《微生物发酵及其应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微生物发酵及其应用课件（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第1节节 微生物发酵及其应用微生物发酵及其应用课程标准课程标准举例说出发酵与食品生产。举例说出发酵与食品生产。课标解读课标解读1说出微生物出微生物发酵生酵生产的基本的基本过程。程。2举例例说出微生物出微生物发酵与食品生酵与食品生产的关系。的关系。3参与有关微生物参与有关微生物发酵的酵的调查活活动。4通通过发酵工程酵工程发展的展的历史，体史，体验科学、技科学、技术、社会三、社会三 者者间的的紧密密联系和互系和互动。1857年，法国微生物学家巴斯德通年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精明，酒精发酵酵是由活的是由活的_引起的。引起的。1897年，德国的年，德国的毕希希纳进一步一步发现了了_在
2、酵母在酵母发酵中的作酵中的作用。用。20世世纪30年代年代传统发酵工酵工业生生产的新的新产品：酒精、乳酸、品：酒精、乳酸、_、丙、丙酮、丁醇、丁醇、柠檬酸、檬酸、_和和_等。等。发酵工程史话发酵工程史话123酵母酵母酶酶面包酵母面包酵母淀粉淀粉酶酶蛋白蛋白酶酶20世世纪40年代大年代大规模生模生产_、链霉素、金霉素、土霉素、金霉素、土霉素等，抗生素工霉素等，抗生素工业兴起。起。20世世纪50年代起：年代起： _发酵工酵工业、酶酶制制剂工工业、多糖、多糖和和维生素生素发酵工酵工业相相继诞生。生。20世世纪70年代以后：有特殊生年代以后：有特殊生产能力的基因工程菌能力的基因工程菌发酵酵产生生_、_
3、等。等。 微生物微生物发酵一定是在无氧条件下酵一定是在无氧条件下进行的行的吗？提示提示不是。微生物发酵有的是无氧发酵，有的是有氧发不是。微生物发酵有的是无氧发酵，有的是有氧发酵。酵。思维激活思维激活1456青霉素青霉素氨基酸氨基酸胰胰岛素素生生长激素激素发酵工业大致经历的时期发酵工业大致经历的时期(1)原始发展时期原始发展时期人类有意无意地利用微生物已经有几千年的历史，在长期的人类有意无意地利用微生物已经有几千年的历史，在长期的生产实践中，积累了丰富经验。最初可能是人类发现储存水生产实践中，积累了丰富经验。最初可能是人类发现储存水果会自然发酵变酒，而逐渐形成酿酒技术。相传，在埃及和果会自然发酵
4、变酒，而逐渐形成酿酒技术。相传，在埃及和中亚两河流域，在公元前中亚两河流域，在公元前40世纪至公元前世纪至公元前30世纪已开始酿酒。世纪已开始酿酒。我国利用微生物进行谷物酒类发酵，至少是在四千年前的龙我国利用微生物进行谷物酒类发酵，至少是在四千年前的龙山文化时期。在夏禹时期已有了关于仪侠酿旨酒，夏少康山文化时期。在夏禹时期已有了关于仪侠酿旨酒，夏少康(即即杜康杜康)造秫酒的记载。随着社会的发展，又出现制酱和酱油、造秫酒的记载。随着社会的发展，又出现制酱和酱油、醋、泡菜、奶酒、干酪技术和面团发酵。醋、泡菜、奶酒、干酪技术和面团发酵。这个个时期，期，发酵技酵技术原始，原始，顶多是家庭小制作，技多是
5、家庭小制作，技术进步步缓慢，完全是慢，完全是经验式的。在几千年的文明史中，人式的。在几千年的文明史中，人们只知只知道道这样做可以得到所需的做可以得到所需的东西，并不知道其中的原理。西，并不知道其中的原理。(2)传统发酵工酵工业时期期1857年法国微生物学家巴斯德通年法国微生物学家巴斯德通过实验证明了酒精明了酒精发酵是酵是由活的酵母引起的。由活的酵母引起的。1897年德国的年德国的毕希希纳进一步一步发现，即，即使将酵母磨碎，仍然能使糖使将酵母磨碎，仍然能使糖发酵形成酒精，他将酵形成酒精，他将这种具有种具有发酵能力的物酵能力的物质称称为酶酶。从而人。从而人们才开始了解才开始了解发酵酵现象的象的本本
