泡菜制作、固定化酵母细胞发酵实验与酸奶制作
一、 实验目的
1. 了解固定化细胞技术的方法和意义；
2. 了解酵母发酵产生啤酒的过程；
3. 学习酸奶和泡菜的制作方法；
4. 了解纯种发酵和传统发酵在无菌操作方面的差别。
二、 实验原理
1. 泡菜中有丰富的活性乳酸菌，它可抑制肠道中腐败菌的生长，减弱腐败菌在肠道的
产毒作用，并有帮助消化、防止便秘、防止细胞老化、降低胆固醇、抗肿瘤等作用；
泡菜中的辣椒，蒜、姜、葱等刺激性作料可起到杀菌，促进消化酶分泌的作用；
2．啤酒生产过程：分为麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等
几道工序。固定化技术：就是将生物酶或细胞固定在一定的基质上，比之传统的方
法，具有能多次使用菌体的特点。包埋法：固定化技术的一种。是将微生物细胞均
匀地包埋在水不溶性载体紧密结构中，细胞不易漏出。由于在制定固定化细胞时，
细胞和载体不起任何反映，细胞处于最佳生理状态；同时固定化细胞有载体为屏障，
可避免外界不利因素的影响，因此能迅速增殖，结果单位体积内的酵母数比通常液
体培养的高。增殖酵母凝集在凝胶表面形成浓厚的菌体层，因此酵母能迅速与基质
接触，从而缩短周期，提高啤酒的产量。
3．新鲜酸奶里含有大量的乳酸菌（每ml 含40亿活菌以上），可以使肠胃中的有益菌增
加，抑制害菌成长，降低毒素产生的机会，有利于改善便秘现象，因此能强化肠胃
消化吸收功能。
三、 实验器材
食盐，糖，姜，辣椒，水萝卜，胡萝卜，大白菜，莴笋，泡菜坛子；
啤酒酵母，100ml 麦芽汁(8%~10%)，2.5%海藻酸钠溶液5ml ，1.5% CaCl 250ml ，0.9%
生理盐水50ml ，灭菌；
三元鲜牛奶，三元酸奶，糖，电磁炉，一次性纸杯。
四、 实验步骤
1． 泡菜制作
新鲜蔬菜洗净，切片或块，放入泡菜坛，加入盐6-8%，糖5-6%，少许姜、辣椒，
凉白开水。高浓度盐水封盖口（每2天检查水位）。室温发酵2周，品尝。
2． 啤酒制作
1) 菌体培养：将培养24h 的新鲜斜面菌种，接种于三角瓶中培养；
2) 细胞固定化：在5mL 海藻酸钠溶液中, 加入2ml 预热至35℃的酵母培养液, 混
合均匀, 以无菌滴管吸取混合液, 滴管口离液面5cm 以上, 缓慢而稳定滴加到
CaCl 2 溶液中, 即可得到直径约3mm 左右的凝胶珠; 全部滴入. 钙化30min ；
• 3） 在无菌玻璃棒帮助下倒掉CaCl 2 溶液, 倒生理盐水于制得的固定化好的酵母细
• 胞的瓶子中, 洗一次凝胶珠, 将100mL 发酵培养基（麦芽汁）倒入制得的固定化
• 小球的瓶子中, 25℃静止培养36小时；放置4 ℃冰箱中保存。
• 4） 品尝。
3． 酸奶制作
直接往经过巴氏消毒的市售三元牛奶中加入约6%(w/v)白糖加热到70-80 ℃到溶
解后，冷却到45 ℃以下不烫手后加入约5%市面上销售的三元酸奶，摇匀, 分装到纸杯。
用洁净的白纸将纸杯口盖住，42℃进行发酵培养12小时。置于冰箱或冰水中数小时，
待冷却老熟后便成酸奶。品尝。
五、 结果
1． 泡菜
泡制2周后品尝，蔬菜口感爽脆，咸中带酸。略咸，当初可能盐加多了。
2． 啤酒
色泽偏红，无气泡。口味偏甜，有麦芽汁味，微苦。感觉很清醇，不像市售啤酒
那么味苦、气大。喝时不小心还喝进了几个海藻酸钙胶粒，权当是补充肠道活性酵母
了，营养还不错。尽管只有100ml ，可能是平时不喝酒的缘故，喝完还是略微有点头晕，
说明还是有一定酒精度的。
3． 酸奶
插进吸管想喝，发现完全徒劳：酸奶非常浓稠，凝成了奶酪状，只好用吸管挖着
吃。虽然很困难，但是吃起来味道、口感都非常好，很像以前市售的瓷瓶酸奶（现在
也有，但稀了许多）。比现在市售液态酸奶要好吃的多，假期可以在家里实践下。
六、 讨论
1． 制作注意事项
总体来说，这些实验属于厨房操作，没有太大难度。但是应该特别注意无菌操作。
泡菜关系不大，杂菌在无氧、高渗环境中很难生存，只有乳酸杆菌可以发挥发酵作用。
但是在啤酒制作时要注意，因为同时还在做生长曲线实验，环境中可能有大肠杆菌和
枯草芽孢杆菌，不要混入培养基，会导致啤酒发酵失败。酸奶制作时在加热分装后应
立即用洁净纸盖住杯口，避免冷却后空气中杂菌落入，导致酸奶变质。
