高三生物一轮复习课件第33讲传统发酵技术的应用

第33讲传统发酵技术的应用、

发酵工程及其应用一发酵与传统发酵技术

1.发酵的概念和种类：(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。(2)种类：有氧发酵(如醋酸发酵、谷氨酸发酵)和_________(如酒精发酵)。2.传统发酵技术的概念：直接利用原材料中天然存在的_______，或利用前一次发酵保存下的面团、卤汁等发酵物中的_______进行发酵、制作食品的技术。微生物微生物的代谢无氧发酵微生物微生物【自主探究】请结合教材P9-10，思考以下问题：1.举例说出传统发酵食品有哪些？2.泡菜、果酒、果醋和腐乳发酵所需的菌种是什么？其代谢类型是什么？3.说出泡菜、果酒、果醋的发酵原理，了解其制作过程和注意事项。4.分析在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？如何检测果酒和果醋？。一传统发酵食品的制作一传统发酵食品的制作

1.制作原理：(1)所用菌种。①泡菜：_______。②果酒：_______。③果醋：_______。乳酸菌酵母菌醋酸菌③装坛：将菜料装入泡菜坛内半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满

④密封：将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖⑤发酵：向坛盖边沿的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补

充水，根据室内温度控制发酵时间在泡菜发酵初期，酵母菌等较为活跃，发酵产物中有较多的CO2，防止发酵液溢出坛外；防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂；同时留有一定空间，也更方便拿取泡菜。创造无氧环境(3)制作泡菜的方法步骤。（室温条件）①盐水配制：用清水和食盐配制质量分数为5%～20%的盐水，煮沸冷却

②菜料加工：将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀并晾干过高：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。杀菌除氧(生命观念)泡菜腌制中乳酸菌、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初期少(有O2，乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(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)发酵后期减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)继续增多，pH继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)变化曲线项目果酒制作果醋制作菌种酵母菌（18-30℃，28℃最适）醋酸菌（30-35℃）菌种代谢类型异养兼性厌氧异养好氧发酵过程a.在_____条件下大量繁殖：C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量。b.在_____条件下进行酒精发酵：C6H12O6

2CO2+2C2H5OH(酒精)+能量a.糖源、氧气均充足：将糖分解为醋酸；b.糖源不足、氧气充足：C2H5OH+O2H2O+CH3COOH(醋酸)+能量1．制作原理与发酵条件有氧无氧一传统发酵食品的制作——果酒和果醋①发酵瓶、榨汁机等器具消毒：用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的

酒精消毒，晾干②挑选、冲洗葡萄：用清水冲洗1～2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会防止野生菌种数量减少，影响发酵;①先让酵母菌快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；②防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。2．制作果酒和果醋的方法步骤④果酒发酵的控制：温度控制在18～30

℃，每隔12h左右拧松瓶盖一次(注意：不是打开瓶盖)，再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d⑤监测发酵情况：从发酵瓶口取样监测发酵情况⑥果醋发酵：果酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，温度控制在

30～35

℃，时间为7～8d排出气体防止杂菌污染空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖2．果酒制作发酵装置及各部件的作用（1）在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？如何检测果酒和果醋？①果酒：发酵液（会或不会）

出现气泡；

紫色葡萄皮的

进入发酵液,使葡萄酒呈

色。②果醋：一般（会或不会）

出现气泡，

原因：发酵完成时，在发酵液的液面会出现一层菌膜，是

。会花青素深红不会醋酸菌菌膜【思考讨论】(2)在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？（P7）①制酒过程中，还会存有

等微生物；

乳酸菌、醋酸菌②控制乳酸菌数量

：

控制醋酸菌数量

：发酵为醋酸使果酒变质减少O2含量、调节发酵温度、pH调节pH等；果酒：通过酸性重铬酸钾检验酒精果醋：通过观察菌膜的形成、pH试纸检测发酵前后发酵液的pH变化都可以通过嗅味、品尝等区分出来检测方法：2．发酵工程的基本环节1．核心概念发酵工程：发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。(P1)1发酵工程基本环节1发酵工程基本环节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。生产柠檬酸生产啤酒生产青霉素生产味精黑曲霉啤酒酵母黄青霉谷氨酸棒状杆菌在菌种确定之后，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。接种选育菌种制备培养基扩大培养灭菌发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养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。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。电动机排气管pH计冷却水排出口冷却夹层发酵液搅拌叶轮生物传感器装置空气入口放料管阀门培养物或营养物质的加入口观察孔取样管温度传感器和控制装置冷却水进入口