6、质。从从19世世纪末到末到20世世纪30年代，随着人年代，随着人们对微生物世界微生物世界认识的不断的不断深入和深入和发展，利用微生物生展，利用微生物生产的新的新产品不断出品不断出现，例如，酒精、，例如，酒精、乳酸、面包酵母、丙乳酸、面包酵母、丙酮、丁醇、丁醇、柠檬酸、淀粉檬酸、淀粉酶酶和蛋白和蛋白酶酶等。等。这些些产品的生品的生产，采用开放式的，采用开放式的发酵方式，生酵方式，生产过程程较为简单，对生生产设备要求不高，要求不高，规模一般不大，因此被称模一般不大，因此被称为传统发酵工酵工业。(3)现代代发酵工酵工业时期期1928年，弗莱明年，弗莱明发现青霉素能青霉素能杀菌。青霉素的菌。青霉素的发
7、现和工和工业化生化生产，给人人们带来巨大启迪。不久，来巨大启迪。不久，链霉素、金霉素、土霉素等相霉素、金霉素、土霉素等相继问世，从而世，从而兴起了一个新的工起了一个新的工业抗生素工抗生素工业。生。生产抗生素的抗生素的经验和和设备很快被引用到其他很快被引用到其他发酵酵产品的生品的生产上，极大地促上，极大地促进了了这些些产业的迅速的迅速发展，从而形成了一个全新的展，从而形成了一个全新的产业现代代发酵工酵工业。元贝驾考 元贝驾考2016科目一 科目四金手指考试 金手指驾驶员考试20世世纪50年代的氨基酸年代的氨基酸发酵工酵工业，60年代的年代的酶酶制制剂工工业，70年代的多糖、年代的多糖、维生素生素
8、发酵工酵工业，70年代以后生物大分子年代以后生物大分子发酵技酵技术相相继诞生。生。这个个时期生期生产技技术要求高要求高(由于多由于多为好氧好氧纯种种发酵，需要通入无菌空气和保持无菌条件酵，需要通入无菌空气和保持无菌条件)；生；生产规模大模大(用于青霉素生用于青霉素生产的的搅拌通气拌通气发酵罐的体酵罐的体积达到达到500 m3，单细胞蛋白生胞蛋白生产用的气升式用的气升式发酵罐已达到酵罐已达到2 000 m3)；技；技术发展速度快。因此，菌种的生展速度快。因此，菌种的生产能力大幅度提高，能力大幅度提高，新新产品、新技品、新技术、新、新设备的的应用达到前所未有的程度。用达到前所未有的程度。(4)生物
9、技生物技术产业时代代现在人在人们可以将源于可以将源于动物或植物，甚至源于人的基因物或植物，甚至源于人的基因转移到移到诸如大如大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌等微生物中，杆菌、枯草杆菌、酵母菌等微生物中，获得具有特殊生得具有特殊生产能力的基因工程菌。由于基因表达的能力的基因工程菌。由于基因表达的产物均物均为蛋白蛋白质，因此，因此在工在工业上利用基因工程菌大上利用基因工程菌大规模生模生产的的产品，主要是用于治品，主要是用于治疗各种疾病的各种疾病的药物，又称物，又称为基因工程基因工程药物物(如人胰如人胰岛素、人干素、人干扰素、人生素、人生长激素等，大激素等，大约有有40多种多种)，同，同样也可以用于不同目
10、也可以用于不同目的的的的酶酶(比如用于将葡萄糖比如用于将葡萄糖转化化为高果糖糖高果糖糖浆的葡萄糖异构的葡萄糖异构酶酶，用于生用于生产青霉素母核的青霉素青霉素母核的青霉素酰化化酶酶，用在洗衣粉中的碱性蛋，用在洗衣粉中的碱性蛋白白酶酶等等等等)。除了利用基因工程开。除了利用基因工程开发新的新的产品外，利用基因工品外，利用基因工程程对传统发酵和酵和现代代发酵工酵工业上使用的菌种上使用的菌种进行改造，也行改造，也获得得了巨大成功。了巨大成功。 19世世纪初，德国一位科学家初，德国一位科学家发明了微生物分离与明了微生物分离与纯化技化技术，开，开创了人了人为控制微生物的控制微生物的时代。代。这位科学家是位
11、科学家是 ()。A科赫科赫 B施莱登施莱登 C施旺施旺 D达达尔尔文文解析解析1905年德国微生物学家科赫建立了微生物的培养技年德国微生物学家科赫建立了微生物的培养技术，故选术，故选A。答案答案A【巩固巩固1】1857年，微生物学家年，微生物学家发现了了发酵原理后才逐步形成酵原理后才逐步形成了了发酵工程，酵工程，这位微生物学家是位微生物学家是 ()。A巴斯德巴斯德 B拉拉马克克 C列文虎克列文虎克 D科赫科赫解析解析1857年，微生物学家巴斯德通过实验证明酒精是由年，微生物学家巴斯德通过实验证明酒精是由活的酵母引起的，发现了发酵的原理。活的酵母引起的，发现了发酵的原理。答案答案A【巩固巩固2】
