備課素材：乳酸菌及其應(yīng)用 高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

乳酸菌及其應(yīng)用2019版高中生物學(xué)選擇性必修三，提到了兩種乳酸菌：乳酸菌是原核生物，嚴(yán)格的厭氧呼吸產(chǎn)生乳酸，在泡菜的制作生產(chǎn)過程中的主要菌種。乳酸菌（LAB）是一類能利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌的統(tǒng)稱。這類細(xì)菌在自然界分布極為廣泛，具有豐富的物種多樣性，至少包含18個屬，共200多種。除極少數(shù)外，其絕大部分都是人體內(nèi)必不可少的、且具有重要生理功能的菌群，廣泛存在于人體的腸道中。乳酸菌不僅是研究分類、生化、遺傳、分子生物學(xué)和基因工程的理想材料，而且在工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、食品和醫(yī)藥等與人類生活密切相關(guān)的重要領(lǐng)域具有極高的應(yīng)用價值。1.乳酸菌的種類、發(fā)酵類型和來源從分類上而言，乳酸菌作為真細(xì)菌綱目中的乳酸細(xì)菌科，形態(tài)上不僅僅是桿菌，可分成球菌、桿菌。其中，球形乳酸菌包括鏈球菌、明串珠菌屬、片球菌；桿狀菌包括乳球菌、乳桿菌、雙歧桿菌等。從發(fā)酵類型而言，產(chǎn)物不僅僅是乳酸，可分成同型發(fā)酵、異型發(fā)酵。同型乳酸發(fā)酵是指發(fā)酵終產(chǎn)物中90%以上為乳酸的乳酸發(fā)酵過程。異型乳酸發(fā)酵是指發(fā)酵終產(chǎn)物中除乳酸外,還有乙醇、二氧化碳等成分的乳酸發(fā)酵過程。從來源上分，不僅僅是植物體內(nèi)有乳酸菌，大體上可分為動物源乳酸菌和植物源乳酸菌。動物源乳酸菌大都是從健康嬰兒的糞便和健康牛、羊腸道中分離提取的，植物性乳酸菌是從泡菜、腌菜、豆瓣醬等傳統(tǒng)的植物性發(fā)酵食品中分離篩選出來的一類乳酸菌。2.乳酸菌在肉制品生產(chǎn)和釀酒工業(yè)中的應(yīng)用乳酸菌運用于乳制品中最常見的是制作酸奶。酸奶的發(fā)酵劑一般由2種及2種以上的乳酸菌混合而成。除了奶制品以外，還在其他二個方面的應(yīng)用：（1）在肉制品生產(chǎn)中的應(yīng)用乳酸菌及其產(chǎn)物在肉制品中的應(yīng)用，以美國及歐州一些國家的研究比較成熟，像意大利的干香腸，德國的半干香腸都是通過乳酸菌發(fā)酵而成的。我國在這方面的研究雖起步比較晚，報道不很多，但類似產(chǎn)品也不少，如傳統(tǒng)的金華火腿、中式香腸等均屬此類。在肉制品加工中加入乳酸菌，由于其發(fā)酵產(chǎn)酸，使得ｐＨ值降低，從而使ＮＯ3-還原為ＮＯ2-，更有利于ＮＯ2-分解為ＮＯ，而生成的ＮＯ與肌紅蛋白相結(jié)合生成亞硝基肌紅蛋白，從而使肉制品呈亮紅色，與其它不加乳酸菌的肉制品進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)其具有顏色鮮艷度更加好，紅色色素更加穩(wěn)定的優(yōu)點。同時，乳酸菌不僅具有一般微生物所產(chǎn)生的有關(guān)酶系，而且還可產(chǎn)生一些特殊的酶系，如分解有機(jī)酸的酶系、分解脂肪酸的酶系、分解亞硝胺的酶系、控制內(nèi)毒素的酶系等。這些酶除具有特殊生理功能，還可以改善產(chǎn)品的風(fēng)味，促進(jìn)發(fā)酵肉制品成熟。