1.1传统发酵技术的应用课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

2023-05-24 第1章 发酵工程 选择性必修3 生物技术与工程 新课导入 面包和酸奶，或者馒头夹着腐乳，是很多人喜欢的早餐。你知道吗？这些食品的制作都离不开微生物发酵。那么，制作不同的发酵食品，需要的微生物一样吗？如何分离和培养微生物呢？ 除了上述可以通过传统发酵技术生产的食品，啤酒、味精乃至胰岛素等药物的工业化生产，也利用了微生物的发酵。然而，工业化大规模生产在菌种的选育和培养、发酵条件的控制等方面比传统发酵生产要复杂得多，需要通过发酵工程来实现。那么，发酵工程的流程是怎样的？它用到的技术与传统发酵技术有什么不同？发酵工程在社会和经济中有哪些应用？ 发酵工程的概念： 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。 发酵工程是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。 传统发酵技术、发酵工程。 2 从传统发酵技术到发酵工程 科技探索之路 ▼约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其他食品，如酱油、醋、豆鼓、腐乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不明白其中的道理。 ▼ 1857年，法国微生物学家巴斯德(L.Pasteur,1822-1895)通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与发酵联系起来。 科技探索之路 ▼ 1897年，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解了发酵的本质。之后的30多年间，微生物的分离和纯化技术得到了应用，发酵生产的工艺和设备不断完善，传统的固体发酵开始向 ▼ 20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气液体发酵技术，使青霉素的生产实现了产业化。不久，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现及生产，抗生素发酵工业兴起。 半固体发酵和液体发酵演变。同时，作坊式的手工生产向近代工业化生产方向发展。利用微生物生产的新产品，如酒精、柠檬酸和淀粉酶等不断出现。 科技探索之路 ▼ 1957年，用微生物生产谷氨酸获得成功。20世纪60年代，科学家通过研究微生物的代谢途径，继续改进发酵技术，通过人工诱变特定微生物，获得了具有更高生产能力的突变类型。之后，酶制剂、多糖、维生素发酵工业相继兴起。 ▼ 20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等的发展，使发酵工程进入了定向育种的新阶段。例如，运用基因工程可以将动植物的基因转移到微生物中，获得具有特殊生产能力的微生物，大量生产人们所需要的产品，如人胰岛素、干扰素等。 科技探索之路 ▼ 20世纪80年代，科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵过程进行综合研究，以更加合理地控制发酵过程。目前，人类已经能够自动记录和控制发酵过程的全部参数。 从社会中来 “葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。”（唐，王翰）提及的葡萄酒是人类利用微生物发酵制作而来的。通过微生物的发酵作用还可以制作葡萄醋，葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄为原料发酵而来的饮品，为什么一个是醇厚浓香、耐人寻味的酒，一个却是酸味柔和、口感绵产的醋呢？ 讨论：它们的制作方法有什么不同？ 葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄发酵而来； 但是一个经酵母菌的无氧呼吸产生了酒精， 另一个经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。 新课讲解 一、发酵与传统发酵技术 1.发酵的概念： 发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。 2.发酵的类型： (1)根据氧气需要情况： (2)根据生成产物种类： 需氧发酵：醋酸发酵、谷氨酸发酵 厌氧发酵：酒精发酵、乳酸发酵(泡菜、酸奶制作) 醋酸发酵 酒精发酵 乳酸发酵 氨基酸发酵 ▼提醒：必修1是提到的发酵：特指微生物的无氧呼吸。而这里所说的发酵，指的是微生物在有氧或无氧条件下的代谢，利用微生物的代谢过程将原料转化为人类所需要的产物的过程。 发酵原理：不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们可以生产出人们所需要的多种产物。 8 新课讲解 3. 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存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。传统发酵以混合菌的固体发酵及半固体发酵为主。 (1)利用天然存在的微生物。 (2)发酵方式：以固体发酵及半固体发酵为主， 通常是家庭式或作坊式的。 4. 传统发酵技术制作的食品： 酒、腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。 传统