12、是利用是利用_在适宜的条件下，将原料在适宜的条件下，将原料经过特定的特定的_转化化为人人类所需要的所需要的产物的物的过程。程。不同的微生物具有不同的微生物具有产生不同生不同_的能力。例如：谷氨酸的能力。例如：谷氨酸棒状杆菌棒状杆菌发酵可以生酵可以生产_，黄色短杆菌，黄色短杆菌发酵可以生酵可以生产_。发酵生产过程探秘发酵生产过程探秘微生物微生物1发酵发酵2原理原理代代谢途径途径代代谢产物物味精味精赖氨氨酸酸发酵过程发酵过程(1)选育菌种：可采用自然界选种、选育菌种：可采用自然界选种、_育种、育种、_育种等。育种等。(2)配制培养基：根据微生物的营养需要提供配制培养基：根据微生物的营养需要提供_、
13、氮源、氮源、_、无机盐和水。、无机盐和水。(3)灭菌：培养基和发酵设备均需严格灭菌。灭菌：培养基和发酵设备均需严格灭菌。(4)扩大培养和接种：大规模生产中需要使扩大培养和接种：大规模生产中需要使_达到一定达到一定数量，将菌种接种到培养基上，接种时防止杂菌污染。数量，将菌种接种到培养基上，接种时防止杂菌污染。(5)发酵罐内发酵：要随时检测发酵进程，要及时满足菌种发酵罐内发酵：要随时检测发酵进程，要及时满足菌种的的_需求，还要严格控制需求，还要严格控制_、pH、_等发酵等发酵条件。条件。3诱变基因工程基因工程碳源碳源生生长因子因子菌种菌种温度温度溶解氧溶解氧营养养(6)分离、提分离、提纯产物：如果
14、物：如果产品是菌体，可采用品是菌体，可采用_、沉、沉淀等方法；如果淀等方法；如果产品是品是_，可采用提取、，可采用提取、_和和纯化措施来化措施来获得得产品。品。 利用酵母菌利用酵母菌发酵生酵生产酒精酒精时，应如何控制氧气如何控制氧气条件？条件？提示提示先通空气，后密封。先通空气，后密封。思维激活思维激活2过滤代代谢产物物分离分离好氧微生物发酵生产的流程图及其分析说明好氧微生物发酵生产的流程图及其分析说明(1)选育菌种选育菌种根据微生物遗传变异的特点，人们在生产实践中已经试验根据微生物遗传变异的特点，人们在生产实践中已经试验出一套行之有效的微生物育种方法。主要包括自然选育、出一套行之有效的微生物
15、育种方法。主要包括自然选育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程等。诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程等。(2)扩大培养扩大培养1(3)配制培养基配制培养基在菌种确定之后，要根据培养基的配制原在菌种确定之后，要根据培养基的配制原则，选择原料制原料制备培养培养基。培养基中基。培养基中应包含微生物需要的包含微生物需要的营养物养物质如碳源、氮源、生如碳源、氮源、生长因子、无机因子、无机盐和水等。和水等。配制培养基的原配制培养基的原则：目的明确、：目的明确、营养物养物质协调、pH值适宜。如培适宜。如培养基中养基中C/N比影响代比影响代谢：C/N4时，细菌繁殖菌繁殖较快；真菌在快；真菌在C
16、/N10时，生，生长较快。谷氨酸快。谷氨酸发酵生酵生产时，C/N4时，菌体繁殖快、，菌体繁殖快、产物少；物少；C/N3时，菌体繁殖慢、，菌体繁殖慢、产物多。物多。细菌适宜菌适宜pH4.56.0。(4)灭菌菌现代代发酵工酵工业绝大多数采用大多数采用单一菌种一菌种发酵，培养基和酵，培养基和发酵酵设备都都必必须经过严格的格的灭菌，并菌，并进行无菌操作，一般采用高行无菌操作，一般采用高压蒸汽蒸汽灭菌菌法。法。(5)接种接种将多次将多次扩大培养后的菌种接入工大培养后的菌种接入工业发酵罐中，菌种的体酵罐中，菌种的体积与与发酵酵罐的体罐的体积比比约为1 10。(6)发酵罐内酵罐内发酵酵发酵酵过程中，要随程中
17、，要随时检测培养液中的微生物数量、培养液中的微生物数量、产物物浓度等，度等，以了解以了解发酵酵进程。程。还要及要及时添加必需的添加必需的营养养组分，以分，以满足微生物足微生物的的营养需求。同养需求。同时，要，要严格控制温度、格控制温度、pH、溶解氧等、溶解氧等发酵条件。酵条件。这是因是因为环境条件的境条件的变化，不化，不仅会影响微生物的生会影响微生物的生长繁殖，而且繁殖，而且会影响微生物代会影响微生物代谢产物的形成。物的形成。(7)分离、提分离、提纯产物物将将发酵液中的酵液中的发酵酵产物物进行分离行分离纯化，是制取化，是制取发酵酵产品不可缺少品不可缺少的的阶段。段。产品不同，分离提品不同，分离
