新教材同步系列2024春高中生物第1章发酵工程第1节传统发酵技术的应用课件新人教版选择性必修3

第1章发酵工程①说出发酵与传统发酵技术的概念。②说明泡菜制作的原理，并尝试完成泡菜的制作。③说明果酒和果醋制作的原理，并尝试完成果酒和果醋的制作。④列举培养基种类等基础知识，说明培养基配方。⑤区分消毒和灭菌两种无菌技术操作。⑥尝试进行微生物的纯培养。⑦说明选择培养基的选择作用，尝试进行微生物的选择培养和数量测定。⑧描述发酵工程的基本环节。⑨说出发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业上的应用。5个重点：①泡菜制作的原理和制作过程。②果酒、果醋制作的原理和制作过程。③无菌技术及微生物的纯培养。④微生物的选择培养和微生物的数量测定。⑤发酵工程的基本环节。4个难点：①泡菜、果酒、果醋制作过程中发酵条件的控制。②微生物的纯培养。③微生物的选择培养和数量测定。④发酵工程的基本环节。8个考点：①发酵与传统发酵技术。②泡菜、果酒、果醋制作的原理及制作过程。③培养基的种类和配方。④消毒与灭菌的异同。⑤微生物纯培养的操作。⑥微生物的选择培养和数量测定。⑦发酵工程的基本环节操作。⑧发酵工程的应用。第1节传统发酵技术的应用课标要点学法指导1．说出发酵的概念2．说明泡菜、果酒、果醋的原理和制作过程1．结合传统发酵史中的重要事件，理解发酵的含义(科学思维)2．通过尝试进行泡菜、果酒、果醋的制作，总结发酵条件的控制(科学思维、科学探究)知识导图

课前·新知导学

发酵与传统发酵技术发酵的概念人们利用_________，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腐乳具有味道鲜美，易于消化吸收的特点，试分析原因。【答案】毛霉等微生物通过发酵将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，这些小分子物质易于消化吸收。氨基酸和钠盐作用会形成氨基酸钠，使其味道鲜美下列有关发酵的叙述，正确的是 (

)A．植物细胞无氧呼吸产生酒精的过程属于发酵B．乳酸菌无氧呼吸产生乳酸的过程属于发酵C．动物细胞无氧呼吸产生乳酸的过程属于发酵D．发酵特指微生物细胞进行无氧呼吸的过程【答案】B【解析】植物细胞无氧呼吸产生酒精不属于发酵，A错误；利用乳酸菌无氧呼吸产生乳酸属于发酵，B正确；动物细胞无氧呼吸产生乳酸，不属于发酵，C错误；发酵是人们利用微生物制造所需的产物的过程，但发酵不一定只进行无氧呼吸，D错误。

泡菜的制作1．与泡菜制作有关的菌种——乳酸菌(1)乳酸菌的种类：常见的乳酸菌有_____________和__________。(2)乳酸菌的代谢类型：__________。(3)乳酸菌的分布：在空气、_________、_____________、人或动物的肠道内都有分布。乳酸链球菌乳酸杆菌异养厌氧型土壤植物体表2．泡菜制作的原理在_________条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成_________。反应式为___________________________________。3．泡菜制作的流程(1)配制泡菜盐水：用清水和食盐配制质量百分比为___________的盐水，并将盐水_____________待用。(2)原料的选择和处理：选择________蔬菜，洗净，切成_________________，混合均匀后晾干。无氧乳酸5%～20%

煮沸、冷却新鲜块状

或条状(3)装坛：将经过预处理的新鲜蔬菜装入泡菜坛内，装至________时，放入_____________及其他香辛料，继续装至_________，将冷却好的盐水倒入坛内，使____________________，盖好坛盖。(4)封坛：向坛盖边沿的水槽中__________，并在发酵过程中经常向水槽中_________，根据____________控制发酵时间。半坛蒜瓣、生姜八成满盐水没过全部菜料注满水补充水室内温度用水密封泡菜坛的目的是什么呢？这说明泡菜制作需要什么条件呢？【答案】用水密封泡菜坛的目的是为乳酸菌的发酵制造无氧环境。这说明泡菜制作需要无氧条件泡菜制作参与的微生物及其代谢类型分别是 (

)A．乳酸菌、异养厌氧型B．乳酸菌、异养需氧型C．酵母菌、异养兼性厌氧型D．醋酸菌、异养需氧型【答案】A【解析】泡菜制作所需的菌种是乳酸菌，其代谢类型是异养厌氧型，A正确。

