【5年高考3年模拟】2015高考生物一轮复习课件：专题26 传统发酵技术与微生物的应用

三、发酵工程
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。
(1)生产条件温和:温度、压力都不高。 (2)原料来源丰富且价格低廉:微生物种类多,易分离。 (3)产物专一:可直接生产某种物质。 (4)废弃物对环境的污染小且容易处理:废料包括各种代谢产物,只要灭菌后,一般对环境不造成污 染。
不能区分死菌与活菌而使计数结果偏大
(2)间接计数法(稀释涂布平板法) 原理
公式
操作 缺点
当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长 的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活 菌,通过统计平板上的菌落数,计算样品中的 活菌数
每克样品中的菌株数=(C÷V)×M,其中,C代 表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数, V代表涂布平板时所用的稀释液的体积 (mL),M代表稀释倍数
二、尝试作传统发酵食品
(1)作用菌类、原理与反应简式
(2)方法步骤
2.果酒、果醋制作 (1)原理
(2)方法步骤
(3)注意事项 ①发酵瓶和榨汁机都要用体积分数为70%的酒精消毒。 ②葡萄要先冲洗再去枝梗,以免去枝梗时葡萄破碎,增加被杂菌污染的风险。 ③瓶中留有约1/3的空间,为酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖提供氧气。果酒发酵过程中会产生大 量CO2,导致瓶内气压升高,需拧松瓶盖放气,但不要完全打开,否则可能会被杂菌污染。 ④旧教材中酒精发酵时一般将温度控制为18~25 ℃,全书同,非必要不再进行标注。
设置重复组,增强实验的说服力与准确性。 同时为了保证结果准确,一般选择菌落数在 30~300的平板进行计数
当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察 到的只是一个菌落,因此统计结果可能偏小
五、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1.原理:能分解尿素的细菌可以合成脲酶,脲酶能催化尿素分解产生NH3(和CO2),NH3可以作为细菌 生长的氮源;因此,以尿素为唯一氮源的培养基可分离能分解尿素的细菌。

菌空气 到30～35℃
(3)做酸菜鱼的“酸汤”是通过天然发酵而成的，参与 该发酵过程的主要微生物是___乳__酸__菌______。酸汤发酵初 期，亚硝酸盐的含量逐渐增加，亚硝酸盐在适宜的pH 、温度和一定的微生物作用等特定条件下，才会转变 成致癌物_____亚__硝__胺____。出坛后的酸汤，若不及时食用 ，一段时间后会在其表面出现一层白膜，这是 ___酵___母__菌_____（填微生物名称）繁殖引起的，与进行酸 汤发酵的主要微生物相比，该微生物在结构上的最主 要区别是____有__以__核___膜__为。界限的细胞核 (4)腐乳是经微生物发酵后制成的食品，多种微生物参 与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是 ____毛__霉_______，其产生的蛋白酶可以使腐中的蛋白质被 分解为___小__分___子__肽__和_。氨基酸
A.有无核糖体
B.有无细胞结构
C.有无成形的细胞核
D.有无细胞质
(2) 晾 制 的 豆 腐 块 为 毛 霉 菌 的 生 长 提 供 的 主 要 营 养 物 质 是
__碳__源__、___氮__源_。
(3)菌种是发酵的关键，如果有杂菌污染则表现出生化功能的变
化从而影响腐乳品质，因此配制培养基挑选出所需的毛霉菌菌
第32讲 传统发酵技术的应用及发酵工程
概念图
1.发酵与传统发酵技术
（1）发酵的概念 发酵是人们利用 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。
固体 有氧或无氧
半固体
2.传统发酵食品的制作
（1）腐乳制作 ①原理： 蛋白质―蛋――白―酶→ 小分子的肽和氨基酸 。 脂肪 ―脂―― 肪―酶→ 甘油和脂肪酸。 ②腐乳制作过程中参与的微生物：毛霉是一种丝状真菌 ， 其繁殖方式为 孢子生殖，代谢类型是异养需氧型。

