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1、第25章 生物技术,生物技术发展史,石器时代的中国人和古埃及人用麦粉酿造啤酒周代后期，我国人民制作酱和醋一直沿用至今。16世纪，我国医生知道被疯狗咬伤可传染狂犬病。18世纪，荷兰人列文虎克发明了显微镜。1857年，巴斯德实验证明酒精发酵等发酵是由不同微生物作用形成的。1897年，德国毕希纳发现了酶，揭开了发酵的奥秘。1928年，弗莱明在青霉中发现青霉素。1943年，青霉素得到可大规模生产的青霉素，在战争中挽救了无数人的生命。,1953年，沃森、克里克提出DNA双螺旋结构模型20世纪50年代，利用微生物发酵生产氨基酸，实现工业化20世纪60年代，酶制剂产业出现。酶工程生产氨基酸、抗生素等。20世
2、纪70年代，科学家发明了体外DNA重组技术。以基因工程为核心，带动了现代发酵工业，酶工程，细胞工程的发展。,你知道这些名词吗？,基因工程,基因工程就是生物学家对生物有机体或其他组成部分细胞内的遗传物质基因进行加工。（在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合）,细胞工程,细胞工程是指从细胞水平上对生命的遗传物质进行重装，从而达到改造生物体的目的。,酶工程,酶工程是指利用酶催化作用进行物质转化，生产人们所需产品的技术。,发酵工程,发酵工程是指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
3、术。,生物技术就在我们的生活里,传统的生物技术,第一阶段：是以制酒、食品加工、农业为主的作坊式生物技术。第二阶段：以抗生素为代表，发酵技术为主要技术的工业化生物技术。,第一节 发酵技术,1、 发酵食品(面包、酸奶、米酒、醋、酱) 2、沼气发酵,讨论：我们生活中有哪些与发酵技术有关？,一、我们身边的发酵技术,酸 奶,它是以新鲜的牛奶为原料，经乳酸菌发酵后，再冷却灌装的一种牛奶制品。酸奶不但保留了牛奶的所有优点，而且某些方面经加工过程还扬长避短，成为更加适合于人类的营养保健品。,酸奶制作步骤,将容器消毒,牛奶加入糖煮开,冷却,加入酸奶,摇均加盖,20-30度培养一、两天,保温杯加盖8-10小时,活
4、动：品尝一杯自制的酸奶,讨论：1为什么要将牛奶煮开？煮开的牛奶为什么要冷却后才能加入酸奶？2.请描述你制作的酸奶的口味，为什么酸奶的口味和牛奶不同？3.你制作酸奶的过程可以分为哪些步骤？4请列举一种利用同样原理制作的食品或饲料,将牛奶煮开的目的是可以杀死可能存在的微生物，避免酸奶腐败。冷却后再加酸奶原因是高温能杀死乳酸菌或减弱乳酸菌的生活力。,因为乳酸发酵过程中，利用牛奶中营养物质产生出乳酸菌等物质，牛奶和酸奶中的物质种类不同，口味就不同,（1）器具和原料的消毒。（2）微生物接种。(3)微生物的发酵,如：泡菜、酸菜的制作，饲料的青贮等,米 酒,酒曲中有根霉菌、毛霉菌等和酵母菌等多种类微生物。霉
5、菌将淀粉转化成糖，即糖化过程；酵母将糖转化成乙醇，即酒化过程,家庭米酒制作步骤,将容器消毒，米洗净,米浸泡12小时，弄碎,蒸煮30分钟,冷却，摊开,与酒药充分混合,30度培养一天半,活动：酿制一瓶醇香浓郁的米酒,讨论：1.酒药对酿制米酒起什么作用？为什么要与米饭混合均匀？2.米饭表面绒毛是什么？如果酿制米酒的时间拖长，味道会发生什么变化吗？3.你的制作成功吗？根据你的经验，说说酿制米酒过程应该注意哪些问题。,酒药中含有曲霉、酵母菌等多种微生物、可以米饭为原料进行酒精发酵，与米饭混合均匀的目的是使酒药中微生物更充分地利用米饭为原料加快发酵速度。,米饭表面的绒毛是霉菌菌丝。如果酿制米酒的时间拖长，
