北师版高中生物学选择性必修3生物学技术与工程精品课件 第1章 发酵工程 第四节 发酵工程的过程与原理.ppt

知识点二发酵工程是现代工程技术和微生物发酵相结合的产物【问题引领】与传统自然发酵相比,发酵工程有何特点?(至少答出3点)提示:发酵工程的特点:(1)原料广;(2)纯种发酵,筛选、诱变或其他手段获得高产优良的菌株,避免杂菌污染;(3)发酵类型拓展到液体深层发酵;(4)能通过计算机控制温度、pH、营养物质的含量,通过通入空气和搅拌满足好氧微生物对氧的需求,减轻了劳动强度,缩短了发酵的周期;(5)产品纯度高。【归纳提升】传统自然发酵与发酵工程的比较比较项目传统自然发酵发酵工程微生物多种微生物自然发酵纯种发酵无菌控制无菌要求不高严格的灭菌及无菌接种技术发酵条件不需要温度、pH等条件的控制利用计算机控制温度、pH、营养物质的含量产物分离产物不分离或简单分离需要分离和提取发酵设备简单多种类型的大型发酵罐,发酵类型也从固体、半固体发酵拓展到液体深层发酵发酵时间和场地时间长,占地面积大,受季节的影响大缩短了发酵的周期产品质量产量小,产品品质不稳定,产品的种类有限实现了大规模工厂化生产【典型例题】所谓固定化细胞技术,就是将具有一定生理功能的生物细胞,例如微生物细胞等,用一定的方法将其固定,作为固体生物催化剂而加以利用的一门技术,属于现代工程技术的一方面。樱桃番茄富含多种天然有机酸、人体必需氨基酸、维生素和多种矿物质,但其含糖量不高,影响了酒精发酵效果,经实践摸索,调整发酵工艺,樱桃番茄成为酿造保健酒的好原料。图Z1-4-3表示利用固定化酵母或游离酵母发酵樱桃番茄果酒的工艺流程;图Z1-4-4表示固定化酵母发酵与游离酵母发酵的对比结果;图Z1-4-5表示为探究固定化酵母重复使用的效果,对固定化酵母进行了两次连续的重复发酵的实验结果。请回答下列问题。图Z1-4-3图Z1-4-4图Z1-4-5(1)在酿造保健酒的过程中,为了提高樱桃番茄的出汁率,需用果胶酶处理1h,原因是果胶酶能,从而提高樱桃番茄的出汁率。发酵前,需要添加适量白砂糖,主要目的是。?(2)图Z1-4-4结果表明,固定化酵母发酵与游离酵母发酵的发酵速率相近,但发酵前期游离发酵比固定化发酵产生的酒精量,主要原因是。?(3)主发酵结束后,需将上层液体转移到另一灭菌容器中进行后发酵。此时需将容器注满,这样可以防止醋酸杆菌污染,原因是。?(4)根据图Z1-4-5结果分析,在二次固定化发酵前期,降糖速度明显加快的原因是。实验结果说明固定化细胞具有的优点。?(5)固定化酵母细胞生产果酒与传统制作果酒利用的菌种有什么不同??。?答案:(1)去除果肉细胞的细胞壁提高酒精的生成量(2)多游离酵母和营养液的接触更充分(3)醋酸杆菌发酵需要氧气,注满容器可以减少容器中氧气的含量(4)固定化材料中的活酵母数量比第一次多(或细胞增殖了)可反复利用(5)传统制作果酒利用的是空气中、水果表面的酵母菌,含多种类型,固定化酵母细胞生产果酒利用的菌种是经过人工筛选、纯化、培育的酒精转化率高且对酒精耐受能力强的酵母菌纯培养物解析:(1)果胶酶能去除果肉细胞的细胞壁。利用樱桃番茄制作果酒的主要原理是酵母菌进行无氧呼吸,将樱桃番茄汁中的糖转化为酒精。白砂糖即蔗糖,一分子蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖构成,在樱桃番茄汁中加入的蔗糖可转化为葡萄糖,进而转化为酒精,起到提高酒精生成量的作用。(2)游离酵母与营养液的接触面积大,反应更充分,因此发酵前期反应速率快。而在发酵后期,营养液中酒精浓度大,高浓度的酒精对酵母活性造成抑制,因此后期发酵速度减慢。(3)醋酸杆菌发酵需要氧气,注满容器可以减少容器中氧气的含量,从而防止醋酸杆菌污染。(4)在第1次发酵到第2次发酵期间,酵母菌进行了细胞增殖,因此活酵母数量比第一次多,发酵速度更快。正因为固定化细胞能够增殖,所以可以重复使用。(5)利用固定化酵母细胞生产果酒,属于现代发酵工程的一部分。固定化酵母细胞生产果酒利用的菌种是经过人工筛选、纯化、培育的酒精转化率高且对酒精耐受能力强的酵母菌纯培养物。传统制作果酒利用的是空气中、水果表面的酵母菌,含多种类型,非纯种发酵。【变式训练】1.常作为生产菌种和科研材料的细菌群体,应该是代谢旺盛、个体形态和生理特性比较稳定的,所以应选择在它的()。A.迟缓期B.对数生长期C.稳定期 D.衰亡期答案:B2.需氧发酵中控制氧浓度是发酵过程的一个重要环节。下列在发酵中有关氧的利用的叙