼吸有氧气：无氧气：同化作用类型：异化作用类型：异养型需氧型制作果醋——醋酸菌2、制作原理和发酵条件的比较酵母菌先在有氧条件下大量繁殖再在无氧条件下进行酒精发酵（1）制作原理果酒C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量酶果醋醋酸菌在氧气、糖源充足时，将糖分解成醋酸当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸酶C2H5OH+O2→CH3COOH+H2OC6H12O6+2O2→2CH3COOH(醋酸)+2CO2+2H2O酶制作果酒制作果醋最适发酵温度对氧的需求pH发酵时间（2）发酵条件18℃——25℃30℃——35℃前期：后期：需充足氧酸性环境（3.3-3.5）酸性环境（5.4-6.3）10—12d7—8d需氧不需氧3、实验装置果酒和果醋的发酵装置示意图出料口充气口排气口在酒精发酵时用来排出CO2的。用来取样的。在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；制酒时关闭。排气口胶管长而弯曲的作用防止空气中杂菌感染4、实验过程1.食用酒精（果酒）水解原理：淀粉——葡萄糖——丙酮酸——酒精酵母菌酵母菌原料：高粱、玉米、大麦、红薯——白酒葡萄、苹果——果酒家庭制备葡萄酒温度控制：18~25℃步骤1：选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄进行冲洗，除去枝梗。步骤2：清洗干净榨汁机和发酵罐，晾干。发酵罐还要用体积分数70%的酒精消毒。步骤3：装入葡萄汁后，封闭发酵罐。在发酵过程中，每隔12小时左右将瓶盖拧松一次（注意：不是打开瓶盖），以放出CO2。时间控制在10~12天左右。1.为什么先冲洗葡萄后除去枝梗？为什么？2.将葡萄汁装入发酵瓶，要留大约1／3的空间，并封闭充气口，为什么？塑料瓶中不能装满葡萄液汁，应留一定空间，有利于酵母菌有氧呼吸大量繁殖形成优势种群。3.在发酵过程中，为什么每隔12小时左右将瓶盖拧松一次？放出发酵过程中产生的CO2，以免胀破发酵瓶。先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。4.制作葡萄酒的酵母菌主要来源于哪里？你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？制作葡萄酒的酵母菌来源于附着在葡萄皮上的野生酵母菌。对发酵瓶、纱布、榨汁器等用具进行清洗并消毒。每次排气时只要拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。（2）果醋原料：苹果、葡萄等家庭制备果醋温度控制：30~35℃步骤1：与制作果酒过程一致步骤2：打开发酵罐，盖上一层无菌纱布，或者通入无菌空气，时间控制在7~8天左右。1.制果醋时为什么需要适时通过充气口通入空气？醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时需要氧的参与。打开发酵罐的目的是为了充入空气，在将酒精变为醋酸时需要氧的参与。盖上无菌纱布的目的是为了防止空气中的杂菌污染。2.建议发酵瓶制果醋时，为什么要打开发酵罐，盖上一层无菌纱布？5、检测方法果酒：嗅味和品尝、在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。果醋：观察菌膜的形成、嗅味和品尝、比较发酵前后的PH值。二、腐乳的制作1、发酵菌种——毛霉一种丝状真菌，具发达的白色菌丝代谢类型：发酵温度：主要分布：异养需氧型2、制作腐乳的原理15-18℃土壤、水果、蔬菜、谷物等毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸，与醇类作用生成酯，形成细腻、鲜香等豆腐乳特色。菌种来源：传统腐乳的生产中，豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子，而现代的腐乳生产是在无菌条件下，将优良毛霉菌种直接接种在豆腐上，这样可以避免其他菌种的污染，保证产品质量。材料：含水量为70%左右的豆腐3、制作腐乳的流程让豆腐长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制温度控制在15－18℃析出豆腐中水分，并抑制微生物生长避免豆腐腐败变质抑制微生物的生长并使腐乳有香味(酒、香辛料）封瓶时瓶口通过酒精灯火焰防止瓶口污染三、泡菜的制作1、发酵菌种——乳酸菌分布：代谢类型：发酵原理：分布广泛，空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道异养厌氧型在无氧条件下，将葡萄糖分解成乳酸C6H12O62C3H6O3+能量酶2、泡菜的制作流程（1）各种菜洗净并切成3～4cm长的小块。（2）将泡菜坛洗净，并用热水洗坛内壁两次。（3）按照水盐比例4：1配制盐水，煮沸并冷却。（4）将各种蔬菜、盐水、糖及调味品放入坛，装置八成满，混合均匀。如果希望发酵快些，可将蔬菜在开水中浸1分钟后入坛，再加上一些白酒。（5）将坛口用水封好，防止外界空气进入。（6）泡菜发酵（室温10天以上）。3、注意事项腌制过程中，要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量。温度过高、食盐用量不足10％、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。