发酵的一些实例
高考二轮复习传统发酵技术与微生物的应用课件(42张)
三、发酵工程
利用微生物的特定功能,通过现代工程技术,规模化生产对人类有用的产品。
(1)生产条件温和:温度、压力都不高。 (2)原料来源丰富且价格低廉:微生物种类多,易分离。 (3)产物专一:可直接生产某种物质。 (4)废弃物对环境的污染小且容易处理:废料包括各种代谢产物,只要灭菌后,一般对环境不造成污 染。
不能区分死菌与活菌而使计数结果偏大
(2)间接计数法(稀释涂布平板法) 原理
公式
操作 缺点
当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长 的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活 菌,通过统计平板上的菌落数,计算样品中的 活菌数
每克样品中的菌株数=(C÷V)×M,其中,C代 表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数, V代表涂布平板时所用的稀释液的体积 (mL),M代表稀释倍数
二、尝试作传统发酵食品
(1)作用菌类、原理与反应简式
(2)方法步骤
2.果酒、果醋制作 (1)原理
(2)方法步骤
(3)注意事项 ①发酵瓶和榨汁机都要用体积分数为70%的酒精消毒。 ②葡萄要先冲洗再去枝梗,以免去枝梗时葡萄破碎,增加被杂菌污染的风险。 ③瓶中留有约1/3的空间,为酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖提供氧气。果酒发酵过程中会产生大 量CO2,导致瓶内气压升高,需拧松瓶盖放气,但不要完全打开,否则可能会被杂菌污染。 ④旧教材中酒精发酵时一般将温度控制为18~25 ℃,全书同,非必要不再进行标注。
设置重复组,增强实验的说服力与准确性。 同时为了保证结果准确,一般选择菌落数在 30~300的平板进行计数
当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察 到的只是一个菌落,因此统计结果可能偏小
五、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1.原理:能分解尿素的细菌可以合成脲酶,脲酶能催化尿素分解产生NH3(和CO2),NH3可以作为细菌 生长的氮源;因此,以尿素为唯一氮源的培养基可分离能分解尿素的细菌。
传统发酵技术的应用课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3
乳酸链球菌（球状） 乳酸杆菌（杆状）
为什么含有抗生素的牛奶不能发酵为酸奶？
因为酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。抗生 素能够杀死或抑制乳酸菌的生长，因此含有抗生素的牛 奶不能发酵成酸奶。
2.实验设计
原料加工
修整、洗涤 晾晒、切分
条状或片状
加盐 盐水冷却 泡菜盐水
加入调味料 并装坛
· 泡菜制作过程要点： 水盐比例 香辛料 如何保证无氧环境？
1. 实验室制作果酒、果醋的基本装置是什么？
充气口
排气口
用带盖的瓶子 制葡萄酒
出料口
果酒和果醋 的发酵装置
2. 排气口、充气口、出料口各有什么作用？
·排气口：排出酒精发 酵时产生的二氧化碳； ·充气口：醋酸发酵时 连接充气泵进行充气； ·出料口：用来取样。
充气口
排气口
出料口
果酒和果醋 的发酵装置
制作方法各不相同，但相同部分是它们都是 由酵母菌完成的。
酵母菌在自然界中广泛分布，已知有几百种 之多，也是应用最广的一类微生物。如面包制作、 酒精制造、药用酵母片、酿酒等。
2.酵母菌
醇母南是能发酵糖类的各种真菌的统称。大多数酵母菌是单细胞 真菌,它们通常以芽殖或裂殖的方式进行无性生殖，少数可进行 有性生殖。
2.发酵的实例：腐乳
（1）腐乳制作的原理
（2）参与发酵的微生物：多种微生物 参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和 毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。
3.传统发酵技术
（1）概念：直接利用原材料中天然存在的微生物， 或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中 的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发 酵技术。
泡菜发酵的阶段
● 泡菜在发酵期间，由于乳酸菌的发酵作用，发酵产物乳酸 不断累积，因此可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量， 将泡菜发酵过程分为三个阶段。
高中生物知识梳理复习 发酵工程简介
