第10单元 生物技术与工程,第35讲 发酵工程,1.进行微生物的分离和培养。 2.测定某种微生物的数量。 3.研究培养基对微生物的选择作用。 4.探讨微生物的利用。 5.掌握运用发酵技术制作食品的基本方法。 6.活动:用大肠杆菌为材料进行平面培养,分离菌落。 7.活动:分离土壤中分解尿素的细菌,并进行计数。 8.活动:利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和果醋。 9.活动:利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜。,-4-,必备知识梳理,关键能力突破,运用发酵技术制作食品的基本方法 一、果酒和果醋的制作 1.制作原理,6CO2+6H2O,2C2H5OH+2CO2,乙醛,CH3COOH+H2O,-5-,必备知识梳理,关键能力突破,酒精,1825,-6-,必备知识梳理,关键能力突破,酸性,灰绿,3035,-7-,必备知识梳理,关键能力突破,3.实验结果分析 (1)若酵母菌数量少,产生的酒精少:原因是发酵前期,酵母菌没有充分地进行 ,酵母菌的繁殖受到抑制。 (2)若酵母菌数量充足,但是产生的酒精较少或不能产生酒精:原因是发酵后期 ,酵母菌进行有氧呼吸。 (3)若醋酸产生少:很可能是 不足所致。 (4)葡萄酒呈现红色的原因是 进入发酵液。,有氧呼吸,密封不严,供氧,葡萄皮上的色素,-8-,必备知识梳理,关键能力突破,教材拾遗(选修1 P4“旁栏思考题”)你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染?,答案 需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如,榨汁机、发酵装置要清洗干净;每次排气时只需拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖等。,-9-,必备知识梳理,关键能力突破,二、泡菜的制作 1.菌种来源:附着在蔬菜上的 。 2.制作原理:在 条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成 。反应式:C6H12O6 。 3.制作流程,乳酸菌,无氧,乳酸,2C3H6O3,选择 原料,发酵,成品,-10-,必备知识梳理,关键能力突破,4.泡菜制作的注意事项 (1)材料的选择及用量 蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。 清水和盐的质量比为 ,盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用,一是除去水中的氧气,二是杀灭盐水中的其他细菌。 (2)防止杂菌污染:每次取样用具要洗净,要迅速封口。 (3)氧气需求 泡菜坛要选择透气性差的容器,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。 泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水,以保证坛内乳酸菌发酵所需的 环境,并注意在发酵过程中经常补水。 (4)控制适宜的温度:控制在室温即可,温度偏高有害菌活动能力强,温度偏低不利于乳酸发酵。,41,无氧,-11-,必备知识梳理,关键能力突破,凝练核心素养 1.生命观念从酵母菌和醋酸菌的结构和代谢过程入手,分析制作果酒和果醋的基本原理,建立起结构与功能相适应的观念。 2.科学思维运用创新性思维的方法,分析制作果酒和果醋过程的基本流程,培养解决实际问题的思维习惯和能力。 3.科学探究根据制作果酒和果醋的基本原理和流程,设计具体的实验方案,培养科学探究的基本思路和方法。 4.社会责任通过模拟建厂让学生体会如何将科学技术转换为生产力。,-12-,必备知识梳理,关键能力突破,(科学探究)(2017全国高考)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题。 (1)该实验的自变量是 、 。 (2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是 。 (3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是 。 (4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为 ,脂肪转变为 。,-13-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)菌种 发酵时间 (2)好氧菌 (3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间 (4)氨基酸和肽 脂肪酸和甘油 解析 (1)实验使用甲、乙两种菌种,并在32 h内定期取样观测发酵效果,所以该实验的自变量是菌种和发酵时间。(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是好氧型微生物。(3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是延长取样观测时间,观测发酵结果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。(4)从大豆到豆豉,在相关微生物的作用下,大豆中的蛋白质转变为肽和氨基酸,脂肪转变为甘油和脂肪酸。,-14-,必备知识梳理,关键能力突破,考向1 果酒、果醋制作原理的理解 1.(2018四川成都经济开发区实验中学二模)现代人吃什么都讲究天然,所以目前市场上果酒、果醋等越来越受到人们的青睐。请回答下列问题。 (1)在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的酵母菌的来源是 。 (2)苹果醋是最受欢迎的饮料之一,其生产过程中利用了 的发酵作用,该过程需将温度控制在 ;若要提高果醋的产量,发酵过程中还必须提供 、 等条件。 (3)喝剩的葡萄酒放置一段时间后会变酸的原因是 。 (4)在果酒酿造过程中,如果果汁灭菌不严格,含有醋酸菌,在酒精发酵旺盛时,醋酸菌 (填“能”或“不能”)将果汁中的糖发酵为醋酸,理由是 。,-15-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 (2)醋酸菌 3035 有氧环境 适宜的pH (3)空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸 (4)不能 醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵为无氧环境,醋酸菌无法生存,-16-,必备知识梳理,关键能力突破,解析 (1)在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的酵母菌来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。