2025届高三生物一轮复习课件第47讲 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用

第47讲 传统发酵技术的应用、发酵工程及其应用 重点：①制作原理？②各发酵菌种的代谢类型、来源、温度？ ③制作流程？ ④画出一套可以不用开盖放气的果酒、果醋制作装置，并分析。 ⑤常考注意事项：泡菜制作中盐水煮沸的原因？用水密封泡菜坛的目的？P6 泡菜坛装八成满的原因？—P6 果酒发酵罐发酵液不可装满，要留出1/3的原因？—P7 该补充课本的补充课本，整理+背诵+做题→理解通透、活学活用 需氧发酵（ ） 厌氧发酵（ ） 醋酸发酵、谷氨酸发酵 酒精、乳酸（泡菜、酸奶）发酵 发酵P5 原理： 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，利用 它们既可以生产出人们所需要的多种产物。 类型： 人们利用_______，在适宜的条件下，将原料通过_____________转化为人类所需要的产物。 微生物 微生物的代谢 02 01 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留下来的面团、卤汁等发酵物中微生物。 2.传统发酵技术： 固体发酵 半固体发酵 泡菜、粮食白酒、腐乳等 豆豉、酱、酱油等 混合菌种 知识点一、发酵与传统发酵技术 （1）菌种来源： （2）类型： （3）实质： 有氧或无氧条件下的物质氧化分解 01 传统发酵技术 目的：让毛霉等产生蛋白酶和脂肪酶 目的：抑制微生物生长，避免腐败变质。 由酒及各种香辛料置成，抑制微生物的生长同时增加风味和口感 ---腐乳制作 1、制作过程： 含水量为70%左右的豆腐适于作腐乳。用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形，过少不利于毛霉生长。 1.腐乳的制作 (1)菌种： 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 (2)制作原理： 知识点二、传统发酵食品的制作 蛋白质 脂肪 小分子肽 氨基酸 甘油 脂肪酸 酵母、曲霉和毛霉等多种微生物 + + 蛋白酶 脂肪酶 (毛霉起主要作用) 【思考】 1.参与腐乳发酵的微生物来自哪里？ 2.每年进行同样的操作，但是每年制作的腐乳口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道这是为什么吗？ 直接利用原材料中的天然存在的微生物。 缺点：容易受杂菌污染。 传统发酵技术特点：①混合菌种（易污染、生产效率低）。 ②固体发酵、半固体发酵为主。 ③家庭式、作坊式制作。 （二）制作泡菜 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 （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 （3） 分裂方式： 二分裂 （常见乳酸杆菌、乳酸链球菌） 电镜下的乳酸链球菌（球状） 电镜下的乳酸杆菌（杆状） 乳酸菌发酵第一阶段的产物有： 丙酮酸、[H] 、ATP 9 5%-20%的盐水；盐水煮沸；冷却待用； 配制 盐水 蔬菜处理装坛 加盐水 封坛 发酵 思考：1.盐的作用是什么？2.盐浓度过高或过低会如何？3.盐水煮沸的目的？ 4.盐水冷却的目的？ 泡菜制作过程 ①盐的作用： ②盐水浓度要适宜的目的： ③盐水煮沸的目的： ④盐水要冷却后使用的目的： 调味，抑制其他微生物生长 过高，乳酸发酵将受抑制； 过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质 杀菌，去除水中的溶解氧 为了不影响乳酸菌的生命活动 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； 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖； 配制 盐水 蔬菜处理装坛 加盐水 封坛 发酵 向坛盖边缘的水槽中注满水，在发酵过程中注意向水槽中补充水；根据室内温度控制发酵时间； 给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件 在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等较为活跃，它们可以进行发酵，产生较多的二氧化碳，如果泡菜坛装的太满，发酵液可能会溢出坛外。 泡菜坛装的太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。 泡菜制作过程 泡菜坛子使用之前要检查密封性 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 最多 （乳酸抑制 其他菌活动） 积累增多 （PH下降） 下降 ①缺氧和酸性环境抑制硝酸盐还原菌生长 ②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） 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 蔬菜中的硝酸盐 ---→ 亚硝酸盐 硝酸盐还原菌 把蔬菜中的硝酸盐还原 结果分析与评价 1.从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜逐渐变酸，泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是什么？原因？ 2.泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有哪些？ 乳酸菌数量增多，杂菌数量减少，因为乳酸菌比其他杂菌更耐酸。 温度高低、腌制方法、时间长短等。 