果酒和果醋的制作1．果酒制作的原理(1)与果酒制作有关的菌种——酵母菌酵母菌的代谢类型：_________________。酿酒酵母菌的最适生长温度约为________。酵母菌的分布和用途：常存在于一些________________的水果、蔬菜表面，常用于_________________________等。(2)制作的原理酵母菌在无氧条件下能将葡萄糖转化为________，其反应式为________________________________________。异养兼性厌氧型28℃

含糖量较高酿酒、制作馒头和面包酒精2．果醋制作的原理(1)与果醋制作有关的菌种——醋酸菌醋酸菌的代谢类型：______________。多数醋酸菌的最适生长温度为_____________。(2)制作的原理：当______________时，醋酸菌将糖分解成乙酸，其反应式为_____________________________________________________；当缺少________时，将________转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，其反应式为_________________________________________________。异养需氧型30～35℃

O2、糖源充足糖源乙醇3．果酒和果醋的制作流程(1)发酵装置的清洗和消毒：发酵瓶和榨汁机用________清洗干净，用体积分数为______的酒精消毒。(2)挑选葡萄，冲洗：取新鲜葡萄，用清水冲洗______次，再去除________和腐烂的籽粒，沥干。(3)榨汁装瓶：用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶中。(注意：要留有大约_______的空间)洗洁精70%

1～2

枝梗1/3

(4)酒精发酵：将温度控制在___________进行发酵。发酵过程中，每隔_______左右将瓶盖拧松一次，发酵时间为__________。(5)醋酸发酵：葡萄酒制作完成后，____________，盖上一层纱布，进行__________的发酵。发酵温度控制在__________，时间控制在__________。18～30℃

12h

10～12d

打开瓶盖葡萄醋30～35℃

7～8d

冲洗葡萄时，为什么先冲洗再去除枝梗？______________________________________。【答案】避免去除枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会判断下列叙述的正误。(1)果酒制作菌种来自附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。 (

)(2)酵母菌是一种单细胞的细菌，其代谢类型是异养兼性厌氧型。

(

)(3)当O2不足、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄糖转化为乙酸。

(

)【答案】(1)√

(2)×

(3)×

(4)在缺氧和呈酸性的发酵液中，酵母菌不能生长繁殖，而其他杂菌能快速生长。

(

)(5)果酒制作中发酵瓶中留有1/3的空间，既可以使酵母菌大量繁殖，又可以防止发酵过程中产生的CO2使发酵液溢出。 (

)【答案】(4)×

(5)√课堂·重难探究泡菜的制作[知识归纳]1．泡菜制作的过程(1)实验流程(2)注意事项①材料的选择要新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。②清水和盐的质量百分比为5%～20%，盐水要煮沸、冷却后使用。煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的杂菌。③装坛时注意装至半坛时，放入香辛料，再继续装至八成满。④封坛发酵时注意泡菜坛坛沿的水槽内注满水，并在发酵过程中经常补充水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境。2．泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化发酵时期乳酸菌数量乳酸含量亚硝酸盐含量发酵初期少(O2抑制乳酸菌活动)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸积累抑制其他菌活动)增多下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)发酵时期乳酸菌数量乳酸含量亚硝酸盐含量变化曲线[对点精练]1．(2023·广东佛山期末)中央电视台曝光某企业的酸菜包为“土坑酸菜”，其制作过程为：芥菜成熟后直接倒入土坑，加入水、盐等，用薄膜包裹，盖上泥土短时间发酵而成。土坑酸菜短时间内容易发黑腐烂，制作时会添加大量的防腐剂。下列有关说法错误的是 (

)A．腌制过程的产酸菌主要是乳酸菌，其代谢类型为异养厌氧型B．在土坑酸菜的制作过程中，乳酸菌发酵会产生乳酸和CO2C．与工业标准化生产相比，土坑酸菜易变质，这可能与密封不严有关D．土坑酸菜中的亚硝酸盐含量与发酵时间、温度、盐的用量等均有关系【答案】B【解析】腌制过程的产酸菌主要是乳酸菌，其代谢类型为异养厌氧型，A正确；乳酸菌无氧呼吸并不会产生CO2，B错误；与工业标准化生产相比，土坑酸菜易变质，这可能与密封不严导致杂菌污染有关，C正确；酸菜中的亚硝酸盐含量与发酵时间、温度、盐的用量等均有关系，D正确。2．(2023·广东揭阳名校期中)《舌尖上的中国》讲述四川泡菜时曾强调“腌泡菜也有大讲究”。下列有关泡菜制作的叙述，正确的是

