2025届高三一轮复习生物：传统发酵技术、发酵工程及其应用课件

2024届一轮复习 10.2 传统发酵技术、发酵工程及应用 《步步高》P322-325 1 聚焦概念 概念3 发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品 3.2 发酵工程为人类提供多样的生物产品 3.2.1 举例说明日常生活中的某些食品是运用传统发酵技术生产的 3.2.2 阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品 3.2.3 举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 2 考点一 传统发酵技术生产的食品 3 1.发酵类型？传统发酵技术的本质？ 2.制作泡菜主要是哪种微生物发挥作用？该微生物真核原核？菌种来源？代谢类型？种类？泡菜的发酵原理？制作泡菜的过程？加适量盐的作用？盐水煮沸的作用？为什么泡菜坛只能装八成满？发酵过程中乳酸菌数量变化？乳酸含量变化？亚硝酸盐含量变化？ 3.腐乳发酵主要是哪种微生物？该微生物真核原核？菌种来源？代谢类型？发酵原理？ 4.红葡萄酒和白葡萄酒的区别？酒精发酵主要是哪种微生物发挥作用？该微生物真核原核？菌种来源？代谢类型？酒精发酵的原理？生产果酒时还会使用哪些酶制剂？作用？有何优点？果酒发酵的温度？氧气要求？果酒制作过程？如何检测果酒的发酵情况？ 5.果醋酿造主要是哪种微生物发挥作用？该微生物真核原核？菌种来源？代谢类型？制作果醋的原理？制作果醋的温度？PH？氧气要求？制作过程？如何检测果醋的发酵情况？果醋和果酒的发酵装置？ 6.制作泡菜、酿酒、酿醋的反应方程式 考点一 传统发酵技术 传统发酵技术 使用酵母制作馒头属于传统发酵技术吗？ 不属于；使用前一次发酵保存下来的面团进行的才算。 如： 直接利用空气中毛霉孢子制作腐乳属于传统发酵技术， 若直接接种毛霉，则不属于。 概念？ 5 苏教P27 人教P6 苏教 P33 人教P7 果醋制作 人教P7 苏教P30 果醋发酵A结构要一直打开，通入大量氧气，不需要B结构。 A通气 B排气 C取料口 果酒发酵一开始，拧开A结构，通入氧气，使酵母菌大量繁殖，而后关闭A结构，使发酵装置处于无氧环境，进行酒精发酵。 发酵过程B结构每隔一段时间松开放气。 为什么排气口胶管长而弯曲？ 防止空气中微生物的污染 传统发酵食品 果酒发酵与果醋发酵的装置 在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？原因是什么？ 制作果酒和果醋 发酵 酒精发酵 醋酸发酵 气味和味道 酒味 酸味（嗅味和品尝） 气泡和泡沫 有气泡和泡沫 一般无气泡和泡沫 发酵液颜色 混浊 混浊，液面形成白色菌膜 果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，这是醋酸菌膜 果醋产生的菌膜 泡菜产生的菌膜 泡菜制作过程中的白膜是由于产膜酵母的繁殖，酵母菌是兼性厌氧菌、发酵液表面氧气丰富，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖 果酒：C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量 酶 果醋： C6H12O6 +2O2 2CH3COOH(乙酸) + 2H2O + 2CO2 + 能量 C2H5OH +O2 CH3COOH(乙酸) + H2O + 能量 酶 氧气、糖源充足时 糖源不充足时 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 泡菜： 1.传统发酵技术 有氧或无氧 产品 醋坛 展示我国古代酿酒作坊的绘画作品 （1）微生物——酵母菌（果酒）和醋酸菌（果醋） ①制作果酒和果醋 ①酵母菌 新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。 A.是单细胞真菌，真核生物，呈圆形、椭圆形等。 B.酵母菌的繁殖方式主要为无性生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子 生殖），但多以出芽方式进行。 C.酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果等。 代谢类型 （1）微生物——酵母菌（果酒）和醋酸菌（果醋） ①制作果酒和果醋 ②醋酸菌 A.原核生物，新陈代谢类型为异养需氧型。 B.醋酸菌的繁殖方式为二分裂。 二分裂生殖 代谢类型 果酒：C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 能量 酶 果醋： C6H12O6 +2O2 2CH3COOH(乙酸) + 2H2O + 2CO2 + 能量 C2H5OH +O2 CH3COOH(乙酸) + H2O + 能量 酶 酶 氧气、糖源充足时 糖源不充足时 ①制作果酒和果醋 原理 (2)方法步骤 70% 清水 1/3 18~25 拧松瓶盖 发酵瓶口 一层 纱布 30~35 7~8 为什么去梗前冲洗？能否连续冲洗？ 葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？ 制作葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～25 ℃？ 如何检测果酒的发酵情况？ 发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这层菌膜是什么？ 对氧的需求 前期 ，后期_______ 一直需氧 产物检测 闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾(橙色→灰绿色) 酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝 需氧 不需氧 源于选择性必修3 P32“本节练习·应用题”：果酒和果醋改进装置及其分析 装置的使用：使用该装置制作果酒时，应该关闭充气口；制作果醋时，应将充气口连接充气泵，输入空气。 关闭 CO2 防止空气 中微生物的污染 教材隐性知识 易错提醒 ①果酒、果醋制作时防止杂菌污染的措施： a.榨汁机要洗净并晾干，发酵瓶要清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒； b.清洗葡萄时要先冲洗后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会； c.装入葡萄汁后要封闭发酵装置的充气口； d.发酵瓶的排气管用曲颈管而不用直管。若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。 易错提醒 ②葡萄汁装入发酵瓶时，要留有约1/3空间的目的： a.先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵； b.防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 深度思考 (1)制作葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～25 ℃？制作葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35 ℃？ 