高三生物一輪復習課件傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)酵工程

1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的概念2.泡菜、果酒、果醋制作的原理和流程3.發(fā)酵工程的流程4.啤酒發(fā)酵的工藝流程5.發(fā)酵工程的應(yīng)用第44講傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用、發(fā)酵工程及其應(yīng)用1.發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)(1)發(fā)酵：發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。原理：不同的微生物具有產(chǎn)生不同代謝產(chǎn)物的能力，因此利用它們就可以生產(chǎn)出人們所需要的多種產(chǎn)物。類型:根據(jù)氧氣需求情況需氧發(fā)酵厭氧發(fā)酵根據(jù)生成產(chǎn)物種類醋酸發(fā)酵酒精發(fā)酵乳酸發(fā)酵*必修一中提到的發(fā)酵特指“微生物的無氧呼吸”，是狹義的發(fā)酵概念傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)霉豆腐醋醬油豆豉泡菜直接利用原材料中天然存在的微生物前一次發(fā)酵保存下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物操作簡單易上手有利于傳承文化生產(chǎn)條件不易控制容易受雜菌污染生產(chǎn)效率低一、傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作1.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)思考辨析：使用酵母制作饅頭、直接接種毛霉屬于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)嗎？不屬于；使用前一次發(fā)酵保存下來的面團進行，直接利用空氣中毛霉孢子制作腐乳的才算；一.知識梳理

必備知識（1）乳酸菌①代謝特點：厭氧細菌，代謝類型為異養(yǎng)厭氧型；在無氧的情況下能將葡萄糖分解成乳酸。②發(fā)酵原理（反應(yīng)簡式）

③生產(chǎn)應(yīng)用：可用于乳制品的發(fā)酵、泡菜的腌制等。④分布：廣泛分布于空氣、土壤、植物體表、人或動物的腸道內(nèi)。⑤常見類型：乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量2.傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作所利用的微生物一.知識梳理

必備知識（2）酵母菌①代謝特點：單細胞真菌，代謝類型為異養(yǎng)兼性厭氧型；在無氧的情況下能進行酒精發(fā)酵。②發(fā)酵原理（反應(yīng)簡式）

③生產(chǎn)應(yīng)用：可用于釀酒、制作饅頭和面包等。④影響因素：溫度是影響酵母菌生長的重要因素，釀酒酵母的最適生長溫度約為28℃。⑤分布：在一些含糖量較高的水果、蔬菜表面。C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量2.傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作所利用的微生物一.知識梳理

必備知識（3）醋酸菌①代謝特點：好氧細菌，代謝類型為異養(yǎng)需氧型；當O2、糖源都充足時，能將糖分解成醋酸；當缺少糖源時則將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)榇姿?。多?shù)醋酸菌的最適生長溫度為30～35℃。②發(fā)酵原理（反應(yīng)簡式）

③生產(chǎn)應(yīng)用：可用于制作各種風味的醋。C6H12O6+2O2酶2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量C2H5OH+O2酶CH3COOH（醋酸）+H2O+能量2.傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作所利用的微生物一.知識梳理

必備知識3.嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品(1)制作腐乳①參與發(fā)酵的微生物：多種微生物，如_____、_____和___________等；②發(fā)酵原理毛霉等微生物能產(chǎn)生______和_____等；經(jīng)過微生物的發(fā)酵，豆腐中的蛋白質(zhì)被分解為___________________。（*此外，微生物還可以產(chǎn)生脂肪酶，將脂肪分解為脂肪酸和甘油）酵母曲霉毛霉（主要）蛋白酶肽酶小分子的肽和氨基酸毛霉：分布廣泛代謝類型：異養(yǎng)好氧型生殖類型：孢子生殖適宜溫度：15~18℃讓豆腐上長出毛霉加鹽腌制加鹵湯裝瓶密封腌制環(huán)境中蛋白質(zhì)脂肪小肽氨基酸甘油脂肪酸++酵母、曲霉和毛霉等多種微生物(毛霉起主要作用)讓毛霉等產(chǎn)生蛋白酶和肽酶，形成腐乳的“體”防止雜菌污染，避免豆腐的腐敗由酒及各種香辛料置成，抑制微生物的生長同時增加風味和口感2.腐乳的制作一、傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用；4.泡菜的制作將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋；配制鹽水原料處理、蔬菜裝壇加鹽水封壇發(fā)酵向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，并在發(fā)酵過程中注意經(jīng)常向水槽中補充水；根據(jù)室內(nèi)溫度控制發(fā)酵時間；將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內(nèi)；裝至半壇時，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續(xù)裝至八成滿；過高：乳酸發(fā)酵受抑制，泡菜風味差；過低：雜菌易繁殖，導致泡菜變質(zhì)。殺菌除氧創(chuàng)造無氧環(huán)境在泡菜發(fā)酵初期，酵母菌等較為活躍（白膜），發(fā)酵產(chǎn)物中有較多的CO2，防止發(fā)酵液溢出壇外；防止因裝太滿使鹽水未完全淹沒菜料而導致菜料變質(zhì)腐爛；同時留有一定空間，也更方便拿取泡菜。一、傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作避免殺死菌種進一步探究亞硝酸鹽：膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，絕大部分亞硝酸鹽隨尿排出，但在適宜的pH、溫度和一定的微生物作用下會轉(zhuǎn)變成致癌物質(zhì)亞硝胺（霉變的食品中亞硝胺可增至數(shù)十倍至數(shù)百倍）。泡菜制作過程中影響亞硝酸鹽含量的因素有哪些？

