人教版 高三 生物學選擇性必修3 第1章《發(fā)酵工程》一輪復習（第2課時） 課件

高三—人教版—生物學選擇性必修3—第1章《發(fā)酵工程》一輪復習（第2課時）

資料1：《齊民要術(shù)》記載了一種稱為“動酒酢法”的釀醋工藝:“大率酒一斗,用水三斗,合甕盛,置日中曝之。七日后當臭,衣生,勿得怪也,但停置,勿移動,撓攪之。數(shù)十日,醋成”。

資料2：青霉素是世界上第一個應用于臨床的抗生素，早期只能從青霉菌中提取少量青霉素，價格貴如金。隨著發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，如今一瓶規(guī)格160萬單位的青霉素注射劑價格只要一元左右，那么工業(yè)上究竟是如何生產(chǎn)的呢？傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)發(fā)酵工程（圖片來自網(wǎng)絡）1.通過歸納在傳統(tǒng)發(fā)酵中發(fā)揮作用的微生物的生活特點，比較制作果酒、果醋、泡菜的原理、流程、發(fā)酵條件等的異同，并對一些發(fā)酵結(jié)果進行評價與討論。2.比較傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工程的區(qū)別和聯(lián)系。舉例說明發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)方面的應用。3.關(guān)注食品安全，倡導健康生活方式。學習目標學習內(nèi)容一、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.腐乳、泡菜的制作原理及泡菜的制作2.果酒和果醋的制作二、發(fā)酵工程1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)2.發(fā)酵工程的特點及應用一、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)

傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)：直接利用

中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下來的面團、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。原材料一、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)1.腐乳和泡菜的制作原理腐乳泡菜菌種生物類群代謝類型菌種來源原理腐乳泡菜菌

種毛霉(白色絲狀真菌)

乳酸菌生物類群真核生物原核生物代謝類型異養(yǎng)需氧型異養(yǎng)厭氧型菌種來源空氣中的毛霉孢子植物體表面和空氣中的乳酸菌原理蛋白質(zhì)→小分子的肽+氨基酸脂肪→甘油+脂肪酸無氧條件下，乳酸菌將葡萄糖分解成乳酸。C6H12O6→2C3H6O3+少量能量酶

菌種與原理：【夯實基礎(chǔ)】

泡菜制作流程：【深化認知】1.制作泡菜通常利用的微生物乳酸菌是厭氧菌，發(fā)酵時需維持無氧環(huán)境。嘗試說出泡菜制作過程中維持無氧環(huán)境的措施。

鹽水煮沸后冷卻待用；裝壇時要壓實；鹽水沒過全部菜料。蓋上壇蓋后在壇蓋邊沿的水槽中注滿水；發(fā)酵期間不宜開蓋，在發(fā)酵過程中經(jīng)常向水槽中補充水。

泡菜制作流程：【深化認知】2.發(fā)酵初期，泡菜壇內(nèi)會有氣泡產(chǎn)生，說明還有哪些微生物也參與？主要是酵母菌等產(chǎn)氣微生物。3.泡菜制作完成取食后再長時間放置，可能會有一層白膜，主要是什么微生物形成的？主要是產(chǎn)膜酵母等。裝有菜料的泡菜壇泡菜腌制成功的判斷標準是什么？①看色澤、風味和外形。一般來說，腌制成功的泡菜湯清亮，無梅花浮膜，菜質(zhì)脆嫩度適口，酸甜咸味適宜，具有一定的香氣，咀嚼后無渣等。②亞硝酸鹽含量低。【深化認知】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。1.據(jù)圖分析，從亞硝酸鹽含量來看，你認為該泡菜在

天后食用比較合適。原因是：

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？3.加入“陳泡菜水”的目的是什么？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煽焖侔l(fā)酵產(chǎn)生乳酸。11【提升能力】2.果酒和果醋的制作（2021山東濰坊三模)《齊民要術(shù)》記載了一種稱為“動酒酢(‘酢’同‘醋’)法”的釀醋工藝:“大率酒一斗,用水三斗,合甕盛,置日中曝之。七日后當臭,衣(指菌膜)生,勿得怪也,但停置,勿移動,撓攪之。數(shù)十日,醋成?！备鶕?jù)題干，討論并回答下列的問題：1.該方法制醋的原理是？

2.“衣”位于變酸的酒表面，其原因可能是什么？

3.“撓攪”的作用是什么？（請說出兩個方面的原因）

醋酸菌在缺少糖源時可將酒精轉(zhuǎn)化成醋酸。醋酸菌為好氧菌，“衣”位于變酸的酒表面，是由于醋酸菌大量繁殖形成的。撓攪有利于酒精與醋酸充分接觸，還可以增加溶液中的溶解氧。