(

)A．泡菜制作过程中食盐用量越低越有利于乳酸菌的生长B．制作泡菜时泡菜坛要密封，主要目的是避免外界杂菌的污染C．蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量会升高D．将配制好的盐水煮沸后冷却待用，冷却的目的是降低水中氧气的含量【答案】C【解析】泡菜制作过程中食盐用量过低，会造成细菌大量繁殖，不利于乳酸菌的生长，A错误；制作泡菜时泡菜坛一般要密封，主要目的是创造无氧条件，B错误；蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的亚硝酸盐含量较高，C正确；盐水煮沸后要冷却的目的是避免高温杀死菌种，D错误。[知识归纳]1．果酒和果醋的菌种比较果酒和果醋的制作项目酵母菌醋酸菌生物学分类真核生物原核生物代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型生长的最适宜温度约28℃30～35℃主要繁殖方式出芽生殖二分裂生产、生活应用酿酒、制作馒头和面包等制醋2．果酒制作与果醋制作的比较项目果酒制作果醋制作发酵菌种酵母菌醋酸菌菌种来源主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌发酵条件发酵温度18～30℃30～35℃发酵时间10～12d7～8d氧气需求初期需要氧气，后期不需要氧气始终需要氧气3．果酒和果醋的制作的过程(1)制作流程(2)发酵装置①发酵装置各部位的作用如右。充气口：在乙酸发酵时连接充气泵进行充气。排气口：排出酒精发酵时产生的CO2；与排气管相连的长而弯曲的胶管，可有效阻止空气中微生物的进入，避免来自空气中杂菌的污染。出料口：用来取样。②装置的使用：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。(3)果酒制作与果醋制作过程的比较项目制作果酒制作果醋相同点材料的选择与处理时应选择新鲜的葡萄，先用清水冲洗葡萄1～2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒；制作发酵液，防止发酵液被杂菌污染；将葡萄汁装入发酵瓶时，注意要留有大约1/3的空间项目制作果酒制作果醋不同点温度控制在18～30℃，时间控制在10～12d，发酵旺盛期的CO2产量较大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂温度控制在30～35℃，时间控制在7～8d，注意适时通过充气口充气检测指标：嗅味；品尝；镜检；用重铬酸钾检验酒精检测指标：嗅味；品尝；观察菌膜；镜检；检测pH等1．制作果酒时，你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？提示：制作果酒时，需要从发酵制作的过程进行全面考虑，以防止污染。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖，不要揭开瓶盖等。2．如图为果酒和果醋制作的实验装置图，据图分析回答下列相关问题。(1)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？为什么？(2)醋酸菌进行发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都需要打开，请说明原因。(3)果酒发酵时甲、乙两管应处于关闭状态，但要适时排气，为什么？(4)利用该装置制备果酒和果醋时，为什么只能先制备果酒再制备果醋而不能先制备果醋再制备果酒？提示：(1)不恰当，因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且不能将排气口淹没。(2)醋酸菌是好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌死亡。(3)防止发酵装置爆裂。(4)因为醋酸菌可以利用乙醇发酵产生乙酸，而酵母菌不能利用乙醇发酵产生乙酸。[对点精练]1．(2023·广东名校联考)苏轼的《超然台记》中提到“撷园蔬，取池鱼，酿秫(谷物)酒，瀹(煮)脱粟而食之，曰：‘乐哉游乎！’”下列有关利用秫酿造酒的叙述，正确的是 (

)A．秫酿造酒前要对酿酒器具和秫进行严格灭菌处理B．秫酿造酒的酿酒酵母的最适生长温度约为30～35℃C．秫酿造酒后期密封不严会促进醋酸菌发酵产生乙酸D．秫酿造酒过程中全程要制造无氧环境【答案】C【解析】秫酿造酒前不需要对秫进行严格灭菌处理，只需要在酿酒前将秫清洗干净，挑去空壳即可，A错误；酿酒酵母的最适生长温度约为28℃，醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，B错误；醋酸菌是好氧生物，可利用酒精生成乙酸，秫酿造酒后期密封不严会促进醋酸菌发酵产生乙酸，C正确；秫酿造酒过程中初期需要氧气以利于酿酒酵母的繁殖，之后要制造无氧环境，以利于酒精发酵，D错误。2．(2023·广东湛江开学考)果醋饮料是一种新型的健康饮料，果醋对健康养生、美容养颜的功效显著，是新时代的健康饮品。下列有关果醋制作的叙述，错误的是 (