18、提纯的方法也不同。如果的方法也不同。如果发酵酵产品是微品是微生物生物细胞本身，可在胞本身，可在发酵之后，采用酵之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分、沉淀等方法将菌体分离，干燥即可得到离，干燥即可得到产品。如果品。如果产品是代品是代谢产物，可根据物，可根据产物的性物的性质采取适当的提取、分离和采取适当的提取、分离和纯化措施来化措施来获得得产品。品。影响发酵的因素影响发酵的因素(1)菌种菌种发酵是利用微生物来生产产品，因此菌种至关重要。现在发酵是利用微生物来生产产品，因此菌种至关重要。现在工业上用于生产青霉素的微生物主要是青霉菌，生产味精工业上用于生产青霉素的微生物主要是青霉菌，生产味精的微生物是谷
19、氨酸棒状杆菌，生产柠檬酸的微生物主要是的微生物是谷氨酸棒状杆菌，生产柠檬酸的微生物主要是黑曲霉。这是因为每一种微生物的代谢特征不同，它们产黑曲霉。这是因为每一种微生物的代谢特征不同，它们产生特定产物的能力也不同。为了利用发酵生产所需的产物，生特定产物的能力也不同。为了利用发酵生产所需的产物，不是随便拿来一个菌种就行。直接从自然界分离到的微生不是随便拿来一个菌种就行。直接从自然界分离到的微生物不一定具有生产特定产物的能力，须在实验室里对几百物不一定具有生产特定产物的能力，须在实验室里对几百株、数千株微生物进行筛选。株、数千株微生物进行筛选。2(2)纯种种发酵与酵与灭菌菌现代代发酵工酵工业绝大多数
20、采用大多数采用纯种种发酵，可以保酵，可以保证高高产及生及生产过程和程和产品品质量的量的稳定。定。污染是染是发酵工酵工业的大的大敌，它会使，它会使发酵失酵失败，造成巨大，造成巨大损失。因此，失。因此，灭菌和无菌操作成菌和无菌操作成为发酵工酵工业的重的重要要环节。(3)发酵培养基酵培养基现在大在大规模工模工业发酵酵产品的生品的生产，多采用液体培养基，多采用液体培养基进行深行深层发酵。使用的培养基必酵。使用的培养基必须满足微生物足微生物细胞生胞生长、繁殖的需要，、繁殖的需要，因因为没有大量的没有大量的细胞就不可能胞就不可能产生大量的生大量的产物；但是物；但是细胞的胞的过分生分生长会消耗大量的会消耗大
21、量的营养物，有养物，有时又会影响又会影响细胞的生胞的生产能力，能力，会使会使产物的物的产量和量和产率下降。使用的培养基率下降。使用的培养基还必必须有利于微生有利于微生物大量合成物大量合成产物。因此，培养基的物。因此，培养基的组成十分关成十分关键。(4)温度温度对微生物生微生物生长的影响的影响温度主要是通温度主要是通过影响微生物影响微生物细胞内生物大分子的活性来影响微生胞内生物大分子的活性来影响微生物的生命活物的生命活动。一方面，随着温度的升高，。一方面，随着温度的升高，细胞内的胞内的酶酶反反应速度速度加快；另一方面，随着温度的加快；另一方面，随着温度的进一步升高，生物活性物一步升高，生物活性物
22、质(蛋白蛋白质，核酸等核酸等)发生生变性，性，细胞功能下降，甚至死亡。所以，每种微生物胞功能下降，甚至死亡。所以，每种微生物都有最适生都有最适生长温度。温度。(5)pH对微生物生微生物生长的影响的影响培养基的培养基的pH对微生物生微生物生长的影响主要是引起的影响主要是引起细胞膜胞膜电荷荷变化，以化，以及影响及影响营养物离子化程度，从而影响微生物养物离子化程度，从而影响微生物对营养物的吸收；养物的吸收；pH也会影响生物活性物也会影响生物活性物质，如，如酶酶的活性。的活性。与温度与温度对微生物的影响微生物的影响类似，微生物存在最低生似，微生物存在最低生长pH、最适生最适生长pH和最高生和最高生长p
