高三生物一轮复习课件第1讲：传统发酵技术的应用和发酵工程及应用

第十二单元发酵工程第1课传统发酵技术和发酵工程及应用需氧发酵

。厌氧发酵

。一、发酵技术及“传统发酵产物”的制作发酵醋酸发酵、谷氨酸发酵酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵

传统发酵：利用天然存在的微生物，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。以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。传统发酵常见菌种：

。酵母菌、醋酸菌、乳酸菌、毛霉等1、腐乳参与发酵的微生物：发酵原理：豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸。毛霉（酵母、曲霉等）2、制作泡菜盐水5%--20%煮沸？冷却？只能装八分满食盐的作用：过高：过低：煮沸：冷却：乳酸发酵受抑制；杂菌易繁殖，泡菜变质。杀菌，去除溶解氧。不影响乳酸菌的生命活动创造无氧环境目的：调味，杀菌腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵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（乳酸积累，抑制其他菌活动）增多（有酸味且清香）（pH下降）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（酸度过高），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）发酵初期：蔬菜表面带入的微生物，主要以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等较为活跃，发酵产物为乳酸、乙醇、醋酸和CO2等。CO2气泡会间歇性地从坛沿水槽中放出，使坛内逐渐形成无氧状态。此时泡菜液的含酸量为0.3%～0.4%，是泡菜初熟阶段，其菜质咸而不酸、有生味。发酵中期：乳酸不断积累，pH下降，无氧状态形成。这时乳酸的积累量可达到0.4%～0.8%，pH为3.5～3.8。大肠杆菌、酵母菌和霉菌等其他微生物的活动受到抑制。这一时期为泡菜完全成熟阶段，泡菜有酸味且清香。发酵后期：乳酸含量继续增加，可达1.0%以上。当乳酸含量达到1.2%以上时，乳酸菌的活动受到抑制，发酵速度逐渐变缓甚至停止。此阶段泡菜酸度过高，风味不协调。(1)制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的 ()(2)

泡菜“咸而不酸”最可能的原因食盐浓度过高，抑制乳酸菌生长，产生乳酸较少（）(3)加入“陈泡菜水”的目的是增加乳酸菌的含量

()(4)泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生，腌制方法、时间长短和温度高低等条件都对亚硝酸盐的含量有影响（）√√判断：√√1．传统发酵利用的菌种是人工保留的菌种。

(

)2．泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件。

(

)3．在制作果酒、果醋时，适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。

(

)4．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。

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)5．分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。

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)6．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。

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)7．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。

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)××√√√√×例1．我国制作泡菜历史悠久。《中馈录》中记载：“泡盐菜法，定要覆水坛。此坛有一外沿如暖帽式，四周内可盛水；坛口覆一盖，浸于水中……则所泡之菜不得坏矣。泡菜之水，用花椒和盐煮沸，加烧酒少许……如有霉花，加烧酒少许。坛沿外水须隔日一换，勿令其干。”下列说法正确的是(

)A．“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”的目的是彻底灭菌B．“霉花”主要由酵母菌繁殖形成，酵母菌往往来自蔬菜C．“坛沿外水须隔日一换，勿令其干”以保证坛内适宜湿度D．分离泡菜汁中的乳酸菌，可用稀释涂布平板法和MS培养基B例2．工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的______可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供______。(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的______、______能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和______。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。蛋白质碳源蛋白酶脂肪酶氨基酸异养好氧例2．工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于__________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是_____________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是________________________(答出1点即可)。乳酸(或酒精、食盐)原核生物酒精和CO2

3、制作果酒和果醋用70%的酒精消毒发酵温度：发酵时间：发酵温度：发酵时间：先冲洗再除枝梗，不能连续冲洗避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会检测是否产生酒精的方法？酸性重铬酸钾溶液检测（橙色→灰绿色）30～35℃7—8天18-30℃10—12天每隔12h左右将瓶盖拧松（不是打开）?使二氧化碳排出，不打开瓶盖是防止氧气和有害杂菌进入留有1/3的空间?为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，防止发酵时汁液溢出。果酒果醋腐乳泡菜微生物类型原理发酵温度是否需氧检测方法酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌酵母菌的无氧呼吸产生酒精28℃左右，

前期需氧，后期无氧酸性条件下重铬酸钾与其反应呈灰绿色醋酸菌的有氧呼吸产生醋酸30~35℃需氧品尝、pH试纸检测毛霉等微生物产生蛋白酶和脂肪酶15～18℃需氧乳酸菌无氧呼吸产生乳酸室温无氧条件pH检测，亚硝酸盐的检测小结：果酒、果醋、腐乳、泡菜制作的区别代谢类型异养需氧型异养兼性厌氧型异养需氧型异养厌氧型例1．我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是(

)A．“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B．“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C．“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D．“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡C例2．以苹果汁为原料，经酒精发酵、再经醋酸发酵可制得果醋。下列说法正确的是(

