2025届高三一轮复习生物：传统发酵技术的应用与发酵工程课件

第44讲 传统发酵技术的应用与发酵工程 考点一 传统发酵技术的应用 考点一 传统发酵技术的应用 发酵 1 1) 概念： 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，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物 3) 类型 一、发酵与传统发酵技术 有氧发酵 （醋酸发酵、谷氨酸发酵） 厌氧发酵 （酒精发酵、乳酸发酵） 考点一 传统发酵技术的应用 传统发酵技术 2 有氧或无氧 固体 半固体 考点一 传统发酵技术的应用 二、传统发酵食品的制作 腐乳的制作 1 1) 原理： 2) 参与的微生物： 酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉（丝状真菌） a.代谢类型： 异养需氧型 b.生殖方式： 孢子生殖 考点一 传统发酵技术的应用 泡菜的制作 2 1) 原理： 在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸，反应简式如下： C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量分数为0.4%-0.8%时，泡菜的口味、品质最佳 2) 作用菌种： a.代谢类型： 异养厌氧型 b.种类： 乳酸链球菌 乳酸杆菌 植物体表面天然的乳酸菌 （原核生物） 乳酸链球菌(球状) 乳酸杆菌(杆状) 考点一 传统发酵技术的应用 泡菜的制作 2 3) 方法步骤： 向坛盖边缘的水槽中注满水，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 将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满 盐水 配制 原料处理蔬菜装坛 加盐水 封坛发酵 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖 调味、抑制微生物生长 杀菌除氧 避免乳酸菌被杀死 用清水和食盐配制质量分数为5%-20%的盐水，并将其煮沸，冷却待用 为了防止液体溢出 创造无氧环境 考点一 传统发酵技术的应用 泡菜的制作 2 4) 注意事项： ①盐水浓度不宜过高，否则乳酸发酵会受抑制，泡菜风味差；也不宜过低，否则杂菌易繁殖，泡菜变质 ②所用蔬菜应新鲜，若不新鲜则硝酸盐易被还原成亚硝酸盐 ③营造“无氧环境”的3项措施：选择的泡菜坛密封性要好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水 ④每次取样用具要洗净，取样后迅速封口 ⑤室温下制作即可，温度过高则易滋生细菌，温度过低发酵时间延长 考点一 传统发酵技术的应用 泡菜制作过程中乳酸菌数量、乳酸和亚硝酸盐含量的变化 发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵初期 发酵中期 发酵后期 曲线模型 少 (有氧气，乳酸菌的活动受到抑制) 少 增加 (硝酸盐还原菌的作用) 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) 减少 (乳酸积累，PH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) 1.（2024·中原名校联考）有关泡菜中亚硝 酸盐含量的研究表明，亚硝酸盐的含量高 低和亚硝酸盐含量峰值时间的早晚与食盐 的浓度有关(如图)，下列有关叙述不正确 的是(　　) A.食盐的浓度越高，亚硝酸盐生成越快，亚硝酸盐含量峰值出现的越早 B.取食泡菜时，时间别太长，防止空气进入 C.臭味的产生可能与取食过程中带入坛内油脂类物质有关 D.所用的食盐水经煮沸后可除去水中的氧气并杀灭杂菌 A 油脂与水接触后容易氧化进而产生酸败味 2.（2023·山东卷，12，2分）以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是（ ） A.①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死 B.②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌 C.③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入 D.④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低 C 先增后降至稳定 乳酸菌 创造无氧环境 考点一 传统发酵技术的应用 果酒和果醋的制作 3 项目 果酒制作 果醋制作 所需菌种 代谢类型 发酵温度 发酵时间 氧气需求 产物检测 酵母菌（真核） 醋酸菌（原核） 异养兼性厌氧型 异养需氧型 (酵母菌最适生长温度为28℃) 18-30℃ 30-35℃ 10～12d 7～8d 前期需氧，后期不需氧 一直需氧 闻气味、品尝、酸性重铬酸钾溶液(橙色→灰绿色) 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝 考点一 传统发酵技术的应用 果酒和果醋的制作 3 项目 果酒制作 果醋制作 发酵原理 ①有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：________________________________________________ ②无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：________________________________________________ C6H12O6+6O2+6H2O 酶 6CO2+12H20+能量 C6H12O6 酶 2C2H5OH (酒精)+2CO2+能量 ①氧气、糖源充足时，醋酸菌 将葡萄糖分解成乙酸：______________________________________________________________ ②缺少糖源、氧气充足时, 醋酸菌直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸：______________________________________________________________ C6H12O6+2O2 酶 2CH3COOH (醋酸)+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH(醋酸)+H2O+能量 考点一 传统发酵技术的应用 果酒和果醋的制作 3 方法步骤： 器具消毒 将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用 冲洗葡萄 取新鲜葡萄用清水冲洗1-2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干 去除表面灰尘、污物 防止洗掉果皮表面的野生菌 避免葡萄破损，减少被杂菌污染的机会 榨汁装瓶 用榨汁机榨取葡萄汁，并装入发酵瓶，留有大约1/3的空间，盖好瓶盖 防止发酵液溢出，并且酵母菌可以进行有氧呼吸大量繁殖 考点一 传统发酵技术的应用 果酒和果醋的制作 3 方法步骤： 酒精发酵 发酵温度控制在18～30℃，时间控制在10~12d，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意: 不是打开瓶盖） 排出CO2，防止发酵瓶爆裂 防止杂菌污染 醋酸发酵 当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，发酵温度调整为30～35℃，时间控制在7～8d 让空气中的醋酸菌进入发酵液，并创设有氧环境 醋酸发酵时酵母菌不会再继续进行发酵，因为此时发酵液的PH、温度均不利于酵母菌生长繁殖，酵母菌活性很低 考点一 传统发酵技术的应用 葡萄酒和葡萄醋的制作过程中发酵液的变化 在葡萄酒的制作过程中，发酵液会产生气泡，这是因为酵母菌进行呼吸作用会产生CO2；如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延长，由果皮进入发酵液的花青素会越来越多，因而发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。