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章末复习课
第1章 发酵工程
生物
学习目标
①分析发酵产品（如泡菜、果酒、啤酒）的生产过程，能够辨析使用的微生物种类及其发酵原理，综合比较传统发酵技术与现代发酵工程的优缺点。（生命观念、科学思维）
②在实验情境中设计微生物的纯培养、分离和计数实验方案，规范操作纯培养技术，并能够解释培养过程中的常见问题及解决方法。（科学思维、科学探究）
③基于啤酒工业化生产流程的案例，提出一种缩短发酵时间的方法，分析其对实际生产的意义，体现社会责任感和生产实践能力。（社会责任）
学习重难点
重点：
1.传统发酵食品发酵的基本原理及制作泡菜、果酒、果醋。
2.微生物纯培养的基本操作，微生物选择培养的原理。
3.微生物的分离和计数。
4.发酵工程的基本环节。
难点：
1.微生物纯培养的基本操作。
2.微生物的分离和计数。
章末复习
情境导入
葡萄酒等果酒有着丰富多样的口感和独特而迷人的香气。适量饮用葡萄酒等果酒可以提高血液中高密度脂蛋白的含量，降低胆固醇在血管壁的沉积，一定程度上可降低患心血管疾病的风险；并且果酒中的果酸和酒精能增强肠胃蠕动，有助于食物的消化和营养物质的吸收。
传统发酵技术与发酵工程
章末复习
任务一
章末复习
回顾教材知识
发酵产品 果酒 果醋 腐乳 泡菜
微生物
原理
反应条件
反应式
检测方法
酵母菌
醋酸菌
毛霉（主要）
乳酸菌
酵母菌的无氧呼吸产生酒精
醋酸菌的有氧呼吸产生乙酸
豆腐中的蛋白质被分解成小分子的肽和氨基酸
乳酸菌无氧呼吸产生乳酸
18~30 ℃，初期需氧，后期无氧
30~35℃，通入氧气
15～18℃接种，酒精含量控制在12％左右
常温，无氧条件
C6H12O6→
2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
C6H12O6+2O2→
2CH3COOH（乙酸+2H2O+2CO2+能量
C2H5OH+O2→
CH3COOH（乙酸+H2O+能量
C6H12O6→
2C3H6O3（乳酸）+能量
重铬酸钾与其反应呈灰绿色
品尝、pH试纸检测
pH检测，亚硝酸盐的检测方法
酶
酶
酶
酶
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回顾教材知识
培养基配制
灭菌
选育菌种
扩大培养
接种
发酵罐内发酵
分离、提纯产物
获得产品
发酵工程的基本环节：
章末复习
[任务一]传统发酵技术与发酵工程
请结合教材知识，阅读材料，思考以下问题。
材料1：唐代《新修本草》中有关葡萄酒的记录“葡萄作酒法，总收取子汁，煮之，自成酒” “凡作酒醴须曲，而蒲萄、蜜等酒独不用曲”。
材料2：

1.分析材料1，葡萄酒制作所需的菌种及其来源是什么？该菌种在什么条件下进行发酵？
提示：酵母菌；附着在果皮上的酵母菌；18~30℃、无氧条件下进行发酵。
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[任务一]传统发酵技术与发酵工程
请结合教材知识，阅读材料，思考以下问题。
材料1：唐代《新修本草》中有关葡萄酒的记录“葡萄作酒法，总收取子汁，煮之，自成酒”“凡作酒醴须曲，而蒲萄、蜜等酒独不用曲”。
材料2：

2.在发酵时，每隔12 h左右拧松瓶盖的目的是什么？葡萄酒制作完成后发酸的原因是什么？
提示：拧松瓶盖的目的是放出CO2，防止发酵瓶因气压过大而爆裂。
葡萄酒发酸原因：密封不严或瓶盖打开，空气中的醋酸菌进入进行有氧发酵产生乙酸。
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[任务一]传统发酵技术与发酵工程
请结合教材知识，阅读材料，思考以下问题。
材料1：唐代《新修本草》中有关葡萄酒的记录“葡萄作酒法，总收取子汁，煮之，自成酒”“凡作酒醴须曲，而蒲萄、蜜等酒独不用曲”。
材料2：

3.根据材料2，思考：在实际生产中，可采用哪些方法缩短啤酒的发酵时间，增加经济效益？
提示：用赤霉素处理大麦种子，使其不用发芽即可产生大量淀粉酶；适当增加溶解氧量，酵母菌大量繁殖；通过基因工程育种或诱变育种获得高产酵母等。
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[任务一]传统发酵技术与发酵工程
【归纳总结】比较传统发酵技术与发酵工程
项目 传统发酵技术 发酵工程
概念 利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程
菌种来源
过程
