【课件】2023届高三生物一轮复习课件:发酵工程复习.pptx
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1、重点:重点:制作制作原理原理?各发酵菌种的代谢类型、来源、温度?各发酵菌种的代谢类型、来源、温度?制作流程制作流程?画出一套可以不用开盖放气的画出一套可以不用开盖放气的果酒、果醋制作装置果酒、果醋制作装置,并分析。,并分析。注意事项注意事项:见后面课件,见后面课件,最常考事项如下:最常考事项如下:泡菜制作中盐水煮沸的原因?用水密封泡菜坛的目的?泡菜制作中盐水煮沸的原因?用水密封泡菜坛的目的?P6P6 泡菜坛装八成满的原因?泡菜坛装八成满的原因?P6P6 果酒发酵罐发酵液不可装满,要留出果酒发酵罐发酵液不可装满,要留出1/31/3的原因?的原因?P7P7 该补充课本的补充课本,该补充课本的补充课
2、本,整理整理+背诵背诵+做题做题理解通透、活学活用理解通透、活学活用区分概念:区分概念:发酵发酵:指人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过:指人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微生物的代谢微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。转化为人类所需要的产物的过程。(1 1)传统发酵技术)传统发酵技术:直接利用:直接利用原材料中天然存在的微生物原材料中天然存在的微生物,或或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物发酵物中的微生物进行发酵、进行发酵、制作食品制作食品的技术一般称为传统发酵技术。的技术一般称为传统发酵技术。P5P5P5P5(2
3、2)发酵工程)发酵工程:利用微生物的特定功能,通过:利用微生物的特定功能,通过工程技术,工程技术,对人类有用的对人类有用的,它涉及,它涉及、等方面等方面(章首页(章首页(章首页(章首页P1P1P1P1)一、发酵菌种比较一、发酵菌种比较二、发酵原理二、发酵原理P5需氧型需氧型水果果皮表面附着的野生酵母菌空气中的毛霉孢子整理在课本整理在课本向坛盖边缘的水槽中注满水目的向坛盖边缘的水槽中注满水目的:腌制过程会出现溶液量增多现象,原因?腌制过程会出现溶液量增多现象,原因?1.1.泡菜泡菜制作流程:制作流程:4 4步步配制盐水配制盐水用清水和食盐配制用清水和食盐配制 质量质量百分比百分比为为5%5%-2
4、0%20%的盐水的盐水盐水盐水煮沸煮沸冷却冷却待用待用原料处理、原料处理、蔬菜装坛蔬菜装坛新鲜蔬菜新鲜蔬菜洗净洗净切条块、切条块、混匀混匀晾干;晾干;装至装至半坛半坛加调味料加调味料继续加菜至继续加菜至八成满八成满调味;抑制其他微生物生长调味;抑制其他微生物生长a.a.杀灭盐水中的微生物杀灭盐水中的微生物b.b.去除水中的溶解氧去除水中的溶解氧装八成满原因:装八成满原因:a.a.防止其他微生物发酵产生防止其他微生物发酵产生COCO2 2而导致而导致发酵液溢出坛外发酵液溢出坛外(发酵初期,发酵初期,酵母菌、大肠杆菌等较为活跃,发酵产物中有较多酵母菌、大肠杆菌等较为活跃,发酵产物中有较多COCO2
5、 2)b.b.防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料防止因装太满使盐水未完全淹没菜料而导致菜料腐烂变质腐烂变质加盐水加盐水封坛发酵封坛发酵将将冷却好的冷却好的盐水缓缓倒入坛中,盐水缓缓倒入坛中,盐水盐水没过全部没过全部菜料菜料盖好盖好坛盖坛盖向向坛盖边缘坛盖边缘的的水槽中注满水水槽中注满水发酵过程中发酵过程中经常经常向水槽中向水槽中补充水补充水根据室内温度控制发酵时间根据室内温度控制发酵时间抑菌、无氧环境抑菌、无氧环境防止高温杀死菜料表面的乳酸菌防止高温杀死菜料表面的乳酸菌增加乳酸菌的含量增加乳酸菌的含量,使其在短时间内形成菌种优势使其在短时间内形成菌种优势保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境