)A．果醋制作利用的醋酸菌是一种进行有氧呼吸的原核生物B．在果醋制作的过程中，应将发酵温度严格控制在30～35℃C．糖源不足时，醋酸菌形成乙酸的过程为乙醇→乙醛→乙酸D．果汁发酵后是否有乙酸产生，可用酸性重铬酸钾溶液检测【答案】D【解析】果醋制作中起到主要作用的微生物是醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，属于原核生物，A正确；醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，B正确；当糖源不足时，醋酸菌先将乙醇转变为乙醛，再将乙醛转变为乙酸，C正确；酸性重铬酸钾溶液可以用于检测酒精，不能检测乙酸，D错误。课堂·延伸提分易错易混：传统发酵技术中常用菌种的比较微生物酵母菌醋酸菌乳酸菌生物学分类单细胞真核生物原核生物原核生物代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型异养厌氧型适宜温度18～30℃30～35℃室温发酵条件前期需氧，后期不需氧一直需氧无氧生殖方式主要进行出芽生殖二分裂生殖二分裂生殖生产应用酿酒、制作馒头和面包酿醋制作酸奶、泡菜例1下列关于制作果酒、果醋和泡菜时所利用的主要微生物的说法，正确的是

(

)A．使用的菌种分别是酵母菌、乳酸菌和醋酸菌B．使用的微生物的代谢类型依次是异养兼性厌氧型、异养厌氧型、异养需氧型C．使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNAD．使用的微生物的生殖方式都为分裂生殖【答案】C【解析】制作果酒、果醋和泡菜所利用的主要微生物依次为酵母菌、醋酸菌、乳酸菌，A错误。酵母菌为单细胞的真核生物，代谢类型为异养兼性厌氧型，主要进行出芽生殖；醋酸菌为原核生物，代谢类型为异养需氧型，进行二分裂生殖；乳酸菌为原核生物，代谢类型为异养厌氧型，进行二分裂生殖，B、D错误。酵母菌为单细胞的真菌，有细胞壁；醋酸菌和乳酸菌为原核生物，有细胞壁；它们都是细胞生物，都有核糖体、DNA和RNA，C正确。错因分析：一是对几种微生物不能正确地进行分类，代谢类型和生殖方式不能准确判断；二是对真核细胞和原核细胞的比较掌握不清楚；三是没有理解细胞的统一性的含义。解题技巧：坐标曲线题的解题方法例2泡菜是利用乳酸菌发酵产生乳酸，辅以低盐来保存蔬菜并增进风味的一种发酵蔬菜制品，是我国广为流传的民间食品。(1)由于传统工业的限制，泡菜自然发酵过程中亚硝酸盐残留量依然较高。如图1所示，该过程中亚硝酸盐含量的变化趋势是___________________________________。(2)图2是某活动小组记录的人工接种菌种条件下两种食盐浓度的泡菜中亚硝酸盐含量与发酵天数关系图。根据此实验结果，你认为适合制作泡菜的食盐浓度为________。审题流程：第一步识图理解曲线图中横、纵坐标的含义，找出横、纵坐标的关系。图1中横坐标是发酵时间，纵坐标是亚硝酸盐的含量，图1表示的是自然发酵过程中亚硝酸盐含量随着发酵时间变化的曲线。图2横坐标是发酵时间，纵坐标是亚硝酸盐的含量，曲线中还涉及食盐的浓度第二个自变量，图2表示的是在不同食盐浓度条件下亚硝酸盐随着发酵时间变化的曲线。第二步析图找出关键点，比如起点、终点、转折点、交叉点等，分析这些关键点代表的生物学含义，说出曲线的变化趋势及含义。根据横、纵坐标的含义说出在一定范围内，随着横坐标的增加，纵坐标的变化。若为多因子变量曲线，先横向分析，说出纵坐标随着横坐标的变化，再纵向分析，即做一条横坐标的垂线，说出纵坐标随着另一变量因子的变化。图1表示的是单因子曲线，只是分析纵坐标随着横坐标的变化趋势，以转折点“发酵4d”为界限，“在发酵4d之前，随着发酵的进行，亚硝酸盐含量不断增加，发酵4d时含量最高，之后其含量迅速下降，发酵6d后缓慢下降直至相对稳定”。图2表示的是多因子曲线，先进行横向分析，分析特定食盐浓度下纵坐标亚硝酸盐的含量随着横坐标发酵时间的变化趋势，以交叉点“发酵4d”为界限，食盐浓度为3%时，“在发酵4d之前，随着发酵的进行，亚硝酸盐含量不断增加，发酵4d含量最高，之后其含量缓慢下降”；食盐浓度为5%时，“在发酵4d之前，随着发酵的进行，亚硝酸盐含量不断增加，发酵4d含量最高，之后其含量迅速下降，发酵10d后逐渐稳定”。然后进行纵向分析，以交叉点“发酵6d”为界限，“发酵6d之前，食盐浓度为5%时的亚硝酸盐含量高于食盐浓度为3%时的亚硝酸盐含量；发酵6d之后，食盐浓度为3%时的亚硝酸盐含量高于食盐浓度为5%时的亚硝酸盐含量”。第三步用图结合选项或小题设计，与曲线相关知识点，生物学原理、规律等进行判断或作答。结合图1，答案应为“在发酵4d之前，随着发酵的进行，亚硝酸盐含量不断增加，发酵4d时含量最高，之后其含量迅速下降，发酵6d后缓慢下降直至相对稳定”；结合图2，答案应为“5%”。【答案】(1)在发酵4d之前，随着发酵的进行，亚硝酸盐含量不断增加，发酵4d时含量最高，之后其含量迅速下降，发酵6d后缓慢下降直至相对稳定(2)5%坐标曲线类试题的解题方法小结1．识图——理解曲线图中横、纵坐标的含义，找出横、纵坐标的关系。2．析图——找出关键点，比如起点、终点、转折点、交叉点等，分析这些关键点代表的生物学含义，说出曲线的变化趋势及含义。3．用图——结合选项或小题设计，与曲线相关知识点，生物学原理、规律等进行判断或作答。小练·素养达成1．(2023·广东番禺期中)在一些传统食品的制作过程中，灭菌、消毒、防腐等是控制有害微生物的常用方法。下列叙述正确的是 (

