高三一轮复习生物：传统发酵技术的应用与发酵工程课件

2.3

基因工程的应用1.49

传统发酵技术的应用与

发酵工程(1)举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的。(2)阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。(3)举例说明发酵工程在医药、食品及其他农牧业生产上有重要的应用价值。课标内容考点一传统发酵技术的应用知识点一、发酵与传统发酵技术(1)概念：人们利用

，在适宜的条件下，将原料通过_____________转化为人类所需要的产物的过程。微生物微生物的代谢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，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物注意：同一种微生物处于不同环境条件下，代谢途径也会出现差异(3)类型：①需氧发酵②厌氧发酵考点一传统发酵技术的应用知识点一、发酵与传统发酵技术(1)概念：直接利用原材料中

，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。天然存在的微生物2.传统发酵技术：(2)类型：固体发酵半固体发酵(3)实例：①腐乳的制作②泡菜的制作③果酒和果醋的制作考点一传统发酵技术的应用知识点二、传统发酵食品的制作①腐乳的制作(1)菌种：(2)原理：酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉（丝状真菌）异养需氧型蛋白质脂肪小分子肽氨基酸甘油脂肪酸+酵母、曲霉和毛霉等多种微生物+毛霉：分布广泛代谢类型：异养好氧型生殖类型：孢子生殖适宜温度：15~18℃考点一传统发酵技术的应用知识点二、传统发酵食品的制作②泡菜的制作(1)菌种：(2)原理：(3)过程：乳酸菌异养厌氧型①代谢类型：②菌种来源：③种类：乳酸链球菌、乳酸杆菌（无氧条件）乳酸链球菌（球状）乳酸杆菌（杆状）植物体表面天然的乳酸菌增殖方式：二分裂方式考点一传统发酵技术的应用知识点二、传统发酵食品的制作②泡菜的制作(3)过程：配制盐水用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用过高：抑制发酵过低：杂菌污染杀菌、除氧不影响乳酸菌的生命活动蔬菜处理装坛将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满发酵初期，酵母菌活跃，产生较多的CO2，防止发酵液溢出坛外防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂留有一定空间，方便拿取泡菜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，在发酵过程中注意向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间；创造无氧环境教材P6思考：泡菜制作过程如何营造“无氧”条件？①选择泡菜坛要密封性好。②加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水知识点二、传统发酵食品的制作发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期发酵中期发酵后期曲线模型

少（有氧气，乳酸菌受到抑制）少增加（硝酸盐还原菌的作用）

最多（乳酸抑制其他菌活动）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）减少（乳酸积累，pH下降，抑制其活动）继续增多，pH继续下降，最后稳定下降至相对稳定（硝酸盐

还原菌被完全抑制）泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化

考点一传统发酵技术的应用知识点二、传统发酵食品的制作②泡菜的制作思考1：泡菜坛内有时会长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？

