生物选修3第1章发酵工程(1)

生物选修3第1章。发酵，是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。

发酵工程

• 传统发酵技术的应用
  • 发酵与传统发酵技术
    • 发酵，是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。
    • 传统发酵
      • 定义：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的面团、乳汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。
      • 特点：以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。
  • 尝试制作传统发酵食品
    • 乳酸菌
      • 代谢类型：厌氧型细菌。
      • 作用：在无氧的情况下能将葡萄糖分解成乳酸。
        • 反应简式：
      • 分布：空气、土壤、植物体表、人或动物的肠道内。
      • 常见的种类：乳酸链球菌，乳酸杆菌。
    • 酵母菌
      • 单细胞真菌
      • 分布：含糖量较高的水果、蔬菜表面。
      • 代谢类型：异养兼性厌氧微生物。
      • 原理：在无氧条件下能进行酒精发酵。
        • 反应简式（无氧）：
        • 反应简式（有氧）：
      • 生殖方式：出芽生殖、孢子生殖。
      • 温度是影响酵母菌生长的重要因素，酿酒酵母的最适生长温度约为28℃.。
    • 醋酸菌
      • 好氧细菌
      • 分裂方式：二分裂。
      • 原理
        • 当二氧化碳、糖源都充足时，将糖分解成乙酸。
          • 反应简式：
        • 当缺少糖原时，直接将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸。
          • 反应简式：
      • 最适生长温度为30~35℃。
  • 探究与实际：制作传统发酵食品
    • 制作泡菜
    • 制作果酒和果醋
• 微生物的培养技术及应用
  • 微生物的基本培养技术
    • 培养基的配制
      • 物理性质
        • 固体培养基：分离、技术、鉴定、保存菌种等。 液体培养基：扩大培养、工业生产。 半固体培养基：观察微生物的运动、分类鉴别。
      • 化学性质
        • 天然培养基：工业生产 合成培养基：分类鉴别鉴定。
      • 一般都含有
        • 碳源：主要用于构成细胞物质和一些代谢产物，有机碳既是碳源又是异养微生物的能量物质。 氮源：主要用于合成蛋白质、核酸以及氮的代谢产物。 无机盐：提供无机营养，调节pH、维持渗透压。
      • 特殊
        • 培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素 培养霉菌时，需要将培养基调至酸性 培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性 培养厌氧微生物时，需要提供无氧条件
    • 无菌技术
      • 目的：防止杂菌污染。
      • 概念：消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物的方法杀死物体表面或内部一部分微生物 灭菌是使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
      • 对操作的空间操作者的衣着和手进行清洁和消毒 用于微生物的培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。
      • 消毒方法：煮沸消毒、巴氏消毒等。 灭菌方法：湿热灭菌：高压蒸汽灭菌锅，以水蒸气为介质，压力为100kPa，温度为120℃，维持15~30min。 干热灭菌：在160~170℃的热空气中，维持1~2h。 灼烧灭菌：直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧。
    • 微生物的纯培养
      • 概念：由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。
      • 探究、实践：酵母菌的纯培养
  • 微生物的选择培养和技术
    • 选择培养基
      • 在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。
    • 微生物的选择培养
      • 接种方法：稀释涂布平板法
      • 培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30~37℃的恒温培养箱中，培养1~2天。
    • 微生物的数量测定
      • 常用方法：稀释涂布平板法
        • 操作：①为了保证结果准确，一般选择菌落数为30~300的平板进行计算； ②在同一稀释度下应至少对三个平板进行重复计数然后求出平均值； ③统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。
      • 其他方法：显微镜进行直接计数
        • 优点：快速直观 缺点：不能区分死菌与活菌
        • 操作：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板在显微镜下观察计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量。
      • 探究、实践：土壤中分解尿素的细菌的分离与技术。
• 发酵工程及其应用
  • 发酵工程的基本环节
    • 菌体的选育，扩大培养、培养基的配置、灭菌、接种、发酵、产物的分离、提纯等方面。
  • 发酵工程的应用
    • 特点：生产条件温和、原料来源丰富、价格低廉、产品专一、废弃物对环境的污染小、容易处理。
    • 食品工业上
      • 生产传统的发酵产品：酱油、酒类 生产各种各样的食品添加剂：柠檬酸、谷氨酸。 生产酶制剂：α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶。
      • 医药工业：基因工程、蛋白质工程
      • 农牧业：生产微生物肥料。有根瘤菌肥 生产微生物农药（利用微生物或其代谢物来防治害虫） 生产微生物饲料。单细胞蛋白。
    • 思索、讨论：啤酒的工业化生产流程
• 微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸生物活性物质等 来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长
• 芽孢是指有些细菌在恶劣环境下在细胞内形成的休眠体 孢子是指细菌原生动物真菌植物等产生的生殖细胞。
• 食品添加剂可以增加食品的营养， 改善食品的口味、色泽和品质， 延长食品的保质期。