第三节发酵工程简介教学目的1．发酵工程的概念和内容（A：知道）。
2．发酵工程在医药工业和食品工业中的应用（A：知道）。
重点和难点1．教学重点发酵工程的概念和内容。
2．教学难点在发酵过程中，如何保证菌种生长和代谢的正常进行。
教学过程【板书】实例：谷氨酸发酵发酵工程的概念菌种选育发酵工程培养基的配制发酵工程灭菌的内容扩大培养和接种发酵过程产品的分离和纯化在医药工业方面的应用发酵工程的应用在食品工业方面的应用【注解】一、实例：谷氨酸发酵（一）获取菌种：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌（二）配制培养液：五种因子（三）灭菌：高压蒸汽灭菌（四）接种：无菌条件下加入菌种（五）发酵：在发酵罐中进行，其中的关键步骤是“溶氧”。
通入无菌空气并不断搅拌（六）分离提取产物二、发酵工程的概念（一）概念：采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
（二）发酵工程的内容1．菌种选育：自然分离、人工诱变、基因工程、细胞工程2．培养基的配制：物质种类、比例、适宜的PH3．灭菌：去除杂菌，主要杀灭培养基中和发酵设备中的杂菌4．扩大培养和接种：菌种多次培养达到一定数量5．发酵过程：控制各种条件生产发酵产品菌体：用过滤、沉淀等方法6．产品的分离和纯化代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法在医药工业方面：生产药品和基因工程药品三、发酵工程的应用在食品工业方面：生产传统发酵产品、食品添加剂、单细胞蛋白（菌体）等【同类题库】发酵工程的概念和内容（A：知道）．工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸，应采用（C）A．加大葡萄糖的投放量 B．加大菌种的密度C．改变菌体细胞膜通透性 D．改变培养基碳源和氮源的比例．发酵是指（D）A．微生物的呼吸过程 B．一种微生物的繁殖过程C．微生物的新陈代谢 D．微生物产生代谢产物和菌体的过程．暴露在空气中，下列哪种微生物不能生存（D）A．酵母菌 B．真菌 C．放线菌 D．产甲烷杆菌．发酵过程中，用一定的转速搅拌，除能使菌种和发酵液充分接触提高原料利用率外，还能增加（D）A．放料速度 B．冷却水循环 C．进料速度 D．溶解氧．关于菌种的选育不正确的是（C）A．自然选育的菌种不经过人工处理 B．诱变育种的原理是基因突变C．通过有性杂交可以形成工程细胞 D．采用基因工程的方法可构建工程菌．有关谷氨酸发酵的叙述中，正确的是（B）A．发酵中要不断通入空气（无菌） B．培养条件不当将得不到所需要的产品C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡 D．冷却水可以使酶的活性下降．谷氨酸发酵过程中，如果环境条件控制不当，则可能使代谢产物成为乳酸，那么乳酸是下列哪种条件下的产物（D）A．PH值过小 B．PH值过大 C．溶氧过多 D．溶氧不足．当谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸时，发现产物中出现了谷氨酰胺，则应当加入（C）A．新培养基 B．缓冲液 C．碳酸氢钠 D．盐酸．在谷氨酸发酵过程中，必须不断地调整培养液的PH值，原因是（B）①谷氨酸发酵的最适PH值是7．0-8．0 ②在发酵过程中，培养液的PH值会发生变化③当PH呈酸性时，谷氨酸的产量会下降④不调节PH值，培养液中生成的谷氨酸会变成其他物质A．①②③ B．①②③④ C．①② D．①④．谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的培养基中，五大类营养要素物质不可缺少。
发酵工程应用实例 谷氨酸发酵
（2） pH值
1） pH值对谷氨酸产生菌生长的影响 2） pH值对谷氨酸积累的影响
发酵液的pH影响微生物的生长和代谢途径。 • 发酵前期如果pH偏低，则菌体生长旺盛，长菌而不产酸；如果pH偏高，则菌
体生长缓慢，发酵时间拉长。在发酵前期将pH值控制在7.5~8.0左右较为合适。 • 而在发酵中、后期将pH值控制在7.0~7.6左右对提高谷氨酸产量有利。
2.形态上共同特点（芽孢杆菌除外）:
（1）革兰氏阳性 （2）菌体为球形、短杆至棒状 （3）不形成芽孢 （4）没有鞭毛，不能运动 （5）都是生物素缺陷型 （6）都是需氧型微生物
二、谷氨酸合成途径
1.谷氨酸合成的方式
（1）氨基转移作用 -酮戊二酸 + 氨基酸
谷氨酸 + -酮酸
（2）还原氨基化作用 -酮戊二酸 + NH4+ + NADPH2
其他
⑤添加青霉素
• 机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去 保护,在渗透压的作用下受损,向外泄露谷氨酸.
