1.3发酵工程及其应用课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用课标要点学法指导1．理解发酵工程的含义2．简述发酵工程的一般流程3．举例说明发酵工程在生产上的应用1．结合教材图片熟记发酵工程的流程及操作，通过教材上的思考与讨论理解发酵工程操作需要注意的事项(科学思维)2．结合具体实例，熟记发酵工程的应用，运用发酵工程原理解释生产生活中发酵工程的实例(科学思维、社会责任)知识导图

课前·新知导学

发酵工程的形成及基本环节1．发酵工程的形成随着人们对发酵原理的认识，微生物____________的建立，以及_______________的设计成功，人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产___________，发酵工程逐步形成。纯培养技术密闭式发酵罐发酵产品2．发酵工程的基本环节【答案】①自然界②诱变育种③试验④发酵设备⑤中心环节⑥溶解氧⑦全过程⑧沉淀⑨代谢物在发酵过程中，怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？____________________________________【答案】发酵过程中，通过计算机系统，随时监测培养液中的微生物数量、产物浓度，了解发酵进程，及时添加必需的营养组成，严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。

下列关于发酵工程的操作流程的叙述，错误的是

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)A．发酵所需的菌种需要进行筛选或育种获得B．菌种在接种之前要进行扩大培养C．发酵所用的培养基要进行灭菌，发酵设备不需要严格灭菌D．若产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施获得【答案】C【解析】发酵工程所需菌种必须是性状优良的菌种，可以从自然界中筛选，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，才能获得高品质的产品，A正确；发酵工程所用的发酵罐较大，为提高发酵效率，发酵之前需要对菌种进行扩大培养，B正确；发酵工程是在无菌条件下进行操作的，所以所用的培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌，否则很可能会造成培养基的污染，导致产品质量下降，C错误；要根据所获得的发酵产品的类型分离、提纯产物，若发酵产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。

发酵工程的应用1．在食品工业上的应用(1)生产传统的__________。例如，以大豆为主要原料，利用产生________的霉菌，将原料中的蛋白质分解成____________________，然后经淋洗、调制成酱油的产品；以谷类或水果等为原料，利用酿酒酵母发酵生产的各种酒类。(2)生产各种各样的____________。食品添加剂不仅可以增加食品的营养，改善食品的_________________，有时还可以延长食品的_______。(3)生产__________。发酵产品蛋白酶小分子的肽和氨基酸食品添加剂口味、色泽和品质保存期酶制剂2．在医药工业上的应用人们采用____________的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物；或者直接对菌种进行改造，再通过____________大量生产所需要的产品。3．在农牧业上的应用(1)生产______________。(2)生产______________。(3)生产______________。基因工程发酵技术微生物肥料微生物农药微生物饲料单细胞蛋白是蛋白质吗？其有哪些方面的应用？_____________________________________________。【答案】单细胞蛋白不是蛋白质，而是通过发酵获得的大量的微生物菌体。用酵母菌等生产的单细胞蛋白可以作为食品添加剂；用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能增加家禽、家畜的重量；在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力

下列不属于发酵工程在食品工业上应用的是 (

)A．生产传统的发酵产品，如酱油、酒类等B．生产各种各样的食品添加剂，如增味剂、增稠剂等C．生产各种酶制剂，如果胶酶、脂肪酶、α-淀粉酶等D．生产抗生素、多种氨基酸和免疫调节剂等【答案】D【解析】发酵工程在食品工业上的应用包括生产传统的发酵产品、生产各种各样的食品添加剂、生产酶制剂等，A、B、C正确；生产抗生素、多种氨基酸和免疫调节剂等属于发酵工程在医药工业上的应用，D错误。课堂·重难探究发酵工程的基本环节分析[知识归纳]1．微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？提示：需要考虑的因素包括：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。2．在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？提示：传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多，发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。[对点精练]1．(2023·广东珠海期末)由于发酵工程生产条件温和、原料来源丰富、价格低廉等，在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用，下列有关发酵工程的叙述，正确的是 (