提示　温度是影响酵母菌和醋酸菌生长和发酵的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度约为20 ℃。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃。 深度思考 (2)在制作果酒的过程中，除了酵母菌，是否还有其他微生物生长？它们会对果酒发酵产生影响吗？如果有，如何避免这种影响？ 提示　制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵中污染发酵液，而避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，封闭充气口；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。 深度思考 (3)在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵，原因是什么？ 提示　在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。 (4)醋酸菌醋酸发酵时，需要打开通气阀，请说明其原因。 提示　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。 (1)菌种： 。 (2)原理：乳酸菌发酵使牛奶中的乳糖变为乳酸。 乳酸菌 ②制作酸奶 异养厌氧型微生物 乳酸链球菌（球状） 乳酸杆菌（杆状） (3)步骤 基本装满 冷却到10 （1）菌种： 乳酸菌 ①菌种来源： 植物体表面天然的乳酸菌 ②代谢类型： 异养厌氧型 ③种类： 乳酸链球菌、乳酸杆菌 （原核生物） （2）发酵原理： 在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 乳酸链球菌（球状） 乳酸杆菌（杆状） 发酵期间，乳酸会___________，当它的质量百分比为____________时，泡菜的口味、品质最佳； 不断积累 0.4%-0.8% ③制作泡菜 （3）方法步骤 配制盐水 用清水和食盐配制质量分数为5%~20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豌豆等）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。 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； 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖。 原料处理、蔬菜装坛 加盐水 封坛发酵 盐的作用？盐水浓度要适宜的目的？盐水煮沸的目的？盐水冷却后使用的目的？ 为什么泡菜坛只能装八成满？ 用水密封泡菜坛的目的是什么？这说明泡菜制作需要什么条件？ 泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析 发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵初期 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） 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） 曲线模型 (1)菌种： 。生长最适温度为 ℃。 (2)原理：发酵过程中，毛霉分泌 酶、淀粉酶、 酶等多种酶，这些酶与其他微生物协同作用，使腐乳坯中的各种营养物质生成氨基酸和多种有机酸等。 毛霉 15～18 蛋白 脂肪 ④制作腐乳 考向　传统发酵技术生产的食品 1.右图甲为果酒和果醋制作装置， 图乙表示制作过程中的物质变化。 下列有关叙述正确的是 突破 强化关键能力 A.制作果酒时应关闭阀a，适时打开阀b B.制作果醋时需打开阀b通气，打开阀a排气 C.过程①②都只能发生在缺氧的条件下 D.过程①～④所需的最适温度基本相同 √ 考点二 发酵工程及其应用 37 1.发酵工程概念： 苏教P36 苏教P37 人教P22 人教P23 人教P22 苏教P37 4.发酵工程的应用 见课本P40-41 2.发酵工程的步骤 诱变育种 基因 工程育种 培养基 发酵设备 厌氧 离心 蒸馏 菌体 菌 种 怎样才能得到优良菌种？选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？ 为什么发酵工程要对菌种进行扩大培养？ 如何灭菌？ 电动机D1 排气管C3 pH计B3 冷却水排出口C2 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮D2 生物传感器装置B4 空气入口A4 放料管A2 A3 阀门 A1培养物或营养物质的加入口 B1观察孔 B2取样管 B5温度传感器和控制装置 C1冷却水进入口 装置编号 主要用途 A1-A3 A4 B1-B5 C1、C2 C3 D1、D2 控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养 控制溶解氧 通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程，B2处抽取样品进一步检测。 通过控制冷水流速调节罐温 调节罐压 电机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气溶解以及散热。 发酵罐内发酵 —发酵工程的中心环节 延伸应用 (2)怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 提示　要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必需的营养组分。例如：温度条件的调控可通过向冷却夹层通入冷水来调控；pH条件的调控可在培养基中加入缓冲液，在发酵过程中加酸或碱；溶解氧的调控需根据微生物的代谢类型，若微生物是需氧型的，可通过空气入口通入空气，并调整搅拌叶轮转速增加溶解氧。若微生物是厌氧型的，需封闭空气入口，建立厌氧环境等。 易错提醒 发酵过程的监控和发酵条件的控制会直接影响产品的质量和产量。一方面要随时检测培养液中 以了解发酵进程；另一方面要及时添加必备的 来延长菌体生长稳定期的时间，以便得到更多的发酵产品；同时要严格控制 等发酵条件，来保证产品的产量和质量。 微生物数量、产物浓度 营养物质 温度、pH、溶解氧 赤霉素处理，无需发芽就能产α-淀粉酶 前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精（即酵母的无氧呼吸作用） 后发酵主要是产生一些风味物质，排除掉啤酒中的异味，增加二氧化碳含量，并促进啤酒的成熟。最后需要澄清啤酒，凝结固体和悬浮固体（死酵母和啤酒花树脂等）可以充分沉淀以澄清酒液，最后过滤和包装 突破 强化关键能力 考向　发酵工程及其应用 5.啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是 A.在整个发酵过程中，要始终 保持严格的无菌、厌氧环境 B.用赤霉素溶液浸泡大麦种子， 目的是促进α-淀粉酶合成 C.在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免杀死酵母菌种 D.包装后放置的啤酒变酸且产生表面菌膜，一般可从菌膜中分离得到 醋酸菌 √ $$