2026届高三生物一轮复习课件22 传统发酵技术与发酵工程

该高中生物学课件聚焦发酵工程专题，覆盖传统发酵技术（腐乳、泡菜、果酒、果醋）及发酵工程基本环节与应用等高考核心考点，对接高考评价体系，分析菌种代谢类型、发酵条件控制等高频考点权重，归纳实验操作分析、原理阐述等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于“考点对比+真题精析+素养提升”策略，通过科学思维构建菌种对比表格（如乳酸菌、酵母菌、醋酸菌的分类及代谢类型），结合探究实践分析泡菜亚硝酸盐变化曲线，以2023山东泡菜真题为例解析消毒灭菌易错点，提供“步骤-原理-评价”答题模板，助力学生掌握得分技巧，教师可据此精准定位复习重点，高效备战高考。

1 第1章 发酵工程 第1节 传统发酵技术的应用 1 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。 1 发酵与传统发酵技术 1. 发酵 (1) 概念： (3) 类型： (2) 原理： 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力，因此利用它们既可以生产出人们所需要的多种产物。 ①根据微生物对氧气的要求 ②根据培养基的物理性质 好氧发酵 厌氧发酵 固体发酵 半固体发酵 液体发酵 1 发酵与传统发酵技术 2. 传统发酵技术 (1) 概念：直接利用原材料中_________________，或利用__________________________、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。 (2) 特点：以__________的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。 天然存在的微生物 前一次发酵保存下来的面团 混合菌种 豆豉 泡菜 腐乳 (3) 缺点： (4) 产品： 生产条件不易控制，容易受杂菌污染，生产效率较低等。 酒、腐乳、酱、酱油、醋、泡菜和豆豉等。 1 发酵与传统发酵技术 3. 腐乳 (1) 原料： (3) 发酵原理： (2) 发酵微生物： 豆腐 ________、_______和_______等，其中起主要作用的是_______。 酵母菌 曲霉 毛霉 毛霉 经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成___________________。 小分子肽和氨基酸 蛋白质 小分子肽+氨基酸 蛋白酶 4 1 发酵与传统发酵技术 3. 腐乳 (4) 制作流程：（扩展） 让豆腐上长出毛霉 加盐腌制 加卤汤装瓶 密封腌制 制腐乳坯 利用干棕叶（或稻草）上的毛霉孢子，在15-18℃条件下，让豆腐上长出毛霉 加盐可以析出豆腐中的水，使豆腐变硬，盐也能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。 含水量70%左右为宜，含水量过高不易成形，过低不利于毛霉生长。 卤汤是由酒（12%）及各种香辛料配置而成，抑制微生物的生长同时使腐乳有独特的香味。 2 尝试制作传统发酵食品 乳酸菌 生物学分类 代谢类型 种类 分布 作用 原理 应用 原核生物 异养厌氧型 在无氧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、乳酸杆菌 空气、土壤、植物体表、人或动物肠道 乳制品的发酵、泡菜的腌制 乳酸链球菌 乳酸杆菌 1 乳酸发酵 2 尝试制作传统发酵食品 酵母菌 生物学分类 代谢类型 特点 分布 作用 原理 应用 最适生长温度 真核生物 异养兼性厌氧型 在无氧情况下进行酒精发酵 C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量 酶 一类单细胞真菌 含糖量较高的蔬菜、水果表面 酿酒、制作馒头和面包 2 酒精发酵 28 ℃（酿酒酵母） 7 2 尝试制作传统发酵食品 醋酸菌 生物学分类 代谢类型 作用 原理 应用 最适生长温度 原核生物 异养需氧型 在氧气、糖都充足时，能将糖分解成醋酸； 在缺糖时，能将乙醇转化成乙醛，在将乙醛变成醋酸 C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量 酶 酿醋 3 醋酸发酵 30-35 ℃ C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量 酶 2 尝试制作传统发酵食品——制作泡菜 (1) 原理： a. 菌种来源： 植物体表面天然的乳酸菌。 b. 发酵反应式： C6H12O6 2C3H6O3（乳酸）+能量 酶 在无氧的条件下，乳酸菌将糖分解为乳酸。发酵期间，乳酸不断积累，当它的质量分数为0.4%~0.8%时，泡菜的口味和品质最佳。 (2) 材料用具： 食盐、清水、新鲜蔬菜、蒜瓣、生姜及其它香辛料、泡菜坛或其它密封性良好的罐子等。 给泡菜坛内创造无氧环境，严格控制厌氧条件 2 尝试制作传统发酵食品——制作泡菜 (3) 方法步骤： 用清水和食盐配置质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 a. 配置盐水 b. 原料处理、蔬菜装坛 c. 加盐水 d. 封坛发酵 将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豇豆）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，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，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。 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。 2 尝试制作传统发酵食品——制作泡菜 (3) 方法步骤： 用清水和食盐配置质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 a. 配置盐水 b. 原料处理、蔬菜装坛 c. 加盐水 d. 封坛发酵 将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豇豆）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，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，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。 