拓展思考：为什么含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶？ 牛奶发酵为酸奶主要依靠乳酸菌的作用，而抗生素能够杀死或抑制乳酸菌 拓展应用,2.某同学在制作泡菜前，查阅资料得知，可以向泡菜坛中加些“陈泡菜水”，在用5﹪的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见右栏曲线图，请你帮他分析问题。 （1）据图分析，从亚硝酸盐含量来看，你认为该泡菜在什么时间食用比较合适？为什么？ （2）他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是什么？ （3）加入“陈泡菜水”的目的是什么？ 10天后食用比较好， 因为此时亚硝酸盐含量已经降到较低水平。 加盐太多，盐浓度高，杀死了乳酸菌等微生物。 “陈泡菜水”含乳酸菌，加入“陈泡菜水”相当于接种乳酸菌。 练习与应用 P8 1.泡菜制作中，哪些操作制造的“无氧环境”？ a.选择的泡菜坛要有很好的气密性； b.盐水煮沸后冷却待用； c.加入蔬菜后要注入盐水并没过全部菜料； d.盖上坛盖，并用水密封泡菜坛。 2.泡菜发酵初期，泡菜坛的水槽内会有间歇性的气泡冒出，试分析产生气泡的原因。 3.泡菜坛内有时会长一层白膜，白膜的形成原因？ 4.泡菜发酵时间是否越长越好？ 不是，一方面,发酵时间过长，可能产生其他有害物质； 另一方面，发酵时间过长，乳酸含量过高，口味不佳。 酵母菌等微生物进行细胞呼吸产生CO2 思考泡菜制作的其他问题： 白膜是由于产膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厌氧菌，泡菜发酵液营养丰富，表面O2含量丰富，适合酵母菌繁殖。 1.关于泡菜发酵的叙述，不正确的是（ ） A.泡菜发酵过程中所产生的亚硝酸盐，摄入过多对身体会造成伤害 B.煮沸泡菜盐水的目的是除去水中的氧气和杀灭盐水中的其他杂菌 C.制作泡菜利用的菌种是乳酸菌，其代谢类型为异养厌氧型 D.泡菜腌制时间过长、食盐用量过低、温度过高都容易造成细菌大量滋生，亚硝酸盐含量增加 D 短 2.下列有关泡菜制作的叙述正确的是（ ） A.乳酸菌是严格厌氧菌，无氧呼吸产物是乳酸与CO2。 B.乳酸菌与酵母菌在结构上的主要差异是前者没有核膜、核仁。 C.泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜。 D.制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少。 E.在发酵过程中，杂菌数目的减少使乳酸菌与杂菌的种间竞争减弱，因此乳酸菌数目一直增多 B 知识点二、传统发酵食品的制作 3.果酒和果醋的制作 (1)菌种的比较: 比较项目 菌种 生物类群 代谢类型 菌种来源 果酒制作 ______ _____生物 _____________型 主要是_______________上的酵母菌 果醋制作 _______ _____生物 _____________型 空气中的________或人工接种 酵母菌 异养兼性厌氧 附着在葡萄皮 醋酸菌 原核 真核 异养需氧 醋酸菌 知识点二、传统发酵食品的制作 3.果酒和果醋的制作 (2)制作原理与发酵条件的比较: 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,醋酸菌将葡萄汁中的_________分解成乙酸：____________________________________________________________________； 葡萄糖 ②缺少糖源, 氧气充足时, 醋酸菌直接将_______转化为乙醛,再将乙醛变为乙酸：____________________________________________________________________； 乙醇 C6H12O6+2O2 酶 2CH3COOH (醋酸)+2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH(醋酸)+H2O+能量 3.果酒和果醋的制作 项目 果酒制作 果醋制作 温度 发酵温度为_________ ,酿酒酵母最适生长温度约为_____ 最适生长温度为__________ 氧气需求 前期需要氧气, 后期_____________ 需要_____________ 时间 18～30 28 不需要氧气 充足的氧气 30～35 10～12d 7～8d (2)制作原理与发酵条件的比较: 3.果酒和果醋的制作 (3)制作流程: 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 榨汁装瓶 用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶(注意: 要留有大约1/3的空间)，盖好瓶盖 ①冲洗的目的: ②冲洗1-2次即可,能否连续冲洗,为什么？ ③为什么先冲洗再去梗: 去除表面灰尘、污物 不能，防止果皮表面的野生菌种数量减少 避免去梗时葡萄破损，减少被杂菌污染的机会 ④葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？ 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。 酒精发酵 将温度控制在18～30℃进行发酵，在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点(注意: 不是打开瓶盖)，此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。 果酒检测 可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测 果醋检测 打开瓶盖，盖上纱布 当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30～35℃，时间为7～8d。 ⑤每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的: ⑥拧松但不打开的目的: 防止杂菌污染 排出CO2, 防止发酵瓶爆裂 a.嗅味、品尝 b.酸性重铬酸钾（橙色变为灰绿色） c.镜检酵母菌数量 ⑦此时酵母菌是否会继续发酵? 不会。随醋酸发酵进行，发酵液PH、发酵温度均不利于酵母菌生长繁殖，酵母菌活性很低。 ⑧发酵完成后，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是 菌膜 a.观察液面白色菌膜;嗅味、品尝 b.检测醋酸发酵前后PH C.镜检醋酸菌数量 醋酸 3.果酒和果醋的制作 (3)制作流程: (4)在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？请完善下方的表格。 项目 酒精发酵 醋酸发酵 气味和味道 ______ ______ 气泡和泡沫 ______ ______ 发酵液颜色 ____________________(以紫葡萄作原料) 浑浊，液面形成________ 酒味 酸味 有 无 颜色加深变成深红色 白色菌膜 在发酵过程中葡萄皮上的色素进入到发酵液中。 酵母菌首先进行有氧呼吸产生了水，然后进行无氧呼吸才产生酒精。 1.酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？ 【思考讨论】 2.在果酒和果醋制作中，哪些做法可防止发酵液被污染？ a.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； b.处理葡萄时应先冲洗再去除枝梗； c.制作果酒时，排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖 3.醋酸菌从何而来？ 打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入果酒发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件而不能大量繁殖。 还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。 乳酸菌可能分解果酒中的糖等，从而使果酒变质。可以通过改变____________、__________等控制乳酸菌的含量。 醋酸菌可以将糖或乙醇转化为乙酸，由于醋酸菌在_______的条件下才能进行旺盛的代谢活动，因此在制作果酒的过程中_________________，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。此外，通过改变___________、________等同样可以控制醋酸菌的含量。 发酵的温度 果酒的pH 有氧 尽量减少氧气含量 发酵的温度 果酒的pH 4.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？ 3.有三位同学分别采用了三种不同的发酵装置来制作果醋。A同学用的是带盖的塑料瓶；B同学用的是没有盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的8层纱布覆盖；C同学则设计了如右图所示的发酵装置。结合果醋的制作原理，你认为哪一种发酵装置最适合制作果醋？你还能继续改进这种装置吗？ 拓展应用 出料口： 便于取料，及时监测发酵进行的情况。 充气口： 连接气泵，充入氧气从而有利 于醋酸菌进行有氧呼吸，提高 发酵效率 排气口： 排出酒精发酵过程中产生的CO2。 排气口连有长而弯曲胶管： 防止空气中微生物的污染。 改进：在充气口填充棉花或其他过滤装置，以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液。 长而弯曲胶管 充气口： 排气口： 出料口： 取样检测、放出发酵液 2、考察重点——果酒、果醋的发酵装置改良 P8-3 作用：酒精发酵时，排出CO2。 排气口要通过曲颈管与瓶身连接目的？ 防止空气中杂菌的污染。 密封：泡菜——密封，无氧环境 果酒——密封但要排气 果醋——通气 1.(2019·江苏卷)下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是( ) A. 利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵 B. 家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵 C. 果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反 D. 毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵 B 果酒制作过程中产生CO2，溶于水呈酸性，pH降低 2.（2023浙江高考真题）某同学想从泡菜汁中筛选耐高盐乳酸菌，进行了如下实验：取泡菜汁样品，划线接种于一定NaCl浓度梯度的培养基，经培养得到了单菌落。下列叙述正确的是（    ） A．培养基pH需偏碱性 B．泡菜汁需多次稀释后才能划线接种 C．需在无氧条件下培养 D．分离得到的微生物均为乳酸菌 C 【详解】 A、因为乳酸菌经过无氧呼吸产生乳酸，故其生活的环境是酸性，培养基pH需偏酸性，A错误； B、平板划线接种时不需要稀释，B错误； C、乳酸菌是厌氧型微生物，所以需在无氧条件下培养，C正确； D、参与泡菜发酵的微生物不是纯种微生物，所以分离得到的除了乳酸菌，还有其他耐高盐的微生物，D错误。 （1）果酒进一步发酵能获得果醋，酒变醋的原理是 ____________ ______，请写出该过程的化学反应式： 。发酵产生酒精后，若利用酿酒缸继续进行醋酸发酵，需要改变的发酵条件有__________ ______。此发酵过程中，要适时通过充气口充气的原因是___ 。在工业大规模生产果醋时，需要安装搅拌器，以保证醋酸菌对____ _______的需求。_____（填“能”或“不能”）省去酒精发酵过程，直接进行醋酸发酵，理由是___________________________________________。 通入空气、将温度控制在30～35℃ 氧气（和营养物质） 醋酸菌在氧气和糖源充足的情况下，可以将葡萄糖直接转化为醋酸 在氧气充足时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸 醋酸菌是好氧菌，且对氧气较为敏感 能 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH(醋酸)+H2O+能量 （2）酿制成功的蓝莓酒如果暴露在空气中会逐渐出现酸味，气温高的夏天更易如此，其原因是__________ ______________________________。在变酸的酒表面观察到的菌膜是 在液面大量繁殖而形成的。若要对该菌进行初步分离纯化，比较便捷的操作是采用 （填“平板划线”或“稀释涂布平板”）法把它们接种到 _____（填“固体”或“液体”）培养基上，经培养得到肉眼可见的菌落。丢弃已接种过微生物的培养基前，需要先进行灭菌，以免____________ （答出两点即可）。若蓝莓果汁灭菌不合格，含有醋酸菌，在蓝莓果酒发酵旺盛时，醋酸菌_____（填“能”或“不能”）将果汁中的糖发酵为醋酸？说明原因 。 醋酸菌是好氧细菌，最适生长温度为30~35℃（夏天温度较高） 果酒发酵时的缺氧环境会抑制醋酸菌生长 醋酸菌 固体 平板划线 污染环境或者感染操作者 不能 对发酵原理的认识 微生物纯培养技术建立 密闭式发酵罐设计成功 严格控制环境条件(温度、pH、溶解氧、压强、营养物、泡沫等) 大规模生产 发酵产品 现代化工程技术 微生物的特定功能 发酵工程的概念 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。 接种 选育菌种 制备培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 发酵工程的基本环节 ①选育菌种的目的？菌种来源？ ②扩大培养的原因？ ③为什么要灭菌？ 1.选育菌种P22 （1）目的： 获得_______________________ 性状优良的菌种 （2）菌种来源： 从自然界中筛选、________或____________________。 诱变育种 基因工程育种 一、发酵工程的基本环节 （3）选择发酵工程用的菌种时考虑哪些因素？ 优良的菌种对周围环境适应能力强，其发酵产品的产量高、质量稳定、繁殖能力强等优点 一、发酵工程的基本环节 选育菌种 扩大培养 ①扩大培养的原因： 快速增加菌种的数量，缩短生产周期。 2.扩大培养P22 ②从物理性质上，扩大培养一般选 培养基进行培养。 液体 液体培养基使微生物与营养物质接触更充分，提高营养物质的利用率，利于微生物的繁殖。 选育菌种 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 ②② 配置培养基要遵循的原则： ①根据菌种的代谢类型，选择不同的材料配制培养基。 ②配置的培养基应包括微生物生长所需的碳源、氮源、水、无机盐及特殊营养要求。 ③配置的培养基要经过反复试验才能大规模应用。 一、发酵工程的基本环节 3.配置培养基P23 ①发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种； ②杂菌与菌种之间形成种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。 一、发酵工程的基本环节 灭菌对象： 培养基和发酵设备 4.灭菌P23 思考:为什么要灭菌？ 实例： 在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，杂菌分泌青霉素酶就会将青霉素分解掉。 灭菌的目的： 防止杂菌污染而影响产品的产量和品质。 选育菌种 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 一、发酵工程的基本环节 5.接种P23 将____________的菌种投放到________中 发酵罐 扩大培养后 发酵工程的中心环节 6.发酵罐内发酵P23 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成。 思考1：为什么要严格控制发酵条件？ 2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ ①随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等。 ②及时添加必需的营养物质组分。 ③通过计算机控制系统，对大型发酵罐内的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量和营养等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖。 温度 排气管 进入口 排出口 空气 发酵罐示意图： 抽取样本进行检测 调节罐温 控制溶解氧含量 不断搅拌的目的： 调节罐压 ①使微生物与营养物质接触更充分，提高营养物质的利用率； ②加快O2的溶解； ③散热。 选育菌种 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 ②② 发酵产物类型 获得产品的方法 微生物细胞 代谢物 过滤、沉淀等方法 适当的提取、分离和纯化措施 分离、提纯产物的方法措施： 一、发酵工程的基本环节 7.