人教版（2019）高中生物选择性必修3第一章 发酵工程 章节复习 课件(共34张PPT)

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人教版（2019）高中生物选择性必修3
第一章 发酵工程
复习内容
一.传统发酵技术的应用
二.微生物的基本培养技术
三.微生物的选择培养和计数
制作果酒
制作果醋
酵母菌-真菌
醋酸菌-细菌
（一）制作泡菜果酒果醋的微生物：
制作泡菜
乳酸菌-细菌
乳酸链球菌
乳酸杆菌
（作酸奶）
一.传统发酵技术的应用
菌种
名称 生物分类 代谢类型 适宜温度 发酵对氧的需求
乳酸菌 ---
酵母菌
醋酸菌
真核生物
异养兼
性厌氧
原核生物
异养
好氧
30—35℃
原核生物
异养厌氧
（二）微生物繁殖方式和代谢特点
28℃
C2H5OH+O2 →CH3COOH（醋酸）+H2O+能量
酶
C6H12O6 →2C2H5OH（酒精）+2 CO2+能量
酵母菌先在有氧条件下大量繁殖
再在无氧条件下进行酒精发酵
酶
3.果醋制作
醋酸菌在氧气、糖源充足时,将糖分解成醋酸
C6H12O6 +2O2→2CH3COOH+ 2CO2+2H2O+能量
酶
当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
2.果酒制作
1.泡菜制作
乳酸菌在无氧条件下将糖分解成乳酸
C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量
酶
（三）微生物的发酵反应式
配制盐水
用清水和食盐配制质量百分比为5%-20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用；煮沸盐水的目的：杀灭盐水中的微生物并除去水中氧气
将新鲜蔬菜洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；
装至半坛时，加入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满；
向坛盖边缘的水槽中注满水，并在发酵过程中应经常向水槽中补充水；
根据室内温度控制发酵时间；
将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过菜料，盖好坛盖
原料处理、蔬菜装坛
加盐水
封坛发酵
（四）制作泡菜
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵前期
发酵中期
发酵后期
变化曲线
减少（乳酸积累，pH下降，抑制乳酸菌活动）
继续增多，最后保持稳定
下降至保持相对稳定（硝酸盐还原菌被完全抑制）
少（O2抑制乳酸菌活动）
少
增加（硝酸盐还原菌的作用）
最多（乳酸积累，抑制其他菌活动）
增多
达到最多后开始下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
总结提升
制作果酒和果醋的过程
实验用具消毒
挑选-冲洗葡萄
榨汁装瓶
果酒检测
酒精发酵
果醋发酵
①榨汁机器具用洗洁精清洗干净，并晾干
②发酵瓶要用温水冲洗，并用体积分数为70%的酒精消毒，
①先清水冲洗1-2次，再去除枝梗
②不能反复冲洗，防止洗去野生酵母菌
①将温度控制在18～30℃进行发酵， ②在发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一点（注意：不是打开瓶盖），此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12d。
①取样检测酒精含量：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色；②酵母菌数量镜检
①加入醋酸菌后的发酵温度为30～35℃， ②实时通入空气
用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶（注意：要留有大约1/3的空间），盖好瓶盖。
（五）制作果酒和果醋
（1）①葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约留大约1/3的空间，原因是
什么 ？
②果酒制作每隔一段时间需拧松瓶盖，目的是是什么？（注意：不是打开）
。
③在 、 的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其它微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
①为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；
②防止发酵过程产生CO2使发酵液溢出。
怎样才能及时排出发酵过程中产生的CO2
18—30℃
无氧
一.传统发酵技术的应用
(2)制醋时，将瓶盖打开，是为了什么？
制醋所用到的是醋酸菌，是好氧细菌，打开瓶盖是为了创造有氧条件
(3)①制酒过程中发酵液的变化：发酵液（会或不会） 出现气 泡 ；紫色葡萄皮的 进入发酵液，使葡萄酒呈 色。
②制醋过程中发酵液的变化：一般 （会或不会） 出现气泡 ，发 酵完成时，在发酵液的液面会出现一层菌膜，是 菌膜。
一.传统发酵技术的应用
项目 果酒制作 果醋制作
发酵菌种
菌种来源
菌种代谢类型
菌种细胞类型
发酵原理 在有氧条件下：
在无氧条件下：
氧气、糖源都充足时：
缺少糖源时：
发酵
条件 温度
时间
氧气
酵母菌
果酒制作与果醋制作的比较
醋酸菌
主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
异养兼性厌氧型
异养需氧型
真核细胞
原核细胞
C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量
酶
C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+少量能量
酶
空气中的野生型醋酸菌
C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量
酶
C2H5OH+O2 CH3COOH+H2O+能量
酶
18-30℃
30-35℃
10-12d
7-8d
初期需氧，后期不需氧
需要氧气
总结提升
设计果酒发酵装置 拓展
充气口？
排气口？
排出 CO2
出料口
便于取样检查和放出发酵液
