2023届高三一轮复习生物：第33讲　发酵工程课件

第33讲　发酵工程 一.概念及原理 1.相关概念 发酵： 指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物代谢转化为人类所需的产物的过程。 发酵工程： 指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，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。 原料 人类所需产物 适宜的条件 微生物代谢 (复杂分子) (简单分子) 蛋白质、多糖 氨基酸、抗生素 大规模生产发酵产品 微生物的特定功能 现代化工程技术 2.微生物 定义： 肉眼难以看清，需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的一切微小生物的总称。 种类： 包括病毒、细菌、真菌和少数藻类等。 主要特征： 体积小 代谢快 能产生特定的代谢产物 （体内有相应的酶） 易培养，繁殖快 常见微生物及代谢产物： 菌种名称 生物分类 代谢类型 主要代谢产物或产品 毛霉 真核生物 异养需氧型 多种酶，制作腐乳等 乳酸菌 原核生物 异养厌氧型 乳酸，制作酸奶、泡菜等 酵母菌 真核生物 异养兼性厌氧型 酒精，酿酒 醋酸菌 原核生物 异养需氧型 醋酸，制作果醋 黑曲霉 真核生物 异养需氧型 多种酶，生产柠檬酸等 谷氨酸棒状杆菌 原核生物 异养需氧型 谷氨酸 青霉菌 真核生物 异养需氧型 青霉素 二.方法及技术 1.传统发酵技术 ①直接利用原材料中天然存在的微生物 ②操作简单易上手，有利于传承文化 ③生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率低 实例 实例1：腐乳的制作 让豆腐上长出毛霉 加盐 腌制 加卤汤 装瓶 密封 腌制 创造毛霉生长环境 防止杂菌污染，避免豆腐的腐败 由酒及各种香辛料置成，抑制微生物的生长同时增加风味和口感 蛋白质 脂肪 小肽 氨基酸 甘油 脂肪酸 + + 酵母、曲霉和毛霉等多种微生物(毛霉起主要作用) 实例2：泡菜的制作 ①乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸 C6H12O6 → 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 称取食盐 清洗蔬菜 配置盐水 清洗、修整、切条、晾干 泡菜盐水 香辛料 ②步骤 发酵 成品 盐的作用 盐浓度过低 盐浓度过高 冷却的目的 调味，抑制微生物生长 杂菌大量繁殖 口味不佳 防止影响乳酸菌的生命活动 注意： a.向坛盖边沿的水槽中注满水，发酵过程中经常补充； b.装坛后加一些已经制好的泡菜汁----相当于接种发酵微生物，可缩短腌制时间。 亚硝胺 硝酸盐 亚硝酸盐 细菌等微生物 (硝酸还原菌产生硝酸还原酶) 还原 维生素C、E和酚类物质 氧化 化学致癌因子 实例3：果酒和果醋的制作 ①相关反应式 酵母菌先在有氧条件下大量繁殖 醋酸菌在氧气、糖源充足时,将糖分解成醋酸 再在无氧条件下进行酒精发酵 当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸 ②步骤 注意： 1.清洗葡萄时用清水缓冲,次数不宜太多，避免洗掉野生酵母菌； 2.装瓶时葡萄汁装入发酵瓶要留1/3空间； 3.在果酒发酵过程中产生CO2 ，防止瓶内气压过高引起爆裂，每12h瓶盖拧松一次再拧紧，并从瓶口取样检测发酵情况； 4.在果酒的制作中，除酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物生长。乳酸菌可能分解果酒中的有机物，使其变质，醋酸菌在有氧的条件下会将乙醇转化为醋酸，从而影响果酒发酵； 5.醋酸菌是一种好氧细菌，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的死亡。 典例1.(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 D 典例2.(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 C 典例3．（2021·全国乙·37）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