形成白膜是由于产膜酵母的繁殖，酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌的繁殖泡菜的白膜——酵母菌思考2：泡菜制作过程中，是否只有乳酸菌起作用？不是，发酵前期，有多种微生物（如酵母菌和大肠杆菌）；发酵中期，乳酸含量上升，抑制杂菌生长，主要是乳酸菌课本P8例：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15﹪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，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？（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？13天后食用比较好，亚硝酸盐含量低食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵。“陈泡菜水”中有乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于增加乳酸菌含量。考点一传统发酵技术的应用知识点二、传统发酵食品的制作项目制作果酒制作果醋发酵菌种代谢类型菌种来源生长温度③果酒和果醋的制作酵母菌（真核）异养兼性厌氧型附着在葡萄表面18~30℃（最适温度28℃）醋酸菌（原核）异养需氧型空气30℃～35℃考点一传统发酵技术的应用知识点二、传统发酵食品的制作原理制作果酒制作果醋①在有氧条件下，进行有氧呼吸，大量繁殖，反应式：___________________________________________。②在无氧条件下，进行酒精发酵，反应式：____________________________________。③果酒和果醋的制作前期有氧后期无氧①当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成乙酸。反应式：_______________________________________________。②当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再变为乙酸。反应式：___________________________________________。C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋能量C6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2H2O＋2CO2＋能量糖制醋C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O＋能量酒制醋酶酶酶酶考点一传统发酵技术的应用知识点二、传统发酵食品的制作③果酒和果醋的制作器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒发酵果醋发酵将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用取新鲜葡萄，用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干除灰去污无需多次，防止菌种减少避免葡萄破损，减少杂菌污染用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖①有氧条件，快速繁殖②防止产生的CO2造成发酵液溢出18-30℃发酵，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵10-12d。排出CO2，防止爆裂当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30-35℃，时间为7-8d。空气中的醋酸菌进入考点一传统发酵技术的应用知识点二、传统发酵食品的制作③果酒和果醋的制作思考：如何检测果酒(发酵10~12d)和果醋(发酵7~8d)的制作是否成功？果酒：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）果醋：a.闻

b.品尝

c.使用pH试纸检测和比较发酵前后的pH值

d.观察醋酸菌膜（白色菌膜）是否形成。考点一传统发酵技术的应用知识点二、传统发酵食品的制作③果酒和果醋的制作扩展：果酒发酵与果醋发酵的装置前期：打开→让酵母菌快速繁殖后期：关闭→无氧发酵酒精发酵醋酸发酵：打开（接入气泵）打开→排出CO2为什么排气口胶管长而弯曲？

防止空气中微生物的污染取样监测酒精发酵、醋酸发酵：关闭【情境推理·探究】1.如图为果酒和果醋制作的实验装置图。请据图思考回答下列问题：(1)甲、乙、丙的作用分别是__________________________________________________________。通入空气(氧气)、排气、取样(对发酵的情况进行及时的监测)(2)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当_______，原因是____________________________________________________________。(3)醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都需要打开，其原因是_______________________________________________________________________________。(4)果酒搁置时间过久会有酸味的原因是________________________________________________________________。不恰当葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且不能将排气口淹没醋酸菌是好氧细菌，在生活过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸(1)腐乳与豆腐相比，所含有机物的种类和能量有哪些变化？为什么？

腐乳中有机物的种类增加了，所含的能量却减少了。因为豆腐中的蛋白质被分解成了小分子的肽和氨基酸。(2)制作泡菜时配制的盐水为什么要先煮沸，再冷却使用？煮沸的原因：一是为了杀死盐水中的杂菌，二是为了排出溶解的氧气；冷却是防止温度过高杀死发酵所需要的乳酸菌。(3)制作葡萄酒的过程中，每隔12h左右拧松瓶盖，目的是什么？能否打开瓶盖？为什么？拧松瓶盖的目的是放出CO2，防止发酵瓶内因气压过大而爆裂。不能打开瓶盖，因为要避免杂菌污染发酵液。大本P310考向1围绕泡菜、果酒和果醋制作，考查科学探究能力1.(2023·山东卷，12)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是(

)A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸菌被杀死B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低C大本P310A2.(2024·中原名校联考)有关泡菜中亚硝酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐的浓度有关(如图)，下列有关叙述不正确的是(

)A.食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成越快，亚硝酸盐含量峰值出现的越早B.取食泡菜时，时间别太长，防止空气进入C.臭味的产生可能与取食过程中带入坛内油脂类物质有关D.所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌大本P310C考向2果酒、果醋的制作3.(2022·湖北卷，11)关于白酒、啤酒和果酒的生产，下列叙述错误的是(

