高三生物一轮复习课件：发酵工程

发酵工程传统发酵技术发酵、传统发酵技术、相关反应式乳酸发酵和泡菜制作酒精发酵、醋酸发酵和果酒、果醋制作微生物培养技术培养基的配制无菌技术微生物的纯培养选择培养基微生物的选择培养微生物的数量测定发酵工程基本过程优点应用知识框架：第1章发酵工程第1节传统发酵技术的应用一、发酵与传统发酵技术指人们利用微生物，在适宜条件下将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。（3）类型：（1）概念：需氧发酵（醋酸发酵、谷氨酸发酵)厌氧发酵（酒精发酵、乳酸发酵)

1、发酵

（2）原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物进行发酵、制作食品的技术。（1）概念：（2）类型：固体发酵（泡菜、粮食白酒、腐乳等）半固体发酵（豆豉、酱、酱油等）2、传统发酵技术

一、发酵与传统发酵技术（3）实例——腐乳①参与发酵的微生物：毛霉、曲霉和酵母等，其中起主要

作用的是毛霉。②发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子肽和氨基酸（4）优点：

操作简单，适用于家庭式或作坊式生产。（5）缺点：生产条件不易控制，产品容易受杂菌污染，生产效率较低等。2、传统发酵技术一、发酵与传统发酵技术(一）乳酸发酵①代谢类型：②分类：④种类：③分布：⑤应用：1.乳酸菌二、尝试制作传统发酵食品异养厌氧型空气、土壤、植物体表面、人或动物肠道乳酸链球菌、乳酸杆菌乳制品的发酵、泡菜的腌制原核生物（1）原理：

菌种来源：植物体表面天然的乳酸菌2.制作泡菜反应式：

C6H12O62C3H6O3（乳酸）+能量酶乳酸质量百分比为0.4%~0.8%时，泡菜的口味、品质最佳。

5%-20%，煮沸，冷却

装至八成满盐的作用：调味；抑制其他微生物生长盐水浓度要适宜的原因：过高：乳酸发酵受抑制，泡菜风味差。过低：杂菌易繁殖，导致泡菜变质。盐水煮沸的作用：杀灭微生物；去除水中的溶解氧原料处理、蔬菜装坛（2）制作流程配制盐水加盐水将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖封坛发酵向坛盖边缘的水槽中注满水

为了不影响乳酸菌的生命活动防止发酵产生CO2导致发酵液溢出坛外；防止因菜料装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂给乳酸发酵创造无氧环境加入“陈泡菜水”相当于接种纯度较高的乳酸菌。

泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生；膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡；3.制作泡菜

腌制方法、腌制时间长短、温度高低影响亚硝酸盐含量（3）亚硝酸盐发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵前期少

少增加发酵中期最多增多达到最多后开始下降发酵后期减少

继续增多，最后保持稳定下降至保持相对稳定(4)腌制中乳酸菌数量、乳酸和亚硝酸盐含量的变化3.制作泡菜(二）酒精发酵2.反应式：1.酵母菌异养兼性厌氧型含糖量较高的蔬菜、水果表面真核生物①代谢类型：②生殖方式：主要是出芽生殖③分布：④分类：⑥应用：酿酒、制作馒头和面包二、尝试制作传统发酵食品⑤最适生长温度约为:

28℃C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量酶C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量酶(三）醋酸发酵①代谢类型：④应用：2.反应式1.醋酸菌异养需氧型酿醋二、尝试制作传统发酵食品②最适生长温度约为30℃～35℃属于细菌③分类：C6H12O6＋2O2→2CH3COOH（乙酸）＋2H2O＋2CO2＋能量酶C2H5OH＋O2→CH3COOH（乙酸）＋H2O＋能量酶器具消毒

清洗、体积分数为70%的酒精消毒冲洗葡萄清水冲洗1-2次，再去除枝梗榨汁装瓶要留有大约1/3的空间酒精发酵

18-30℃拧松瓶盖10-12d防止野生菌种数量减少，影响发酵防止葡萄皮破损导致杂菌污染a.发酵初期提供O2让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖b.防止发酵过程中产生的大量CO2造成发酵液溢出排出发酵过程中产生的CO2,且防止杂菌污染3.果酒和果醋制作流程附着在新鲜水果果皮表面的多种野生酵母菌前期需氧，后期不需氧果醋发酵