)A．分离、提纯获得微生物细胞本身或其代谢物是发酵工程的中心环节B．啤酒的工业化生产中，酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，大部分糖的分解和代谢物的生成在后发酵阶段完成C．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵，可生产乙型肝炎疫苗D．可通过发酵工程从微生物细胞中提取单细胞蛋白，制成微生物饲料【答案】C【解析】发酵工程一般包括菌种的选育、扩大培养、培养基的配制、灭菌，接种、发酵、产品的分离、提纯等方面，发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，A错误；啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，其中酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成在主发酵完成，B错误；乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面的抗原蛋白，将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，可生产乙型肝炎疫苗，C正确；用单细胞蛋白制成的微生物饲料，其中的单细胞蛋白是微生物菌体，并不是通过发酵工程从微生物细胞中提取获得的，D错误。2．(2023·广东番禺期中)下图为啤酒生产过程的简要流程，其中糖化的目的是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子物质。下列叙述错误的是

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)A．过程①可用赤霉素溶液浸泡大麦种子，使种子无需发芽就能产生α-淀粉酶B．过程③的主发酵阶段的初期需要氧气，随后再保持厌氧环境，以便完成酒精的生成C．在啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在后发酵阶段完成D．发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期可以延长排气时间间隔【答案】C【解析】大麦种子萌发的过程中，赤霉素可诱导胚乳的糊粉层大量合成α-淀粉酶，故过程①制麦时可用赤霉素溶液浸泡大麦种子，使种子无需发芽就能产生α-淀粉酶，A正确；为了缩短发酵时间，发酵初期应适当提供氧气，有利于酵母菌有氧呼吸快速繁殖，随后再保持厌氧环境，以便完成酒精的生成，B正确；啤酒发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段，其中酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段完成，故啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在主发酵阶段完成，C错误；酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都会产生二氧化碳，故发酵过程中要适时往外排气，后发酵时期由于糖类物质不足，产生的二氧化碳减少，可以延长排气时间间隔，D正确。[知识归纳]发酵工程的应用及实例总结：发酵工程的应用项目应用实例在食品工业上的应用生产传统的发酵产品酱油、啤酒等生产各种各样的食品添加剂增味剂、增稠剂、防腐剂等生产酶制剂α-淀粉酶、果胶酶等在医药工业上的应用生产各种药物抗生素、激素、免疫调节剂等项目应用实例在农牧业上的应用生产微生物肥料根瘤菌肥、固氮菌肥等生产微生物农药利用苏云金杆菌防止农林虫害，利用白僵菌防止玉米螟、松毛虫等虫害生产微生物饲料利用酵母菌生产的单细胞蛋白作为食品添加剂，利用单细胞蛋白制成微生物饲料等[对点精练]1．下列关于发酵工程在农牧业上的应用的叙述，不正确的是

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)A．利用发酵工程生产微生物肥料，可以增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长，但有时会引发病虫害的发生B．利用发酵工程生产的微生物农药与传统的化学农药相比，具有成本低、无污染的特点C．利用发酵工程生产的微生物饲料可以作为食品添加剂，也可以使家禽、家畜快速地增重D．在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力【答案】A【解析】利用发酵工程生产的微生物肥料，可以增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长，有些微生物还可以抑制土壤中病原微生物的生长，减少病虫害的发生，A错误；利用发酵工程生产的微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治害虫的，与传统的化学农药相比，具有成本低、无污染的特点，B正确；利用发酵工程生产的微生物饲料可以作为食品添加剂，如酵母菌等生产的单细胞蛋白就可以作为食品添加剂，微生物饲料也可以使家禽、家畜快速地增重，C正确；在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力，D正确。2．(2023·广东佛山阶段练习)我国是名副其实的发酵大国，发酵工程在食品工业、医药工业及农牧业等许多领域得到了广泛的应用。下列相关叙述错误的是