溫度高低，腌制方法，時間長短，食鹽用量等。溫度過高，食鹽不足，腌制時間過短會使細菌污染、大量繁殖后，會導致亞硝酸鹽含量增加泡菜發(fā)酵過程中，乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的含量變化時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發(fā)酵前期發(fā)酵中期發(fā)酵后期變化曲線少（O2抑制乳酸菌活動）少增加（硝酸鹽還原菌的作用）最多（乳酸菌比其他雜菌更耐酸。乳酸積累，抑制其他菌活動）增多達到最多后開始下降（硝酸鹽還原菌受抑制，部分亞硝酸鹽被分解）減少（乳酸積累，pH下降，抑制乳酸菌活動）繼續(xù)增多，最后保持穩(wěn)定下降至保持相對穩(wěn)定（硝酸鹽還原菌被完全抑制）（拓展應(yīng)用）某同學在制作泡菜前，查閱資料得知，可以向泡菜壇中加些“陳泡菜水”，在用5﹪的食鹽水制作泡菜時，他在不同時間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結(jié)果見右欄曲線圖，請你幫他分析問題。（3）加入“陳泡菜水”的目的是什么？10天后食用比較好，因為此時亞硝酸鹽含量已經(jīng)降到較低水平。鹽濃度高，殺死了乳酸菌等微生物?！瓣惻莶怂焙樗峋?，可快速發(fā)酵產(chǎn)生乳酸。（1）據(jù)圖分析，從亞硝酸鹽含量來看，你認為該泡菜在什么時間食用比較合適？為什么？（2）他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成這個結(jié)果最可能的原因是什么？5.果酒和果醋將發(fā)酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分數(shù)為70%的酒精消毒，晾干備用;用榨汁機榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶（注意：要留有大約1/3的空間），蓋好瓶蓋;將溫度控制在18-30℃進行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一點（注意：不是打開瓶蓋），此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時間為10-12d?？赏ㄟ^從發(fā)酵瓶口取樣來對發(fā)酵的情況進行檢測。取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干;去除表面灰塵、污物避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機會先讓酵母菌進行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后，再進行酒精發(fā)酵；防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。防止野生菌種數(shù)量減少，影響發(fā)酵排出氣體防止雜菌污染器具消毒沖洗葡萄榨汁裝瓶果酒發(fā)酵果醋發(fā)酵當葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進行葡萄醋的發(fā)酵。發(fā)酵溫度為30-35℃，時間為7-8d?？諝庵械拇姿峋鷷M入果酒發(fā)酵液中大量繁殖一、傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作防止進入氧氣酒味無氣泡和泡沫菌膜（醋酸菌膜）果酒制作過程中，在不滅菌情況下，酵母菌是如何成為優(yōu)勢菌種？

在缺氧且呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而其他大多數(shù)微生物無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。源于選擇性必修3P8“練習與應(yīng)用·拓展應(yīng)用3”果酒和果醋改進裝置及其分析如圖所示為制作果酒和果醋的發(fā)酵裝置，請思考。1.裝置圖中a、b、c分別指什么？其作用是什么？a：發(fā)酵前期充氣口打開，輸入無菌空氣，讓酵母菌增殖，后期關(guān)閉充氣口進行酒精發(fā)酵，在果醋發(fā)酵時連接充氣泵進行充氣排氣口，排出酒精發(fā)酵時產(chǎn)生的CO2出料口，用于取樣檢測2.b需長而彎曲，其目的是什么？防止空氣中微生物的污染3.圖中發(fā)酵瓶中葡萄汁的量是否恰當？為什么？不恰當，因為葡萄汁的量超過發(fā)酵瓶體積的2/3

排氣管口伸入了發(fā)酵液c：b：1.安徽徽州毛豆腐是通過人工接種法，使豆腐表面生長出一層白色絨毛，其中主要的微生物是毛霉。豆腐經(jīng)過發(fā)酵后所含的植物蛋白轉(zhuǎn)化成多種氨基酸，經(jīng)烹飪后味道鮮美。有關(guān)說法錯誤的是（）

A.毛霉產(chǎn)生的蛋白酶和肽酶可將蛋白質(zhì)最終轉(zhuǎn)化為氨基酸

B.豆腐可以看作給毛霉生長提供營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基

C.腐乳制作時，外部的“皮”是細菌繁殖形成的

D.毛霉菌與乳酸菌的區(qū)別是前者有成形的細胞核C2、奶酪是某些游牧民族的傳統(tǒng)發(fā)酵制品，與常見的酸牛奶相似，都是通過發(fā)酵過程制作，但奶酪的濃度比酸奶更高，近似固體，營養(yǎng)價值豐富。相關(guān)敘述正確的是（