葡萄醋发酵过程中一般不会出现气泡，发酵完成时在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌菌膜 考点一 传统发酵技术的应用 果酒发酵过程中酵母菌数量和酒精含量的变化 ①菌体数量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖；发酵中期形成无氧环境，酵母菌数量增加缓慢，最后达到稳定；发酵后期由于酒精含量较高，可能会导致酵母菌大量死亡 ②酒精含量的变化：发酵初期，酵母菌进行有氧呼吸，酒精含量很低；发酵中期，酵母菌进行无氧呼吸产生大量酒精，酒精含量增加；发酵后期，由于酒精含量升高，大量酵母菌死亡，酒精含量几乎不再增加； 果酒、果醋制作过程中pH的变化： 发酵液的PH都会降低，最后趋于稳定 考点一 传统发酵技术的应用 【拓展延伸】源于选择性必修3 P8“练习与应用·拓展应用3”：果酒和果醋改进装置及其分析 关闭 CO2 空气中微 生物的污染 考点一 传统发酵技术的应用 发酵过程中控制杂菌的方法 1.利用发酵条件控制杂菌：①无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌 ②乳酸菌发酵、酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖 2.利用食盐控制杂菌：如腐乳、泡菜制作时 3.利用酒精控制杂菌：如果酒、腐乳制作时 4.利用香辛料控制杂菌：如腐乳、泡菜制作时 1.（2023·江苏泰州高三一模）米酒、酸奶、泡菜等都属于传统发酵制品，下列相关叙述正确的是（ ） A.制作米酒时添加“酵头”的目的是接种酿酒酵母 B.米酒发酵液中冒出的“气泡”都来源于酵母菌无氧呼吸 C.酸奶和泡菜制作中均需要及时通氧，保证乳酸菌的有氧呼吸 D.为降低杂菌污染，发酵前需要对器具、原料等进行灭菌 A 制作传统发酵品时的菌种来源于原料 酵母菌无氧呼吸和有氧呼吸都会产生CO2 厌氧型微生物 2.如图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况，下列相关叙述正确的是（ ） A.果酒发酵所需的最适温度高于果醋 B.过程①②在酵母菌细胞中发生的场所相同 C.过程⑤需要氧气而过程④不需要氧气 D.进行果酒、果醋发酵的微生物均为真核生物 B 酵母菌，真核 18～30℃ 都是醋酸发酵，都需要氧气 30～35℃ 醋酸菌，原核 考点二 发酵工程及其应用 考点二 发酵工程及其应用 发酵工程：是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术 一、发酵工程的基本环节 诱变育种 基因工程育种 菌种 为了短时间内得到大量发酵产物 一般使用液体培养基，将培养到增长速率最快时期的菌体分开进行再培养 考虑的因素：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产产量高、发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等 考点二 发酵工程及其应用 一、发酵工程的基本环节 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中 发酵设备 培养基 原因：发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种，当有杂菌污染时会与菌种竞争营养物质等，并且杂菌产生的代谢物可能会抑制菌种生长，最终使产量和品质下降 考点二 发酵工程及其应用 一、发酵工程的基本环节 微生物的数量 产物浓度 营养组分 过滤、沉淀 产物的性质 发酵工程的中心环节 考点二 发酵工程及其应用 二、啤酒的工业化生产流程 淀粉酶 淀粉分解，形成糖浆 酒精和二氧化碳 主发酵 后发酵 完成酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成 低温、密闭环境下储存 考点二 发酵工程及其应用 “精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别 长 短 低 高 考点二 发酵工程及其应用 三、发酵工程的特点 ①产物专一 ②生产条件温和 ③原料来源丰富且价格低廉 ③废弃物对环境污染小且容易处理 考点二 发酵工程及其应用 四、发酵工程的应用 食品添加剂 酶制剂 发酵得到的微生物菌体 1.(2023·山东淄博二模)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。使用发酵罐（如图）可进行啤酒的工业发酵。下列说法错误的是( ) A. 啤酒酵母在接入发酵罐前需要对其进行 扩大培养 B. 通过pH 检测装置可检测发酵液的发酵进程 C. 使用叶轮搅拌的目的是增加发酵液中的溶解氧 D. 正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压 C 叶轮搅拌的作用有：①使微生物混合均匀 ②散热 ③增加溶解氧 但酒精发酵中期需要严格的无氧环境 2.(2023·山东高考模拟预测)啤酒是一种以大麦芽、啤酒花(一种草本植物)、水为主要原料，通过大麦种子发芽→麦芽糖化→加啤酒花、煮沸→糖汁发酵→ 过滤→ 分装保存等工艺流程而制成的低酒精度饮料。主发酵阶段按泡沫的形成和消退可分为低泡期、高泡期和落泡期等。下列有关叙述错误的是( ) A. 发酵装置应保持密闭条件，但需要注意定时排气 B. 啤酒发酵过程中，酵母菌以大麦中的淀粉为主要碳源 C. 低泡期发酵液中的酵母菌数量低于高泡期 D. 在高泡期应注意散热，防止发酵液温度过高 B 转化成葡萄糖后才能被酵母菌利用 3.下列关于发酵工程应用的说法，正确的是( ) A.食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可以延长保存期，使用时应尽量多添加 B.加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好 C.在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后能提高免疫力 D.与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染的特点 C $$