打开瓶盖，盖上一层纱布30-35℃7-8d

果醋检测果酒检测a.闻b.品尝c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测:橙色→灰绿色a.闻；b.品尝；c.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值；d.观察醋酸菌膜是否形成；打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他菌因不适应环境条件（不能利用乙醇）而不能繁殖始终需氧3.果酒和果醋制作流程果酒发酵液中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。可以通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。在制作果酒的过程中尽量减少O2含量、调节发酵温度、果酒的pH等，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。（第一课时）第2节微生物的培养技术及应用实验室培养微生物所需条件:1）提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件2）确保其它微生物无法混入一、微生物的基本培养技术2.基本成分：（一）培养基1.概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。水、碳源、氮源、无机盐,还需要满足微生物对氧气、PH以及特殊营养物质的需求乳酸菌：维生素霉菌：酸性细菌：中性或弱碱性培养基成分提供的主要营养牛肉膏5g碳源、氮源、磷酸盐和维生素蛋白胨10g碳源、氮源和维生素NaCl

5g无机盐H2O定容至1000mL氢元素、氧元素牛肉膏蛋白胨培养基划分标准培养基种类用途物理性质化学成分目的用途工业生产微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种工业生产分类、鉴定分离特定种类的微生物鉴别不同种类微生物选择培养基液体培养基固体培养基天然培养基合成培养基鉴别培养基培养基的类型及用途1902（二）无菌技术1.消毒：是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。2.灭菌：是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。操作的空间、操作者的衣着和手用于培养微生物的器皿、接种用具和培养基芽孢是某些细菌在营养条件缺乏时，在菌体内形成的含水量低、抗逆性强的休眠体；孢子是脱离亲本后能直接或间接发育成新个体的生殖细胞。2002类型适用范围操作方法消毒灭菌煮沸消毒家庭餐具等生活用品100℃煮沸5～6min巴氏消毒牛奶等不耐高温的液体62～65℃煮30min或80-90℃煮30s-1min化学药剂生物活体、水源等用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源紫外线紫外线照射30min灼烧灭菌接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧干热灭菌耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等干热灭菌箱160～170℃加热2～3h湿热灭菌培养基及多种器材和物品高压蒸汽灭菌锅内,100kPa,温121℃,15～30min接种室、接种箱，超净工作台（二）无菌技术2102注意：避免已经灭菌的材料用具与周围物品接触；

为了避免周围环境微生物的污染，操作一般应在超净工作台并在酒精灯火焰旁进行。超净工作台（二）无菌技术（三）微生物的纯培养22031.概念：

纯培养：

纯培养物：培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下

形成的含特定种类微生物的群体。由单一个体繁殖所获得的微生物群体。纯培养：获得纯培养物的过程

鉴定菌种的重要依据：菌落特征（形状、大小、光泽度、颜色、透明度等。菌落：分散的微生物细胞在适宜的固体培养基表面或内部

繁殖形成的肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞

群体。03（1）实验原理：2.酵母菌的纯培养采用平板划线法或稀释涂布平板法，将单个微生物分散在固体培养基上后，经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖而形成的纯培养物。03灭菌倒平板配制培养基马铃薯琼脂培养基培养基高压蒸汽灭菌

培养皿干热灭菌①50℃左右②在酒精灯火焰附近③平板倒置培养基溅在皿盖与皿底之间的平板不能培养微生物，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，导致培养物被杂菌污染（防止皿盖上的冷凝水珠落入培养基，造成污染）2.酵母菌的纯培养（2）步骤：123451.接种环只蘸一次菌液，但要在培养基不同位置连续划线多次；2.每次划线前灼烧接种环进行灭菌；4.划线首尾不能相接；3.划线操作结束后，仍需灼烧接种环。接种和分离酵母菌平板划线法：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。在数次划线后培养，可以分离到单菌落。取菌种前灼烧：杀死接种环上原有微生物每次划线前灼烧：杀死上次划线时残留菌种，使下一次划线

的菌种直接来源上次划线的末端，从而使

每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到

单个细胞接种结束后灼烧：杀死接种环上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者培养酵母菌

接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右的恒温培养箱中培养24-48h。作对照，检验培养基是否被杂菌污染.