6、保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境选用新鲜蔬菜的原因选用新鲜蔬菜的原因调味料、香辛料作用:调味料、香辛料作用:调味、抑菌调味、抑菌新鲜蔬菜亚硝酸盐含量少,营养物质丰富新鲜蔬菜亚硝酸盐含量少,营养物质丰富外界溶液浓度高,使蔬菜渗透失水外界溶液浓度高,使蔬菜渗透失水整理在课本P6过高:乳酸发酵将受抑制;过高:乳酸发酵将受抑制;过低:杂菌易繁殖,导致泡菜变质过低:杂菌易繁殖,导致泡菜变质1.1.泡菜制作中泡菜制作中,哪些操作制造,哪些操作制造的的“无氧环境无氧环境”?a.a.选择的泡菜坛要有很好的选择的泡菜坛要有很好的气密性气密性;b.b.盐水盐水煮沸煮沸后冷却待用;后冷却待用;c.c.加入蔬菜后要加
7、入蔬菜后要注入盐水并没过全部菜料注入盐水并没过全部菜料;d.d.盖上坛盖盖上坛盖,并用水密封泡菜坛,并用水密封泡菜坛。2.2.泡菜泡菜发酵初期,泡菜坛的水槽内会有间歇性的气泡冒出,试分析产生气泡的原因。发酵初期,泡菜坛的水槽内会有间歇性的气泡冒出,试分析产生气泡的原因。3.3.泡菜坛内有时会长一层白膜,白膜的形成原因?泡菜坛内有时会长一层白膜,白膜的形成原因?4.4.制出的泡菜制出的泡菜“咸而不酸咸而不酸”,最可能原因?,最可能原因?P8-2P8-2 食盐过多(、温度过低)抑制了乳酸菌的发酵。食盐过多(、温度过低)抑制了乳酸菌的发酵。5.5.泡菜发酵时间是否越长越好?泡菜发酵时间是否越长越好?
8、不是,一方面不是,一方面,发酵时间过长,可能产生其他有害物质;发酵时间过长,可能产生其他有害物质;另一方面,发酵时间过长,乳酸含量过高,口味不佳。另一方面,发酵时间过长,乳酸含量过高,口味不佳。酵母菌等微生物进行细胞呼吸产生酵母菌等微生物进行细胞呼吸产生COCO2 2思考思考泡菜泡菜制作制作的其他问题:的其他问题:白白膜膜是是由由于于产产膜膜酵酵母母的的繁繁殖殖。酵酵母母菌菌是是兼兼性性厌厌氧氧菌菌,泡泡菜菜发发酵酵液液营营养养丰丰富富,表表面面O2O2含含量量丰丰富富,适适合合酵酵母母菌繁殖。菌繁殖。整理在课本P64.4.腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量
9、的变化发酵时期发酵时期乳酸菌乳酸菌乳酸乳酸亚硝酸盐亚硝酸盐发酵前期发酵前期发酵中期发酵中期发酵后期发酵后期变化曲线变化曲线 增加增加 (蔬菜中的硝酸盐蔬菜中的硝酸盐 -亚硝酸盐亚硝酸盐)达到最多后开始下降达到最多后开始下降原因:原因:缺氧和酸性环境缺氧和酸性环境抑制硝酸盐还原菌抑制硝酸盐还原菌 生长,使生长,使亚硝酸盐产生量降低亚硝酸盐产生量降低 部分亚硝酸盐被分解部分亚硝酸盐被分解 下降至保持相对稳定下降至保持相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)(硝酸盐还原菌被完全抑制)少少(坛内有坛内有O O2 2,乳酸菌活动受抑制。大肠杆菌、,乳酸菌活动受抑制。大肠杆菌、酵母菌等进行有氧呼吸,消耗酵母菌等
10、进行有氧呼吸,消耗O O2 2,为乳酸菌,为乳酸菌提供无氧环境,乳酸菌开始繁殖,产生乳酸)提供无氧环境,乳酸菌开始繁殖,产生乳酸)乳酸菌最多;乳酸积累增多,乳酸菌最多;乳酸积累增多,PHPH下降下降(由于前期由于前期乳酸的积累乳酸的积累、无氧环境的形成无氧环境的形成,乳酸菌逐渐占据优势,乳酸积累增多,乳酸菌逐渐占据优势,乳酸积累增多,其其他微生物受到抑制他微生物受到抑制)乳酸菌数量下降;乳酸菌数量下降;乳酸含量继续增加乳酸含量继续增加(乳酸增加,(乳酸增加,PHPH下降下降,当,当达到一定程度时,达到一定程度时,抑制了乳酸菌的活性抑制了乳酸菌的活性,发酵速度逐渐变缓,发酵速度逐渐变缓甚至停止)
