高三一轮复习生物34传统发酵技术与发酵工程的应用课件

[课标要求]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、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。4.活动：利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜。5.活动：利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。第34讲传统发酵技术与发酵工程的应用考点要求考题统计考情分析传统发酵技术的应用2023，山东（2道）、浙江、江苏，选择2022，湖北、湖南，选择本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关发酵工程的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。发酵工程及其应用2023，辽宁，选择2022，辽宁、湖北、山东（2道），选择2022，河北、北京、广东、全国1，2，填空构思维导图发酵工程及其应用考点一传统发酵技术的应用目录CONTENTS考点二重温高考真题演练指人们利用

，在适宜条件下，将原料通过

转化为人类所需要的

的过程。（1）概念：微生物微生物的代谢产物（2）原理：_____________________________________________，因此利用它们可以生产出人们所需要的多种产物（3）类型：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力好氧发酵厌氧发酵醋酸发酵、谷氨酸发酵酒精发酵、乳酸发酵氧气需求考点一传统发酵技术的应用一、发酵与传统发酵技术1.发酵2、传统发酵技术直接利用原材料中天然存在的微生物，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，制作食品的技术。（1）概念：（2）类型：固体发酵（

）半固体发酵（

）泡菜、粮食白酒、腐乳等豆豉、酱、酱油等考点一传统发酵技术的应用一、发酵与传统发酵技术①原料：豆腐。②参与发酵的微生物：________、______和______等，其中起主要作用的是________。③发酵原理：经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成

。酵母菌曲霉毛霉毛霉小分子的肽和氨基酸（此外，微生物还可以产生脂肪酶，将脂肪分解为脂肪酸和甘油）

实例：腐乳制作毛霉：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二、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①泡菜：在_____条件下，乳酸菌将葡萄糖分解为_____：C6H12O62C3H6O3(乳酸)+能量。②果酒：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：C6H12O62CO2+2C2H5OH(酒精)+能量③果醋：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)+能量无氧乳酸有氧无氧2.控制条件泡菜果酒果醋条件控制O2_____前期有氧，后期无氧_____温度室温_______℃_______℃时间腌制15天左右10～12天7～8天其他条件控制盐与水的比例操作提示泡菜坛的选择；腌制条件的控制材料的选择与处理；防止发酵液被污染；控制好发酵条件；正确使用发酵装置无氧有氧18～3030～35考点一传统发酵技术的应用二、传统发酵食品的制作

3.泡菜制作流程：考点一传统发酵技术的应用二、传统发酵食品的制作将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；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；配制盐水原料处理、蔬菜装坛加盐水封坛发酵向坛盖边缘的水槽中注满水，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；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；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。杀菌除氧创造无氧环境在泡菜发酵初期，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。4、发酵初期会有气泡冒出，但气泡的产生逐渐停止，试分析原因？3.泡菜制作流程：考点一传统发酵技术的应用二、传统发酵食品的制作泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化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（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。乳酸积累，抑制其他菌活动）增多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，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）4.果酒和果醋制作流程：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。先让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后，再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。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;将温度控制在18-30℃进行发酵，在发酵过程中，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。发酵时间为10-12d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。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;去除表面灰尘、污物避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会防止野生菌种数量减少，影响发酵排出气体防止杂菌污染器具消毒冲洗葡萄榨汁装瓶果酒发酵果醋发酵空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖考点一传统发酵技术的应用二、传统发酵食品的制作

——————微点释解(一)果酒和果醋的制作原理和过程—————1．比较果酒与果醋制作的过程项目果酒果醋菌种酵母菌醋酸菌温度18～30℃30～35℃时间10～12d7～8d氧气条件前期需氧，后期不需氧需氧排气或充气情况发酵旺盛期的CO2产量非常大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂适时通过充气口充气，保证充足的氧气条件气味或味道酒味酸味气泡和泡沫有气泡和泡沫无气泡和泡沫发酵液颜色混浊混浊，液面形成白色菌膜检测指标嗅味和品尝、用酸性重铬酸钾检测酒精含量、测定pH、进行酵母菌的镜检等工作观察菌膜的形成、嗅味和品尝、测定pH、进行醋酸菌的镜检等工作重难盲点·讲练疏通重难盲点·讲练疏通2．果酒制作发酵装置及各部件的作用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。√考点一传统发酵技术的应用(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”。×√考点一传统发酵技术的应用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。×√考点一传统发酵技术的应用常见的发酵产品及其发酵使用的微生物发酵产品微生物代谢类型生物类型繁殖方式腐乳泡菜果酒果醋乳酸菌酵母菌醋酸菌毛霉菌异养需氧型异养厌氧型异养兼性厌氧异养需氧型真核原核真核原核孢子生殖分裂生殖出芽生殖分裂生殖知识小结考向1结合果酒和果醋的制作，考查科学探究1．(2022·广东大湾区联合模拟)网络中有位四川姑娘发布了一系列生活视频，视频中的她酿制果酒果醋、腌制泡菜腊肉、手工造纸、养蚕丝、染布、蜀绣，再到制作各种家居物件……田园牧歌式的生活获得了网友们的热评和点赞。回答下列问题：(1)果酒酿造过程中，起主要作用的微生物是酵母菌，酵母菌的异化作用类型是________，发酵产生的果酒在醋酸菌的作用下会进一步转变为醋酸，与酒精发酵的条件相比，醋酸发酵需要_____________________________________(答出2点)。(2)在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵，原因是__________________________________________________________________________。兼性厌氧持续通氧、更高的培养温度(30～35℃)在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制(3)若要测定果酒发酵液中的酵母菌密度，进行下图所示操作。将发酵液用________________法接种到培养基，一段时间后，培养基A、B、C中菌落数分别为36、40、35，表明1L发酵液中的酵母菌数量约为________个，统计结果比酵母菌的实际数目偏________(填“大”或“小”)。稀释涂布平板3.7×1010小1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。考点二

