高三一輪復習

選擇性必修三第一章

發酵工程傳統發酵技術的應用、發酵工程及其應用高三一輪復習

選擇性必修三

知

識

點考點一傳統發酵技術的應用考點二發酵工程及其應用考點一傳統發酵技術的應用知識點一、發酵與傳統發酵技術(1)概念：人們利用

，在適宜的條件下，將原料通過_____________轉化為人類所需要的產物的過程。微生物微生物的代謝1.發酵：(2)原理：不同的微生物具有產生不同代謝產物的能力，因此利用它們既可以生產出人們所需要的多種產物注意：同一種微生物處于不同環境條件下，代謝途徑也會出現差異(3)類型：①需氧發酵②厭氧發酵考點一傳統發酵技術的應用知識點一、發酵與傳統發酵技術(1)概念：直接利用原材料中

，或利用前一次發酵保留下來的面團、鹵汁等發酵物中微生物進行發酵，制作食品的技術。天然存在的微生物2.傳統發酵技術：(2)類型：固體發酵半固體發酵(3)實例：①腐乳的制作②泡菜的制作③果酒和果醋的制作考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作①腐乳的制作(1)菌種：(2)原理：酵母、曲霉、毛霉等，主要是毛霉（絲狀真菌）異養需氧型蛋白質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+考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作②泡菜的制作(1)菌種：(2)原理：(3)過程：乳酸菌異養厭氧型①代謝類型：②菌種來源：空氣、植物體表③種類：乳酸鏈球菌、乳酸桿菌（無氧條件）考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作②泡菜的制作(3)過程：配制鹽水用清水和食鹽配制質量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用過高：抑制發酵過低：雜菌污染殺菌、除氧不影響乳酸菌的生命活動蔬菜處理裝壇將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝入泡菜壇內；裝至半壇時，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，繼續裝至八成滿發酵初期，酵母菌活躍，產生較多的CO2，防止發酵液溢出壇外防止因太滿使鹽水未完全淹沒菜料而導致菜料變質腐爛留有一定空間，方便拿取泡菜加鹽水將冷卻好的鹽水緩緩倒入壇中，使鹽水沒過菜料，蓋好壇蓋封壇發酵向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，在發酵過程中注意向水槽中補充水；根據室內溫度控制發酵時間；創造無氧環境考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作②泡菜的制作發酵時期乳酸菌乳酸亞硝酸鹽發酵初期發酵中期發酵后期曲線模型

少（有氧氣，乳酸菌受到抑制）少增加（硝酸鹽還原菌的作用）

最多（乳酸抑制其他菌活動）增多，pH下降下降（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，抑制其活動）繼續增多，pH繼續下降，最后穩定下降至相對穩定（硝酸鹽

還原菌被完全抑制）考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作②泡菜的制作思考1：泡菜壇內有時會長一層白膜，這層白膜是怎么形成的？

形成白膜是由于產膜酵母的繁殖，酵母菌是兼性厭氧微生物，泡菜發酵液營養豐富，其表面氧氣含量也很豐富，適合酵母菌的繁殖泡菜的白膜——酵母菌思考2：泡菜制作過程中，是否只有乳酸菌起作用？不是，發酵前期，有多種微生物（如酵母菌和大腸桿菌）；發酵中期，乳酸含量上升，抑制雜菌生長，主要是乳酸菌考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作項目制作果酒制作果醋發酵菌種代謝類型菌種來源生長溫度③果酒和果醋的制作酵母菌（真核）異養兼性厭氧型附著在葡萄表面18~30℃（最適溫度28℃）醋酸菌（原核）異養需氧型空氣30℃～35℃考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作原理制作果酒制作果醋①在有氧條件下，進行有氧呼吸，大量繁殖，反應式：___________________________________________。②在無氧條件下，進行酒精發酵，反應式：____________________________________。③果酒和果醋的制作前期有氧后期無氧①當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成乙酸。反應式：_______________________________________________。②當氧氣充足、缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變為乙醛，再變為乙酸。反應式：___________________________________________。C6H12O6＋6O2＋6H2O→6CO2＋12H2O＋能量C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2＋能量C6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2H2O＋2CO2＋能量糖制醋C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O＋能量酒制醋考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作③果酒和果醋的制作器具消毒沖洗葡萄榨汁裝瓶果酒發酵果醋發酵將發酵瓶、榨汁機等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分數為70%的酒精消毒，晾干備用取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干除灰去污無需多次，防止菌種減少避免葡萄破損，減少雜菌污染用榨汁機榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發酵瓶（注意：要留有大約1/3的空間），蓋好瓶蓋①有氧條件，快速繁殖②防止產生的CO2造成發酵液溢出18-30℃發酵，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。發酵10-12d。排出CO2，防止爆裂當葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進行葡萄醋的發酵。發酵溫度為30-35℃，時間為7-8d。空氣中的醋酸菌進入考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作③果酒和果醋的制作思考：如何檢測果酒和果醋的制作是否成功？果酒：a.聞