制酒时关闭（醋酸发酵时补充氧气）
排气口胶管长而
弯曲的作用？
防止空气中杂菌 感染
果酒的发酵装置示意图
发酵瓶只装2/3液体不装满原因？
暂时储存发酵产生的CO2,起到缓冲作用
一.传统发酵技术的应用
例2.果酒和果醋含丰富的有机酸、氨基酸、维生素，有良好的营养和保健作用，受到消费者的喜爱。请根据果酒和果醋的制作流程和装置回答有关问题:
（1）图中A过程指 ,B过程是指 ,去除葡萄的枝梗应在A过程 (填“之前”或“之后”)。
（2）图中酒精发酵和醋酸发酵中涉及的主要微生物在细胞结构上的主要区别是
。
（3）从装置图可以看出，加入发酵瓶中的果浆只占发酵瓶的2/3，目的是
。
（4）制果醋时，要适时通过[ ] 进行充气，原因是
。
冲洗
酒精发酵
之后
是否有以核膜为界的细胞核
让酵母菌在有氧条件下大量繁殖；防止发酵过程产生CO2使发酵液溢出。
①
充气口
醋酸菌是需氧型细菌，发酵过程需要氧气的参与
1.微生物的类群
原核生物 (细菌、蓝细菌等)
原生生物 (如草履虫、衣藻等)
真菌 (如酵母菌、霉菌等)
酵母菌
青霉菌
大型真菌
球菌
蓝细菌
草履虫
衣藻
病毒（无细胞结构）
禽流感病毒
SARS病毒
（难以用肉眼观察的微小生物的统称）
真核生物
二.微生物的基本培养技术
（一）培养基的配制
人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
（ ①提供微生物繁殖所需各种营养， ②异养微生物的能源）
二.微生物的基本培养技术
划分 培养基种类 特点 用途
物理
性质
化学
成分
用途
不加凝固剂
加凝固剂，如琼脂
工业生产
观察微生物的运动、分类鉴定。
微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种
含化学成分不明确的天然物质
工业生产
培养基成分明确
分类、鉴定
在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长
培养、分离出特定微生物。
在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物
鉴别不同种类微生物
选择培养基
液体培养基
半固体培养基
固体培养基
天然培养基
合成培养基
鉴别培养基
二.微生物的基本培养技术
碳源、氮源、水、无机盐
1）碳源：
无机碳源：
CO2、CO32-、HCO3-
有机碳源：
葡萄糖、牛肉膏等
自养微生物
异养微生物
2）氮源：
无机氮源：
NH4＋、NO3-、NH3等
有机氮源：
蛋白胨、尿素、氨基酸等
注：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源
3）无机盐：
Ca、K 、Mg为大量元素
Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素
凡是能够为微生物提供C、N等元素的营养物质。
二.微生物的基本培养技术
类型 适用范围 操作方法
消
毒
灭
菌
较为温和理化方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子）
强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子）
煮沸消毒法
日常生活
100 ℃煮沸5～6 min
巴氏消毒法
不耐高温的液体
62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min
化学药剂
生物活体、水源等
擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源
紫外线
紫外线照射30 min
灼烧灭菌
接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等
直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
干热灭菌
耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等
物品放入干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h
湿热灭菌
培养基等,生产和实验室常用
高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min
接种室、接种箱，超净工作台
（二）无菌技术
2.步骤
（1）制备培养基
配制
培养基
称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000ml，加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。向滤液中加入20g葡萄糖（也可用蔗糖代替）、15~20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。
灭菌
将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15~30min。将5～8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160～170℃灭菌2h。
倒平板
待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
（三）微生物的纯培养
二.微生物的基本培养技术
（2）接种和分离酵母菌
通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。经过数次划线后培养可以分离得到单菌落。
连续划线法
分区划线法
2.步骤
（三）微生物的纯培养
二.微生物的基本培养技术
平板划线的具体操作步骤
1
2
3
4
5
灼烧接种环
蘸取菌液
第1区接种
灼烧接种环
第2区接种
灼烧接种环
第3区接种
第5区接种
注意：
①接种环只蘸一次菌液,但要在培养基不同位置连续划线多次。
②划线首尾不能相接
③每次划线前接种环进行灭菌
4.发酵法生产酒精后的废液(pH 4.3)含有大量有机物，可用于培养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图如下。请据图回答下列问题：
(1)实验过程中培养白地霉的培养基是____________ 。培养基定量分装前，先调节________ ，分装后用棉塞封瓶口，最后________处理。
