高三生物一轮复习课件发酵工程

高三一轮复习

选择性必修三第一章

发酵工程传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用高三一轮复习

选择性必修三

知

识

点考点一传统发酵技术的应用考点二发酵工程及其应用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肽氨基酸甘油脂肪酸+酵母、曲霉和毛霉等多种微生物+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：空气、植物体表③种类：乳酸链球菌、乳酸杆菌（无氧条件）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）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：如何检测果酒和果醋的制作是否成功？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例题1：(2023·江苏泰州高三一模)米酒、酸奶、泡菜等都属于传统发酵制品，下列相关叙述正确的是（

）A.制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母B.米酒发酵液中冒出的“气泡”都来源于酵母菌无氧呼吸C.酸奶和泡菜制作中均需要及时通氧，保证乳酸菌的有氧呼吸D.为降低杂菌污染，发酵前需要对器具、原料等进行灭菌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例题2如图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况，下列相关叙述正确的是（

）A.果酒发酵所需的最适温度高于果醋B.过程①②在酵母菌细胞中发生的场所相同C.过程⑤需要氧气而过程④不需要氧气D.进行果酒、果醋发酵的微生物均为真核生物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-淀粉酶本

课

结

束本课件只整理了相关考点内容和部分例题，可自行添加相关课后习题微生物的培养技术与应用高三一轮复习

选择性必修三

知

识

点考点一微生物的基本培养技术考点二微生物的选择培养和计数考点一微生物的基本培养技术知识点一、培养基的配制(1)概念：人们按照微生物对

的不同需求，配制出的供其____________的营养基质。(2)用途：用以

微生物或积累其

。营养物质生长繁殖培养、分离、鉴定、保存代谢物考点一微生物的基本培养技术知识点一、培养基的配制(3)种类(按物理性质分)培养基种类培养基特点作用固体培养基微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种半固体培养基观察微生物的运动、分类、鉴定液体培养基常用于工业生产、微生物的扩大培养添加凝固剂（琼脂）不加凝固剂添加凝固剂（琼脂）考点一微生物的基本培养技术知识点一、培养基的配制(3)种类(按用途分)培养基种类培养基特点作用基本培养基满足多种微生物的营养需求选择培养基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，培养、分离出特定微生物鉴别培养基用于区分和鉴定不同微生物营养物质齐全加入某种指示剂如含某种抗生素或缺少某种物质考点一微生物的基本培养技术知识点一、培养基的配制(4)配方①主要营养物质：水、

、氮源、

。碳源无机盐碳源无机碳源：有机碳源：CO2、CO32-、HCO3-牛肉膏、蛋白胨、糖类→自养微生物→异养微生物氮源无机氮源：有机氮源：N2、NH4＋、NO3-、NH3牛肉膏、蛋白胨、尿素考点一微生物的基本培养技术知识点一、培养基的配制(4)配方②其他条件：pH、

和氧气。如表：特殊营养物质微生物乳酸杆菌霉菌细菌厌氧微生物特殊需求添加______一般pH调至____一般pH调至__________________维生素酸性无氧或弱碱性中性考点一微生物的基本培养技术知识点二、无菌技术(1)目的：获得

的微生物培养物。(2)关键：防止

污染。(3)方法：

和

。纯净杂菌消毒灭菌项目消毒灭菌作用强度作用程度杀死物体表面或内部

微生物杀死物体内外

的

微生物适用对象温和强烈一部分所有实验操作的空间、操作者双手培养器皿、接种用具和培养基考点一微生物的基本培养技术知识点二、无菌技术项目消毒灭菌方法①物理方法：煮沸消毒巴氏消毒紫外线消毒耐高温的液体不耐高温的液体接种室、接种箱②化学方法：碘酒、酒精、双氧水生物活体、操作台等③生物方法：利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物①湿热灭菌（高压蒸汽灭菌）培养基注意：培养基先调pH，再灭菌②干热灭菌：

耐高温，需保持干燥的物品（玻璃、金属器皿）③灼烧灭菌：接种环、接种针、瓶口考点一微生物的基本培养技术知识点三、微生物的纯培养纯培养过程：配制培养基、灭菌、接种、分离和培养考点一微生物的基本培养技术纯培养的过程(以酵母菌为例)：湿热灭菌法（高压蒸汽灭菌法）灭菌前调pH瓶口灼烧灭菌→防杂菌污染温度：50℃左右操作：酒精灯火焰旁进行等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置①防止培养基表面的水分过度挥发②防止皿盖上的水珠落入培养基(1)制备培养基知识点三、微生物的纯培养考点一微生物的基本培养技术纯培养的过程(以酵母菌为例)：(2)接种和分离酵母菌：平板划线法划3个平板（重复实验）1个不划线（空白对照）连续划线法分区划线法①接种环只蘸一次菌液,要在培养基不同位置连续划线多次②每次划线前后灼烧接种环进行灭菌③划线首尾不能相接④划线后，培养皿倒置培养知识点三、微生物的纯培养考点一微生物的基本培养技术知识点三、微生物的纯培养(3)培养酵母菌将接种后的平板和一个

的平板倒置，放入28℃左右的恒温培养箱中培养24～48h。未接种纯培养的过程(以酵母菌为例)：思考：如果未接种的培养基表面如果有菌落生长，说明了什么？说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备考点二微生物的选择培养和计数知识点四、选择培养基(1)概念：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。(2)原理：人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度和PH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长。①加入青霉素→分离得到酵母菌和霉菌等真菌②培养基缺乏氮源→分离得到固氮微生物③培养基缺乏有机碳源→分离得到自养型微生物④在高盐环境→分离得到耐盐微生物考点二微生物的选择培养和计数知识点五、微生物的选择培养与数量测定问题：

土壤中含有能分解尿素的细菌，如何设计培养基将其分离出来？能合成脲酶CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3

脲酶NO3-、NH4＋被植物吸收

设计一种选择培养基，用尿素作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分离出来考点二微生物的选择培养和计数知识点五、微生物的选择培养与数量测定1g土壤中有多少能分解尿素的细菌？分离：利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，获得分解尿素的细菌的纯培养物计数：测定分解尿素的细菌的数量稀释涂布平板法方法：（1）原理：（2）关键：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌恰当的稀释度考点二微生物的选择培养和计数知识点五、微生物的选择培养与数量测定稀释涂布平板法①酸碱度接近中性的潮湿土壤取样→②将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。考点二微生物的选择培养和计数知识点五、微生物的选择培养与数量测定→③取0.1mL菌液，滴加到培养基表面→④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中→⑤将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布→⑥用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀→⑦待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入恒温培养箱中培养稀释涂布平板法考点二微生物的选择培养和计数知识点五、微生物的选择培养与数量测定稀释涂布平板法问题1：培养时要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养为什么？空白对照，检测培养基是否灭菌彻底考点二微生物的选择培养和计数知识点五、微生物的选择培养与数量测定稀释涂布平板法问题2：实验中用到什么培养基，数量分别是多少？牛肉膏蛋白胨培养基选择培养基102103104105106不同稀释倍数的已接种的牛肉膏蛋白胨培养基各一个102103104105106不同稀释倍数的已接种的选择培养基每种稀释倍数至少3个减少实验误差,保证实验结果更准确检测选择培养基是否具有选择性未接种未接种考点二微生物的选择培养和计数知识点五、微生物的选择培养与数量测定稀释涂布平板法对照的培养皿中对照的培养皿中少于考点二微生物的选择培养和计数主要方法稀释