b.品嘗

c.用酸性條件下的重鉻酸鉀溶液檢測果醋：a.聞

b.品嘗

c.使用pH試紙檢測和比較發酵前后的pH值

d.觀察醋酸菌膜（白色菌膜）是否形成。考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作③果酒和果醋的制作擴展：果酒發酵與果醋發酵的裝置前期：打開→讓酵母菌快速繁殖后期：關閉→無氧發酵酒精發酵醋酸發酵：打開（接入氣泵）打開→排出CO2為什么排氣口膠管長而彎曲？

防止空氣中微生物的污染取樣監測酒精發酵、醋酸發酵：關閉考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作例題1：(2023·江蘇泰州高三一模)米酒、酸奶、泡菜等都屬于傳統發酵制品，下列相關敘述正確的是（

）A.制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母B.米酒發酵液中冒出的“氣泡”都來源于酵母菌無氧呼吸C.酸奶和泡菜制作中均需要及時通氧，保證乳酸菌的有氧呼吸D.為降低雜菌污染，發酵前需要對器具、原料等進行滅菌考點一傳統發酵技術的應用知識點二、傳統發酵食品的制作例題2如圖表示果酒和果醋生產過程中的物質變化情況，下列相關敘述正確的是（

）A.果酒發酵所需的最適溫度高于果醋B.過程①②在酵母菌細胞中發生的場所相同C.過程⑤需要氧氣而過程④不需要氧氣D.進行果酒、果醋發酵的微生物均為真核生物考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程(1)基本概念：發酵工程是指利用

的特定功能，通過________________，規模化生產對人類有用的產品。微生物現代工程技術微生物自然界的微生物誘變育種的微生物基因重組的微生物工程菌產品：利用酵母菌發酵制造的啤酒、果酒利用乳酸菌發酵制造的酸奶利用工程菌生產的人胰島素實質：利用微生物進行產品生產產物：代謝物或微生物細胞本身考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程(2)基本環節：選育菌種擴大培養滅菌配制培養基接種發酵罐內發酵分離提純產物獲得產品考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程接種選育菌種配制培養基擴大培養滅菌發酵罐內發酵分離、提純產物獲得產品發酵工程的首要條件①從自然界中篩選②誘變育種③基因工程育種獲得性狀優良的菌種考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程接種選育菌種配制培養基擴大培養滅菌發酵罐內發酵分離、提純產物獲得產品增加菌種數量，縮短生產周期

液體培養基擴大培養接種選育菌種配制培養基擴大培養滅菌發酵罐內發酵分離、提純產物獲得產品

在菌種確定之后，要選擇原料制備培養基。在生產實踐中，培養基的配方要經過反復試驗才能確定。廉價且易于獲得

液體培養基考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程接種選育菌種配制培養基擴大培養滅菌發酵罐內發酵分離、提純產物獲得產品

發酵工程所用的菌種大多數是單一菌種。一旦有雜菌污染，可能導致產量大大下降。

在發酵之前必須采用高壓蒸汽對大型發酵罐、培養基和附屬設備進行滅菌。防止雜菌污染考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程接種選育菌種配制培養基擴大培養滅菌發酵罐內發酵分離、提純產物獲得產品

將擴大培養后的菌種投放到發酵罐中考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程接種選育菌種配制培養基擴大培養滅菌發酵罐內發酵分離、提純產物獲得產品發酵工程的中心環節①要在發酵過程中隨時取樣，檢測培養液中的微生物數量、產物濃度等→了解發酵進程②及時添加必需的營養物質組分來延長菌體生長穩定期的時間→得到更多的發酵產物③嚴格控制溫度、pH、溶解氧、通氣量與轉速等發酵條件→得到所需的發酵產物考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程接種選育菌種配制培養基擴大培養滅菌發酵罐內發酵分離、提純產物獲得產品發酵產物類型分離、提純方法微生物細胞代謝物過濾、沉淀等方法提取、分離和純化（根據產物的性質采用蒸餾、萃取、離子交換）考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程傳統發酵技術發酵工程發酵菌種產物發酵后處理天然微生物不是單一的組分單一菌種單一的組分一般不會再對產物進行分離和提純處理會對產物進一步分離、提純考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程考點二發酵工程及其應用知識點三、發酵工程(3)特點：(4)應用：醫藥其他食品農牧溫和豐富低廉專一污染小容易處理考點二發酵工程及其應用知識點四、發酵工程的應用1.在食品工業上的應用：大豆中蛋白小分子肽＋氨基酸醬油黑曲霉淋洗、調制各種谷物、水果酵母菌各種酒類淀粉淀粉酶黑曲霉葡萄糖檸檬酸合成酶檸檬酸谷氨酸棒狀桿菌發酵氧氣谷氨酸處理味精（谷氨酸鈉）①生產傳統的發酵產品②生產食品添加劑③生產酶制劑從生物體中提取的具有酶特性的一類化學物質考點二發酵工程及其應用知識點四、發酵工程的應用2.在醫藥工業上的應用：動植物的基因微生物直接改造微生物轉入微生物病原體的抗原基因轉入發酵工程藥物藥物疫苗各種抗生素多種氨基酸多種激素多種免疫調節劑基因工程、蛋白質工程與發酵工程相結合考點二發酵工程及其應用知識點四、發酵工程的應用3.在農牧工業上的應用：①生產微生物肥料利用微生物代謝物