11、甚至停止)整理在课本P8硝酸盐还原菌硝酸盐还原菌泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有有哪些?哪些?P6 腌制方法、腌制时间长短、温度高低等腌制方法、腌制时间长短、温度高低等量的变化:菌种的(先增后稳定(占优势)、减少(营养物质、PH下降、代谢物积累等)、杂菌的(先增后减,不占优势)、产物的、亚硝酸盐的充气口:充气口:排气口:排气口:出料口:出料口:取样取样检测、放出发酵液检测、放出发酵液2.2.考察重点考察重点果酒、果醋的发酵装置果酒、果醋的发酵装置改良改良 P8-3P8-3作用:作用:酒精发酵时酒精发酵时,排出排出COCO2 2。排气口要通过排气口要通过
12、曲颈管曲颈管与瓶身连接目的与瓶身连接目的?防止空气中防止空气中杂菌杂菌的污染的污染。改进:充气口塞入棉花或安装其他过滤装置,防止杂菌污染改进:充气口塞入棉花或安装其他过滤装置,防止杂菌污染密封:泡菜密封,无氧环境果酒密封但要排气、果醋通气泡菜坛泡菜坛:要有很好的要有很好的气密性气密性;盖上坛盖盖上坛盖,并用水密封泡菜坛,并用水密封泡菜坛。盐水盐水煮沸煮沸后冷却待用;后冷却待用;盐水没过全部菜料盐水没过全部菜料下面是家庭酿造甜米酒的具体操作过程:先将米加热煮至七成熟,待其冷却至30左右,加少许的水和一定量的“酒药”(实际是酵母菌菌种),与米饭混合后置于一瓷坛内,在米饭中央挖一小洞,加盖后置于适当
13、地方保温(约20)即可。请从以下几个方面对此发酵过程进行简单的分析。(1)先将米煮一煮的目的主要是(2)为什么要冷却到30左右后才能加入“酒药”?(3)在米饭中央挖一小洞的原因是(4)发酵坛并没有完全密封,坛内无氧发酵的环境是如何形成的?(5)家庭酿酒的关键是保温和放“酒药”,如果米的量很多而放的“酒药”太少,常常导致甜米酒变质而使酿造失败,其主要原因是杀灭其他杂菌,并使淀粉易于利用杀灭其他杂菌,并使淀粉易于利用过高的温度会抑制或杀死酵母菌过高的温度会抑制或杀死酵母菌有利于透气,保证酵母菌在开始生长时有足够的氧气,以便短时间内能够迅速繁殖有利于透气,保证酵母菌在开始生长时有足够的氧气,以便短时
14、间内能够迅速繁殖酵母菌进行有氧呼吸消耗了大量氧气,同时产生一部分水,使容器中发酵液增多,淹没米饭,从而酵母菌进行有氧呼吸消耗了大量氧气,同时产生一部分水,使容器中发酵液增多,淹没米饭,从而形成无氧环境形成无氧环境加的加的“酒药酒药”太少,造成酵母菌起始密度过低,不能迅速增殖形成生长优势,从而导致杂菌污染太少,造成酵母菌起始密度过低,不能迅速增殖形成生长优势,从而导致杂菌污染学习活动1.结合教材和合教材和课件梳理件梳理发酵工程的基酵工程的基础知知识,边梳理梳理边进行构建,行构建,构建内容重点构建内容重点为第二第二节内容内容2.参考参考课件件11-21页,提交到第十六,提交到第十六单元元发酵工程酵
15、工程电子学程重构拓展子学程重构拓展-单元知元知识重构的提交卡中重构的提交卡中重点内容提示:重点内容提示:(1)培养基的)培养基的类型、成分、特殊要求型、成分、特殊要求(2)消毒)消毒灭菌的具体方法、适用范菌的具体方法、适用范围(3)微生物)微生物纯培养的培养的过程,尤其程,尤其灭菌、倒平板操作,平板划菌、倒平板操作,平板划线操作及注意事操作及注意事项(4)选择培养的原理、稀培养的原理、稀释涂布平板法注意事涂布平板法注意事项、微生物数量、微生物数量测定中定中为什么用菌落数可以推什么用菌落数可以推测活菌数、活菌数、选平板的原平板的原则、计数的原数的原则公式、菌落数少于活菌数的原因、公式、菌落数少于