23、H。不同微生物。不同微生物对环境境pH适适应的的范范围不同。一般微生物生不同。一般微生物生长的最适的最适pH在在4.09.0范范围内。内。真菌生真菌生长的范的范围宽，细菌菌较窄窄(pH在在3.04.0范范围内内)，细菌、放菌、放线菌一般适菌一般适应于中性偏碱性于中性偏碱性环境，而酵母菌、霉菌境，而酵母菌、霉菌适适应于偏酸性于偏酸性环境。境。(6)溶氧的影响溶氧的影响工工业上大部分上大部分为好氧好氧发酵，如抗生素、氨基酸、酵，如抗生素、氨基酸、维生素、生素、多糖、有机酸多糖、有机酸(细胞胞发酵生酵生产乳酸例外乳酸例外)等等发酵均需要往酵均需要往发酵液中通入无菌空气，以酵液中通入无菌空气，以满足微
24、生物生足微生物生长代代谢过程程对氧的氧的需求；而酒精、丙需求；而酒精、丙酮、丁醇和乳酸的、丁醇和乳酸的细菌菌发酵酵为厌氧氧发酵，酵，发酵酵过程不需要氧。程不需要氧。 发酵工程的第一重要工作是酵工程的第一重要工作是选择优良的良的单一一纯种，种，消消灭杂菌，菌，获得得纯种的方法不包括种的方法不包括 ()。A根据微生物根据微生物对碳源需求的差碳源需求的差别，使用含有不同碳源的，使用含有不同碳源的 培养基培养基B根据微生物需要生根据微生物需要生长因子的种因子的种类，在培养基中增减不，在培养基中增减不 同的生同的生长因子因子C根据微生物根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比成的差异，在培养基中加
25、入不同比 例的核酸例的核酸D根据微生物根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入 不同的抗菌素不同的抗菌素【巩固巩固3】解析解析微生物生长所必需的营养物质有碳源、氮源、无机微生物生长所必需的营养物质有碳源、氮源、无机盐、水和生长因子，不同微生物对营养物质的要求不同盐、水和生长因子，不同微生物对营养物质的要求不同(水除外水除外)，可以根据微生物的生长对碳源、氮源、无机盐，可以根据微生物的生长对碳源、氮源、无机盐和生长因子的需求来配制特殊的选择培养基，以便获得单和生长因子的需求来配制特殊的选择培养基，以便获得单一的菌种；也可以根据微生物对不同抗菌素的敏感性的差
26、一的菌种；也可以根据微生物对不同抗菌素的敏感性的差异，加入不同的抗菌素来获得单一的目的纯种。核酸虽然异，加入不同的抗菌素来获得单一的目的纯种。核酸虽然是微生物的组成成分，但不是它们所需要的营养成分，微是微生物的组成成分，但不是它们所需要的营养成分，微生物不会因为培养基中加入的核酸不同，而培养出不同的生物不会因为培养基中加入的核酸不同，而培养出不同的物质。物质。答案答案C生生产日常食品：如日常食品：如馒头、面包、面包、_、泡菜、泡菜、_等。等。生生产食品添加食品添加剂：如味精、醋、：如味精、醋、_等等调味味剂，各种食，各种食品品营养增养增强强剂，食品防腐，食品防腐剂，_。 单细胞蛋白是蛋白胞蛋白
27、是蛋白质吗？提示提示不是。单细胞蛋白是微生物菌体本身。不是。单细胞蛋白是微生物菌体本身。发酵与食品生产发酵与食品生产思维激活思维激活312腐乳腐乳葡萄酒葡萄酒酱油油食品色素食品色素发酵工程在食品工业上的应用发酵工程在食品工业上的应用发酵工程在食品工业上的应用十分广泛，主要包括以下三发酵工程在食品工业上的应用十分广泛，主要包括以下三方面。方面。(1)生产传统的发酵产品：如啤酒、果酒、白酒和食醋等，生产传统的发酵产品：如啤酒、果酒、白酒和食醋等，使产品的产量和品质得到明显的提高，特别是酒精饮料，使产品的产量和品质得到明显的提高，特别是酒精饮料，是食品发酵工业中产量最大的一类产品。乳制品是仅次于是食
28、品发酵工业中产量最大的一类产品。乳制品是仅次于酒精饮料的第二大食品发酵产品，其中酸奶是主要产品之酒精饮料的第二大食品发酵产品，其中酸奶是主要产品之一。一。(2)生产各种各样的食品添加剂生产各种各样的食品添加剂(如下表如下表)，改善了食品的品，改善了食品的品质及色、香、味。质及色、香、味。 添加添加剂举例例酸味酸味剂苹果酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸檬酸、乳酸鲜味味剂肌苷酸、谷氨酸肌苷酸、谷氨酸色素色素胡胡萝卜素、卜素、红曲素曲素甜味甜味剂高果糖高果糖浆、甜菜糖、甜菜糖(3)随着人口的增随着人口的增长，粮食短缺已成，粮食短缺已成为困困扰人人类的社会的社会问题之一，之一，而而发酵工程的酵工程的发展将展将