腌制过程中，亚硝酸盐含量先增多，后减少。一般在腌制10天后，亚硝酸盐的含量开始下降。发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少（有O2，乳酸菌活动受抑制）少增加（硝酸盐还原菌的作用）发酵中期最多（乳酸抑制其它菌活动）积累、增多、pH下降下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）发酵后期减少（乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动）继续增多，pH继续下降下降至相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）果酒果醋腐乳泡菜微生物类型原理反应条件检测方法酵母菌，真菌，兼性厌氧醋酸菌，细菌，需氧型毛霉，真菌，需氧乳酸菌，细菌，厌氧菌酵母菌的无氧呼吸产生酒精18～25℃，无氧重铬酸钾与其反应呈灰绿色醋酸菌在有氧条件产生醋酸30～35℃,通入氧气品尝、pH试纸检测毛霉产生蛋白酶和脂肪酶15～18℃接种,酒精含量控制在12％左右乳酸菌无氧呼吸产生乳酸常温，无氧条件pH检测，亚硝酸盐的检测方法五、食品安全的评估——亚硝酸盐的测定1、食品安全性食品安全性是指食品中不应含有可能损害人体健康的有毒、有害物质或因素，从而消除对消费者及其后代健康造成危害的隐患。食品安全性问题微生物致病自然毒素环境污染物人为加入到食物链中的有害化学物质营养失控其它不确定的饮食风险2、亚硝酸盐性质：在食品生产中的作用：分布：亚硝酸盐广泛，肉制品、酱腌菜，奶粉等中都含有。亚硝酸盐(包括亚硝酸钾和亚硝酸钠)为白色或微蓝色结晶或颗粒状粉末，味道微咸，易溶于水。食品添加剂亚硝酸盐与人体健康的关系：膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但是，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时，会引起中毒，达3g时会引起死亡。国家规定：肉制品中不超过30mg/kg酱腌菜中不超过20mg/kg婴儿奶粉中不超过2mg/kg亚硝酸盐的危害：在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下，会转变成致癌物——亚硝胺。动物实验表明，亚硝胺具有致癌作用，对动物具有致畸和致突变作用。研究表明，人类的某些癌症与亚硝胺有关。为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜？有些蔬菜，如小白菜和萝卜等，含有丰富的硝酸盐。当这些蔬菜放置过久发生变质（发黄、腐烂）或者煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。3、测定亚硝酸盐含量的原理（2）重氮反应形成的产物与盐酸萘乙二胺结合形成紫红色溶液。将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较，可以定量计算出亚硝酸盐含量。(也可使用比色仪)（1）在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮反应偶联4、实验步骤步骤一：配制相关试剂对氨基苯磺酸溶液——显色剂盐酸萘乙二胺溶液——显色剂（使用时，先加对氨基苯磺酸溶液，混匀，再加盐酸萘乙二胺溶液）亚硝酸钠标准使用液（浓度5.0ug/ml）提取剂——提取泡菜中的亚硝酸盐（氯化镉和氯化钡、氢氧化钠溶液、氢氧化铝乳液或氢氧化钠溶液、硫酸锌溶液）步骤二：配制标准液，并显色步骤三：制备泡菜样品提取液，并显色步骤四：比色观察称取样品10g——搅碎——加蒸馏水和提取剂定容至200ml——过滤（弃去初滤液）——取滤液10ml加入显色剂显色1.为什么要弃去初滤液？初滤液中含有很多油脂类物质，成分不准确。2.为什么要加入提取剂?提取剂的作用是提取样品处理液中的大分子有机杂质，使其形成沉淀容易被滤掉；同时使样液透明澄清，以便进行显色反应。5、结果分析用公式计算样品中亚硝酸盐的含量：m1—样品质量（g）10gm2—测定用样液中亚硝酸盐的含量（ug）v1—样品处理液的总体积（ml）200mlv2—测定用样液的体积（ml）2001年1月4日（封坛前）2001年1月8日2001年1月12日2001年1月15日2001年1月19日0.150.600.200.100.101号坛2号坛0.150.200.100.050.053号坛0.150.800.600.200.20泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量的变化三只泡菜坛中的亚硝酸盐含量变化的绝对数量虽然不同，但整体的变化趋势却基本相同。在腌制后的第五天，三只泡菜坛中亚硝酸盐的含量都达到最高峰，随后下降至维持稳定。发酵初期，泡菜中的微生物繁殖很快，微生物（包括一些硝酸盐还原菌），将蔬菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，如此同时，蔬菜中的酚类和维生素C等物质也会将亚硝酸盐氧化，但总体来看，生成的亚硝酸盐大于被还原的亚硝酸盐。随着微生物代谢活动的持续，氧气被消耗殆尽，泡菜坛中的环境不利于除乳酸菌以外的其他微生物的生长。与此同时，蔬菜中的硝酸盐含量由于被氧化而减少，因此，亚硝酸盐的含量会逐渐下降并趋于一个相对稳定的数值。