发酵工程及其应用一、发酵工程基本环节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的溶解以及散热考点二

发酵工程及其应用一、发酵工程基本环节1324567选育菌种8接种发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品扩大培养配制培养基灭菌1.选育菌种时，菌种的来源有

。从自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种2.扩大培养的目的是

。获得更多的菌种3.培养基和

都必须经过严格的灭菌。例如，在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌

将青霉素分解掉。青霉素酶发酵设备考点二

发酵工程及其应用一、发酵工程基本环节1324567选育菌种8接种发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品扩大培养配制培养基灭菌4.发酵：随时检测培养液中

和

及时添加必需的营养组分；严格控制

等发酵条件5.分离提纯产物：微生物细胞：采用

等方法将菌体分离和干燥代谢物：据

进行提取、分离和纯化微生物数量产物浓度温度、pH和溶解氧过滤、沉淀产物的性质考点二

发酵工程及其应用一、发酵工程基本环节食品添加剂酶制剂抗生素、干扰素、胰岛素等嗜热菌、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。产物：产物专一条件：生产条件温和原料：来源丰富且价格低廉废弃物：废弃物对环境污染小且容易处理发酵工程的特点考点二

发酵工程及其应用二、发酵工程的应用【啤酒的工业化生产流程】发芽12焙烤3碾磨4糖化大麦水糖化罐大麦种子发芽，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。淀粉水解形成糖浆。三、啤酒的工业化生产流程及发酵过程蒸煮56发酵7消毒8终止产生风味组分，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。过滤、调节、分装啤酒进行出售。糖浆啤酒花过滤冷却装瓶装罐储存罐使啤酒具有清爽的芳香气、苦味和反腐剂形成啤酒优良的泡沫有利于麦芽汁的澄清平衡麦芽汁的自然甜度并激发食欲三、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消毒终止加啤酒花冷却接种过滤主发酵后发酵酵母菌繁殖，大部分糖分解和代谢物生成。5-10天在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。1-2个月三、啤酒的工业化生产流程及发酵过程“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三、啤酒的工业化生产流程及发酵过程———————■链教材资料·发展科学思维■———————1．(选择性必修3P23“图1-­9”分析)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

P27“异想天开”：单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物

。其不仅含有丰富的

，还含有糖类、

和维生素等物质。菌体蛋白质脂质考点二

发酵工程及其应用A．菌种M和N可通过人工诱变和选择性培养筛选获得B．用PEG诱导融合之前需要去除菌种M和N的细胞壁C．在培养基X中添加组氨酸和色氨酸以筛选出杂种融合菌D．从培养基X中分离出的杂种融合菌P对两种氨基酸均不依赖C2．(2022·浙江20名校联盟联考)原产于亚洲西部的葡萄含有丰富的矿物质、多种维生素和人体所需的氨基酸，具有生津消食、缓解疲劳、补血益气的功效。利用葡萄生产的葡萄果汁、葡萄酒、葡萄醋等因具有独特的口感和丰富的营养而倍受人们喜爱。请回答下列问题。(1)在自然界中可以从某些微生物如__________等中获得果胶酶。在葡萄果汁生产中，用果胶酶处理显著增加了产量，其主要原因是果胶酶水解果胶使__________。(2)用如图装置制作葡萄酒，在酒精发酵的过程中，需对气阀________进行关闭。比色法测定葡萄酒中的酒精含量：首先用________________________和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管，用比色计测定后，绘制出标准曲线，再分别吸取等量经脱色处理的葡萄酒，加入____________，得到样品管，用比色计测得________，最后计算得到酒精含量。黑曲霉(或苹果青霉)水果组织软化疏松及细胞受损a酒精标准溶液(或一系列浓度梯度的酒精溶液)等量显色剂光密度值(3)在生产葡萄酒时由于操作不当，发现葡萄酒变酸。在变酸的酒的表面可以观察到一层白色菌膜，其形成原因是_________________________________________________________________________________________________________________。酒表面氧气浓度较大，醋酸杆菌会大量繁殖形成菌膜1.(2022·山东卷)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是()A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B．可用深层通气液体发酵技术提高产量C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌D2．(2022·湖北卷)废水、废料经加工可变废为宝。某工厂利用果糖生产废水和沼气池废料生产蛋白质的技术路线如图所示。下列叙述正确的是()A．该生产过程中，一定有气体生成B．微生物生长所需碳源主要来源于沼气池废料C．该生产工艺利用微生物厌氧发酵技术生产蛋白质D．沼气池废料和果糖生产废水在加入反应器之前需要灭菌处理A3．(2022·湖北卷)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A4．(2022·湖南卷)黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外，也产生