2． 安全问题
食品安全问题要注意，发酵后如果发现产品色泽、气味、流动性有异常，千万不
要再去试着品尝。杂菌在培养基中会大量繁殖，导致人体肠道感染，出现恶心、腹泻
症状。
七、 思考题
1. 谈谈固定化细胞技术的意义。
所谓固定化细胞技术，就是将具有一定生理功能的生物细胞，例如微生物细胞、植
物细胞或动物细胞等，用一定的方法将其固定，作为固体生物催化剂而加以利用的一门
技术。固定化细胞与固定化酶技术一起组成了现代的固定化生物催化剂技术。
早在１９世纪初叶，人们就利用微生物细胞在固体表面吸附的倾向而采用滴滤法来
生产醋酸，后来，又有人将类似方法来进行污水处理。现代的固定化细胞技术是在固定
化酶技术的推动下而发展起来的。１９７３年，日本首次在工业上成功地利用固定化微
生物细胞连续生产Ｌ天冬氨酸，接着，固定化细胞技术受到广泛重视，并很快从固定化
休止细胞发展到固定化增殖细胞。至今，在生产菌种方面已很少有未被涉足过的研究领
域了。
固定化细胞的应用范围极广，目前已遍及工业、医学、制药、化学分析、环境保护、
能源开发等多种领域。在工业方面，如利用产葡萄糖异构酶的固定化细胞生产果葡糖浆；
将糖化酶与含α淀粉酶的细菌、霉菌或酵母细胞一起共固定，可以直接将淀粉转化成葡
萄糖；利用涨澡酸钙或卡拉胶包埋酵母菌，通过批式或连续发酵方式生产啤酒；利用固
定化酵母细胞生产酒精或葡萄酒；此外，还可利用固定化细胞大量生产氨基酸、有机酸、
抗生素、生化药物和甾体激素等发酵产品。在医学方面，如将固定化的胰岛细胞制成微 囊，能治疗糖尿病；用固定化细胞制成的生物传感器可用于医疗诊断。在化学分析方面，
可制成各种固定化细胞传感器，除上述医疗诊断外，还可测定醋酸、乙醇、谷氨酸、氨
和ＢＯＤ等。此外，固定化细胞在环境保护、产能和生化研究等领域都有着重要的应用。
此技术适用于世代时间长的微生物，抵抗外界不良环境的能力增强，增加了生物量，
停留时间短，容积负荷高，速率提高
2. 纯种发酵和传统发酵在无菌操作方面的差别?
传统发酵是以成分复杂的谷物为原料，有多种微生物分泌的酶系参与，水解与发酵
混合进行，将原料成分转化成多种风味和营养物质。它适用于产品成分复杂，风味要求
高的传统发酵食品，如酿造白酒、黄酒、食醋、酱油、豆酱、豆豉、腐乳等的生产。多
种微生物、酶系主要来源于制曲，其次是在开放发酵的条件下，由环境中进入。在制曲
过程中，自然存在的多种微生物，进入曲料中竞争生存，能适应制曲环境的保存下来，
生长繁殖，积累了丰富的代谢产物和种类繁多的酶系。在开放发酵条件下，大量的微生
物进入发酵醪（醅）中，适者生存，与曲中的微生物互生、交替、平衡、制约、酶系互
补，代谢产生多种风味和营养物质。不同的微生物有不同的代谢途径，代谢产物各不相
同。多种微生物协同作用能优势互补，相辅相成能起到单一菌株起不到的作用。
纯种发酵是在成分单一的发酵基质中，仅接入一种微生物，通过对该微生物的培养，
得到纯度较高的单一性产物。纯种发酵使用单一的微生物，参与生化反应的酶系不多，
代谢产物较少，适宜生产成分单一，纯度较高。
在无菌操作方面，传统发酵对无菌操作要求较低。主要通过最初的灭菌和引入曲种
后优势菌对其他杂菌的抑制来避免杂菌的入侵。而且，在开放的发酵条件下，微生物进
入发酵醪（醅）中，适者生存，与曲中的微生物互生、交替、平衡、制约、酶系互补，
代谢，为产品增添了风味和营养物质。而纯种发酵必须保持发酵的始终单菌纯种，要求
人工扩大的菌种不得被污染，一旦发现其它菌株出现，便称之为发酵事故。因而对发酵
设备和环境要求较高，要有严格的灭菌措施和空气净化系统。
3. 为何有的同学无法制得凝胶珠而得到无规则的固体？
凝固主要靠海藻酸钠和钙离子发生发应形成海藻酸钙凝胶颗粒。如果滴加高度不
够，液珠没有充足的速度来冲击进入氯化钙溶液，就不能在凝固前保持足够长时间完整
的球形，而会散成不规则形状。另外，如果连续滴加也会使液滴间连起来，形成串珠状
凝固体。
4. 为何选择无抗奶作为酸奶发酵原料？
无抗奶是指不含抗生素的奶。我们是用市售酸奶中的乳酸菌做为菌种来发酵牛奶，
如果牛奶中含有抗生素，就会抑制乳酸菌生长，达不到发酵的目的。
八、 参考文献
1． 陈金春，陈国强，微生物学实验指导，清华大学出版社，2005；
2． 百度百科，