6、米酒的甜度会变小，酒味变浓，因为更多的糖经过酵母菌发酵作用转变为酒精。,（1）酒药的质量合不合格。（2)米饭要和酒药充分混匀。（3）适宜的培养条件，如适宜的温度。（4）创造无氧的环境。,发酵食品的优点,发酵食品是指利用乳酸菌或曲菌制成的食品发酵食品有着更为丰富的营养成分；由于发酵的作用，食品中的蛋白质被有效降解，此类食品更易消化吸收。由于大多数致病菌只适应中性偏碱环境，而发酵工艺产生的是酸性环境，所以发酵食品更耐贮存。食用发酵食品还能获得几种人体必需但本身不能产生的氨基酸。,发酵食品预防肿瘤有奇效,植物细胞有细胞壁，细胞内的一些成分人体往往难以消化利用，发酵时微生物分泌的酶能裂解细胞壁，就提高
7、了营养素的利用程度。微生物还能合成一些B族维生素，特别是维生素B12，动物和植物自身都无法合成这一维生素，只有微生物能“生产”，所以发酵食品中维生素B12较为丰富，维生素B12还能预防老年痴呆症。 发酵食品一般脂肪含量较低，发酵过程中要消耗碳水化合物的能量，因此发酵食品的能量值比较低，这对欲控制热量摄入而减肥的人是首选的低热能食品。 在发酵过程中，微生物保留了原来食物中的一些活性成分，如多糖、膳食纤维、生物类黄酮等对机体有保健作用的物质，还能分解某些对人体不利的因子，如豆类中的低聚糖、胀气因子、豆腥味物质等。微生物新陈代谢时产生的不少代谢产物，多数有调节机体生物功能的作用，能抑制体内有害物的产
8、生，最新的研究表明，不少发酵食品对预防肿瘤的发生有奇特的作用。,发酵食品的隐患,首先在于发酵工艺本身。在发酵过程中，总会有一些“副产品”伴随产生，如酿酒，会有甲醇和高级醇产生。 另一方面则是由生产者的直接造假导致的比如酱油的生产。传统发酵食品多为小作坊式的生产，容易因工艺不稳定而无法保证食品安全。,活动：选作一种调味的发酵酱,豆豉创始于我国，是大豆经过蒸煮发酵制成的一种美味食品，原名“幽菽”。优质的豆豉不仅是家常菜肴、调味佐料，而且也是对人体健康有益的营养佳品。 我国早在2200年前的西汉初年，豆豉便像肉禽蛋鱼一样成为畅销美食了。,风味豆豉,风味豆豉的制作,原料：黄豆。1泡豆：将已除杂的黄豆洗
9、净后加水浸泡约12天，每日换水1次，不断洗搓，并将浮于水面的豆壳捞出。2蒸豆：把豆料装入甑内，蒸1218小时左右，使其充分熟烂。3和豆：选大小适中的竹筐，筐底及四周逐一铺好豆豉叶，将豆料装入筐内，表层仍用豆豉叶封好，置于火炉旁，1周后即可开筐。和好的豆豉浓香扑鼻，粘稠有丝。 4捣豆：将豆料取出，放入槽内用木杵捣碎，并加入适量食盐拌匀。之后将其装入大口坛或砂锅内，用膜布密封好，在室温下搁置12月。5晒制：开春后，将半成品豆豉料取出，摊开、压薄，置于阳光下曝晒710天，再用木杵捣烂，拌和，最后捏团（每团0.51公斤）在阳光下晾晒几日即为成品。用食品袋密封包装，一般可贮藏12年不会变质。,讨论：,1
10、.制作面酱、黄酱、和豆鼓时，是否有微生物的参与？如果有，发酵微生物来自于哪里呢？2.面酱、黄酱和豆鼓的制曲都需要将原料蒸熟，这是为什么？3.面酱、黄酱和豆鼓的制曲过程要求的环境条件有所不同，你怎样解释其原因？4.面酱、黄酱和豆鼓的制曲过程中都要加入食盐水，其主要目的是什么？5为什么制作面酱和黄酱时要将酱曲置于阳光下暴晒，而制作豆鼓时则要将原料密封在泡菜坛内呢？,是，来自于空气,蒸熟的原料更容易被微生物利用。,因为制作工程中发酵微生物的种类不同,抑制腐败微生物的活动，同时使产品的咸味适口,保证微生物发酵所需要的温度条件。利用缺氧条件下的酵母菌发酵制成,面酱、黄酱和豆豉,面酱是以面粉为原料制成的，
11、其咸味中带甜，也称为甜面酱。在其生产过程中，米曲霉将面粉中的淀粉水分解为麦芽糖，葡萄糖等，使面酱具有甜味；将少量的蛋白质水解为氨基酸，使甜面酱具有鲜味。黄酱的原料为面粉和黄豆，主要是用米曲霉进行发酵。豆豉的原料主要是黄豆，主要是用米曲霉、毛霉、黑根霉等进行发酵。由于发酵微生物的种类不同，制曲和发酵的条件也有所差别。但是发酵过程中都要加入适量食盐水，一方面抑制腐败微生物的活动，另一方面使产品咸味适口。,沼气发酵,沼气发酵又叫厌氧消化，是指利用人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下，被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，最终产生沼气的过程。沼气是一种混合气体，可以