• 控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉 素后倍增的菌体不能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换.
（三）发酵条件的控制
（1）发酵温度
• 谷氨酸发酵前期(0~12h):30-32℃。 • 对数生长期:菌体浓度迅速增大（12h），糖耗快，维持温度30-32℃ • 在发酵中、后期:是谷氨酸大量积累的阶段，而催化谷氨酸合成的谷
• 这个阶段主要是菌体生长，几乎不产酸，一般为12h左右。
3. 谷氨酸发酵
当菌体生长基本停滞就转入谷氨酸合成阶段，此时菌体浓度基本不变， 糖与尿素分解后产生的α－酮戊二酸和氨主要用来合成谷氨酸。这一阶 段，为了提供谷氨酸合成所必需的氨及维持谷氨酸合成最适的pH7.2～ 7.4，必须及时流加尿素，又为了促进谷氨酸的合成需加大通气量，并 将发酵温度提高到谷氨酸合成最适的温度34～37℃。
发酵工程应用实例 单细胞蛋白生产
纤维素类原料生产SCP
有三条路线： •一是预处理-酶解 •二是酸解 •三是混合发酵法
纤维素酶分解天然纤维的先决条件是酶与纤维素相互接触，形 成复合物，但天然纤维的纤维素和其它主要成分不溶于水，并 且在细胞壁中排列成紧密的复合结构，因此，必须设法使纤维 素酶分子扩散到细胞壁内，纤维素分子的表面才能使之相互接 触并进行反应。结晶度越高，纤维表面积越小，酶解越困难。 另外，纤维素原料中的木质素会阻碍酶与纤维素接触，是影响 酶反应敏感性的另一重要因素。
以木薯为原料采用深层发酵法生产SCP的流程图
➢在SCP生产中，发酵过程必须控制温度以利于菌体的大量增殖、 生长。可以通过发酵罐内部的冷却表面散发培养液的热量，当然 也可以在罐外通过热交换器来降低培养液的温度。
➢以甘薯、木薯、玉米等淀粉质原料发酵生产SCP得率一般可超 过50％，即2t原料可生产出1t多蛋白含量超过50％的产物。每 升发酵液中生物量约为37～40g。
单细胞蛋白生产
单细胞蛋白(SCP)
指适用于食品和动物饲料应用的微生物细胞，包括酵母菌、 细菌、霉菌和高等真菌。 这些微生物大多数是富含蛋白质的单细胞生物，可以认为是 单细胞蛋白质的重要来源。
应用微生物生产单细胞蛋白的优点：
（1）细胞蛋白质含量高达50%以上，含有多种氨基酸、维 生素、矿物质、粗脂肪等营养成分，易于消化吸收。 （2）微生物生长繁殖快，短时间可获得大量产品。
➢瑞典糖业有限公司在1973年便利用土豆加工的废渣以混合培 养方法生产饲料SCP。
糖蜜原料生产SCP
糖蜜是制糖工业的主要副产品。甜菜、甘蔗糖蜜中含有多 种可利用成分，是综合利用发酵生产酵母、酒精、核苷酸 等产品的宝贵资源，而且特别适用于SCP生产。
发酵过程反应式
发酵过程反应式
发酵是一种生物化学过程，通过微生物（如酵母菌或乳酸菌）在没有氧气的情况下将有机物质转化为产生能量和代谢产物的过程。
发酵过程涉及多个反应式，具体取决于所使用的底物和微生物类型。