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。 盐的作用： 煮沸的目的： 冷却的目的： 调味；抑制其他微生物生长； 除去水中的氧气，杀灭盐水中的杂菌 为了不影响乳酸菌的生命活动 盐的用量不能过高也不能过低。过高乳酸发酵受抑制，导致泡菜的风味差；过低，杂菌易繁殖，导致泡菜变质。 2 尝试制作传统发酵食品——制作泡菜 (3) 方法步骤： 用清水和食盐配置质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 a. 配置盐水 b. 原料处理、蔬菜装坛 c. 加盐水 d. 封坛发酵 将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豇豆）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，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，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。 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。 为什么泡菜坛只能装八成满？ 泡菜发酵过程中会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，会使盐水不容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂 2 尝试制作传统发酵食品——制作泡菜 (3) 方法步骤： 用清水和食盐配置质量分数为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 a. 配置盐水 b. 原料处理、蔬菜装坛 c. 加盐水 d. 封坛发酵 将新鲜蔬菜（如萝卜、黄瓜和豇豆）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，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，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。 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。 为什么盐水需要没过菜料？ 用水封闭泡菜坛的目的是什么？ 防止外界空气进入，保证坛内乳酸菌的发酵所需的无氧环境 抑制其他微生物生长 2 尝试制作传统发酵食品——制作泡菜 (4) 结果评价： 如何判断你腌制的泡菜是否成功？色泽如何？口味如何？ 泡菜质量可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定； 一般来说，腌制成功的泡菜汤清亮，无梅花浮膜，菜质脆嫩度适口，酸甜咸味适宜，具有一定的香气，咀嚼后无渣等。 根据亚硝酸盐的含量来评定； 根据不同时期泡菜坛中乳酸菌的数量来评定。 可以通过在显微镜下观察乳酸菌的形态； 泡菜生花 2 尝试制作传统发酵食品——制作泡菜 (5) 进一步探究： 泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生； 膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但如果人体摄入过量，会发生中毒，甚至死亡； 拓展资料： 亚硝酸盐(包括亚硝酸钾和亚硝酸钠)为白色粉末，易溶于水，在食品生产中用作食品添加剂。 自然界中，亚硝酸盐分布广泛。膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康。但是，当人体摄入的亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时，会引起中毒，达3g时会引起死亡。 我国食品卫生标准规定的亚硝酸盐含量标准：亚硝酸盐的残留量在肉制品中不得超过30mg/kg，酱腌菜中不得超过20mg/kg ，婴儿奶粉中不得超过2mg/kg。 膳食中的绝大多数亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿排出，只有在特定的条件下(适宜的PH、温度和一定的微生物作用)，才会转变成致癌物——亚硝胺。 大量动物实验表明，亚硝胺具有致癌作用，同时对动物具有致畸和致突变作用。研究表明，人类的某些癌症可能与亚硝胺有关。 2 尝试制作传统发酵食品——制作泡菜 盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，能与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合生成紫红色产物。 将经过显色反应后的样品与比色卡或标准液进行比色，可以估算出亚硝酸盐含量。 亚硝酸盐检测（拓展） 2 尝试制作传统发酵食品——制作泡菜 发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐 发酵前期 发酵中期 发酵后期 变化曲线 少（O2抑制乳酸菌活动） 少 增加（硝酸盐还原菌的作用） 最多（无氧条件乳酸积累，抑制其他菌活动） 增多 达到最多后开始下降（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，抑制乳酸菌活动） 继续增多，最后保持稳定 下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制） (6) 腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化（拓展） 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒 (1) 原理： a. 菌种来源： 新鲜水果的果皮表面附着的大量的不同种类的野生酵母菌 b. 发酵原理： (2) 材料用具： 新鲜的葡萄、洗洁精、70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机等。 酵母菌先在有氧条件下大量繁殖 C6H12O6+6O2+6H2O→6CO2+12H2O+能量 酶 再在无氧条件下进行酒精发酵 C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量 酶 18 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒 (3) 方法步骤： 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; a. 器具消毒 b. 