)A．酒精发酵阶段和醋酸发酵阶段的适宜温度相同B．酒精发酵阶段和醋酸发酵阶段均有大量气体产生C．在醋酸发酵阶段醋酸杆菌将酒精转化为醋酸D．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖，酒精发酵过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加C例3、某小组利用塑料饮水杯、充氧泵、空气过滤器、回旋式单向阀硅胶管等材料制作的一种新型的果酒、果醋两用发酵装置，如下图。请分析回答：(1)制作果酒和果醋利用的微生物分别是________、________。(2)图中________和不锈钢气泡石能为发酵罐中的培养液进行充氧操作，________能为通入的空气进行无菌过滤，从而对发酵罐中的培养液实现无菌换气。(3)酿制果酒时一般将温度控制在________℃，图示装置一般要先通气后紧闭软管夹，通气的目的是_________________________。若要检测果汁发酵后是否有酒精产生，可从出料口取2mL发酵液加入试管，再滴加0.5mL______溶液，观察是否呈现_____色。酵母菌醋酸菌充氧泵空气过滤器18～30

有利于酵母菌的繁殖酸性重铬酸钾灰绿二、发酵工程及应用1．发酵工程的基本环节自然界中筛选、诱变育种、基因工程育种等。发酵工程中所用菌种大多为单一菌种培养基和发酵设备提供足量菌种菌种确定之后，配制培养基；配方要经过反复试验才能确定。目的：菌体本身：代谢物：发酵条件的控制（参考资料）菌种来源：对什么进行灭菌？过滤、沉淀；根据产物的性质采取合理的分离提纯方法主要包括微生物的代谢产物、酶、菌体本身例．发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，在发酵过程中，发酵条件的控制至关重要。下列关于发酵条件的控制的叙述不正确的是(

)A．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，因此发酵过程要严格控制发酵条件B．发酵过程中微生物代谢产热和机械搅拌产热，会使发酵温度升高，因此要及时调节发酵罐温度C．培养基中营养物质的利用和代谢物的积累，可能会导致发酵液pH发生改变，如工业酿酒会导致pH上升D．现代工业发酵对发酵条件的监测和控制是通过计算机系统实现的，可以使发酵过程处于最佳状态C1.焙烤的目的：___________________________；2.蒸煮的目的：__________________________________；2、发酵工程的应用---啤酒的工业化生产流程主发酵：完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成。后发酵：主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，才能形成澄清、成熟的啤酒。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，并对糖浆灭菌例．啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下：①大麦种子发芽，释放淀粉酶；②加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活；③将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉；④淀粉分解，形成糖浆；⑤糖浆加入啤酒花，蒸煮；⑥加入酵母菌，发酵；⑦过滤，77℃保温30

min；⑧过滤、分装啤酒进行出售。回答下列问题：(1)大麦种子细胞中合成淀粉酶的场所是________。(2)流程⑤蒸煮的目的是终止酶的进一步作用，并________________。流程⑥在加入酵母菌前，需进行的操作为________，该操作的目的是___(3)77℃保温30min的操作类似于巴氏消毒法，该操作的目的既能杀死啤酒中的微生物，又能保证____________________________。(4)若要进一步研究淀粉酶的特性，需从发芽大麦种子中提取和分离淀粉酶，主要步骤是原料处理→________→纯化→纯度鉴定。核糖体对糖浆（糖浆和啤酒花）进行消毒冷却避免杀死菌种(或保持酵母细胞的活性)

啤酒中的营养成分不（少）破坏(或啤酒中的营养成分不（或少）流失)粗分离食品工业医药工业生产传统发酵食品农牧业其他方面生产食品添加剂发酵工程应用生产酶制剂采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品生产微生物肥料生产微生物农药生产微生物饲料解决资源短缺与环境污染问题将极端微生物应用于生产实践酱油,酿酒①柠檬酸（黑曲霉）②味精（谷氨酸棒状杆菌）α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、脂肪酶等如:利用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激素如通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素。利用微生物或其代谢物来防治病虫害（生物防治）单细胞蛋白：微生物菌体（细菌的蛋白质含量占细菌干重的60%--80%）如：利用苏云金杆菌防治多种农林虫害；利用白僵菌防治玉米螟。利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等。利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂等；36．单细胞蛋白可以作为食品添加剂。单细胞蛋白是微生物产生的单一纯净的蛋白质。（）1．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。(

)2．分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。(

)3．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。(

)4．利用发酵工程技术生产的微生物农业药物仅是利用其代谢产物来防治病虫害的。(

)5．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢产物、酶及菌体本身。(

)判断：√√√√××利用微生物或其代谢物来防治病虫害（生物防治）单细胞蛋白是微生物菌体例1．维生素C(Vc)是人和许多动物必需的营养物质。我国微生物学家分别利用氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌，采用两次微生物发酵的方法，使Vc的生产步骤更加简单。下列有关利用两次微生物发酵法进行工业化生产Vc的叙述，错误的是(

)A．可用稀释涂布平板法分离纯化生产所需的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌B．生产过程中可用显微镜直接计数法检测单位体积的培养液中的两种活菌数目C．生产过程中需要对发酵设备和培养基进行严格的灭菌处理，以防止杂菌污染D．可用诱变或基因工程方法培育更加高产的氧化葡萄糖酸杆菌和假单孢杆菌菌种B例2．(广东选择性考试)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为__________，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用__________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有______________________(答出两种方法即可)等。(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是______(答出两点即可)。唯一碳源稀释涂布平板法诱变育种、基因工程育种高盐的液体环境