(2)图中①过程称为______，从甲到丁的培养过程是为了__________。白地霉菌的代谢类型为________ 。
废液上清液
pH
灭菌
接种
扩大培养
异养需氧型
常用微生物分离方法比较
比较 平板划线法 稀释涂布平板法
工具 接种环 涂布器
原理 在数次划线后培养，可以分离到由一个细菌细胞繁殖而来的肉眼可见的细胞群体，即菌落。 在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细菌细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。
特点 方法简单，但不适宜计数 单菌落更易分开，可以计数，但操作复杂。
结果
共同点 使培养基上形成由单个细菌细胞繁殖而来的子细胞群体——菌落
三.微生物的选择培养和计数
思考：
某两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。从对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果：甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230；乙同学在该浓度下涂布了A、B、C三个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学以这三个平板上菌落数的平均值163作为统计结果。
请评价这两位同学的实验结果的有效性：
1.甲同学________________；
原因是________________；
2.乙同学________________；
原因是_____________________________；
实验操作不合理
未设置重复实验组
结果计算不合理
21与另外两组数值相差太大，应舍去
1.发酵工程的基本环节
选育菌种:可以从自然界中筛选,也可通过诱变育种或基因工程获得
扩大培养
发酵罐内发酵:发酵工程的中心环节。在了解发酵进程的同时,还要控制发酵条件。如环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成
接种
灭菌:不能有杂菌污染。如在青霉素生产过程中如果污染了杂菌,某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉
分离、提纯产物:
(1)若产品是微生物本身,可采用过滤、沉淀等方法;
(2)若产品是代谢物,可根据产物性质采取适当的措施
获得产品
中心环节
1．某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是(　　)
A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
B
2．发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答相关问题。
(1)图中①表示的育种方法是
________________。
(2)人工控制微生物代谢的措施包
括________________ 和 __________________________。
(3)在赖氨酸或谷氨酸发酵过程中，产物源源不断
地产生，这说明该生产采用了________的发酵方式。在生产过程中，常需增加通氧量，因此判断赖氨酸或谷氨酸发酵菌种为 ______菌。
(4)当发酵生产的产品是代谢产物时，还要采用____________________等分离提纯的方法进行提取。
诱变育种
改变微生物遗传特性 　 控制生产过程中的各种条件
连续培养
好氧
萃取(或蒸馏或离子交换等)
1.生产传统的发酵产品
2.生产各种各样的食品添加剂
3.生产酶制剂
（一）在食品工业上的应用
（二）在医药工业上的应用
1.利用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激素
2.通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素
4.科学家还利用基因工程，将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
3.未来甚至还可能用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物。
（三）在农牧业上的应用
利用根瘤菌和固氮菌生产的根瘤菌肥、固氮菌肥
1.生产微生物肥料
微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的　　　、　 等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。
有机酸
生物活性物质
（三）在农牧业上的应用
2.生产微生物农药
微生物农药是利用　　　或　　　　来防治病虫害的。
微生物农药作为　　　　的重要手段，
微生物
其代谢物
生物防治
生物防治
例子：利用苏云金杆菌防治多种农林虫害、利用白僵菌防治玉米螟和松毛虫，
一种放线菌产生的抗生素-井冈霉素可防治水稻枯纹病。
（四）在其他方面的应用
发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解
决　　　　　　　　和　　 等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。
粮食、环境、健康
能源
1.解决资源短缺和环境污染问题
利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质
2.对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用
利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
4.发酵法生产酒精后的废液(pH 4.3)含有大量有机物，可用于培养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图如下。请据图回答下列问题：
(3)为确定菌体产量，图中②操作之前，应先称量_______的质量。过滤后需反复烘干称量，直至________。 所获菌体干重等于
滤纸
恒重
(质量基本不变)
恒重时的质量与滤纸质量之差(答案合理即可)
原有前程可奔赴，亦有岁月可回首