菌種與原理：【夯實基礎(chǔ)】果酒制作果醋制作菌種酵母菌醋酸菌生物類群真核生物原核生物代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧型異養(yǎng)需氧型菌種來源附著在葡萄皮上的酵母菌變酸的酒表面的菌膜1.消毒發(fā)酵設(shè)備、除葡萄枝梗和腐爛的籽粒，這么做的目的是什么？2.將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶中要留有大約1/3的空間，為什么？防止雜菌污染發(fā)酵液。前期讓酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖；同時防止后期酒精發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2使發(fā)酵液溢出。【深化認知】3.發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一次，目的是什么？能否打開瓶蓋，為什么？①酒精發(fā)酵過程中產(chǎn)生CO2，瓶蓋擰松放出CO2，防止發(fā)酵瓶爆裂。②不能開蓋放氣，避免因開蓋引起雜菌污染。【深化認知】4.此后再將瓶蓋擰緊，目的是什么？5.發(fā)酵過程中會生成酒精，可以如何檢測？防止O2進入，影響酒精發(fā)酵。①聞聞有沒有酒味。②在酸性條件下，用重鉻酸鉀溶液檢測，看是否呈現(xiàn)灰綠色?！旧罨J知】果酒發(fā)酵果醋發(fā)酵1.果酒發(fā)酵完成后，如何操作方能接著形成果醋？打開瓶蓋，并在瓶子上蓋上紗布。并升高溫度至30-35℃。2.除了上述的方法外，還可以用什么方式制作果醋？在氧氣充足時，以葡萄糖作為原料進行醋酸發(fā)酵可直接獲得果醋?！旧罨J知】1.如圖甲是果酒發(fā)酵的簡易裝置，請大家結(jié)合果醋發(fā)酵的條件改進成既適合果酒又適合果醋發(fā)酵的裝置。繪制初步設(shè)計圖畫在右側(cè)框內(nèi)。充氣口出氣口出料口裝置的使用：使用該裝置制作果酒時，應該關(guān)閉充氣口；制作果醋時，將充氣口連接充氣泵，輸入空氣。【提升能力】2.（2021山東卷)葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法錯誤的是（

）A.無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B.自然發(fā)酵制作葡萄酒時起主要作用的菌是野生型酵母菌C.葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進入發(fā)酵液形成的D.制作過程中隨著發(fā)酵的進行發(fā)酵液中糖含量增加D【解析】葡萄酒制作利用的原理是酵母菌的無氧呼吸，前期氧氣充足，酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，后期缺乏氧氣，酵母菌進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，細胞呼吸以葡萄糖為底物，因此隨著發(fā)酵的進行，發(fā)酵液中的糖含量減少，D錯誤。【提升能力】發(fā)酵技術(shù)果酒發(fā)酵果醋發(fā)酵腐乳發(fā)酵泡菜發(fā)酵所用菌種酵母菌醋酸菌主要為毛霉乳酸菌生物學分類真核生物原核生物真核生物原核生物代謝類型異養(yǎng)兼性厭氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)需氧異養(yǎng)厭氧適宜溫度18-30℃30-35℃15-18℃室溫主要用途釀酒、發(fā)面釀醋制作腐乳制作酸奶、泡菜幾種傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所用菌種比較

【知識總結(jié)】二、發(fā)酵工程

發(fā)酵工程：

利用微生物的

，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)模化生產(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。特定功能1.選育菌種時，菌種的來源有

。從自然界中篩選、誘變育種或基因工程育種2.擴大培養(yǎng)的目的是

。獲得更多的菌種3.培養(yǎng)基和

都必須經(jīng)過嚴格的滅菌。發(fā)酵設(shè)備【夯實基礎(chǔ)】1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)4.發(fā)酵：隨時檢測培養(yǎng)液中

和

及時添加必需的營養(yǎng)組分；嚴格控制

等發(fā)酵條件。5.分離提純產(chǎn)物微生物細胞：采用

等方法將菌體分離和干燥;代謝物：據(jù)

進行提取、分離和純化。微生物數(shù)量產(chǎn)物濃度溫度、pH和溶解氧過濾、沉淀產(chǎn)物的性質(zhì)【夯實基礎(chǔ)】【深化認知】3.發(fā)酵過程中為什么還要控制發(fā)酵條件呢？2.獲得優(yōu)良菌種后為什么要對菌種進行擴大培養(yǎng)？工業(yè)發(fā)酵要想在短時間內(nèi)得到大量的發(fā)酵產(chǎn)物，則需要大量菌體，因此需要進行擴大培養(yǎng)。1.微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時考慮哪些因素？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。需要考慮是否對周圍環(huán)境適應能力強，還有其發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量是否穩(wěn)定、以及菌種的繁殖能力等因素。1.產(chǎn)物專一2.生產(chǎn)條件溫和3.原料來源豐富且價格低廉4.廢棄物對環(huán)境污染小且容易處理1.在食品工業(yè)上的應用2.在醫(yī)藥工業(yè)上的應用3.在農(nóng)牧業(yè)上的應用4.在其他方面的應用2.發(fā)酵工程的特點及應用【夯實基礎(chǔ)】【發(fā)酵工程的特點】【發(fā)酵工程的應用】啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程02主發(fā)酵后發(fā)酵啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程1.啤酒的發(fā)酵過程分為

