1.1 传统发酵技术的应用-2023-2024学年高二生物同步备课精讲课件（人教版2020选择性必修3）

第1节 传统发酵技术的应用 计划课时：3课时 第一章 发酵工程 选修一简介 1、教材 2、高考要求 发酵工程 【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。 一、发酵与传统发酵技术 1857年，法国微生物学家巴斯德证明了酒精发酵是由活的酵母菌引起的，并发明了巴氏消毒法。此后，人们才开始了解发酵的本质。 一、发酵与传统发酵技术--发酵 【发酵】指人们利用微生物，在适宜条件下，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。 醋酸发酵、谷氨酸发酵 酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵 类型 根据氧气需求情况 需氧发酵 厌氧发酵 根据生成产物种类 醋酸发酵 酒精发酵 乳酸发酵 对微生物而言，“发酵”在有氧和无氧条件下都能进行； 而对其他生物来说，“发酵”一般就是指无氧条件下的细胞呼吸。 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、豆豉、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原理。 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。 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 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。 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。 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。 一、发酵与传统发酵技术--传统发酵技术 【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发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。 【方式】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。 【发酵产品】果酒、腐乳、酱、酱油、醋、泡菜、豆豉等。 葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催 ——唐.王翰《凉州词》 约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵成含酒精的饮料。 汉代砖刻上的酿酒图 制造葡萄酒似乎非常容易，不需人类的操作，只要过熟的葡萄掉落在地上，内含于葡萄的酵母就能将葡萄变成葡萄酒。但是经过数千年经验的累积，现今葡萄酒的种类不仅繁多，且酿造过程复杂，有各种不同的繁琐细节。 一、葡萄的选择 产地、筛选、年份 二、酒桶（橡木桶）的选择 橡木桶培养、类型(美国橡木桶比法国橡木桶赋予葡萄酒更强的橡木香气)、干燥橡木材的方式 、橡木桶的规格(大规格的橡木桶接触葡萄酒的橡木面少，因此渗取物质少) 、橡木桶的新旧。 三、发酵工艺细节 低温、发酵、补充加糖、澄清、装配等 四、酒瓶的选择 现代葡萄酒酿造工艺 10 法国葡萄酒的酒瓶 11 知识框架 一、与果酒制作有关的微生物 二、制作原理 三、实验装置 四、制作流程 一、与果酒制作有关的微生物 背景知识：生物的新陈代谢类型 1、同化作用 （1）自养型 （2）异养型 2、异化作用 （1）厌氧型 （2）需氧型 如人的同化作用类型：异养型 人的异化作用类型：需氧型 人的新陈代谢类型：异养需氧型 二、尝试酿酒 1.与果酒制作有关的微生物 （1）酵母菌 ①代谢特点：单细胞真菌，代谢类型为异养兼性厌氧型；无氧时进行酒精发酵。 ②发酵原理（反应简式） 酵母菌先在有氧条件下大量繁殖，再在无氧条件下进行酒精发酵 ③生产应用：可用于酿酒、制作馒头和面包等。 ④适宜温度：酿酒酵母的最适