抑制土壤中病原微生物的生長增進土壤肥力，改良土壤結構②生產微生物農藥利用微生物或其代謝物→防治病蟲害③生產微生物飼料單細胞蛋白：以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業的廢液等為原料，通過發酵獲得了大量的微生物菌體考點二發酵工程及其應用知識點四、發酵工程的應用4.在其他方面上的應用：(1)解決資源短缺與環境污染問題利用纖維廢料發酵生產酒精、乙烯等能源物質(2)將極端微生物應用于生產實踐極端微生物：能在極端惡劣的環境（高溫、高壓、高鹽和低溫等環境）中正常生活嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產洗滌劑嗜低溫菌有助于提高熱敏性產品的產量考點二發酵工程及其應用

我國是世界上啤酒的生產和消費大國。啤酒是以大麥為主要原料經酵母菌發酵制成的，閱讀教材“啤酒的工業化生產流程”，思考回答下列問題：(1)制麥過程需促使大麥種子萌發，發芽大麥合成大量淀粉酶直接促進糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分發酵，為什么？酵母菌不能直接利用淀粉做碳源(2)大麥發芽會消耗部分儲存的有機物，影響產量，提高了生產成本，如何解決以上問題？用赤霉素處理大麥，可以使大麥種子無須發芽就能產生α-淀粉酶本

課

結

束本課件只整理了相關考點內容和部分例題，可自行添加相關課后習題微生物的培養技術與應用高三一輪復習

選擇性必修三

知

識

點考點一微生物的基本培養技術考點二微生物的選擇培養和計數考點一微生物的基本培養技術知識點一、培養基的配制(1)概念：人們按照微生物對

的不同需求，配制出的供其____________的營養基質。(2)用途：用以

微生物或積累其

。營養物質生長繁殖培養、分離、鑒定、保存代謝物考點一微生物的基本培養技術知識點一、培養基的配制(3)種類(按物理性質分)培養基種類培養基特點作用固體培養基微生物的分離與鑒定，活菌計數，保藏菌種半固體培養基觀察微生物的運動、分類、鑒定液體培養基常用于工業生產、微生物的擴大培養添加凝固劑（瓊脂）不加凝固劑添加凝固劑（瓊脂）考點一微生物的基本培養技術知識點一、培養基的配制(3)種類(按用途分)培養基種類培養基特點作用基本培養基滿足多種微生物的營養需求選擇培養基允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長，培養、分離出特定微生物鑒別培養基用于區分和鑒定不同微生物營養物質齊全加入某種指示劑如含某種抗生素或缺少某種物質考點一微生物的基本培養技術知識點一、培養基的配制(4)配方①主要營養物質：水、

、氮源、

。碳源無機鹽碳源無機碳源：有機碳源：CO2、CO32-、HCO3-牛肉膏、蛋白胨、糖類→自養微生物→異養微生物氮源無機氮源：有機氮源：N2、NH4＋、NO3-、NH3牛肉膏、蛋白胨、尿素考點一微生物的基本培養技術知識點一、培養基的配制(4)配方②其他條件：pH、

和氧氣。如表：特殊營養物質微生物乳酸桿菌霉菌細菌厭氧微生物特殊需求添加______一般pH調至____一般pH調至__________________維生素酸性無氧或弱堿性中性考點一微生物的基本培養技術知識點二、無菌技術(1)目的：獲得

的微生物培養物。(2)關鍵：防止

污染。(3)方法：

和

。純凈雜菌消毒滅菌項目消毒滅菌作用強度作用程度殺死物體表面或內部

微生物殺死物體內外

的

微生物適用對象溫和強烈一部分所有實驗操作的空間、操作者雙手培養器皿、接種用具和培養基考點一微生物的基本培養技術知識點二、無菌技術項目消毒滅菌方法①物理方法：煮沸消毒巴氏消毒紫外線消毒耐高溫的液體不耐高溫的液體接種室、接種箱②化學方法：碘酒、酒精、雙氧水生物活體、操作臺等③生物方法：利用生物或其代謝物除去環境中的部分微生物①濕熱滅菌（高壓蒸汽滅菌）培養基注意：培養基先調pH，再滅菌②干熱滅菌：