29、为解决解决这一一问题开辟新的途径。研究表明，开辟新的途径。研究表明，微生物中含有丰富的蛋白微生物中含有丰富的蛋白质，如，如细菌的蛋白菌的蛋白质含量占含量占细胞干重胞干重的的60%80%，酵母菌的蛋白，酵母菌的蛋白质含量占含量占45%65%，而且它，而且它们生生长繁殖的速度很快。繁殖的速度很快。许多国家通多国家通过发酵酵获得大量的微生物菌得大量的微生物菌体，体，这种微生物菌体就叫种微生物菌体就叫单细胞蛋白。胞蛋白。单细胞蛋白用作胞蛋白用作饲料，料，能使家畜、家禽增重快，使能使家畜、家禽增重快，使产奶或奶或产蛋量蛋量显著提高。用著提高。用酵母菌等生酵母菌等生产的的单细胞蛋白可作胞蛋白可作为食品添加
30、食品添加剂。最近国外市。最近国外市场上上出出现的一种真菌蛋白食品，就以其高蛋白、低脂肪的特点受到了的一种真菌蛋白食品，就以其高蛋白、低脂肪的特点受到了消消费者的者的欢迎。迎。除以上所述，除以上所述，发酵工程在生酵工程在生产生物生物杀虫虫剂、生物肥料和微生物除、生物肥料和微生物除草草剂等等农用生用生产物物资以及在生物能源开以及在生物能源开发方面也方面也发挥了重要作用。了重要作用。此外，此外，发酵工程也酵工程也应用于生物冶金用于生物冶金(如如铜、铀、钴、锰等等)。 用蔗糖、奶粉和用蔗糖、奶粉和经蛋白蛋白酶酶水解后的玉米胚芽液，通水解后的玉米胚芽液，通过乳酸菌乳酸菌发酵可生酵可生产新型酸奶，下列相关
31、叙述中，新型酸奶，下列相关叙述中，错误的是的是 ()。A蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关B酸奶出酸奶出现明明显气泡气泡说明有明有杂菌菌污染染C应选择处于于对数期的乳酸菌接种数期的乳酸菌接种D只有奶粉只有奶粉为乳酸菌乳酸菌发酵提供氮源酵提供氮源解析解析乳酸菌发酵是指乳酸菌在无氧条件下，在酶催化作用乳酸菌发酵是指乳酸菌在无氧条件下，在酶催化作用下，将糖等有机物分解成乳酸产物，并放出少量能量的过程。下，将糖等有机物分解成乳酸产物，并放出少量能量的过程。此过程中无气体产物，因此选项此过程中无气体产物，因此选项A、B是正确的。处于对数是正确的。处于对数期的细菌代谢旺盛，个体的
32、形态和生理特性比较稳定，常作期的细菌代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定，常作为生产用菌种，故为生产用菌种，故C也是对的。蛋白酶水解后的玉米胚芽液也是对的。蛋白酶水解后的玉米胚芽液中含多肽物质，也可含氮源，故中含多肽物质，也可含氮源，故D是错误的。故选是错误的。故选D。答案答案D【巩固巩固4】 在将在将鲜牛奶制成酸奶的牛奶制成酸奶的过程中，盛程中，盛鲜奶的容器必奶的容器必须密密封的主要原因是防止封的主要原因是防止 ()。A空气空气进入容器入容器 B产生的乳酸分解生的乳酸分解C水分水分过度蒸度蒸发 D灰灰尘掉入容器掉入容器思维导图：思维导图：【例例1】示例示例一一发酵条件的控制发酵条件的控制深
33、度剖析深度剖析 酸奶中含有乳酸，而乳酸是无氧呼吸产物，有酸奶中含有乳酸，而乳酸是无氧呼吸产物，有氧存在时会抑制乳酸的生成。故制酸奶时容器应密封。氧存在时会抑制乳酸的生成。故制酸奶时容器应密封。答案答案A归纳总结归纳总结 发酵对周围环境的物理和化学条件十分敏感，发酵对周围环境的物理和化学条件十分敏感，任何一种微生物发酵均需要适宜的温度、任何一种微生物发酵均需要适宜的温度、pH、溶解氧、溶解氧、营养物质等，保证最适的发酵条件是发酵成功获得高产产营养物质等，保证最适的发酵条件是发酵成功获得高产产品的关键。品的关键。 下列不需要利用下列不需要利用发酵工程的是酵工程的是 ()。A生生产单细胞蛋白胞蛋白饲
