2026届高三生物一轮复习课件第26讲 发酵工程

2025 第26讲 传统发酵技术的应用、 发酵工程及其应用 选择性必修三 第八单元 生物技术与工程 课标要求 1.举例说明日常生活中的哪些食品是运用传统发酵技术生产的 2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定生命活动，工业化生产人类所需产品 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 目录 PART 01 传统发酵技术的应用 PART 02 发酵工程及其应用 PART 03 真题精练 传统发酵技术的应用 01 4 ①概念： ②原理： ③类型： 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。 不同的微生物具有产生不同代谢产物的能力 需氧发酵 厌氧发酵 如：醋酸发酵、谷氨酸发酵 如：酒精发酵、乳酸发酵 一、发酵 传统发酵技术的应用 考点一 ①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存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。 ②类型： 混合菌种的半固体发酵 生产条件不易控制，易受杂菌污染，生产效率较低，产物不单一等 ⑤应用： 果酒、果醋、泡菜、酱油等的制作 ④缺点： 二、传统发酵技术 混合菌种的固体发酵 ③实质： 有氧或无氧条件下的物质氧化分解 传统发酵技术的应用 考点一 三、传统发酵技术的应用 (一) 腐乳的制作 2.菌种： 酵母菌，曲霉和毛霉等，主要是毛霉（都是真核生物） ①参与菌种： ②代谢类型： 异养需氧型 ③生殖方式： 孢子生殖 ④适宜温度： 15-18℃ 1.原理： 脂肪 甘油+脂肪酸 脂肪酶 曲霉 毛霉 蛋白质 小分子的肽+氨基酸 蛋白酶 传统发酵技术的应用 考点一 三、传统发酵技术的应用 (二) 泡菜的制作 2.菌种 植物体表面天然的乳酸菌 （乳酸链球菌和乳酸杆菌） ①参与菌种： ②代谢类型： 异养厌氧型 ③生殖方式： 二分裂 ④适宜温度： 室温 1.原理： 乳酸菌 C6H12O6 酶 2C3H6O3(乳酸)+能量 传统发酵技术的应用 考点一 装至半坛时,加入蒜瓣生姜及其他香辛料,继续装至八成满 杀菌、除氧 过高:乳酸发酵受抑制,泡菜风味差； 过低:杂菌易繁殖,导致泡菜变质。 清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水,并将盐水煮沸,冷却待用； 创造无氧环境 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖； 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； 将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干 ①发酵初期,大肠杆菌、酵母菌等较为活跃,产生较多的CO2,防止发酵液溢出坛外； ②防止因太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料变质腐烂； ③留有一定空间,方便拿取泡菜。 配制盐水 蔬菜装坛 加盐水 封坛发酵 蔬菜处理 (二) 泡菜的制作 3. 制作泡菜的方法步骤 泡菜发酵过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的含量变化 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（乳酸菌比其他杂菌更耐酸。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） 拓展延伸 三、传统发酵技术的应用 (三) 果酒和果醋的制作 项 目 果 酒 果 醋 菌种 酵母菌（异养兼性厌氧） 醋酸菌（异养需氧） 温度 18～30 ℃ 30～35 ℃ 时间 10～12 d 7～8 d 氧气条件 前期需氧，后期不需氧 需氧 排气或充气情况 发酵旺盛期的CO2产量非常大， 要及时排气，防止发酵瓶爆裂 适时通过充气口充气， 保证充足的氧气条件 气味或味道 酒味 酸味 检测指标 嗅味和品尝、用酸性重铬酸钾检测酒精含量、测定pH、进行酵母菌的镜检等工作 观察菌膜的形成、嗅味和品尝、测定pH、进行醋酸菌的镜检等工作 传统发酵技术的应用 考点一 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(乙酸) +2H2O+2CO2+能量 C2H5OH+O2 酶 +H2O+能量 (三) 果酒和果醋的制作 CH3COOH(乙酸) 传统发酵技术的应用 考点一 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 榨汁机榨取葡萄汁并装入发酵瓶,留约1/3的空间,盖好瓶盖; 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 防止冲洗掉皮上的野生酵母菌; 避免葡萄破损,减少杂菌污染机会 18-30℃发酵,每12h左右将瓶盖拧松一次,发酵时间为10-12d。 