发酵条件控制 通过微生物自身的代谢调节pH,通过充气口、排气口及其他人工措施调节溶解氧 通过计算机控制系统，对发酵过程中的温度、pH和溶解氧等进行监测和控制
应用 果酒、果醋的制作，腐乳、泡菜的制作等 应用于食品工业、医药工业、农牧业等
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
来源于空气、蔬菜、面团发酵物等，菌种不纯
性状优良的菌种，可从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得
无菌种的选育、扩大培养、接种，无严格的灭菌等
菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离和提纯
微生物的培养技术及应用
章末复习
任务二
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[任务二]微生物的培养技术及应用
醋酸菌可将酒精转化成乙酸酿得果醋。
思考：1.酿造果醋时，得到了乙酸产率较高的醋酸菌群，培养醋酸菌菌种的培养基主要有哪些物质？培养条件是怎样的？
提示：平板划线法、稀释涂布平板法。
2.为进一步纯化获得优良醋酸菌菌种，可采用哪些接种方法？
提示：水、碳源、氮源、无机盐等营养物质；条件：温度30~35℃、pH调至酸性、有氧条件等。
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[任务二]微生物的培养技术及应用
【归纳】尝试列表对上述纯化方法进行比较。
比较 平板划线法 稀释涂布平板法
工具
原理
主要步骤
特点
示意图
接种环
涂布器
通过接种环在琼脂固体培养基的表面连续划线操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面
将菌液进行一系列的梯度稀释，稀释度足够高时，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞
平板划线操作
系列稀释操作和涂布平板操作
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
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[任务二]微生物的培养技术及应用
醋酸菌可将酒精转化成乙酸酿得果醋。
思考：3.在纯化醋酸菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象？
提示：最可能的原因是菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌；采取的措施是增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。
4.在接种醋酸菌的培养基上，若观察到了不同形态的菌落，你认为可能是由哪些原因引起的？如何避免此种情况的出现？
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[任务二]微生物的培养技术及应用
醋酸菌可将酒精转化成乙酸酿得果醋。
提示：若观察到了不同形态的菌落，可能是接种的菌种不纯或无菌操作不规范等原因引起的。
措施：对菌液进一步纯化；培养菌种前，对培养基、培养皿、接种器具等进行灭菌处理；操作过程在酒精灯旁进行等。
分别采用什么方法进行灭菌？如何区分消毒和灭菌？
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[任务二]微生物的培养技术及应用
项目 类型 适用范围
消毒 较为温和的理化方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子） 煮沸消毒法 日常生活
巴氏消毒法 不耐高温的液体
化学药剂 生物活体、水源等
紫外线 接种室、接种箱、超净工作台
灭菌 强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子） 灼烧灭菌 接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等
干热灭菌 耐高温的、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等
湿热灭菌 培养基、培养皿等,生产和实验室常用
【归纳】消毒、灭菌的比较。
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[任务二]微生物的培养技术及应用
醋酸菌可将酒精转化成乙酸酿得果醋。