这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要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。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、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，而且会影响微生物代谢物的形成。如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。(6)发酵罐内发酵(发酵工程的中心环节)①了解发酵进程：随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等；②及时添加必需的营养组分；③严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件(7)分离、提纯产物①发酵产品是微生物细胞：在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥；②发酵产品是代谢物：根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品操作流程注意事项(1)选育菌种①从自然界中筛选；②通过诱变育种或基因工程育种获得(2)配制培养基在菌种确定后选择原料，反复试验确定培养基配方(3)灭菌培养基和发酵设备都必须严格灭菌(4)扩大培养在发酵之前进行(5)接种无菌操作3.发酵工程的特点生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等。4．发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用。①生产传统的发酵产品：酱油、各种酒类等。②生产各种各样的食品添加剂：柠檬酸、味精等。③生产酶制剂：α­淀粉酶、β­淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。(2)在医药工业上的应用：结合基因工程、蛋白质工程生产生长激素释放抑制激素和乙型肝炎疫苗。(P26)(3)在农牧业上的应用。①生产微生物肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥。②生产微生物农药：利用微生物或其代谢产物来防治病虫害属于生物防治。③生产微生物饲料：单细胞蛋白。(4)其他方面的应用：利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。注意：单细胞蛋白指的是微生物菌体。———————■链教材资料·发展科学思维■———————1．某生产谷氨酸的发酵装置，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，但在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N­乙酰谷氨酰胺，由此可知_________________________________________________________________。为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，其主要做法是_________________________________________________________________。2．观察分析教材第24、25页“啤酒的工业化生产流程”，思考回答：与传统的发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？提示：接种单一高质量菌种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。环境条件不仅影响微生物的生长繁殖，而且也会影响微生物代谢物的形成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1.判断下列有关泡菜制作叙述的正误：(1)发酵是利用微生物生产所需代谢产物的一种生产方式，通常说的乳酸菌发酵是厌氧发酵。 ()(2)乳酸菌是严格厌氧菌，无氧呼吸产物是乳酸与CO2。 ()分析：乳酸菌无氧呼吸产物是乳酸，不产生CO2。(3)乳酸菌与酵母菌在结构上的主要差异是前者没有核膜、核仁。()(4)腌制泡菜时的温度、食盐用量和发酵时间均会影响泡菜的品质。()√×√√(5)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵。 ()分析：泡菜发酵需要无氧环境，要选火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合

好的泡菜坛，发酵过程中需要在坛沿注满水，起到密封作用。√(6)泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜。 ()分析：泡菜发酵过程中亚硝酸盐的含量变化是先增加后减少，应等发酵到一定时间，亚硝酸盐含量下降后食用，以防中毒。×(7)制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少。 ()分析：制作泡菜的过程中，乳酸菌进行无氧呼吸消耗有机物，有机物的干重减少，种类增多。(8)若制作的泡菜咸而不酸最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌的发酵过程。 ()分析：如果泡菜盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水，抑制乳酸菌生长，制作的泡菜会“咸而不酸”。×√2.判断下列有关果酒和果醋制作叙述的正误：(1)在葡萄酒的自然发酵中，需要人工添加酵母菌种。 ()分析：在葡萄酒的自然发酵中，菌种来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)在果酒发酵后期，拧开瓶盖的间隔时间可延长。 ()分析：在果酒发酵后期，由于瓶中的营养物质减少，单位时间内产生的CO2的量减少，所以拧开瓶盖的间隔时间可以适当延长。×√(3)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵所需的最适温度。 ()分析：醋酸菌是嗜温菌，果醋发酵的最适温度高于果酒发酵所需的最适温度。(4)红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的。 ()分析：红色素存在于液泡中，在发酵过程中，生物膜的通透性被破坏，红色素进入发酵液导致葡萄酒变红。×√1．(2022·天津质检)图甲是传统发酵技术的装置图，图乙是果酒和果醋制作过程中发生的物质变化。下列有关叙述中，错误的是(

)

A．甲装置既可用于果醋的制作，也可用于果酒的制作B．使用甲装置制作果醋时，要打开阀a，关闭阀bC．制作果酒和果醋的过程中，发酵液的pH都会降低D．过程③和④都需要氧气的参与，但反应场所不同B2.《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”。下列有关叙述错误的是A.该方法的原理是醋酸菌在缺少糖源时可将乙醇最终转化为乙酸B.加水的目的是对酒进行稀释，避免酒精浓度过高杀死醋酸菌C.“衣”位于变酸的酒表面，是由原酒中的酵母菌大量繁殖形成的D.挠搅有利于酒精与醋酸菌充分接触，还可以增加溶液中的溶解氧C3．我国制作泡菜的历史悠久。清末曾懿《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;坛口上覆一盖，浸于水中，使空气不得入内，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……”下列相关叙述错误的是(

) A．发酵初期出现的气泡可能来自菜上附着的酵母菌的细胞呼吸B．“坛口上覆一盖，浸於水中”是为了创设坛内的无氧环境C．“泡菜之水，用花椒和盐煮沸”，其目的就是为了调味D．“如有霉花”说明泡菜遭到污染，可加适量烧酒抑制杂菌生长答案：C

4.(2021·山东，12)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D5.(2020·江苏，18)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是A.选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁B.将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁C.酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气D.酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵B6.(2020·山东，12)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C7．(2022·临沂二模)啤酒生产的简要流程如图所示，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A4.(2018·海南，30)葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的，酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约

的空间，这种做法的目的是__________________________________________________(答出两点即可)。不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染为酵母菌大量繁殖提供O2；防止发酵旺盛时发酵液溢出回答下列问题：(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是____________________________________________(答出两点即可)。1/3(3)某同学若用乙装置进行发酵，并设置两个不同处理组(乙A和乙B)，乙A装置中保留一定量的氧气，乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势，如曲线图所示。图中曲线①、②、③依次表示__________、___________、___________含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于_________生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于_____(填“自养”或“异养”)生物。乙A中氧气乙B中酒精乙A中酒精兼性厌氧异养4．(2022·烟台调研)泡菜的制作容易受环境条件的影响，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短等，均会造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。某研究小组以“测定泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量的变化”为课题开展了如下研究。①取3个泡菜坛，分别编号为A、B、C。②向3个泡菜坛内分别加入调味料和0.6kg洗净的新鲜大白菜。③向3个泡菜坛内分别加入2L浓度依次为3%、5%、7%的食盐水。④密封后置于相同的环境中发酵。(1)制作泡菜的主要菌种是________，其代谢类型是_____________。(2)该实验的自变量是____________。实验中食盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是__________________________________________________________________。(3)图中浓度为3%的食盐水的测定结果，说明_____