以下是几种常见的发酵过程反应式的详细说明：
1. 乳酸发酵：
C6H12O6 →2 C3H6O3
在乳酸发酵中，葡萄糖（C6H12O6）被乳酸菌转化为乳酸（C3H6O3）。
这是一种无氧发酵过程，产生的乳酸可用于食品加工、饮料制造等领域。
2. 酒精发酵（乙醇发酵）：
C6H12O6 →2 C2H5OH + 2 CO2
在酒精发酵中，葡萄糖（C6H12O6）被酵母菌转化为乙醇（C2H5OH）和二氧化碳（CO2）。
这种发酵广泛应用于酿造酒类饮料和制作面包等食品工业。
3. 丙酸发酵：
C6H12O6 →2 C3H6O2 + 2 CO2
在丙酸发酵中，葡萄糖（C6H12O6）被某些细菌转化为丙酸（C3H6O2）和二氧化碳（CO2）。
这种发酵过程在工业上用于生产丙酸和相关的化学品。
4. 乳酸菌酸奶发酵：
C6H12O6 →2 C3H6O3
类似于乳酸发酵，葡萄糖（C6H12O6）在乳酸菌的作用下转化为乳酸（C3H6O3）。
这种发酵过程常用于制作酸奶和其他乳制品。
需要注意的是，不同的微生物和底物组合会导致不同的发酵过程和反应式。
以上只是几个常见的例子，还有许多其他类型的发酵过程存在。
1。
发酵工艺对食品中含氮物质的转化与利用
发酵工艺对食品中含氮物质的转化与利用发酵工艺对食品中含氮物质的转化与利用食品中的含氮物质是维持人体正常生理功能所必需的营养物质之一。
通过合理的发酵工艺处理，可以促进食品中含氮物质的转化与利用，提高其营养价值。
一、发酵工艺对食品中含氮物质的转化1. 蛋白质分解在发酵过程中，微生物通过产生蛋白酶来分解食品中的蛋白质。
蛋白酶可以将蛋白质分解成氨基酸，从而增加食品的可溶性氮含量。
氨基酸是人体合成蛋白质的基本组成部分，因此发酵可使蛋白质更易于消化吸收。
2. 氮化物还原在发酵过程中，某些微生物如乳酸菌和酵母菌能够利用食品中的无机氮化物，如硝酸盐和亚硝酸盐，进行还原反应，生成氨气和氮气。
这种还原反应可以降低食品中的亚硝酸盐含量，减少对人体的潜在危害。
二、发酵工艺对食品中含氮物质的利用1. 提高氨基酸含量发酵可以使食品中的蛋白质分解成氨基酸，从而提高食品的氨基酸含量。
氨基酸是人体合成蛋白质的基本成分，对维持人体正常生理功能起着至关重要的作用。
增加食品中的氨基酸含量，可以增强食品的营养价值。
2. 降低亚硝酸盐含量发酵过程中微生物的还原反应能够降低食品中的亚硝酸盐含量。
亚硝酸盐是一种致癌物质，长期摄入过量会对人体健康造成严重影响。
通过发酵处理食品，可以有效减少食品中的亚硝酸盐含量，降低其对人体的潜在危害。
3. 增加食品口感发酵过程会改变食品的物理和化学性质，赋予食品特定的风味和口感。
以面包为例，通过酵母的发酵作用，面团会发酵发酵发酵发酵发酵发酵发酵发酵发酵的松软，提高面包的口感。
这种改变食品质地和口感的过程，也会对食品中的含氮物质产生影响，使其更易于人体吸收。
综上所述，发酵工艺可以通过增加食品中的氨基酸含量和降低亚硝酸盐含量，提高食品的营养价值。
此外，发酵还能改善食品的口感，提高食品的风味。