5.若要对所获得的优良菌种进行计数，可用哪些方法？不同方法统计的结果与实际值相同吗？为什么？
提示：稀释涂布平板法、显微镜直接观察。
稀释涂布平板法：统计结果往往比实际值少；原因：两个或多个菌体连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。
显微镜直接观察：统计结果往往比实际值大；原因：统计结果为活菌数和死菌数的总和，不能区分死菌和活菌。
如何进一步区分活菌和死菌？
可用台盼蓝染色
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[任务二]微生物的培养技术及应用
【探究性实验设计】请设计实验探究不同温度、pH条件对果醋发酵效率的影响，找出最适发酵条件。
设计思路：选材、分组→设置自变量（如：不同的温度梯度，分别为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃）→进行发酵，定时检测乙酸含量，记录数据。
注意事项
1.整个实验过程要严格遵循无菌操作原则，防止杂菌污染影响发酵结果。
2.在调整pH时，要缓慢滴加酸或碱溶液，同时不断搅拌并使用pH计准确测量，避免pH调整过度。
3.定期搅拌发酵液时，动作要轻柔，避免产生过多泡沫影响发酵。
4.实验过程中要密切观察发酵液的状态，如出现异味、变色、大量沉淀等异常现象，应及时分析原因并采取相应措施 。
【迁移训练】
平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是(　　)
A.不含氮源的平板不能用于微生物培养
B.平板涂布时，涂布器使用前必须进行消毒
C.接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃
D.利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物
D
章末复习
【练习1】
民间各种美食的制作离不开传统发酵技术，下列说法正确的是（ ）
A．酸菜腌制时间越长，口感越好，营养价值越高
B．苹果醋的制作过程中要严格控制通气，并保持无氧和低温
C．苗族红酸汤以番茄和辣椒为原料密封发酵，该过程利用的微生物是醋酸菌
D．长沙的“臭豆腐”闻着臭吃着香，其在发酵时少不了霉菌的参与
D
当堂训练
【练习2】
燃料乙醇是一种绿色燃料。研究人员利用酵母菌，以霉变的木薯和小麦为原料，混合发酵生产燃料乙醇，流程图如下。下列叙述错误的是（　　）
A．I阶段是该发酵生产的中心环节
B．I阶段的淀粉酶无须进行灭菌处理
C．II阶段步骤①是接种酵母菌
D．Ⅲ阶段步骤②是产品的分离、提纯
A
当堂训练
【练习3】
下列关于酵母菌纯培养的叙述，正确的是（ ）
A．微生物的纯培养步骤包括制备培养基、接种和分离酵母菌、培养酵母菌
B．将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加上棉塞后直接放入高压蒸汽灭菌锅进行灭菌
C．接种环在火焰上灼烧灭菌后，立即蘸取菌液在培养基表面连续划线以分离纯化菌种
D．用稀释涂布平板法可以估算酵母菌数量，且估算值偏大
A
当堂训练
【练习4】
(不定项)为了获得所需要的微生物，可以通过选择培养及鉴别培养来进行筛选。下列叙述正确的是（　　）
A．从样品中筛选所需要的微生物时只能使用固体培养基
B．培养基中加入抗生素能筛选出具有相应抗性的微生物
C．尿素分解菌能够将尿素分解为氨，氨使酚红指示剂变红
D．纤维素分解菌能分解纤维素，使菌落周围出现透明圈
BCD
当堂训练
【练习5】
研究人员以猕猴桃鲜果为原料，在酒精发酵阶段通过带皮和去皮两种方法酿制果醋，并对其品质进行分析对比，以探究果醋酿造的新思路，实验流程如图所示。
当堂训练
(1)为提高果汁的出汁率和澄清度，在步骤②后应加入____________________处理材料。
(2)果醋酿制一般是在酒精发酵的基础上再进行乙酸发酵，其中的原理是_________ __ ___。
(3)进行酒精发酵的微生物主要是_________，代谢类型为______________。发酵罐液面平静无气泡产生时，酒精发酵停止。再向发酵液中接种醋酸菌并在________条件下继续发酵，此阶段发酵液pH的变化趋势为_____________。
果胶酶和纤维素酶
酒精发酵是用酵母菌将葡萄糖转化为乙醇，酿醋用的醋酸菌可以将乙醇变为乙醛，再由乙醛变为乙酸
酵母菌
异养兼性厌氧型
有氧
持续下降
课堂小结
果酒发酵时如果pH突然升高，可能是哪些操作出现了问题？如何通过实验验证？
课后拓展
谢谢大家

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