34、料料B通通过生物技生物技术培育可移植的皮肤培育可移植的皮肤C利用工程菌生利用工程菌生产胰胰岛素素D工厂化生工厂化生产青霉素青霉素思维导图：思维导图：【例例2】示例二示例二发酵工程的产品发酵工程的产品深度剖析深度剖析 生产单细胞蛋白是利用发酵工程生产微生物菌生产单细胞蛋白是利用发酵工程生产微生物菌体本身的过程。利用工程菌生产胰岛素和工厂化生产青霉体本身的过程。利用工程菌生产胰岛素和工厂化生产青霉素是利用发酵工程。通过生物技术培育可移植的皮肤是利素是利用发酵工程。通过生物技术培育可移植的皮肤是利用细胞工程的动物细胞培养。用细胞工程的动物细胞培养。答案答案B反思领悟反思领悟 发酵工程应用已非常广泛，
35、现代发酵工程不但发酵工程应用已非常广泛，现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸等，还生产胰岛素、干扰素、生长生产酒精类饮料、醋酸等，还生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物。激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物。下列不属于下列不属于发酵的是酵的是 ()。A利用需氧型青霉菌生利用需氧型青霉菌生产青霉素青霉素B缺氧缺氧时人的人的组织细胞胞产生乳酸生乳酸C利用酵母菌的无氧呼吸利用酵母菌的无氧呼吸获得酒精得酒精D利用乳酸菌制泡菜利用乳酸菌制泡菜解析解析发酵是指在实际生产中，人们通过微生物的培养，大发酵是指在实际生产中，人们通过微生物的培养，大量生产各种代谢产物的过程。选项量生产各种
36、代谢产物的过程。选项A、C、D是指分别通过培是指分别通过培养青霉菌、酵母菌、乳酸菌获得它们的代谢产物青霉素、酒养青霉菌、酵母菌、乳酸菌获得它们的代谢产物青霉素、酒精、乳酸的过程，符合发酵的概念。而精、乳酸的过程，符合发酵的概念。而B选项中虽有代谢产选项中虽有代谢产物乳酸，但它既不是微生物所为，也不存在培养微生物的过物乳酸，但它既不是微生物所为，也不存在培养微生物的过程，更不能用于生产，所以不属于发酵。程，更不能用于生产，所以不属于发酵。答案答案B1发酵工酵工业常利用酵母菌常利用酵母菌发酵酵获得酒精，那么酒精是酵母菌得酒精，那么酒精是酵母菌的的 ()。A有氧呼吸的有氧呼吸的产物物 B无氧呼吸的无
37、氧呼吸的产物物C单细胞蛋白胞蛋白 D放放线菌的代菌的代谢产物物2答案答案B下列关于下列关于发酵酵过程的叙述中，不正确的是程的叙述中，不正确的是 ()。A对培养基培养基灭菌是菌是发酵生酵生产中的一个很重要的中的一个很重要的环节B随随时检测影响影响发酵酵过程的各种程的各种环境条件，并予以控境条件，并予以控 制，才能保制，才能保证发酵的正常酵的正常进行行C在在发酵酵过程中，要程中，要严格控制温度、格控制温度、pH、溶氧、通气量、溶氧、通气量 与与转速等速等发酵条件，否酵条件，否则会影响菌种代会影响菌种代谢产物的形成物的形成D发酵酵产品的分离方法是共同的品的分离方法是共同的解析解析不同的发酵产品其分离
38、方法各不相同，有的需要过不同的发酵产品其分离方法各不相同，有的需要过滤、沉淀，而有的则需进行蒸馏、萃取或离子交换。滤、沉淀，而有的则需进行蒸馏、萃取或离子交换。答案答案D3发酵工程中培育酵工程中培育优良品种的方法有多种，其中能定向培育良品种的方法有多种，其中能定向培育新品种的方法是新品种的方法是 ()。人工人工诱变基因工程基因工程细胞胞杂交交自然自然选育育A B C D解析解析人工诱变与诱变育种不同，人工诱变是指人工诱发人工诱变与诱变育种不同，人工诱变是指人工诱发生物产生基因突变，而基因突变是不定向的；诱变育种是生物产生基因突变，而基因突变是不定向的；诱变育种是用人工方法处理生物后，再从中选育
39、符合生产要求的突变用人工方法处理生物后，再从中选育符合生产要求的突变类型，具有明确的目的性和方向性。同样道理，基因工程、类型，具有明确的目的性和方向性。同样道理，基因工程、细胞杂交、自然选育均有明确的目的性和方向性，故这些细胞杂交、自然选育均有明确的目的性和方向性，故这些方法均能定向培育新的品种。方法均能定向培育新的品种。答案答案C4下列不属于下列不属于发酵工程酵工程产品的是品的是 ()。A疫苗疫苗 B乙醇乙醇C生物生物杀虫虫剂 D石油石油解析解析疫苗、乙醇、生物杀虫剂均可由发酵工程生产。其疫苗、乙醇、生物杀虫剂均可由发酵工程生产。其中乙醇可以作为石油的替代品，但发酵工程是不能生产石中乙醇可以