16、活菌数的原因、显微微镜直接直接计数工具和数工具和误差分析差分析(5)土壤中分解尿素的)土壤中分解尿素的细菌分离与菌分离与计数、数、课后后题分解分解纤维素的微生物的分离素的微生物的分离类型类型适用范围适用范围操作方法操作方法消消毒毒灭灭菌菌较为较为温和温和理化理化或或生物生物方法,杀死方法,杀死部分微生物部分微生物(不不包括芽孢、孢子)包括芽孢、孢子)强烈强烈的理化方法,的理化方法,杀死杀死所有微生物所有微生物(包括(包括芽孢、孢子芽孢、孢子)煮沸消毒法煮沸消毒法100 100 煮沸煮沸5 56 min6 min巴氏消毒法巴氏消毒法不耐高温的液体不耐高温的液体626265 65 煮煮30 min
17、30 min或或80-90 80-90 煮煮30s-1 min30s-1 min化学药物化学药物如用如用70%70%酒精擦拭双酒精擦拭双手、用氯气消毒水源手、用氯气消毒水源紫外线紫外线紫外线照射紫外线照射30 min30 min灼烧灭菌灼烧灭菌接种的接种的金属工具金属工具、接种时用、接种时用的的试管口试管口或或瓶口瓶口等等直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧干热灭菌干热灭菌耐高温、需要保持干燥的物耐高温、需要保持干燥的物品品,如如玻璃器皿和金属用具玻璃器皿和金属用具等等物品放入干热灭菌箱物品放入干热灭菌箱,160,160170 170 加加热热2 23h3h湿热灭菌
18、湿热灭菌培养基培养基等等高压蒸高压蒸汽汽灭菌锅内灭菌锅内,100 kPa,100 kPa,温度温度121 121,15,1530 min30 min接种室、接种箱,超净工作台接种室、接种箱,超净工作台一、无菌技术一、无菌技术生物活体、水源等生物活体、水源等可以可以杀死微生物的死微生物的营养养细胞和一部分芽胞和一部分芽孢。酒精灯外焰酒精灯外焰 充分燃烧层充分燃烧层 人们按照人们按照_,配制出供其,配制出供其生长繁殖生长繁殖的的营养基质营养基质,即培养基。,即培养基。二、培养基的配制二、培养基的配制1.1.概念:概念:微生物对营养物质的不同需求微生物对营养物质的不同需求2.2.作用:作用:用以用以
19、培养、分离、鉴定、保存微生物培养、分离、鉴定、保存微生物或或积累其代谢物积累其代谢物。在液体的选择培养基中培养(选择培养、扩大培养)的目的?分离筛选出特定的微生物并富集培养增加培养液中O2含量,有利于充分利用营养物质2.按功能 分类:完全培养基:牛肉膏蛋白胨培养基完全培养基:牛肉膏蛋白胨培养基P10牛肉膏、蛋白胨分别提供什么营养?牛肉膏、蛋白胨分别提供什么营养?选择培养基:选择培养基:P16 鉴别培养基:鉴别培养基:(鉴别不同微生物)(鉴别不同微生物)概念:概念:允许允许特定种类的微生物生长,特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止(不是杀死)同时抑制或阻止(不是杀死)其他其他种类微生物生长种类微
20、生物生长(分离出一种或一类微生物)(分离出一种或一类微生物)以以尿素尿素为唯一氮源的培养基为唯一氮源的培养基P18:分离分离尿素分解菌尿素分解菌添加添加某种抗生素某种抗生素的培养基:的培养基:分离筛选某抗生素抗性菌株分离筛选某抗生素抗性菌株以以纤维素纤维素为唯一碳源的培养基为唯一碳源的培养基P20:分离分离纤维素分解菌纤维素分解菌不加氮源不加氮源的无氮培养基:分离的无氮培养基:分离固氮菌固氮菌不加含碳有机物不加含碳有机物的培养基:分离的培养基:分离自养自养型微生物型微生物鉴别鉴别纤维素分解菌纤维素分解菌:纤维素为唯一碳源的选择培养基:纤维素为唯一碳源的选择培养基+刚果红染色刚果红染色鉴别鉴别大
