第1章 发酵工程-2023-2024学年高二生物单元必背知识清单（人教版2019选择性必修3）

第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用 一．发酵与传统发酵技术 1．发酵的概念和原理 （1）概念：发酵是人们利用微生物，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）原理：不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，利用它们可以生产出人们所需要的多种产物。 （3）实质：①不同微生物的遗传物质不同，导致其细胞内催化反应的酶不同，进而导致代谢途径有差异，如底物为葡萄糖时，无氧条件下酵母菌进行酒精发酵，而乳酸菌进行乳酸发酵。②同一种微生物处于不同环境条件下，代谢途径也会出现差异，如底物为葡萄糖时，酵母菌在有氧无氧条件下的代谢产物不同。 2．传统发酵技术 （1）概念：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。 （2）分类：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主。通常是家庭式或作坊式的。（家庭制作通常都不是纯种发酵） 二．传统发酵食品的制作 1．腐乳制作 （1）原理：蛋白质小分子的肽和氨基酸。脂肪甘油和脂肪酸。 （2）腐乳制作过程中参与的微生物：多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中其主要作用的是毛霉，毛霉是一种丝状真菌，其繁殖方式为孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。 2．泡菜的制作 （1）乳酸菌发酵制作泡菜的原理：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋能量。 （2）泡菜制作过程中参与的微生物：制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的，常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌，乳酸菌是一种细菌，代谢类型是异养厌氧型。 （3）制作泡菜的步骤 盐水配制 用清水和食盐配制质量分数为5%到20%的盐水，煮沸冷却 盐水煮沸的目的：除去水中的氧气，杀灭盐水中的其他杂菌。 冷却的目的：保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。 原料处理 将新鲜蔬菜如萝卜，黄瓜等，切成块状或条状，晾干 装 坛 将晾干后的原料混匀装入泡菜坛内，半坛时放入蒜瓣，生姜及其他香辛料，继续装至八成满，将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部材料，盖好坛盖 泡菜坛只能装八成满的原因：泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的CO2，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。 密封 向坛盖边沿的水槽中注满水，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 注： ①泡菜制作过程中制造无氧环境的措施有：(1)选择气密性好的泡菜坛。(2)盐水煮沸后冷却待用。(3)装坛时压实，盐水没过全部菜料。(4)盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水；发酵期间不宜开盖，并注意在发酵过程中经常向水槽中补水。 ②用盐过多时，制作的泡菜会“咸而不酸”，原因是：　盐过多，抑制了乳酸菌发酵。 ③要注意控制腌制的时间和食盐的用量，食盐用量过低，腌制时间过短，容易造成杂菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加 ④制作泡菜时用热水短时处理，会使泡菜发酵时间缩短，其原因是：热水短时处理会使细胞破裂，细胞内营养物质外流，使乳酸菌快速获得营养物质，从而使泡菜发酵时间缩短。 ⑤泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，会使好氧菌被逐渐抑制，发酵中期，乳酸菌大量繁殖会使不耐酸的菌受到抑制，发酵后期，乳酸产生过多，会使乳酸菌受到抑制。 （4）泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化 发酵 时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵 初期 少(有O2，乳酸菌活动受抑制) 少 增加(硝酸盐还原菌的作用) 发酵 中期 最多(乳酸抑制其他菌活动) 积累、增多、pH下降 下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解) 发酵 后期 减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动) 继续增多，pH继续下降 下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制) 变化 曲线 注意 亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的 3．果酒和果醋的制作 （1）原理和条件 项目 制作果酒 制作果醋 发酵菌种 酵母菌 醋酸菌 菌种来源 自然发酵的菌种主要是附着在新鲜水果的果皮表面的野生酵母菌。 工业发酵的菌种是人工接种的酵母菌。 空气中的醋酸菌或人工接种的醋酸菌 代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 发酵过程 有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：酶 C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O＋能量 无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：酶 C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋能量 O2、糖源充足时，醋酸菌将糖分解成乙酸： 酶 C6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量 O2充足、缺少糖源时，