人教版 高三 生物学选择性必修3 第1章《发酵工程》一轮复习（第2课时） 课件

高三—人教版—生物学选择性必修3—第1章《发酵工程》一轮复习（第2课时）

资料1：《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢法”的酿醋工艺:“大率酒一斗,用水三斗,合瓮盛,置日中曝之。七日后当臭,衣生,勿得怪也,但停置,勿移动,挠搅之。数十日,醋成”。

资料2：青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素，早期只能从青霉菌中提取少量青霉素，价格贵如金。随着发酵技术的发展，如今一瓶规格160万单位的青霉素注射剂价格只要一元左右，那么工业上究竟是如何生产的呢？传统发酵技术发酵工程（图片来自网络）1.通过归纳在传统发酵中发挥作用的微生物的生活特点，比较制作果酒、果醋、泡菜的原理、流程、发酵条件等的异同，并对一些发酵结果进行评价与讨论。2.比较传统发酵技术和发酵工程的区别和联系。举例说明发酵工程在食品工业、医药工业、农牧业方面的应用。3.关注食品安全，倡导健康生活方式。学习目标学习内容一、传统发酵技术1.腐乳、泡菜的制作原理及泡菜的制作2.果酒和果醋的制作二、发酵工程1.发酵工程的基本环节2.发酵工程的特点及应用一、传统发酵技术

传统发酵技术：直接利用

中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。原材料一、传统发酵技术1.腐乳和泡菜的制作原理腐乳泡菜菌种生物类群代谢类型菌种来源原理腐乳泡菜菌

种毛霉(白色丝状真菌)

乳酸菌生物类群真核生物原核生物代谢类型异养需氧型异养厌氧型菌种来源空气中的毛霉孢子植物体表面和空气中的乳酸菌原理蛋白质→小分子的肽+氨基酸脂肪→甘油+脂肪酸无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。C6H12O6→2C3H6O3+少量能量酶

菌种与原理：【夯实基础】

泡菜制作流程：【深化认知】1.制作泡菜通常利用的微生物乳酸菌是厌氧菌，发酵时需维持无氧环境。尝试说出泡菜制作过程中维持无氧环境的措施。

盐水煮沸后冷却待用；装坛时要压实；盐水没过全部菜料。盖上坛盖后在坛盖边沿的水槽中注满水；发酵期间不宜开盖，在发酵过程中经常向水槽中补充水。

泡菜制作流程：【深化认知】2.发酵初期，泡菜坛内会有气泡产生，说明还有哪些微生物也参与？主要是酵母菌等产气微生物。3.泡菜制作完成取食后再长时间放置，可能会有一层白膜，主要是什么微生物形成的？主要是产膜酵母等。装有菜料的泡菜坛泡菜腌制成功的判断标准是什么？①看色泽、风味和外形。一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无梅花浮膜，菜质脆嫩度适口，酸甜咸味适宜，具有一定的香气，咀嚼后无渣等。②亚硝酸盐含量低。【深化认知】某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，在用5﹪的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见右栏曲线图，请你帮他分析问题。1.据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为该泡菜在

天后食用比较合适。原因是：

2.他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？3.加入“陈泡菜水”的目的是什么？因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低水平。盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物。“陈泡菜水”含乳酸菌，可快速发酵产生乳酸。11【提升能力】2.果酒和果醋的制作（2021山东潍坊三模)《齐民要术》记载了一种称为“动酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的酿醋工艺:“大率酒一斗,用水三斗,合瓮盛,置日中曝之。七日后当臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移动,挠搅之。数十日,醋成。”根据题干，讨论并回答下列的问题：1.该方法制醋的原理是？

2.“衣”位于变酸的酒表面，其原因可能是什么？

3.“挠搅”的作用是什么？（请说出两个方面的原因）

醋酸菌在缺少糖源时可将酒精转化成醋酸。醋酸菌为好氧菌，“衣”位于变酸的酒表面，是由于醋酸菌大量繁殖形成的。挠搅有利于酒精与醋酸充分接触，还可以增加溶液中的溶解氧。

菌种与原理：【夯实基础】果酒制作果醋制作菌种酵母菌醋酸菌生物类群真核生物原核生物代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型菌种来源附着在葡萄皮上的酵母菌变酸的酒表面的菌膜1.消毒发酵设备、除葡萄枝梗和腐烂的籽粒，这么做的目的是什么？2.将葡萄汁装入发酵瓶中要留有大约1/3的空间，为什么？防止杂菌污染发酵液。前期让酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖；同时防止后期酒精发酵过程中产生的CO2使发酵液溢出。【深化认知】3.发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次，目的是什么？能否打开瓶盖，为什么？①酒精发酵过程中产生CO2，瓶盖拧松放出CO2，防止发酵瓶爆裂。②不能开盖放气，避免因开盖引起杂菌污染。【深化认知】4.此后再将瓶盖拧紧，目的是什么？5.发酵过程中会生成酒精，可以如何检测？防止O2进入，影响酒精发酵。①闻闻有没有酒味。②在酸性条件下，用重铬酸钾溶液检测，看是否呈现灰绿色。【深化认知】果酒发酵果醋发酵1.果酒发酵完成后，如何操作方能接着形成果醋？打开瓶盖，并在瓶子上盖上纱布。并升高温度至30-35℃。2.除了上述的方法外，还可以用什么方式制作果醋？在氧气充足时，以葡萄糖作为原料进行醋酸发酵可直接获得果醋。【深化认知】1.如图甲是果酒发酵的简易装置，请大家结合果醋发酵的条件改进成既适合果酒又适合果醋发酵的装置。绘制初步设计图画在右侧框内。充气口出气口出料口装置的使用：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，将充气口连接充气泵，输入空气。【提升能力】2.（2021山东卷)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是（