（2）乳酸菌在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用乳酸菌對白酒口味和品質(zhì)有很大的影響。乳酸菌利用酒曲中的糖類發(fā)酵生成乳酸，乳酸在蒸餾過程中，因受熱而部分脫水生成乳酰乳酸。在有關(guān)酶的作用下，與乙醇化合生成乳酸乙酯，乳酸乙酯對豐富白酒的風(fēng)味具有重要的作用，被稱為白酒的三大酯類之一。啤酒生產(chǎn)方面，乳酸菌能產(chǎn)生多種抑菌物質(zhì)，保持啤酒的新鮮度、提高其口感度，避免巴氏殺菌帶來的老化味和殺菌味。乳酸菌產(chǎn)生的乳酸可以軟化麥芽和酸化麥汁，使啤酒具有較淺的色度、含有較多的含氮物質(zhì)和適宜的多酚，提高啤酒的生物穩(wěn)定性。葡萄酒生產(chǎn)方面，乳酸菌主要參與蘋果酸——乳酸發(fā)酵。乳酸菌能將葡萄酒中的蘋果酸分解為乳酸，使得葡萄酒的酸澀和粗糙感大大降低，乳酸菌的其他代謝產(chǎn)物能增加葡萄酒的特殊風(fēng)味，賦予葡萄酒特有的果香和酒香，使其口感更協(xié)調(diào)、香醇、柔和。另外，乳酸菌在調(diào)味品生產(chǎn)中也有應(yīng)用，乳酸菌是釀制醬油過程中促進(jìn)其風(fēng)味物質(zhì)形成的重要微生物。人工接種乳酸菌能使醬油濃郁、鮮美淳厚、風(fēng)味佳、質(zhì)地好。它能促進(jìn)醬醪成熟，能分解葡萄糖生成乳酸，并與酵母菌產(chǎn)生的乙醇反應(yīng)生成乳酸乙酯，提高醬油的風(fēng)味。液體深層發(fā)酵制醋時，乳酸菌代謝產(chǎn)生有機(jī)酸、雙乙酰等是食醋中主要的風(fēng)味物質(zhì)?？傊?，乳酸菌既可以賦予食品特殊的風(fēng)味，又可以增加食品中的營養(yǎng)成分，對人體的生命健康也起到了很好的保健作用。在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，乳酸菌將在食品安全研究中占據(jù)越來越重要的地位。例、酸牛奶酒是在牛奶中加入乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵而成的一種乳飲料?；卮鹣铝杏嘘P(guān)問題：（1）發(fā)酵所用牛奶在加入菌種前應(yīng)進(jìn)行

（消毒、滅菌）。

（2）為保證自然發(fā)酵過程中酵母菌能正常生長、產(chǎn)酒，需要控制好四個條件：①有充足的糖源；②發(fā)酵溫度控制在

；③

的pH條件；④

。（3）對乳酸菌、酵母菌雙菌混合培養(yǎng)和各自單獨培養(yǎng)過程中的活菌數(shù)進(jìn)行定時檢測，結(jié)果見下圖。由圖可知，雙菌培養(yǎng)時兩種菌的最大活菌數(shù)均高于其單獨培養(yǎng)時，從代謝產(chǎn)物角度分析，其原因可能是

。雙菌培養(yǎng)過程中兩種生物的種間關(guān)系是

、

。答案：（1）滅菌

（2）②18～25℃

③偏酸

④無氧

（3）酵母菌和乳酸菌可以相互利用對方的代謝產(chǎn)物，從而相互促進(jìn)生長

共生（互利共生）

競爭解析：（1）發(fā)酵所用牛奶在加入菌種前應(yīng)進(jìn)行滅菌，以防雜菌污染。（2）酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在18～25℃，是在無氧條件下，酵母菌利用葡萄糖產(chǎn)生酒精和CO2的過程，因此需要提