冲洗葡萄 c. 榨汁装瓶 d. 果酒发酵 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; 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; 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。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒 (3) 方法步骤： 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; a. 器具消毒 b. 冲洗葡萄 c. 榨汁装瓶 d. 果酒发酵 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; 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; 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。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。 70%酒精的作用是什么？ 冲洗的目的是什么？可以反复多次冲洗吗？ 为什么先冲洗葡萄再去除去枝梗？ 消毒 洗去浮尘，但不能反复冲洗，因为果皮表面附着大量的野生菌种，反复冲洗会减少菌种的数量，延长发酵时间。 以避免去除枝梗和腐烂的籽粒时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒 (3) 方法步骤： 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; a. 器具消毒 b. 冲洗葡萄 c. 榨汁装瓶 d. 果酒发酵 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; 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; 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。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。 为什么发酵瓶要留1/3的空间？ 有利于酵母菌进行有氧呼吸，通过出芽生殖大量繁殖后代； 又防止发酵旺盛时产生大量的CO2 造成发酵液溢出。 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒 (3) 方法步骤： 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; a. 器具消毒 b. 冲洗葡萄 c. 榨汁装瓶 d. 果酒发酵 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; 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; 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。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行检测。 为什么将温度控制在18-30℃进行发酵？ 为什么每隔12小时左右将瓶盖拧松一次？ 因为果皮表面附着的野生酵母菌可能有很多种，所以提供了适合多种酵母菌生长的温度范围。另外，控制温度在一个较大范围内比较简单易行。 排出发酵产生的CO2 ，但不能打开瓶盖，以防止空气中的杂菌进入而污染发酵液。 2 尝试制作传统发酵食品——制作果醋 (1) 原理： a. 菌种： b. 发酵原理： “糖制醋” “酒制醋” ②当缺少糖源时，能将乙醇转化成乙醛，再将乙醛变成乙酸 酶 C2H5OH ＋O2 CH3COOH （乙酸）＋ H2O+能量 ①当氧气、糖源充足时，能将糖分解成乙酸; C6H12O6＋2O2 2CH3COOH（乙酸）＋2CO2＋2H2O+能量 酶 醋酸菌 2 尝试制作传统发酵食品——制作果醋 a. 器具消毒 b. 冲洗葡萄 c. 榨汁装瓶 d. 果酒发酵 (3) 方法步骤：（果醋） e. 果醋发酵 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。 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（不能利用乙醇）而不能繁殖 24 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒、果醋 (4) 结果分析与评价 如何检测果酒和果醋的制作是否成功？ 果酒：a.闻 b.品尝 c.用酸性条件下的重铬酸钾溶液检测 果醋：a.闻 b.品尝 c.使用pH试纸检测检测和比较发酵前后的pH值 d.观察醋酸菌膜是否形成。 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒、果醋 (4) 结果分析与评价 1.在制作果酒和果醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？其中最明显的变化发生在发酵后多少天？引起变化的原因是什么？ 在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生CO2；在发酵的10天后，这种现象最明显。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。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。 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒、果醋 (4) 结果分析与评价 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？ 果酒中除了酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。可以通过调节发酵的温度、果酒的pH等来控制乳酸菌的含量。果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋酸。由于醋酸菌在有氧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尽量减少O2含量，可以抑制醋酸菌的生长繁殖。此外，通过调节发酵的温度、果酒的pH等同样可以控制醋酸菌的含量。 