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提示：如表
食品 菌种 呼吸类型
原理
温度
果酒 酵母菌 兼性厌氧 无氧呼吸产生酒精 18～25 ℃
果醋 醋酸菌 需氧 糖(酒精→醋酸) 30～35 ℃
泡菜 乳酸菌 无氧 无氧呼吸产生乳酸
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甲
乙
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(1)在排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是 _____________________________________________________ _____________________________________________________。 (2) 请 找 出 图 中 实 验 操 作 的 错 误 ： 甲 图 中 的 错 误 是 _________________，乙图中的错误是_________________________ _____________________________________________________。 提示：(1)防止空气中的微生物污染发酵瓶 (2)未夹住发酵瓶的 进气管 瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口
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3．实验结果的初步检测
可通过嗅闻、观察和品尝初步鉴定(可能的结果如下)

（白膜），发酵产物中有较多的CO2，
防止发酵液溢出坛外；
装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其 ② 防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而
他香辛料，继续装至八成满；
导致菜料变质腐烂； ③ 同时留有一定空间，也更方便拿取泡菜。
加盐水 将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖；
封坛 发酵
创造无氧环境
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；
一.知识梳理 必备知识
2.传统发酵食品制作所利用的微生物 （2）酵母菌 ①代谢特点：单细胞真菌，代谢类型 为异养兼性厌氧型；在无氧的情况下 能进行酒精发酵。 ②发酵原理（反应简式） C6H12O6 酶 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量 ③生产应用：可用于酿酒、制作馒头和面包等。 ④影响因素：温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适 生长温度约为28℃。 ⑤分布：在一些含糖量较高的水果、蔬菜表面。
电动机 排气管 调节罐压
pH计
冷却水排出口
冷却夹层 使微生物与发酵液混合均匀， 发酵液 加快O2的溶解以及散热
搅拌叶轮 通过肉眼观察、仪器
检测等监控发酵条件
生物传感器装置 以及发酵过程，抽取
样品进一步检测。
空气入口 控制溶解氧
放料管
（1）温度：
通过发酵罐上的温度传感器
和控制装置进行监测和调整
培养物或营养 物质的加入口
根据氧气 需求情况
需氧发酵 厌氧发酵
根据生成 产物种类
醋酸发酵 酒精发酵 乳酸发酵
*必修一中提到的发酵特指“微生物的无氧呼吸”，是狭义的发酵概念
一、传统发酵食品的制作
1.传统发酵技术
霉豆腐
醋

挑选葡萄 冲洗 榨汁 装瓶
酒精发酵 醋酸发酵
果酒 果醋
01 传统发酵技术的应用
4.实验装置、流程及特殊条件的控制
➢ 泡菜的制作
①腌制过程中应控制好温度和用盐量。因为温度过高、食 盐用量不足，有利于其他细菌繁殖。 ②腌制一定的时间以后，乳酸菌产生大量的乳酸，可抑制 其他微生物的生长。若腌制时间不够，乳酸含量不高，不 能抑制其他微生物的繁殖。
C6H12O6―酶 ―→2C3H6O3(乳酸)＋能量
01 传统发酵技术的应用
1.传统发酵技术的菌种需求。
家庭作坊式生产因规模较小，无需多少菌种，生产材料自身带有 （如酵母菌、醋酸菌）或来自于空气（毛霉的孢子），因而家庭生产 时，材料不宜反复冲洗；工业生产，规模较大，需大量菌种，一定要 人为加入。
2.传统发酵技术，如果酒、果醋、腐乳制作流程中，最后产品的表面往往有 一层"皮"，也就是菌膜。溶液内部能形成菌膜吗?
➢ 果酒、果醋的制作
④将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。 ⑤由于发酵旺盛期CO2的产量非常大，需要及时排气。如果 使用简易的发酵装置，如塑料瓶，每天要拧松瓶盖2～4次， 进行排气。 ⑥10d以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以检验 酒味、酒精的含量、进行酵母菌的镜检等工作。 ⑦当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，然 后将装置转移至30～35℃的条件下发酵，适时向发酵液中充 气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲，可尝试自然接种（但效 果不是很好）。如果没有充气装置，可以将瓶盖打开，在瓶 口盖上纱布，以减少空气中尘土等的污染。
02 发酵工程及其应用
4.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。 ②生产各种各样的食品添加剂。 ③生产酶制剂。 (2)在医药工业上的应用 ①获得具有某种药物生产能力的微生物。 ②直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 ③利用基因工程，将病原体的 某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得 的表达产物可以作为疫苗使用。