在实验室中，切不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。

使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。微生物的纯培养包括：配制培养基、灭菌、倒平板、接种和分离、培养二、微生物的选择培养和计数一、微生物的选择培养1.原理:人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长2.选择培养基：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，

同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。加高浓度的食盐可筛选金黄色葡萄球菌。加青霉素的培养基可筛选抗青霉素的微生物。缺乏氮源的培养基可以分离固氮微生物。不加碳源的培养基可筛选自养微生物1、显微镜直接计数：血细胞计数板或细菌计数板二、微生物的数量测定个体小而动的细菌难以计数且无法区分死与活例1在用血球计数板对某一稀释50倍样品进行计数时，发现在一个计数室内(2mm*2mm方格)（盖玻片下的培养液厚度为0.1mm）酵母菌平均数为16，据此估算10mL培养液中有酵母

个。例2酵母菌的计数通常用血球计数板进行，血球计数板每个大方格容积为0.1mm3，由400个小方格组成。现对某一样液进行检测，如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应先

后再计数。若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则10mL该培养液中酵母菌总数有

个。（1）原理：2.稀释涂布平板法（活菌计数法）在稀释度足够高时培养基表面形成的一个菌落来源于样品稀释液中的一个活菌（2）公式：当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的是一个菌落误差分析：一般比实际值偏小三、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1.原理

绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。中性，潮湿、富含有机质距地表3-8cm取土样用的小铁铲和盛土样的信封需灭菌3.实验步骤样品稀释微生物的培养与观察菌落计数土壤取样制备培养基涂布平板以尿素为唯一氮源的培养基牛肉膏蛋白胨培养基

样品稀释微生物的培养与观察菌落计数土壤取样制备培养基涂布平板作为对照，用来判断选择培养基是否起到了选择作用。保证获得菌落数在30～300之间、适于计数的平板选用一定稀释范围的样品液进行涂布。同一稀释倍数的样品液至少涂布三个平板样品稀释微生物的培养与观察菌落计数土壤取样制备培养基涂布平板每隔24h统计一次菌落数目。选取菌落数目稳定时的记录作为结果，以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。

细菌：30～37℃培养1～2d

样品稀释微生物的培养与观察菌落计数土壤取样制备培养基涂布平板A同学平板上菌落数与其他同学明显不同，原因：⑴土样不同⑵培养基污染或操作失误(3)培养基中混入了其他的含氮物质

选取菌落数在30～300的平板进行计数例：统计某土壤样品中的微生物数目，选取1g土壤进行一系列的梯度稀释，每一稀释度下吸取0.1ml菌液进行涂布，分别涂布三个平板。最终结果如下：请计算每克土壤中的菌种数:方法：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂。培养某种细菌后，指示剂将变红说明该细菌能够分解尿素。尿素分解菌的鉴定——酚红培养基鉴定法原理：脲酶催化尿素分解成氨→培养基碱性增强→酚红变红

第3节发酵工程及其应用第1章发酵工程发酵工程：是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。选育高产菌种扩大培养配制培养基灭菌接种发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品一、发酵工程的基本环节一、发酵工程的基本环节1.选育菌种（1）目的：获得性状优良的菌种①配制所需培养基成本低；②生产所需代谢物的产量高；③发酵条件易控制；④菌种不易变异、退化等。（2）选择菌种时，需要考虑的因素：（3）菌种来源：从自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种

产酸量高的黑曲霉青霉素高产菌株基因工程改造的啤酒酵母育种类型原理方法优、缺点诱变育种基因突变物理、化学等因素诱变能大幅度改良某些性状;操作简便。具有很大的盲目性基因工程DNA重组将目的基因导入受体细胞，构建工程菌能定向改变微生物的遗传性状。操作过程复杂。2.扩大培养一、发酵工程的基本环节工业发酵要在短时间内得到大量的发酵产物，就需要大量的菌种3.配制培养基：4.灭菌：发酵工程中所用的菌种大多数是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。例如：在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。5.接种：2023/3/86.发酵罐内发酵（发酵工程的中心环节）了解发酵进程：随时检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，以了解发酵进程。严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成

一、发酵工程的基本环节及时添加必需的营养组分温度升高的原因：

①微生物分解有机物释放的能量，会引起发酵温度升高；

②机械搅拌也会产生一部分热量引起温度升高。PH变化的主要原因：

培养基中营养成分的消耗和代谢产物的积累谷氨酸发酵中性、弱碱性谷氨酸酸性谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺2023/3/87.分离、提纯产物8.获得产品一、发酵工程的基本环节微生物细胞本身:过滤、沉淀等方法代谢物:根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施46啤酒的工业化生产流程发芽焙烤碾磨糖化蒸煮发酵主发酵冷却大麦种子发芽，释放淀粉酶。加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。淀粉分解，形成糖浆。产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。酵母菌将糖转化为酒精和CO2。杀死啤酒中的大多数微生物，延长啤酒保存期。消毒终止后发酵过滤过滤、调节、分装啤酒进行出售。