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒、果醋 (4) 结果分析与评价 3.在制作果醋的过程中，酵母菌是否还会继续发酵？醋酸菌从何而来？采用什么措施可以加快 果醋的制作？ 随着醋酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。在我们的实验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件而不能繁殖。在工业上，后期醋的发酵需要人工接种醋酸菌。我们制作果醋时，可以先买一瓶醋，将其打开暴露于空气中,一段时间后在醋的表面会有一层薄膜(实际上是醋酸菌)，用这层薄膜进行接种可以明显缩短制作果醋的时间。 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒、果醋 (4) 结果分析与评价 4.你制作的果酒和果醋的口味如何？如果你对结果不满意，应该如何改进？ 制作成功的葡萄酒爽口，柔和，有浓郁的果香味； 制作成功的果醋有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。 如果对制作结果不满意，应从制作过程全面考虑改进措施，如严格控制发酵条件，发酵所用装置要进行清洗、晾干、消毒等。 2 尝试制作传统发酵食品——制作果酒、果醋 (5) 装置改进 其目的是防止空气中微生物的污染。 排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，为什么？ 结构 作用 酒精发酵时状态 醋酸发酵时状态 充气口 排气口 出料口 通入空气 关闭 打开，并接入气泵 排出CO2 打开 打开 便于取样监测 关闭 关闭 小结 项目 泡菜 果酒 果醋 菌种 生物学分类 代谢方式 最适温度范围 生产生活应用 发酵原理 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌 原核生物 原核生物 真核生物 异养厌氧型 异养需氧型 异养兼性厌氧型 18~30℃ 30~35℃ 乳制品的发酵、泡菜 酿酒、发面 制醋 C6H12O6 2C3H6O3（乳酸） 酶 +能量 C6H12O6→ 2C2H5OH＋2CO2＋能量 酶 C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋能量 酶 C2H5OH+O2→ CH3COOH＋H2O＋能量 酶 练习 (2023山东) 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 先增加，后减少 练习 (2022江苏) (多选) 在制作发酵食品的学生实践中,控制发酵条件至关重要。下列相关叙述错误的有 (　 　) A.泡菜发酵后期,尽管乳酸菌占优势,但仍有产气菌繁殖,需开盖放气 B.制作果酒的葡萄汁不宜超过发酵瓶体积的2/3,制作泡菜的盐水要淹没全部菜料 C.葡萄果皮上有酵母菌和醋酸菌,制作好葡萄酒后,可直接通入无菌空气制作葡萄醋 D.果酒与果醋发酵时温度宜控制在18~25 ℃,泡菜发酵时温度宜控制在30~35 ℃ ACD 果酒发酵的适宜温度是18~30 ℃，果醋发酵的适宜温度是30~35 ℃ 练习 (2020山东) 我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是(　　) A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快 B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的 C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施 D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡 C “蒸熟”是为了消除杂菌对酿酒过程的影响 练习 (2021全国乙) 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。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如图。回答下列问题: (1)米曲霉发酵过程中,加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质,大豆中的____________可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供__________。  蛋白质 碳 源 练习 (2) 米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖,大量分泌制作酱油过程所需的酶类,这些酶中的　　　　、　　　　能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分,如将蛋白质分解为小分子的肽和_________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌,由此可以判断米曲霉属于__________(填 自养厌氧/异养厌氧 或 异养好氧)微生物。  (3) 在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于_________(填真核生物或原核生物);添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是_________________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是 ______(答出1点即可)。 蛋白酶 脂肪酶 氨基酸 异养好氧 原核生物 乙醇和CO2 食 盐 37 第1章 发酵工程 第3节 发酵工程及其应用 37 1 发酵工程的基本环节 发酵工程： 选育高产菌种 扩大培养 配制培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 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。 基本环节： 1 发酵工程的基本环节 生产柠檬酸 生产啤酒 生产味精 黑曲霉 啤酒酵母 谷氨酸 棒状杆菌 选育菌种 性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。 旁栏思考：某镇特产一种美酒，以下是对该镇环境的描述：四面环山，地势低洼，气候炎热，具有独特的微生物种群，因为与外界的空气对流循环较缓慢，所以微生物种群较稳定。这对你理解发酵工程中菌种选育的重要性有什么启示？ 菌种是影响发酵工程产物品质的首要因素。 