分离、提纯产物P23 1.发酵工程的优点： 因此，发酵工程在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。 二.发酵工程的应用 发酵工程的优点： 产物专一 原料来源丰富且价格低廉 生产条件温和 废弃物对环境的污染小和容易处理 2.发酵工程的应用 二.发酵工程的应用 (1)在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品，如酱油、各种酒类等 利用霉菌发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产各种酒类 大豆 (主要原料) 小分子肽和氨基酸 酱油 黑曲霉 (蛋白酶) 淋洗、调制 各种谷物、水果 酿酒酵母 各种酒类 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 主发酵 冷却 大麦种子发芽，释放淀粉酶。 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。 淀粉分解，形成糖浆。 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。 酵母菌将糖转化为酒精和CO2。 杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。 消毒 终止 后发酵 过滤 过滤、调节、分装啤酒进行出售。 发酵工程的应用 在食品工业上的应用 1. 生产传统发酵产品 在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。 酵母菌繁殖、大部分糖分解和代谢物生成。 “精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别 类型 精酿啤酒 普通啤酒 是否添加食品添加剂 发酵规模 发酵时间 产量 价格 不添加 添加 小规模 大规模 发酵时间长 发酵时间短 产量低 产量高 价格高 价格低 1．观察分析教材P24～25“啤酒的工业化生产流程”，思考回答：与传统的手工发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。 课堂随练 某酒厂以大米为主原料，利用酵母菌发酵生产米酒，其主要工艺流程如下: 试就生产过程回答下列问题。 (1)糖化阶段主要包括蒸煮大米及加人“糖化酶"等，“糖化酶”应包括的主要酶类有 ，糖化酶使(大米中)淀粉发生的主要变化 是 。 (2)发酵阶段主要在5 m3的发酵罐中进行，主要工艺为：加料(糖化后的米浆)→接种菌种(主要为酵母菌)→通气培养→密封发酵。 ①接种后通气培养的主要目的是 。 在接种时常加入尿素或其他氮肥，其目的是 。 ②"密封”的目的是 。 淀粉酶和麦芽糖酶 淀粉→麦芽糖→葡萄糖 使酵母菌有氧呼吸旺盛、能量充足而迅速繁殖 提供菌种生长所需要的氮元素 造成缺氧环境，让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精 糖化 发酵 后加工（勾兑、储运等） 课堂随练 某酒厂以大米为主原料，利用酵母菌发酵生产米酒，其主要工艺流程如下: 试就生产过程回答下列问题。 (3)在酿酒业中,为了保持酒的风味不变，应让酵母菌进行 (填“无性生殖”或“有性生殖”)，这是利用了 ；为了研制新酒，应让酵母菌进行 (填“无性生殖”或“有性生殖”)，这是利用了 。 无性生殖 无性生殖能保持亲本性状的稳定性 有性生殖后代有较大的变异性 有性生殖 糖化 发酵 后加工（勾兑、储运等） （4）啤酒生产中，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？ 酒精在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为醋酸。 食品添加剂 酶制剂 嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。 二、发酵工程及其应用 3.发酵工程的应用 微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的　　　、　　　 等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。 (3)在农牧业上的应用P27 生产微生物肥料 有机酸 生物活性物质 例如：利用根瘤菌和固氮菌生产的根瘤菌肥、固氮菌肥 发酵工程的应用 利用微生物的代谢产物 微生物农药是利用　　　或　　　 来防治病虫害的。 微生物农药作为　　　　的重要手段 (3)在农牧业上的应用P27 生产微生物农药 生产微生物肥料 微生物 其代谢物 生物防治 微生物或代谢产物 防治病虫害种类 苏云金杆菌 80多种农林害虫 白僵菌 玉米螟、松毛虫 一种放线菌产生的抗生素（井冈霉素） 水稻枯纹病 发酵工程的应用 与化学农药相比，微生物农药具有成本低、无污染、见效慢的特点 微生物含有丰富的　　　。 (3)在农牧业上的应用 生产微生物农药 生产微生物肥料 生产微生物饲料 蛋白质 以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的 ，即单细胞蛋白。 微生物菌体 单细胞蛋白=微生物菌体 单细胞蛋白成分：不仅含有丰富的蛋白质，还含有糖类、脂质和维生素等物质,可用作食品添加剂、微生物饲料。 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，动物食用后还能提高免疫力。 (4)在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果如图。