现代工业生产腐乳，必须严格控制无菌条件，对豆腐灭菌宜采
用高压蒸汽灭菌。(3)由图可知，随食盐用量的增加，豆腐乳品
质的综合评分总体上呈现先上升后下降趋势，选择食盐用量为
10%较为适宜。随食盐浓度的增加，对发酵微生物的抑制作用
增强，因此发酵周期与食盐的用量呈正相关。 答案：(1)果醋 碳源 氮源 (2)酒、香辛料、盐 青方 高
(√ )
(2)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发
酵温度
(×)
(3)在葡萄酒制作中，采摘的葡萄应反复冲洗，且要先除枝梗再
冲洗
(×)
(4)红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生(√)
(5)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，要向发酵装置通入空气( ×)
(6)在果酒发酵后期，拧松瓶盖的间隔时间可延长
解析
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间 休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动 对身体不好哦~
考点二 腐 乳 的 制 作
重温教材·自学区
1．制作原理 (1)菌种：起主要作用的是 毛霉 。
(2)作用
①蛋白质―蛋―白―酶→小分子的_肽___和 氨基酸
脂肪酶 ②脂肪―――→
(×)
(5)发酵过程中坛沿注满水有利于泡菜的无氧发酵
(√)
(6)影响泡菜腌制的因素包括时间、温度和食盐的用量等 (√ )
对点落实
1．(2019·西安期末)下图为腐乳制作过程的流程图，下列说法错
误的是
()
豆腐上长出毛霉 → 加盐腌制 → 加卤汤装瓶 → 密封腌制
A．毛霉为好氧型真菌，为避免缺氧，码放豆腐时要留出一 定缝隙
B．加盐腌制的目的是析出豆腐中的水分使之变硬，同时能 抑制微生物的生长

发酵后期 减少（乳酸继续积累，pH继续 继续增多，pH继续下降 下降至相对稳定（硝酸盐还原
下降，抑制其活动）
菌被完全抑制）
变化曲线
注意 亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的
考法1 围绕泡菜的制作过程，考查实验原理与基本技能 1 ． (2022·山东威海期末)老坛酸菜古称菹，《周礼》中就有其名。北魏 的《齐民要术》中更是详细介绍了祖先用白菜(古称菘)等原料腌渍酸菜的 多种方法。2022年3.15消费者权益日曝光的“土坑酸菜”由于制作过程中 操作不规范导致其中含有的杂质较多，给食品安全留下隐患。下列说法正
5．泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵。
（√ ）
泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
发酵时期
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
发酵初期 少（有O2，乳酸菌活动受抑制 ）
发酵中期 最多（乳酸抑制其他菌活动）
少 积累、增多，pH下降
增加（硝酸盐还原菌的作用）
下降（硝酸盐还原菌受抑制， 部分亚硝酸盐被分解）
➢ 类型
根据氧气 需求情况
需氧发酵 厌氧发酵
根据生成 产物种类
醋酸发酵 酒精发酵 乳酸发酵
1、发酵与传统发酵技术
（1）传统发酵技术： 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。
➢ 类型：传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常 是家庭式或作坊式的。
作业
1、下列有关毛霉在腐乳制作中的作用的叙述，正确的是（ B ）
①将多糖分解成葡萄糖
②将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸
③将脂肪水解成甘油和脂肪酸

突破 强化关键能力
4.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
①了解发酵进程：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组分 ③严格控制 温度、pH和溶解氧 等发酵条件
↓
分离、提 纯产物
↓ 获得产品
①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，采用 过滤、沉淀 等方法将菌体分离和干燥
②发酵产品是代谢物：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
2.(2021·山东，12)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是 A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖 B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌 C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
√D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
3.(2020·江苏，18)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋 的实验报告，他的做法错误的是 A.选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁
√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
五分钟 查落实
1.判断关于腐乳和泡菜的叙述
(1)腐乳的制作需要多种微生物的参与，起主要作用的是曲霉( × ) (2)豆腐中的蛋白质被蛋白酶全部分解成了氨基酸( × )