)A.在白酒、啤酒和果酒的发酵初期需要提供一定的氧气B.白酒、啤酒和果酒酿制的过程也是微生物生长繁殖的过程C.葡萄糖转化为乙醇所需的酶既存在于细胞质基质，也存在于线粒体D.生产白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但发酵过程中起主要作用的都是酵母菌大本P311B4.(2024·广东四校联考)老面是指馒头发酵后剩下的含有酵母菌的生面团，可用于再次发酵。老面发酵与酵母发酵的基本原理相同，但由于老面中混有杂菌，在酵母菌将葡萄糖分解成酒精后，部分酒精可进一步被氧化成乙酸，导致面有酸味。为了中和酸味，人们常往发面中加入适量食用碱，碱与乙酸发生反应的同时能产生CO2，下列说法错误的是(

)A.葡萄糖分解生成酒精的过程属于放能反应B.酒精氧化生成乙酸的过程能使面团变得膨松C.老面发酵时有酸味可能是因为醋酸菌在有氧条件下将葡萄糖分解成乙酸D.老面发酵时添加的食用碱可使面团更膨松大本P311菌种名称生物分类代谢类型适宜温度应用发酵对氧的需求乳酸菌酵母菌醋酸菌真核生物异养兼性厌氧果酒，面包

前期需氧，后期不需氧原核生物异养需氧30—35℃果醋一直需氧原核生物异养厌氧泡菜，酸奶密闭厌氧18—30℃18—20℃原理过程C2H5OH+O2→CH3COOH（醋酸）+H2O+能量酶②-1酵母菌先在有氧条件下大量繁殖②-2再在无氧条件下进行酒精发酵C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量酶C6H12O6→2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量酶③-1醋酸菌在氧气、糖源充足时,将糖分解成醋酸C6H12O6+2O2→2CH3COOH+2CO2+2H2O+能量酶③-2当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸①乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸C6H12O6→2C3H6O3（乳酸）+能量酶回顾在上述传统发酵食品：利用天然菌种，存在

、

，

易造成发酵食品品质不一。传统发酵食品制作过程中存在的问题菌种差异杂菌情况不明发酵过程控制缺乏标准工业大规模生产：先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵，从而缩短发酵时间，确保品质稳定。改善考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程(1)基本概念：发酵工程是指利用

的特定功能，通过________________，规模化生产对人类有用的产品。微生物现代工程技术微生物自然界的微生物诱变育种的微生物基因重组的微生物工程菌产品：利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒利用乳酸菌发酵制造的酸奶利用工程菌生产的人胰岛素实质：利用微生物进行产品生产产物：代谢物或微生物细胞本身考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程(2)基本环节：选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程接种选育菌种配制培养基扩大培养灭菌发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品发酵工程的首要条件①从自然界中筛选②诱变育种③基因工程育种获得性状优良的菌种考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程接种选育菌种配制培养基扩大培养灭菌发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品增加菌种数量，缩短生产周期

液体培养基扩大培养接种选育菌种配制培养基扩大培养灭菌发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品

在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。廉价且易于获得

液体培养基考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程接种选育菌种配制培养基扩大培养灭菌发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品

发酵工程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。

在发酵之前必须采用高压蒸汽对大型发酵罐、培养基和附属设备进行灭菌。防止杂菌污染考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程接种选育菌种配制培养基扩大培养灭菌发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品