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)A．利用黑曲霉将大豆原料中的蛋白质水解，经淋洗后可调制成酱油B．利用酵母菌等菌种的发酵工程生产的单细胞蛋白，可作为食品添加剂C．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵可生产乙型肝炎疫苗D．利用发酵工程生产的微生物农药，可作为化学防治的重要手段【答案】D【解析】以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉)，将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制可以制成酱油产品，A正确；微生物含有丰富的蛋白质，以淀粉或纤维素的水解液，制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，可作为食品添加剂，B正确；可以将乙肝病毒的抗原基因转入酵母菌通过发酵工程制备乙肝疫苗，C正确；微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，微生物农药作为生物防治的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用，D错误。课堂·延伸提分易错易混：传统发酵技术与现代发酵工程的比较项目传统发酵技术现代发酵工程菌种来源原料或前一次发酵保存下来的发酵物中的微生物从自然界中筛选或利用生物技术培育的是否需严格灭菌不需严格灭菌需要严格灭菌发酵条件的控制人为地控制发酵条件，没有特别严格通过计算机系统控制发酵条件，特别严格产品的分离、纯化较为简单，往往直接使用较为复杂，方法有过滤、沉淀、蒸馏、萃取等例下列有关传统发酵技术与现代工业发酵的描述，正确的是

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)A．传统发酵技术与现代工业发酵都需要进行严格的无菌操作，防止杂菌的污染，如都要进行培养基的灭菌B．传统发酵技术对发酵条件的控制主要通过人工控制，而现代工业发酵对发酵条件的控制是通过计算机系统进行全面的监测和控制C．制作泡菜的菌种是人工接种的纯的乳酸菌菌种D．果酒制作、果醋制作以及腐乳制作等都属于现代工业发酵【答案】B【解析】传统发酵技术与现代工业发酵都要进行无菌操作，但传统发酵技术防止发酵液污染的措施主要是进行有关发酵装置的消毒，灭菌不是很严格，传统发酵技术利用的是原料中存在的微生物，培养液是不能灭菌的，A错误；传统发酵技术对发酵条件的控制主要是通过人工控制的，现代工业发酵对发酵条件的控制是通过计算机系统自动进行监测和控制的，B正确；制作泡菜属于传统发酵技术的应用，菌种来源于附着在原材料上的天然的乳酸菌，不需要接种，C错误；果酒制作、果醋制作以及腐乳制作属于传统发酵技术的应用，D错误。错因分析：一是没有理解传统发酵技术和现代发酵工程的操作，传统发酵技术往往通过控制发酵条件达到抑制杂菌生长的效果，没有严格的灭菌和无菌操作，现代发酵工程需要严格的灭菌技术，并全程在无菌条件下操作；二是对发酵条件的控制方式理解不到位，传统发酵技术是通过人工控制发酵条件的，现代发酵工程是通过计算机系统监测和控制发酵条件的；三是对于传统发酵技术和现代发酵工程的应用区别不清楚。小练·素养达成1．在发酵过程中，不会直接引起发酵液pH变化的是 (

)A．营养物质的消耗B．微生物细胞数目的增多C．微生物呼吸作用释放的CO2D．代谢物的积累【答案】B【解析】在发酵过程中，能引起pH变化的因素有营养物质的消耗、微生物呼吸作用释放的CO2和代谢物的积累，A、C、D不符合题意；微生物细胞数目的变化不会引起pH的变化，B符合题意。2．在发酵过程中有关氧气的利用，正确的是 (

)A．微生物可直接利用空气中的氧气B．微生物只能利用发酵液中的溶解氧C．温度升高，发酵液中溶解氧增多D．机械搅拌与溶解氧浓度无关【答案】B【解析】发酵工程中严格无菌操作，空气中的氧气中有微生物，会造成杂菌污染，只能利用发酵液中经过灭菌的无菌氧气，A错误、B正确；温度升高是代谢产热和机械搅拌产热引起的，与发酵液中的溶解氧没有关系，C错误；机械搅拌可以增加溶解氧的浓度，D错误。3．下面是有关啤酒的工业化生产的流程，下列有关叙述不正确的是 (

)发芽→焙烤→碾磨→糖化→蒸煮→发酵→消毒→终止A．啤酒的发酵过程包括主发酵和后发酵两个阶段B．发芽的过程中大麦会产生淀粉酶，便于将大麦中的淀粉分解为葡萄糖进行酒精发酵C．发酵的过程就是酵母菌进行有氧呼吸的过程D．消毒的目的是杀死啤酒中的大多数微生物，以延长它的保存期【答案】C【解析】酒精发酵的过程是酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的过程，C错误。4．下列关于发酵工程的说法中，不正确的是 (

)A．在菌种选育过程中，可以利用人工诱变、基因工程等手段B．虽然青霉素是抗生素，但在青霉素生