排气口： 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。
出料口： 取样检测、放出发酵液
改进：充气口塞入棉花或安装其他过滤装置，防止杂菌污染
密封：泡菜——密封，无氧环境
果酒——密封但要排气、 果醋——通气
①泡菜坛：要有很好的气密性；盖上坛盖，并用水密封泡菜坛。 ②盐水煮沸后冷却待用； ③盐水没过全部菜料
某同学在通过发酵制作果酒时，发现在制作原料中添加一定量的糖，可以提高酒精度，原因
是
。在家庭以葡萄为原料制作葡萄酒时，可以不添加酵母菌，原
因是
；在制作葡萄酒的过程中，如果密封不严混入空气，发酵液会变酸，
可能的原因是 。 1B 2答案：糖类是主要的能源物质，可以为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质，还可以作为酒精发酵的 原料 葡萄皮上附着有野生的酵母菌 醋酸菌大量增殖，进行醋酸发酵
（2）基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养
基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。该系统不需要灭菌的原因是
。
（答出两点即可）
盐浓度为60g/L的条件下，其他杂菌因失水过多而死亡； pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制
（3）研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中 菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中氧气（O2或溶解氧可）
能是高密度培养的限制因素。
蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等
（4）菌株H还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产PHA，说明其能分泌
教材深度拓展
1. （选必3 P23思考·讨论）在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等不能直 接排放到外界环境中的原因是 __发__酵__过__程__中__产__生__的__气__体__和__废__弃__培__养__液__需__经__过__相__应__的__净__化__设__备__,达__到__国__家__排__放__要__求__后_ _才__能__排__放__到__外__界__环__境__中__。__因__为__有__些__气__体__和__废__弃__培__养__液__对__人__和__生__物__有__害__或__对__环__境__造__ _成__污__染____。 2. （选必3 P28拓展应用1）如何改造青霉素生产菌使其只产生青霉素，或者只产 生头孢霉素？ _可___以__对___两__种___酶__的__基___因__进___行__改__造___或__敲___除__其__中___一__种___酶__的__基___因__，___从__而__使___青__霉___素__生__产___菌__只___ 生___产__一___种__产___物_____。

制作过程中，加盐的目的是抑：制__微__生__物_的__生__长__，__避_免__豆__腐__块__腐__
栏
_败__变__质_；__加__盐__析__出_豆__腐__中__的__水_分__，__使__豆__腐_块__变__硬__，__在_后__期__制__作_
目 链
_过__程__中_不__会__过__早__酥_烂__；__有__调__味_作__用____________________（至
要点探究
考点2 腐乳制作的注意事项
注意事项
影响 水 含水量约70%，用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形
栏
腐乳 品质
盐
盐浓度过高，会影响腐乳的口味；浓度过低，豆腐易腐败 变质
的条 件
酒
酒精含量一般控制在12%左右。酒精含量过高，使腐乳成 熟期延长；酒精含量过低，杂菌繁殖快，豆腐易腐败
目 链 接
防止 温度 15～18 ℃适合毛霉生长
氧气、糖源_充___足__时：C6H12O6
＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2
＋_缺__2_H少_2_O_糖源、氧气充足时： _OC_22_―H__→5_O__C__H__H____3＋_C__O__O_ H＋H2O
链 接
发 最适发 酵 酵温度
1_8__～__2__5_ ℃
3__0_～___3_5__℃
9．运用相关技术解决微生物的分离与培养等实际问题 10．酶在食品制造和洗涤剂生产等方面的应用 11．固定化酶、固定化细胞制备的优缺点和在生产中的应 用 12．植物组织培养的基本过程及其在生产上的应用 13．血红蛋白的提取和分离的实验原理和方法 14．PCR技术与生物体内DNA复制的区别
学案38 传统发酵技术的应用