备课素材：乳酸菌及其应用 高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

乳酸菌及其应用2019版高中生物学选择性必修三，提到了两种乳酸菌：乳酸菌是原核生物，严格的厌氧呼吸产生乳酸，在泡菜的制作生产过程中的主要菌种。乳酸菌（LAB）是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的统称。这类细菌在自然界分布极为广泛，具有丰富的物种多样性，至少包含18个属，共200多种。除极少数外，其绝大部分都是人体内必不可少的、且具有重要生理功能的菌群，广泛存在于人体的肠道中。乳酸菌不仅是研究分类、生化、遗传、分子生物学和基因工程的理想材料，而且在工业、农牧业、食品和医药等与人类生活密切相关的重要领域具有极高的应用价值。1.乳酸菌的种类、发酵类型和来源从分类上而言，乳酸菌作为真细菌纲目中的乳酸细菌科，形态上不仅仅是杆菌，可分成球菌、杆菌。其中，球形乳酸菌包括链球菌、明串珠菌属、片球菌；杆状菌包括乳球菌、乳杆菌、双歧杆菌等。从发酵类型而言，产物不仅仅是乳酸，可分成同型发酵、异型发酵。同型乳酸发酵是指发酵终产物中90%以上为乳酸的乳酸发酵过程。异型乳酸发酵是指发酵终产物中除乳酸外,还有乙醇、二氧化碳等成分的乳酸发酵过程。从来源上分，不仅仅是植物体内有乳酸菌，大体上可分为动物源乳酸菌和植物源乳酸菌。动物源乳酸菌大都是从健康婴儿的粪便和健康牛、羊肠道中分离提取的，植物性乳酸菌是从泡菜、腌菜、豆瓣酱等传统的植物性发酵食品中分离筛选出来的一类乳酸菌。2.乳酸菌在肉制品生产和酿酒工业中的应用乳酸菌运用于乳制品中最常见的是制作酸奶。酸奶的发酵剂一般由2种及2种以上的乳酸菌混合而成。除了奶制品以外，还在其他二个方面的应用：（1）在肉制品生产中的应用乳酸菌及其产物在肉制品中的应用，以美国及欧州一些国家的研究比较成熟，像意大利的干香肠，德国的半干香肠都是通过乳酸菌发酵而成的。我国在这方面的研究虽起步比较晚，报道不很多，但类似产品也不少，如传统的金华火腿、中式香肠等均属此类。在肉制品加工中加入乳酸菌，由于其发酵产酸，使得ｐＨ值降低，从而使ＮＯ3-还原为ＮＯ2-，更有利于ＮＯ2-分解为ＮＯ，而生成的ＮＯ与肌红蛋白相结合生成亚硝基肌红蛋白，从而使肉制品呈亮红色，与其它不加乳酸菌的肉制品进行比较，发现其具有颜色鲜艳度更加好，红色色素更加稳定的优点。同时，乳酸菌不仅具有一般微生物所产生的有关酶系，而且还可产生一些特殊的酶系，如分解有机酸的酶系、分解脂肪酸的酶系、分解亚硝胺的酶系、控制内毒素的酶系等。这些酶除具有特殊生理功能，还可以改善产品的风味，促进发酵肉制品成熟。（2）乳酸菌在酿酒工业中的应用乳酸菌对白酒口味和品质有很大的影响。乳酸菌利用酒曲中的糖类发酵生成乳酸，乳酸在蒸馏过程中，因受热而部分脱水生成乳酰乳酸。在有关酶的作用下，与乙醇化合生成乳酸乙酯，乳酸乙酯对丰富白酒的风味具有重要的作用，被称为白酒的三大酯类之一。啤酒生产方面，乳酸菌能产生多种抑菌物质，保持啤酒的新鲜度、提高其口感度，避免巴氏杀菌带来的老化味和杀菌味。乳酸菌产生的乳酸可以软化麦芽和酸化麦汁，使啤酒具有较浅的色度、含有较多的含氮物质和适宜的多酚，提高啤酒的生物稳定性。葡萄酒生产方面，乳酸菌主要参与苹果酸——乳酸发酵。乳酸菌能将葡萄酒中的苹果酸分解为乳酸，使得葡萄酒的酸涩和粗糙感大大降低，乳酸菌的其他代谢产物能增加葡萄酒的特殊风味，赋予葡萄酒特有的果香和酒香，使其口感更协调、香醇、柔和。另外，乳酸菌在调味品生产中也有应用，乳酸菌是酿制酱油过程中促进其风味物质形成的重要微生物。人工接种乳酸菌能使酱油浓郁、鲜美淳厚、风味佳、质地好。它能促进酱醪成熟，能分解葡萄糖生成乳酸，并与酵母菌产生的乙醇反应生成乳酸乙酯，提高酱油的风味。液体深层发酵制醋时，乳酸菌代谢产生有机酸、双乙酰等是食醋中主要的风味物质。总之，乳酸菌既可以赋予食品特殊的风味，又可以增加食品中的营养成分，对人体的生命健康也起到了很好的保健作用。在科学技术不断进步的今天，乳酸菌将在食品安全研究中占据越来越重要的地位。例、酸牛奶酒是在牛奶中加入乳酸菌和酵母菌混合发酵而成的一种乳饮料。回答下列有关问题：（1）发酵所用牛奶在加入菌种前应进行

（消毒、灭菌）。

（2）为保证自然发酵过程中酵母菌能正常生长、产酒，需要控制好四个条件：①有充足的糖源；②发酵温度控制在

；③

的pH条件；④

。（3）对乳酸菌、酵母菌双菌混合培养和各自单独培养过程中的活菌数进行定时检测，结果见下图。由图可知，双菌培养时两种菌的最大活菌数均高于其单独培养时，从代谢产物角度分析，其原因可能是

。双菌培养过程中两种生物的种间关系是

、

。答案：（1）灭菌

（2）②18～25℃

③偏酸

④无氧

（3）酵母菌和乳酸菌可以相互利用对方的代谢产物，从而相互促进生长

共生（互利共生）

竞争解析：（1）发酵所用牛奶在加入菌种前应进行灭菌，以防杂菌污染。（2）酒精发酵时一般将温度控制在18～25℃，是在无氧条件下，酵母菌利用葡萄糖产生酒精和CO2的过程，因此需要提