据图分析，应选择菌株________进行后续相关研究，理由是_________________________________________________________________________________________________________________________。 　该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪的能力强，净化效果好 B (4)在其他方面的应用 ②对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用 ①解决资源短缺和环境污染问题 利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质 发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决　 和　　 等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。 粮食、环境、健康 能源 利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂 嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量 发酵工程的应用 课堂小结 食品工业 医药工业 生产传统发酵产品 农牧业 其他方面 生产食品添加剂 发酵工程应用 生产酶制剂 生产药物、疫苗 生产微生物肥料 生产微生物农药 生产微生物饲料 解决资源短缺与环境污染问题 将极端微生物应用于生产实践 利用微生物的代谢产物 利用微生物及其代谢产物 利用微生物 54 1.与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。判断下列相关表述是否正确。 (1)发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵（ ） (2)发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。（ ） (3)在发酵工程的发酵环节中,发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径。（ ） (4)通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白。（ ） × √ √ × 一、概念检测 练习与应用（P28） 单细胞蛋白即微生物菌体，而不是微生物的代谢物 高考真题演练 1.（2024·江苏·高考真题）关于“利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜”的实验，下列叙述正确的是（     ） A．制作泡菜的菜料不宜完全淹没在煮沸后冷却的盐水中 B．制作酸奶的牛奶须经过高压蒸汽灭菌后再接种乳酸菌 C．发酵装置需加满菜料或牛奶并封装，以抑制乳酸菌的无氧呼吸 D．控制好发酵时间，以避免过量乳酸影响酸奶或泡菜的口味和品质 为制造无氧环境，制作泡菜的菜料要完全淹没在煮沸后冷却的盐水 如果采用市售未开封的鲜奶,可直接使用，不需要灭菌 利于 D 2.（2024·江西·高考真题）井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是（     ） A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因 B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量 C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量 D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化 基因表达的产物是蛋白质，而井冈霉素是JGs发酵生产的一种抗生素 该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量 但若浓度过大，反而会降低井冈霉素的产量 D JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，形成的菌落难以区分 3.啤酒是以麦芽汁为原料，经酿酒酵母发酵制得。传统啤酒酿造过程中，发酵在敞开式发酵池中进行，麦芽汁中接入酵母后通入大量无菌空气，之后会产生大量气体翻腾逸出，在麦芽汁表面形成25～30 cm厚的气泡层(泡盖)，然后停止通气，进入静止发酵阶段。一段时间后可得啤酒。下列说法错误的是 A.用赤霉素溶液浸泡大麦种子可以有效促进α-淀粉酶合成，增加麦芽汁 　中可发酵糖的含量 B.静止发酵阶段酵母菌主要进行无氧呼吸 C.泡盖的形成是由于酵母菌有氧呼吸产生CO2，能将麦芽汁与空气隔绝 D.麦芽汁仅能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源和水 D 还能提供氮源、无机盐、维生素 1. 在青霉素的发酵生产过程中，人们遇到了两个问题。请你运用所学知识或查阅资料，并发挥想象力，提出解决这些问题的思路。 (1) 青霉素发酵是高耗氧过程，如何能够保证在发酵过程中给微生物持续高效地供氧呢？(提示：血红蛋口具有携带O2的能力) 可以用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率。 (2) 在青霉素发酵过程中，总有头孢霉素产生。人们通过对青霉素生产菌代谢途径的研究发现，在青霉素与头孢霉素的合成过程中，它们有一个共同的前体，这个前体经过两种不同酶的作用分别合成两个产物。如何改造青霉素生产菌使其只生产青霉素呢？ 敲除催化头孢霉素产生的酶的基因或者抑制催化头孢霉素产生的酶的基因的表达，则它们的共同前体只能合成一种产物 $$