和

兩個階段；2.主發(fā)酵階段為

；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【深化認知】1.在啤酒的生產(chǎn)過程中，制麥時用赤霉素溶液浸泡大麥種子，糖化主要將麥芽中的淀粉等有機物水解為小分子。下列說法錯誤的是（

）A.在整個發(fā)酵過程中，要始終保持嚴格的無菌、厭氧環(huán)境B.用赤霉素溶液浸泡大麥種子，目的是促進α-淀粉酶合成C.在接種酵母菌前進行冷卻處理，是為了避免殺死酵母菌種D.包裝后放置的啤酒變酸且產(chǎn)生表面菌膜，一般可從菌膜中分離得到醋酸菌【解析】酵母菌是兼性厭氧微生物，在整個發(fā)酵過程中，要先通氣使酵母菌大量繁殖，然后保證嚴格的無菌、厭氧環(huán)境，使其無氧呼吸進行發(fā)酵，A錯誤。A【提升能力】【解析】發(fā)酵罐需嚴格滅菌，這樣能避免細菌以及其他真菌等微生物的污染，D錯誤。D【提升能力】2.（2022山東卷）青霉菌處在葡萄糖濃度不足的環(huán)境中時，會通過分泌青霉素殺死細菌，以保證自身生存所需的能量供應。目前已實現(xiàn)青霉素的工業(yè)化生產(chǎn)，關(guān)于該生產(chǎn)過程，下列說法錯誤的是（

）A．發(fā)酵液中的碳源不宜使用葡萄糖B．可用深層通氣液體發(fā)酵技術(shù)提高產(chǎn)量C．選育出的高產(chǎn)菌株經(jīng)擴大培養(yǎng)后才可接種到發(fā)酵罐中D．青霉素具有殺菌作用，因此發(fā)酵罐不需嚴格滅菌×√√×與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比，發(fā)酵工程的產(chǎn)品種類更加豐富，產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別就是前者可以利用微生物來進行發(fā)酵（）(2)發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝物、酶及菌體本身。（）(3)在發(fā)酵工程的發(fā)酵環(huán)節(jié)中,發(fā)酵條件變化不僅會影響微生物的生長繁殖,也會影響微生物的代謝途徑。（）(4)通過發(fā)酵工程可以從微生物細胞中提取單細胞蛋白。（）發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)都要利用微生物來進行發(fā)酵?！咎嵘芰Α扛鶕?jù)單細胞蛋白的概念，通過發(fā)酵工程獲得的大量的微生物菌體就是單細胞蛋白，而不是從微生物細胞中提取的蛋白質(zhì)。（圖片來自教師教學用書）【知識框架】謝謝觀看！高三—人教版—生物學選擇性必修3—第1章《發(fā)酵工程》一輪復習（第2課時）答疑問題1：在泡菜制作過程中，乳酸的含量如何變化？乳酸菌的含量如何變化？【重難點突破】乳酸的含量先增多后保持穩(wěn)定，乳酸菌的含量先增多后減少。從開始制作到泡菜品質(zhì)最佳這段時間內(nèi)，泡菜逐漸變酸，乳酸菌與雜菌數(shù)目也發(fā)生變化，下列有關(guān)分析錯誤的是(

)A．泡菜制作初期就有乳酸菌的存在B．密閉的發(fā)酵環(huán)境使乳酸菌在種間競爭中占據(jù)一定優(yōu)勢C．在發(fā)酵過程中，乳酸含量逐漸增多，可以抑制其他微生物的生長D．在發(fā)酵過程中，雜菌數(shù)目的減少使乳酸菌與雜菌的種間競爭減弱，因此乳酸菌數(shù)目一直增多【解析】發(fā)酵后期，由于乳酸的積累，酸度繼續(xù)增長，乳酸菌活動也受到抑制，因此乳酸菌數(shù)目不會一直增多，D錯誤。D【重難點突破】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?！局仉y點突破】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）泡菜制作過程中乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽含量的變化情況分析【重難點突破】問題2：在發(fā)酵工程中，滅菌的原因是什么？【重難點突破】發(fā)酵工程所用的菌種大多數(shù)是單一菌種，一旦污染，可能使產(chǎn)量降低要在發(fā)酵過程中隨時取樣，檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進程；嚴格控制溫度、pH、溶解氧、通氣量與轉(zhuǎn)速等發(fā)酵條件，以獲得所需的發(fā)