12、燃烧，因为这种气体最先是在沼泽中发现的，所以称为沼气，它的主要成分是甲烷占5570左右，二氧化碳占2540左右，此外还有少量氢气、硫化氢、一氧化碳、氮和氨等。,沼气发酵技术,无氧条件利用微生物甲烷细菌产生甲烷甲烷燃烧可用于照明、发电。沼渣是沼气发酵后残留在沼气池底部的半固体物质,含有丰富的机质、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、钾和多种微量元素等，是一种缓速兼备的优质有机肥和养殖饵料。,活动：制作沼气发酵装置,讨论1.在沼气发酵过程中，池底污泥的作用是什么？植物秸秆和猪粪的作用有是什么？2预测实验装置中发生怎样的实验现象时，表面沼气发酵过程开始？3发酵一段时间后，应该从哪个部位采用哪种措施检验是否有沼气
13、产生？,池塘污泥提供沼气发酵所需要的微生物，尤其是产生甲烷细菌。植物秸秆为微生物提供含碳的有机物质，猪粪为微生物提供N、P等养料,B中的水压入瓶C中（原因是装入原料的瓶A中释放出气体，将B中的水压入瓶C中）,将1处止水夹夹紧，打开2处的止水夹，使气体自尖嘴玻璃管口徐徐流出，以燃烧的火柴点燃排出的气体，若看到蓝色火焰，说明有沼气产生。,二、工业化的发酵产品,抗生素氨基酸甜味剂食用有机酸酶制剂,抗生素：青霉素、链霉素、金霉素、新霉素等。抗生素以前被称为抗菌素，事实上它不仅能杀灭细菌而且对霉菌、支原体、衣原体等其它致病微生物也有良好的抑制和杀灭作用，近年来通常将抗菌素改称为抗生素。抗生素可以是某些微
14、生物生长繁殖过程中产生的一种物质，用于治病的抗生素除由此直接提取外；还有完全用人工合成或部分人工合成的。通俗地讲，抗生素就是用于治疗各种细菌感染或抑制致病微生物感染的药物。 但是过量使用会抑制体内的有益菌，使肠道菌群失衡。导致疾病的引起。,氨基酸：是构成蛋白质的基本单位，是人体和动物的重要营养物质。被广泛应用于食品、饲料、医药、化学、农业等领域。氨基酸中的谷氨酸，不仅是人体一种重要的营养成分，而且是治疗肝病、神经系统疾病和精神病的常用药物，对肝病、精神分裂症、神经衰弱均有疗效。,甜味剂：就是人们生活中经常食用的蔗糖。新型甜味剂阿斯巴甜：已被应用于生产饮料、糖果、点心、果酱、果冻、冰淇淋、罐头等
15、食品。 阿斯巴甜在人体内，被分解为三类物质：甲醇（强烈毒性致盲）、天（门）冬氨酸 (刺激性毒素 会刺激神经细胞至死）、苯丙氨酸（大脑沉淀，可以导致脑部永久的伤害，甚至死亡）,食用有机酸：主要有柠檬酸、醋酸、乳酸、葡萄糖酸、苹果酸等，它们都能通过微生物发酵制成。酶制剂：早期：主要是从动物内脏或植物的茎、叶、果中提取；现在：主要是依靠微生物发酵获得。被应广泛用于食品、医药、化工等领域。如：脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、溶菌酶等，都是通过微生物发酵技术获得的。,活动：调查发酵技术产品在生活中的应用,讨论： 1、根据你组的调查结果，说明微生物发酵产品应用于生活的哪些方面？ 答：主要应用于食品加工、制药、沼气发酵、药物治疗疾病等。 2、如果没有微生物发酵技术，将会给你的生活带来哪些不便？ 答：食品单一、妨碍疾病治疗等。,作业,课内： 达标检测P43 第2、4、5、7题。 第19次 6月18日（下午放学交）,课外：1. 生物实验手册整本填完。 （下星期一交） 2.背诵第七单元（21章22章）重点内容，下星期二前到组长背诵。星期二随机抽查10位同学到我办公室背诵。,再见,