(2)苹果醋在生产过程中利用了醋酸菌的发酵作用,醋酸菌适宜生长的温度为3035 ,因此需要将温度控制在3035 ;醋酸菌属于好氧型细菌,并且适宜生存在中性或偏碱性环境中,因此若要提高果醋的产量,发酵过程中还必须提供有氧环境、适宜的pH等条件。(3)喝剩的葡萄酒放置一段时间后,由于空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸,最后导致葡萄酒变酸。(4)醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵为无氧环境,醋酸菌无法生存,因此在酒精发酵旺盛时,醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。,-17-,必备知识梳理,关键能力突破,考向2 果酒、果醋制作的过程和条件分析 2.(2018河北保定三中期初)葡萄发酵可产生葡萄酒,请利用相关的知识回答问题。,注 各发酵瓶的左侧管为充气管,右侧管为排气管。,-18-,必备知识梳理,关键能力突破,(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程,发挥作用的微生物是 。 (2)该微生物通过无氧呼吸可分解 ,产生的终产物是 和 。 (3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中,在温度等适宜的条件下进行发酵,如图所示。发酵过程中,每隔一段时间均排气一次。据图分析,甲同学和丙同学的操作有误,其中甲同学的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 ;丙同学的错误是 ,导致发酵中出现的主要异常现象是 。上述发酵过程结束后,甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是 、 、 。 (4)在上述制作葡萄酒的过程中,假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开,该操作的错误是 。,-19-,必备知识梳理,关键能力突破,答案 (1)酵母菌 (2)葡萄糖 乙醇 CO2 (3)未夹住发酵瓶的充气管 发酵液从充气管流出,发酵液变酸 瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口 排气时发酵液从排气管流出 葡萄醋 葡萄酒 葡萄酒 (4)未及时排气,-20-,必备知识梳理,关键能力突破,解析 在制作果酒的时候,常用酵母菌作菌种;酒精发酵为无氧呼吸,若甲同学未夹住发酵瓶的充气管,使氧气进入发酵瓶,导致酵母菌进行有氧呼吸,产生较多的CO2,使发酵液从充气管流出,发酵液变酸;丙同学的错误是瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口,使发酵液从排气管流出;一般发酵液不超过容器的2/3。上述发酵过程结束后,甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是葡萄醋、葡萄酒、葡萄酒。,-21-,必备知识梳理,关键能力突破,1.果酒和果醋发酵装置的设计思路 (1)因酵母菌的大量繁殖需要空气,醋酸菌是好氧菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧气;因酵母菌是在无氧条件下产生酒精的,所以果酒制作的后期应防止氧气进入发酵瓶,故应设置可开闭的充气口。 (2)由于在发酵过程中都产生CO2,因此又需设排气口;为防止空气中微生物的污染,排气口应连接一个长而弯曲的胶管。 (3)因要对发酵的情况进行及时监测,应设置出料口便于取料。,-22-,必备知识梳理,关键能力突破,2.果酒、果醋制作的注意事项 (1)材料的选择与处理:选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,后除去枝梗,以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的,不要太干净,以防洗去野生型酵母菌。 (2)防止发酵液被污染的方法 榨汁机要清洗干净并晾干。 发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒,或用洗洁精洗涤。 装入葡萄汁后要封闭充气口。,-23-,必备知识梳理,关键能力突破,考向3 泡菜的制作原理和过程分析 3.家庭中制作泡菜的方法:新鲜的蔬菜经过整理、清洁后,放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中,然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”,密封后置于温度适宜的地方。下列与此过程相关的叙述,不正确的是( ) A.用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒 B.加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种 C.制作泡菜过程中,有机物的干重和种类将减少 D.若制作的泡菜咸而不酸最可能的原因是大量的食盐抑制了乳酸菌的发酵过程,答案,解析,-24-,必备知识梳理,关键能力突破,微生物的分离与培养 一、微生物分离与培养的基础知识 1.培养基 (1)培养基的概念:人们按照微生物对 的不同需求,配制出供其 的营养基质。,营养物质,生长繁殖,-25-,必备知识梳理,关键能力突破,(2)培养基的成分,碳源,生长因子,-26-,必备知识梳理,关键能力突破,(3)培养基的制备:计算称量 灭菌 (4)培养基的类型及作用 根据物理性质可分为 培养基、半固体培养基和液体培养基。 根据功能可分为选择培养基和鉴别培养基。,溶化,倒平板,固体,-27-,必备知识梳理,关键能力突破,-28-,必备知识梳理,关键能力突破,2.无菌技术 (1)含义:在培养微生物的操作中,所有防止 的方法。 (2)常用方法,杂菌污染,化学药剂消毒法,干热灭菌,高压蒸汽灭菌,外来杂菌,-29-,必备知识梳理,关键能力突破,二、大肠杆菌的纯化培养 1.目的:在培养基上形成由 繁殖而来的子细胞群体菌落。,单个菌种,-30-,必备知识梳理,关键能力突破,2.纯化培养方法,平板划线,稀释涂布平板,-31-,必备知识梳理,关键能力突破,3.菌种的保存方法 (1)对于频繁使用的菌种,可以采用 的方法。 (2)对于需要长期保存的菌种,可以采用 的方法。,临时保藏,甘油管藏,-32-,必备知识梳理,关键能力突破,三、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.分离原理:土壤中的细菌之所以能分解尿素,是因为它们能合成 ,这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到 作用。 2.统计菌落数目一般用 法。,脲酶,催化,稀释涂布平板,-33-,必备知识梳理,关键能力突破,(1)统计菌落数目时,培养基表面生长的1个菌落,来源于样品稀释液中 个活菌。为了保证结果准确,一般选择菌落数在 的平板进行计数。 (2)从平板上的菌落数推测出