40、作为石油的替代品，但发酵工程是不能生产石油的。石油是古代动植物遗体在地层中经过亿万年变化才油的。石油是古代动植物遗体在地层中经过亿万年变化才形成的。形成的。答案答案D5在啤酒生在啤酒生产过程中，程中，发酵是重要酵是重要环节。生。生产过程大致如下：程大致如下：将将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入入发酵酵罐。初期酵母菌迅速繁殖、糖度下降，罐。初期酵母菌迅速繁殖、糖度下降，产生白色泡沫，溶解生白色泡沫，溶解氧氧渐渐耗尽。随后酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，耗尽。随后酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，酒精酒精浓度度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖
41、度下降到一定程度上升，泡沫不断增多。当糖度下降到一定程度后，后，结束束发酵，最后分酵，最后分别输出有形物出有形物质和和鲜啤酒。啤酒。根据上述根据上述过程，回答下列程，回答下列问题：(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是_。(2)发酵初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是酵初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是_。(3)经测定酵母菌消耗的糖中，定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其他形成了酒精和其他发酵酵产物，其余物，其余1.5%则用于用于_。6(4)请写出由麦芽糖写出由麦芽糖葡萄糖葡萄糖酒精的反酒精的反应方程式。方程式。_。解析解析解答该题需认真读题，从所给材料中
42、捕捉有效信息。解答该题需认真读题，从所给材料中捕捉有效信息。(1)由题意可知，酵母菌接入发酵罐初期，代谢和繁殖旺盛，溶由题意可知，酵母菌接入发酵罐初期，代谢和繁殖旺盛，溶解氧渐渐耗尽，表明酵母菌进行了旺盛的有氧呼吸，而后代谢解氧渐渐耗尽，表明酵母菌进行了旺盛的有氧呼吸，而后代谢繁殖仍在进行，只是速度减慢，同时糖减少，酒精增加，表明繁殖仍在进行，只是速度减慢，同时糖减少，酒精增加，表明其进行了酒精发酵，而酒精发酵为无氧呼吸的特征。由此可推其进行了酒精发酵，而酒精发酵为无氧呼吸的特征。由此可推出，啤酒酵母菌异化作用的特点是既能进行有氧呼吸，又能进出，啤酒酵母菌异化作用的特点是既能进行有氧呼吸，又能
43、进行无氧呼吸。行无氧呼吸。(2)酵母菌繁殖方式包括出芽生殖、有性生殖等，但各生殖方式酵母菌繁殖方式包括出芽生殖、有性生殖等，但各生殖方式进行的条件是有区别的。条件适宜时主要为出芽生殖，这样可进行的条件是有区别的。条件适宜时主要为出芽生殖，这样可使酵母菌个体数量迅速增多。使酵母菌个体数量迅速增多。(3)环境中的糖是作为酵母菌生长繁殖的碳源和能源，除了环境中的糖是作为酵母菌生长繁殖的碳源和能源，除了形成酒精和其他代谢产物外，其余部分则用在了自身的生形成酒精和其他代谢产物外，其余部分则用在了自身的生长繁殖上。长繁殖上。(4)麦芽糖的分子式在组成生物体的化合物中学到，麦芽糖麦芽糖的分子式在组成生物体的化合物中学到，麦芽糖葡萄糖的反应方程式虽然教材上未写出，但却指出二葡萄糖的反应方程式虽然教材上未写出，但却指出二糖是水解后能够形成糖是水解后能够形成2分子单糖的糖，知道反应物和产物，分子单糖的糖，知道反应物和产物，配平可得出方程式。配平可得出方程式。答案答案(1)既能既能进行有氧呼吸，又能行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸行无氧呼吸(2)出芽生殖出芽生殖(3)酵母菌自身的生酵母菌自身的生长和繁殖和繁殖课堂小结课堂小结微生物微生物发酵及其酵及其应用用发酵工程史酵工程史话发酵生酵生产过程探秘程探秘发酵与食品生酵与食品生产