因此，在食品加工过程中，合理应用发酵工艺对食品中的含氮物质进行转化与利用，是一种提高食品品质和营养价值的有效方法。
三、发酵工艺对食品中含氮物质的转化与利用的实例1. 发酵豆制品豆制品是一种富含蛋白质的食品，但豆类蛋白质含有一定的抗营养因子，使得其不易被人体消化吸收。
发酵工程应用实例
第九章 发酵工程应用实例发酵过程：菌种→孢子制备→种子制备→发酵液处理（1）了解青霉素的发酵工艺、青霉菌：为β—内酰胺类抗生素，为抗革兰氏阳性的抗生素，由真菌生产的次级代谢产物，生长无关型1929年，英国弗莱明（fuleming ）发现青霉素 抗生素分类 1、根据抗生素的生物来源分 ● 放线菌：链霉菌、诺卡氏菌属、小单孢菌属； ● 真菌：青霉菌属、头孢菌属、担子菌； ● 细菌：多粘杆菌、枯草杆菌、芽孢杆菌；● 植物或动物：蒜→蒜素；动物脏器→鱼素。
2、按抗生素化学结构的分类● β-内酰胺类：青霉素类、头孢菌素类，包含一个四元内酰胺环● 氨基糖苷类：链霉素、庆大霉素，既含有氨基糖苷，也含有氨基环醇● 大环内酯类：红霉素、麦迪加霉素，含有一个大环内酯作配糖体，以苷键和1-3个分子的糖相连● 四环类：四环素、土霉素，以四并苯为母核，大都为放线菌生产。
● 多肽类：多粘菌素、杆菌肽，含有多种氨基酸，经肽键缩合成线状、环状或带侧链的环状多肽作用：抑制细胞壁合成。
合成路径为氨基酸、肽类衍生物生产工艺1、菌种：产黄青霉生长发育分六个阶段：Ⅰ—Ⅳ期：菌丝生长期，适宜做种子；Ⅳ—Ⅴ期：青霉素分泌期，菌丝生长趋势减弱，大量产生青霉素；Ⅵ期：菌丝体自溶期。
● I 期 分生孢子发芽；● II 期 菌丝繁殖；● III 期 形成脂肪粒，积累贮藏物，适于作种子；● IV 期 脂肪粒减少，形成中、小空泡；● V 期 形成大空泡，脂肪粒消失；● VI 期 细胞内看不到颗粒，个别细胞出现自溶。
2、培养基：碳源：乳糖、蔗糖、葡萄糖等；氮源：玉米浆、麸皮粉、无机氮源；前体：苯乙酸或苯乙酰胺；（一次﹤0.1％）无机盐：S 、P 、Ga 、Mg 、K 等。
铁离子有害， 控制在﹤30µg/mL 。
3、发酵条件控制补糖：残糖降至0.6％（PH 上升）；补氮：氨氮0.05％，补硫铵、氨水或尿素；PH：6.4—6.6，加糖、加酸、加碱调节；温度：前期，25-26℃；后期，23℃；通气比：1：0.8；溶氧：﹥氧饱和溶解度的30％；消沫剂：玉米油、豆油或化学合成消沫剂详细如下●温度控制：前期25-26°C，后期23 °C；●pH控制：一般为6.4-6.6，加酸加碱及加葡萄糖控制；●通气：一般为1：0.8VVM；●溶氧：﹥氧饱和溶解度的30％●搅拌：要求发酵液中溶解氧量不低于30%。
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发酵的一些实例
果酒、果醋的制作原理非常简单，都是利用微生物发酵产生特定的产物。
果酒：在制作果酒的过程中，酵母菌先进行有氧呼吸，大量繁殖形成种群优势，然后进行无氧呼吸产生酒精；
果醋：醋酸菌是好氧型细菌，能将酒精氧化成醋酸。