)A．金华火腿制作过程中盐腌措施只能起到调节风味的作用B．微生物发酵培养基中均要添加一定量的抗生素以防止杂菌污染C．泡菜的制作过程中发酵装置清洗消毒后必须经过严格的高压蒸汽灭菌D．果酒和果醋制作过程中发酵产物对有害微生物有一定控制作用【答案】D【解析】金华火腿制作过程中盐腌措施除了起到调节风味的作用，还能抑制微生物生长繁殖，当细胞的盐浓度过高就会导致微生物细胞失水，从而失去活性，A错误；微生物培养基中会根据实际情况确定是否需要添加抗生素，并不是所有的培养基中都需要添加抗生素，如培养细菌的培养基中不能添加抗生素，这是因为抗生素会抑制细菌生长，B错误；泡菜的制作过程中发酵装置清洗消毒后无须严格的高压蒸汽灭菌，这是因为在整个发酵过程中乳酸菌产生大量的乳酸，使得其他细菌活动受到抑制，C错误；果酒和果醋制作过程中发酵产物分别是乙醇和乙酸，二者对有害微生物都具有一定控制作用，D正确。2．(2023·广东广州期中)舌尖上的中国——传统泡菜的制作：新鲜的蔬菜经过清洁、整理后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于温度适宜的地方。下列与此过程相关的叙述，正确的是 (

)A．用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒，加入“陈泡菜水”的目的是增加乳酸菌菌种的量B．泡菜制作过程中，应先加入煮沸冷却后的盐水，然后再加入蔬菜和香辛料C．制作泡菜过程中，亚硝酸盐的含量先增加后减少，有机物的干重和种类减少D．若制作的泡菜咸而不酸最可能的原因是大量的食盐中和了乳酸菌的发酵产物【答案】A【解析】用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒，防止杂菌污染，“陈泡菜水”含有乳酸菌，加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种，可以加快发酵的速度，A正确；制作泡菜时应先加入蔬菜和香辛料，再加入煮沸冷却后的盐水，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖，B错误；制作泡菜过程中，乳酸菌会将有机物分解，故有机物的干重会减少，而种类将增多，C错误；若制作的泡菜咸而不酸最可能的原因是加入大量的食盐导致盐水浓度过高，导致乳酸菌渗透失水，抑制了乳酸菌的发酵过程，因而泡菜中乳酸含量下降，D错误。3．(2023·广东江门期中)如图是果酒和果醋制作的实验流程图，下列叙述正确的是 (

)

A．在冲洗葡萄前应先去除葡萄的枝梗，再进行冲洗，这样洗得彻底B．在制作葡萄醋的过程中，温度应严格控制在18～30℃C．a过程中产物的检测，除了嗅味和品尝外，还可