）A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加D【解析】葡萄酒制作利用的原理是酵母菌的无氧呼吸，前期氧气充足，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，后期缺乏氧气，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，细胞呼吸以葡萄糖为底物，因此随着发酵的进行，发酵液中的糖含量减少，D错误。【提升能力】发酵技术果酒发酵果醋发酵腐乳发酵泡菜发酵所用菌种酵母菌醋酸菌主要为毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物代谢类型异养兼性厌氧异养需氧异养需氧异养厌氧适宜温度18-30℃30-35℃15-18℃室温主要用途酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸奶、泡菜几种传统发酵技术所用菌种比较

【知识总结】二、发酵工程

发酵工程：

利用微生物的

，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。特定功能1.选育菌种时，菌种的来源有

。从自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种2.扩大培养的目的是

。获得更多的菌种3.培养基和

都必须经过严格的灭菌。发酵设备【夯实基础】1.发酵工程的基本环节4.发酵：随时检测培养液中

和

及时添加必需的营养组分；严格控制

等发酵条件。5.分离提纯产物微生物细胞：采用

等方法将菌体分离和干燥;代谢物：据

进行提取、分离和纯化。微生物数量产物浓度温度、pH和溶解氧过滤、沉淀产物的性质【夯实基础】【深化认知】3.发酵过程中为什么还要控制发酵条件呢？2.获得优良菌种后为什么要对菌种进行扩大培养？工业发酵要想在短时间内得到大量的发酵产物，则需要大量菌体，因此需要进行扩大培养。1.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时考虑哪些因素？环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。需要考虑是否对周围环境适应能力强，还有其发酵产品的产量、质量是否稳定、以及菌种的繁殖能力等因素。1.产物专一2.生产条件温和3.原料来源丰富且价格低廉4.废弃物对环境污染小且容易处理1.在食品工业上的应用2.在医药工业上的应用3.在农牧业上的应用4.在其他方面的应用2.发酵工程的特点及应用【夯实基础】【发酵工程的特点】【发酵工程的应用】啤酒的工业化生产流程02主发酵后发酵啤酒的工业化生产流程1.啤酒的发酵过程分为

和

两个阶段；2.主发酵阶段为

；3.后发酵的条件

；4.焙烤的目的：

；5.蒸煮的目的：

。主发酵后发酵酵母菌的繁殖、大部分糖分解和代谢物的生成低温、密闭的环境下储存一段时间加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌【深化认知】1.在啤酒的生产过程中，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是（

）A.在整个发酵过程中，要始终保持严格的无菌、厌氧环境B.用赤霉素溶液浸泡大麦种子，目的是促进α-淀粉酶合成C.在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种D.包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到醋酸菌【解析】酵母菌是兼性厌氧微生物，在整个发酵过程中，要先通气使酵母菌大量繁殖，然后保证严格的无菌、厌氧环境，使其无氧呼吸进行发酵，A错误。A【提升能力】【解析】发酵罐需严格灭菌，这样能避免细菌以及其他真菌等微生物的污染，D错误。D【提升能力】2.（2022山东卷）青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是（

）A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B．可用深层通气液体发酵技术提高产量C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌×√√×与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。判断下列相关表述是否正确。(1)发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵（）(2)发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。（）(3)在发酵工程的发酵环节中,发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径。（）(4)通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白。（）发酵工程与传统发酵技术都要利用微生物来进行发酵。【提升能力】根据单细胞蛋白的概念，通过发酵工程获得的大量的微生物菌体就是单细胞蛋白，而不是从微生物细胞中提取的蛋白质。（图片来自教师教学用书）【知识框架】谢谢观看！高三—人教版—生物学选择性必修3—第1章《发酵工程》一轮复习（第2课时）答疑问题1：在泡菜制作过程中，乳酸的含量如何变化？乳酸菌的含量如何变化？【重难点突破】乳酸的含量先增多后保持稳定，乳酸菌的含量先增多后减少。从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，乳酸菌与杂菌数目也发生变化，下列有关分析错误的是(

)A．泡菜制作初期就有乳酸菌的存在B．密闭的发酵环境使乳酸菌在种间竞争中占据一定优势C．在发酵过程中，乳酸含量逐渐增多，可以抑制其他微生物的生长D．在发酵过程中，杂菌数目的减少使乳酸菌与杂菌的种间竞争减弱，因此乳酸菌数目一直增多【解析】发酵后期，由于乳酸的积累，酸度继续增长，乳酸菌活动也受到抑制，因此乳酸菌数目不会一直增多，D错误。D【重难点突破】亚硝酸盐：膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，绝大部分亚硝酸盐随尿排出，但在适宜的pH、温度和一定的微生物作用下会转变成致癌物质亚硝胺（霉变的食品中亚硝胺可增至数十倍至数百倍）。泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？温度高低，腌制方法，时间长短，食盐用量等。温度过高，食盐不足，腌制时间过短会使细菌污染、大量繁殖后，会导致亚硝酸盐含量增加。【重难点突破】时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵前期发酵中期发酵后期变化曲线少（O2抑制乳酸菌活动）少增加（硝酸盐还原菌的作用）最多（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动）增多达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动）继续增多，最后保持稳定下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析【重难点突破】问题2：在发酵工程中，灭菌的原因是什么？【重难点突破】发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种，一旦污染，可能使产量降低要在发酵过程中随时取样，检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程；严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，以获得所需的发