打开瓶盖，盖一层纱布，温度为30-35℃，时间为7-8d。 防止发酵液溢出，且酵母菌可以进行有氧呼吸大量繁殖 创造无氧环境进行酒精发酵,并可以防止好氧型微生物污染发酵液 创造有氧环境进行醋酸发酵 器具消毒 冲洗葡萄 榨汁装瓶 果酒发酵 果醋发酵 防止污染发酵液 目的 目的 目的 目的 目的 (三) 果酒和果醋的制作 充气口 排气口 出料口 排出酒精发酵 时产生的CO2 防止空气中微生物的污染 长而弯曲 用来取样,及时监测发酵进行的情況 果酒发酵前期充气口打开，输入无菌空气让酵母菌增殖，后期关闭充气口，进行酒精发酵； 在醋酸发酵时连接充气泵进行充气 果酒和果醋发酵改进装置及其分析 拓展延伸 微生物纯培养技术的建立 密闭式发酵罐的设计成功 人们对发酵原理的认识 发酵工程形成 02 发酵工程及其应用 16 一、发酵工程 1、基本概念：发酵工程是指利用 的特定功能，通过 ，规模化生产对人类有用的产品。 2、主要内容：发酵工程主要包括 ， ，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的 等方面。 微生物 现代工程技术 菌种的选育 扩大培养 分离、提纯 考点二 发酵工程及其应用 接种 灭菌 选育菌种 扩大培养 配制培养基 ①从 中筛选 ②通过 获得 自然界 诱变育种或基因工程育种 培养基和发酵设备都必须严格灭菌 获得更多的菌种 在菌种确定后选择原料，反复实验确定培养基配方 将菌种接种到培养基上培养(无菌操作) 二、发酵工程基本环节 考点二 发酵工程及其应用 ①了解发酵进程:随时检测培养液中的__________________________等 ②及时添加必需的营养组分 ③严格控制 __________ 等发酵条件 微生物数量、产物浓度 温度、pH和溶解氧 ①发酵产品是微生物细胞本身： 在发酵结束之后，采用 等方法将菌体分离和干燥 ②发酵产品是代谢物： 根据 采取适当的提取、分离纯化措施来获得产品 过滤、沉淀 产物的性质 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 二、发酵工程基本环节 中心环节 传统发酵技术得到的产品一般不进行分离、提纯 实例-谷氨酸的发酵生产: 在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N -乙酰谷氨酰胺 考点二 发酵工程及其应用 特点 形成原因 生产条件温和 原料来源丰富且价格低廉 产物专一 废弃物对环境的污染小且容易处理 三、 发酵工程的特点 生产时温度、压力都不高 微生物种类多，易分离 可直接生产某种物质 废料是各种代谢产物,经过灭菌一般对环境不造成污染 考点二 发酵工程及其应用 1、食品工业 四、 发酵工程的应用 ③生产酶制剂 ①生产传统的发酵产品 例：利用黑曲霉发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产各种酒类 ②生产各种各样的食品添加剂 例：利用黑曲霉发酵生产柠檬酸、 利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸再加工成味精 如α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶，脂肪酶 催化蛋白质或多肽链从N-末端（氨基端） 逐个切下氨基酸残基 考点二 发酵工程及其应用 发芽 1 2 焙烤 3 碾磨 4 糖化 蒸煮 5 发酵 7 消毒 8 终止 主发酵 后发酵 6 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。 淀粉水解形成糖浆。 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。 过滤、调节、分装啤酒进行出售。 时间较短，酵母菌大量繁殖、大部分糖分解和产生少量风味物质 啤酒的工业化生产流程 时间较长，低温慢速熟化、澄清和风味优化 拓展延伸 2、在医药工业上的应用 3、在农牧业上的应用 发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域,在助力解决粮食、_______、健康和______等方面的重大问题上,作出了越来越大的贡献。 微生物肥料：提供有机酸、生物活性物质；抑制土壤中病原微生物的生长； 微生物农药：利用微生物或其代谢物来防治病虫害； 微生物饲料：单细胞蛋白 环境 能源 四、 发酵工程的应用 抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等的生产领域 4、在其他方面的应用 考点二 发酵工程及其应用 $