将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程接种选育菌种配制培养基扩大培养灭菌发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品发酵工程的中心环节①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→了解发酵进程②及时添加必需的营养物质组分来延长菌体生长稳定期的时间→得到更多的发酵产物③严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件→得到所需的发酵产物考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程发酵罐示意图抽取样本进行检测调节罐温调节罐压控制溶解氧使微生物与发酵液混合均匀，加快O2的溶解以及散热接种选育菌种配制培养基扩大培养灭菌发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品发酵产物类型分离、提纯方法微生物细胞代谢物过滤、沉淀等方法提取、分离和纯化（根据产物的性质采用蒸馏、萃取、离子交换）考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程传统发酵技术发酵工程发酵菌种产物发酵后处理天然微生物不是单一的组分单一菌种单一的组分一般不会再对产物进行分离和提纯处理会对产物进一步分离、提纯考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程考点二发酵工程及其应用知识点三、发酵工程(3)特点：(4)应用：医药其他食品农牧温和丰富低廉专一污染小容易处理考点二发酵工程及其应用知识点四、发酵工程的应用1.在食品工业上的应用：大豆中蛋白小分子肽＋氨基酸酱油黑曲霉淋洗、调制各种谷物、水果酵母菌各种酒类淀粉淀粉酶黑曲霉葡萄糖柠檬酸合成酶柠檬酸谷氨酸棒状杆菌发酵氧气谷氨酸处理味精（谷氨酸钠）①生产传统的发酵产品②生产食品添加剂③生产酶制剂从生物体中提取的具有酶特性的一类化学物质考点二发酵工程及其应用知识点四、发酵工程的应用2.在医药工业上的应用：动植物的基因微生物直接改造微生物转入微生物病原体的抗原基因转入发酵工程药物药物疫苗各种抗生素多种氨基酸多种激素多种免疫调节剂基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合考点二发酵工程及其应用知识点四、发酵工程的应用3.在农牧工业上的应用：①生产微生物肥料利用微生物代谢物

抑制土壤中病原微生物的生长增进土壤肥力，改良土壤结构②生产微生物农药利用微生物或其代谢物→防治病虫害③生产微生物饲料单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体考点二发酵工程及其应用知识点四、发酵工程的应用4.在其他方面上的应用：(1)解决资源短缺与环境污染问题利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质(2)将极端微生物应用于生产实践极端微生物：能在极端恶劣的环境（高温、高压、高盐和低温等环境）中正常生活嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量考点二发酵工程及其应用

我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题：(1)制麦过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？酵母菌不能直接利用淀粉做碳源(2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶5.啤酒的工业化生产流程及发酵过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，延长它的保存期。消毒终止后发酵过滤过滤、调节、分装啤酒进行出售。提醒：①主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，后发酵一段时间后才能饮用。课本P24“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别类型精酿啤酒普通啤酒是否添加食品添加剂发酵规模发酵时间产量价格不添加添加小规模大规模发酵时间长发酵时间短产量低低产高价格高价格低1.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，啤酒会变酸，你知道这是发生了什么变化吗？

醋酸菌是一种好氧细菌，若啤酒发酵罐密封不严，酒精就会在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为乙酸。2.微生物肥料使作物增产的原理是______________________________________ _________________________________________________________________。3.微生物农药防治农林害虫的原理是____________________________________。

微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等能增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长利用微生物或其代谢物来防治病虫害大本P312考向

结合发酵工程的应用，考查科学探究1.(2023·浙江6月选考，12)关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是(

)A.糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖B.发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测C.若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封不严D.蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵D大本P312B2.(2024·广东珠海调研)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法错误的是(

)A.用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期大本P312D3.(2024·广东六校联考)五味子果实成熟期在8、9月份，由于其鲜果挂果期短，常温下不易储存。利用五味子干果酿酒可为五味子产业化调整提供一条新的途径。利用五味子生产果酒的流程是：五味子→分选→烘干→去梗→清洗→加20倍水煮沸30min→加水→调整成分→接种酵母→发酵(带渣)，过滤→五味子原酒→陈酿，过滤→调配→杀菌→成品。下列相关叙述错误的是(

)A.分选过程需把霉变的五味子剔除，防止影响果酒质量B.加20倍水煮沸30min的目的是把五味子中的成分释放出来从而有利于发酵C.调整发酵液成分的目的之一是为酵母菌的繁殖及发酵提供适宜的pHD.可将五味子原酒升高温度后，接种醋酸菌密封后即可得到五味子果醋大本P3123.(2021·重庆卷，25)人类很早就能制作果酒，并用果酒进一步发酵生产果醋。 (1)人们利用水果及附着在果皮上的________菌，在18～30℃、无氧条件下酿造果酒；利用乙酸菌在_______________