21、肠杆菌大肠杆菌P30:伊红:伊红-亚甲蓝琼脂培养基亚甲蓝琼脂培养基鉴别鉴别醋酸菌醋酸菌:制备醋酸菌初筛平板时,灭菌后须在未凝固的培养基中加:制备醋酸菌初筛平板时,灭菌后须在未凝固的培养基中加入无菌碳酸钙粉末、充分混匀后倒平板,加入碳酸钙的目的?入无菌碳酸钙粉末、充分混匀后倒平板,加入碳酸钙的目的?使培养基不透明,从而使醋酸菌菌落周围出现透明圈p14摇床、振荡、搅拌的目的?对物质的降解能力检测指标?(选择培养基?液体培养?)挑选透明圈直径与菌落直径比值大的菌落4、培养基的营养构成:(1 1)基本成分:)基本成分:碳源、氮源、水、无机盐。碳源、氮源、水、无机盐。碳源:碳源:无机碳源:无机碳源:CO
22、CO2 2、COCO3 32 2-、HCOHCO3 3-有机碳源:有机碳源:葡萄糖、葡萄糖、牛肉膏、蛋白牛肉膏、蛋白胨等等(自养微生物的碳源)(自养微生物的碳源)(异养微生物的碳源)(异养微生物的碳源)氮源:氮源:无机氮源:无机氮源:NH4(铵盐)、)、NO3-(硝酸(硝酸盐)、NHNH3 3、NHNH2 2等等等等有机氮源:有机氮源:牛肉膏、蛋白牛肉膏、蛋白胨、尿素、尿素、氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸等等注:注:含含含含C C C C、H H H H、O O O O、N N N N的的的的有机物有机物有机物有机物是异养型微生物的是异养型微生物的是异养型微生物的是异养型微生物的碳源、氮源、能源。碳
23、源、氮源、能源。碳源、氮源、能源。碳源、氮源、能源。无机盐:无机盐:Ca、K、Mg为 大量元素大量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等等微量元素微量元素凡是能够为微生物提供凡是能够为微生物提供凡是能够为微生物提供凡是能够为微生物提供C C C C、N N N N等元素的营养物质。等元素的营养物质。等元素的营养物质。等元素的营养物质。思考:思考:是否一定要加入是否一定要加入“碳源碳源”?除水以外的无机物只提供无机盐除水以外的无机物只提供无机盐 自养型微生物,不需要额外自养型微生物,不需要额外的加碳源的加碳源错,如无机碳源、无机氮源错,如无机碳源、无机氮源乳酸杆菌乳酸杆菌:培养基中添加维生素:培养
24、基中添加维生素 霉菌霉菌:pHpH调调至酸性至酸性 厌氧微生物厌氧微生物:提供无氧的条件:提供无氧的条件 细菌细菌:pHpH调调至中性或弱碱性至中性或弱碱性 (2 2)还需满足微生物对)还需满足微生物对 的需求的需求pH、特殊营养物质特殊营养物质、氧气KH2PO4、K2HPO4、(NH4)2SO4、MgSO4、CaCl2、Ca(NO3)2、NaCl、FeSO4等(1)参与酶的组成;为细胞生命活动提供能量为细胞生命活动提供能量为其他有机物的合成提供原料为其他有机物的合成提供原料提供无机营养提供无机营养 作为缓冲剂,作为缓冲剂,调节调节PH PH 调节渗透压调节渗透压1.1.培养物:培养物:在微生
25、物学中,将接种于培养基内,在合适条件下形成的含在微生物学中,将接种于培养基内,在合适条件下形成的含特定种特定种类微生物类微生物的群体称为培养物;的群体称为培养物;2.2.纯培养物、纯培养:纯培养物、纯培养:由由单一个体单一个体繁殖所获得的微生物群体称为繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物纯培养物,获,获得纯培养物的过程就是得纯培养物的过程就是纯培养纯培养。(一)相关概念:(一)相关概念:微生物群微生物群分散分散或或稀释稀释单个细胞单个细胞单个菌落单个菌落繁殖繁殖三、微生物的纯培养三、微生物的纯培养酵母菌酵母菌(二(二)纯培养培养的步的步骤包括包括 配置培养基灭菌接种分离和培养灭菌灭菌时避免水蒸气
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