）A.發(fā)酵前需對原料（牛奶）、發(fā)酵罐等進行煮沸消毒B.發(fā)酵過程中需要定時排氣，避免發(fā)酵罐壓力過大導致發(fā)酵液溢出C.發(fā)酵過程中可通過添加適量抗生素，避免發(fā)酵過程受到雜菌污染D.發(fā)酵結(jié)束后壓制成塊的軟奶酪含水量越高越易受到雜菌污染而變質(zhì)D發(fā)酵工程指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。它涉及菌種的選育和培養(yǎng)，產(chǎn)物的分離和提純等方面。（教材章前語）大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品對發(fā)酵原理的認識微生物純培養(yǎng)技術(shù)建立密閉式發(fā)酵罐設(shè)計成功嚴格控制環(huán)境條件(溫度、pH、溶解氧、壓強、營養(yǎng)物、泡沫等)微生物的特定功能現(xiàn)代化工程技術(shù)二、發(fā)酵工程及其應(yīng)用在青霉素生產(chǎn)過程中如果有雜菌污染，某些雜菌會分泌青霉素酶，將青霉素分解掉。生產(chǎn)檸檬酸生產(chǎn)啤酒生產(chǎn)味精黑曲霉啤酒酵母谷氨酸棒狀桿菌在菌種確定之后，要選擇原料制備培養(yǎng)基。在生產(chǎn)實踐中，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過反復試驗才能確定。接種選育菌種制備培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得。工業(yè)發(fā)酵罐的體積一般為幾十到幾百立方米，接入的菌種總體積需要幾立方米到幾十立方米。所以，在發(fā)酵之前還需要對菌種進行擴大培養(yǎng)發(fā)酵工程中所用的菌種大多數(shù)是單一菌種，一旦有雜菌污染，可能導致產(chǎn)量大大下降。因此，培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴格的滅菌?，F(xiàn)代發(fā)酵工程使用的大型發(fā)酵罐均有計算機控制系統(tǒng)，能對發(fā)酵過程中的溫度、pH、溶解氧、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營養(yǎng)等進行監(jiān)測和控制；還可以進行反饋控制，使發(fā)酵全過程處于最佳狀態(tài)。

這是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。在發(fā)酵過程中，要隨時檢測培養(yǎng)液中微生物的數(shù)量、產(chǎn)物的濃度等，以了解發(fā)酵進程。還要及時添加必需的營養(yǎng)組分，要嚴格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件。

環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物代謝物的形成。1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)二、發(fā)酵工程及其應(yīng)用抽取樣本進行檢測調(diào)節(jié)罐溫控制溶解氧調(diào)節(jié)罐壓培養(yǎng)物或營養(yǎng)物質(zhì)的加入口觀察孔取樣管電動機排氣管pH計冷卻水排出口冷卻夾層發(fā)酵液攪拌葉輪生物傳感器裝置空氣入口溫度傳感器和控制裝置冷卻水進入口閥門放料管控制培養(yǎng)物以一定速度進入、流出發(fā)酵罐，實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)通過肉眼觀察、儀器檢測等監(jiān)控發(fā)酵條件以及發(fā)酵過程，抽取樣品進一步檢測。使微生物與發(fā)酵液混合均勻，加快O2的溶解以及散熱P23通過加料裝置添加酸或堿進行調(diào)節(jié)，也可以在培養(yǎng)基中添加pH緩沖液。電動機排氣管pH計冷卻水排出口冷卻夾層發(fā)酵液攪拌葉輪生物傳感器裝置空氣入口放料管閥門培養(yǎng)物或營養(yǎng)物質(zhì)的加入口觀察孔取樣管溫度傳感器和控制裝置冷卻水進入口（1）溫度：通過發(fā)酵罐上的溫度傳感器和控制裝置進行監(jiān)測和調(diào)整（2）溶解氧：通過通氣量和攪拌速度加以調(diào)節(jié)。（3）pH：接種選育菌種制備培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離、提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品

如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)二、發(fā)酵工程及其應(yīng)用2.啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵主發(fā)酵冷卻大麥種子發(fā)芽，釋放淀粉酶。加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活。將干燥的麥芽碾磨成麥芽粉。淀粉分解，形成糖漿。產(chǎn)生風味組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌。酵母菌將糖轉(zhuǎn)化為酒精和CO2。殺死啤酒中的大多數(shù)微生物，延長它的保存期。消毒終止后發(fā)酵過濾過濾、調(diào)節(jié)、分裝啤酒進行出售。二、發(fā)酵工程及其應(yīng)用1.啤酒的發(fā)酵過程分為________和_________兩個階段；2.主發(fā)酵階段完成_________________________________________________；3.后發(fā)酵的條件________________________________；4.焙烤的目的：________________________________；5.蒸煮的目的：主發(fā)酵后發(fā)酵酵母菌的繁殖、大部分糖分解和代謝物的生成低溫、密閉的環(huán)境下儲存一段時間加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活產(chǎn)生風味組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌思考討論食品添加劑酶制劑3.發(fā)酵工程的應(yīng)用采用基因工程的方法，將植物或動物的基因轉(zhuǎn)