1 发酵工程的基本环节 40 选育菌种 扩大培养 工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养 1 发酵工程的基本环节 41 在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。 选育菌种 配制培养基 扩大培养 1 发酵工程的基本环节 42 在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。 接种 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 发酵工程中所用的菌种大多数是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 1 发酵工程的基本环节 43 接种 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。 1 发酵工程的基本环节 44 接种 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 1 发酵工程的基本环节 随时检测： 微生物数量、产物浓度等； 及时添加： 必需的营养成分 严格控制： 温度、pH、溶解氧等发酵条件 1 发酵工程的基本环节 1.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？ 2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 要对温度、pH和溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必需的营养组分。 ①在低成本的培养基上能迅速生长繁殖; ②生产出来的代谢物产量高; ③发酵条件容易控制； ④菌种不易变异、退化等。 思考·讨论 1 发酵工程的基本环节 思考·讨论 3.在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？ 4.在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？ 不能。发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，要进行二次清洁或灭菌处理后才能排放。 发酵工程与现代工程技术相结合，或直接用微生物反应器，进行大规模发酵生产。可以主要是连续培养；电脑控制实行高度的自动化；采用基因重组菌生产，可以加压生产等。 传统发酵工艺是主要是分批培养，人工操作，用天然菌种，常温常压进行。 练习 (2022山东) 青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时,会通过分泌青霉素杀死细菌,以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产,关于该生产过程,下列说法错误的是 (　　) A.发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖 B.可用深层通气液体发酵技术提高产量 C.选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中 D.青霉素具有杀菌作用,因此发酵罐不需严格灭菌 D 某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解,故发酵罐需严格灭菌 2 发酵工程的应用 产物专一 生产条件温和 原料来源丰富且价格低廉 废弃物对环境污染小且容易处理 发酵工程的特点 在食品工业上的应用 在医药工业上的应用 在农牧业上的应用 在其他方面的应用 发酵工程的应用 2 发酵工程的应用 应用 医药工业：抗生素、氨基酸、激素、免疫调节剂、疫苗、 紫杉醇、青蒿素前体 等 农牧业：微生物肥料、微生物农药、微生物饲料 +基因工程/蛋白质工程 其他方面：利用废料生产能源物质、CO2资源化利用、 极端微生物 等 （水生栖热菌的耐高温DNA聚合酶） （单细胞蛋白 =发酵获得的微生物菌体） 食品工业：传统的发酵产品；食品添加剂；酶制剂 最早开发应用 产量产值之首 如 啤酒 2 发酵工程的应用 啤酒的工业化生产流程 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。 2 发酵工程的应用 啤酒的工业化生产流程 (2022山东) (不定项) 啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是(　 　) A.用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶 B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵 D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期 ACD 蒸煮工序起到灭菌作用，焙烤没有灭菌作用。 练习 (2023山东) (不定项) 果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产相比,共同点有(　　) A.都利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理 B.都需要一定的有氧环境供发酵菌种繁殖 C.发酵前都需要对原料进行灭菌 D.发酵结束后都必须进行消毒以延长保存期 传统发酵技术利用的是水果皮表面附着有大量野生酵母菌， 不能灭菌。 AB 2 发酵工程的应用 3. 在农牧业上的应用 ② 生产微生物农药 利用微生物或其代谢物来繁殖病虫害。 微生物农药作为 的重要手段。 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 2 发酵工程的应用 3. 在农牧业上的应用 ③ 生产微生物饲料 微生物含有丰富的蛋白质，而且生长繁殖速度快。 青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。 单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业废料等为原料，通过发酵获得的大量微生物菌体。单细胞蛋白不仅含有丰富的蛋白质，还含有糖类、脂质和维生素等物质。 单细胞蛋白 2 发酵工程的应用 发酵工程 基本环节 应用 食品工业 医药工业 农牧业 其他 酶制剂 食品添加剂 传统发酵产品 微生物农药 微生物肥料 抗生素、氨基酸、 激素、免疫调节剂 微生物饲料 纤维废料利用 极端微生物的利用 选育菌种 扩大培养 配制培养基 灭菌 接种 发酵 分离、提纯产物 获得产品 $