酵母菌与醋酸菌生长所需要的适宜温度相差较大，特别是醋酸菌需要的温度比较高，因此，在酿酒的过程中，温度控制过高，酒就有可能变酸，这也就是我们常说的“酿酒不成变成醋”的原因。
酿醋的主要是曲霉菌。
泡菜：制作泡菜的原理比较简单，利用的是乳酸菌在无氧条件下发酵生成乳酸。
发酵乳制品主要包括酸奶和奶酪两大类，生产菌种主要是乳酸菌。
乳酸菌的种类较多，常用的有干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)、保加利亚乳杆菌(L. bulgaricus)、嗜酸乳杆菌(L. acidophilus)、植物乳杆菌(L. plantarum)、乳酸乳杆菌(L. Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)、嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)等。
酸奶：酸奶制作的原理是将牛奶消毒后接入乳酸菌种发酵得来。
馒头制作：酵母发酵产气(二氧化碳)，碱中和杂菌发酵产生的酸，带气面团受热气体膨胀使面团变宣，面团蒸熟后定型。
面包：酵母在发酵时利用糖类进行发酵作用，产生CO2，使面团体积膨大，结构疏松，呈海绵状结构；
发酵后的面包与其他各类主食品相比，其风味自有特异之处。
产品中有发酵制品的香味，这种香气的构成极其复杂。
霉菌在食品加工工业中用途十分广泛，许多酿造发酵食品、食品原料的制造，如豆腐乳、豆豉、酱、酱油、柠檬酸等都是在霉菌的参与下生产加工出来的。
酱类包括大豆酱、蚕豆酱、面酱、豆瓣酱及其加工制品，都是由一些粮食和油料作物为主要原料，利用以米曲霉为主的微生物经发酵酿制的。
酱油生产中常用的霉菌有米曲霉、黄曲霉和黑曲霉等。
豆腐乳：根据生产工艺，腐乳发酵类型有四种：①腌制腐乳②毛霉腐乳③根霉腐乳④细菌腐乳。
1、腌制腐乳：豆腐坯加水煮沸后，加盐腌制，装坛加入辅料，发酵成腐乳。
这种加工法的特点：豆腐坯不经发酵（无前期发酵）直接装坛，进行后发酵，依靠辅料中带入的微生物而成熟。
其缺点是蛋白酶不足，后期发酵时间长，氨基酸含量低，色香味欠佳，如四唐场腐乳，湖南兹利无霉腐乳。
2、毛霉腐乳：以豆腐坯培养毛霉，称前期发酵，使白色菌丝长满豆腐坯表面，
形成坚韧皮膜，积累蛋白酶，为腌制装坛后期发酵创造条件。
毛霉生长要求温度较低，其最适生长温度为16℃左右，一般只能在冬季气温较低的条件下生产毛霉腐乳。
传统工艺利用空气中的毛霉菌，自然接种，需培养10—15天左右（适合家庭作坊式生产）。
也可培养纯种毛霉菌，人工接种，15—20℃下培养2—3天即可。
3、根霉型腐乳：采用耐高温的根霉菌，经纯菌培养，人工接种，在夏季高温季节也能生产腐乳，但根霉菌丝稀蔬，浅灰色，蛋白酶和肽酶活性低，生产的腐乳，其形状、色泽、风味及理化质量都不如毛霉腐乳。
结合以上各种优缺点，经过实验，采用混合菌种酿制豆腐乳，不但可以增加其风味。
还可以减少辅料中的白酒用量，降低成本，提高经济效益，毛霉和华根霉的比例为7：3最好。