耐高溫，需保持干燥的物品（玻璃、金屬器皿）③灼燒滅菌：接種環、接種針、瓶口考點一微生物的基本培養技術知識點三、微生物的純培養純培養過程：配制培養基、滅菌、接種、分離和培養考點一微生物的基本培養技術純培養的過程(以酵母菌為例)：濕熱滅菌法（高壓蒸汽滅菌法）滅菌前調pH瓶口灼燒滅菌→防雜菌污染溫度：50℃左右操作：酒精燈火焰旁進行等待培養基冷卻凝固后，將培養皿倒過來放置①防止培養基表面的水分過度揮發②防止皿蓋上的水珠落入培養基(1)制備培養基知識點三、微生物的純培養考點一微生物的基本培養技術純培養的過程(以酵母菌為例)：(2)接種和分離酵母菌：平板劃線法劃3個平板（重復實驗）1個不劃線（空白對照）連續劃線法分區劃線法①接種環只蘸一次菌液,要在培養基不同位置連續劃線多次②每次劃線前后灼燒接種環進行滅菌③劃線首尾不能相接④劃線后，培養皿倒置培養知識點三、微生物的純培養考點一微生物的基本培養技術知識點三、微生物的純培養(3)培養酵母菌將接種后的平板和一個

的平板倒置，放入28℃左右的恒溫培養箱中培養24～48h。未接種純培養的過程(以酵母菌為例)：思考：如果未接種的培養基表面如果有菌落生長，說明了什么？說明培養基滅菌不徹底，或培養基被污染了，需要重新制備考點二微生物的選擇培養和計數知識點四、選擇培養基(1)概念：在微生物學中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養基。(2)原理：人為提供有利于目的菌生長的條件（包括營養、溫度和PH等），同時抑制或阻止其他微生物的生長。①加入青霉素→分離得到酵母菌和霉菌等真菌②培養基缺乏氮源→分離得到固氮微生物③培養基缺乏有機碳源→分離得到自養型微生物④在高鹽環境→分離得到耐鹽微生物考點二微生物的選擇培養和計數知識點五、微生物的選擇培養與數量測定問題：

土壤中含有能分解尿素的細菌，如何設計培養基將其分離出來？能合成脲酶CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3

脲酶NO3-、NH4＋被植物吸收

設計一種選擇培養基，用尿素作為唯一氮源，可以將分解尿素的細菌分離出來考點二微生物的選擇培養和計數知識點五、微生物的選擇培養與數量測定1g土壤中有多少能分解尿素的細菌？分離：利用以尿素作為唯一氮源的選擇培養基，獲得分解尿素的細菌的純培養物計數：測定分解尿素的細菌的數量稀釋涂布平板法方法：（1）原理：（2）關鍵：當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌恰當的稀釋度考點二微生物的選擇培養和計數知識點五、微生物的選擇培養與數量測定稀釋涂布平板法①酸堿度接近中性的潮濕土壤取樣→②將10g土樣加入盛有90mL無菌水的錐形瓶中，充分搖勻。取1mL上清液加入盛有9mL無菌水的試管中，依次等比稀釋。考點二微生物的選擇培養和計數知識點五、微生物的選擇培養與數量測定→③取0.1mL菌液，滴加到培養基表面→④將涂布器浸在盛有酒精的燒杯中→⑤將涂布器放在火焰上灼燒，待酒精燃盡、涂布器冷卻后，再進行涂布→⑥用涂布器將菌液均勻地涂布在培養基表面。涂布時可轉動培養皿，使涂布均勻→⑦待涂布的菌液被培養基吸收后，將平板倒置，放入恒溫培養箱中培養稀釋涂布平板法考點二微生物的選擇培養和計數知識點五、微生物的選擇培養與數量測定稀釋涂布平板法問題1：培養時要將一個未接種的培養基和一個已接種的培養基放在一起培養為什么？空白對照，檢測培養基是否滅菌徹底考點二微生物的選擇培養和計數知識點五、微生物的選擇培養與數量測定稀釋涂布平板法問題2：實驗中用到什么培養基，數量分別是多少？牛肉膏蛋白胨培養基選擇培養基102103104105106不同稀釋倍數的已接種的牛肉膏蛋白胨培養基各一個102103104105106不同稀釋倍數的已接種的選擇培養基每種稀釋倍數至少3個減少實驗誤差,保證實驗結果更準確檢測選擇培養基是否具有選擇性未接種未接種考點二微生物的選擇培養和計數知識點五、微生物的選擇培養與數量測定稀釋涂布平板法對照的培養皿中對照的培養皿中少于考點二微生物的選擇培養和計數主要方法稀釋