2024_2025新教材高中生物第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用学案新人教版选择性必修3.doc
PAGE
PAGE9
第3节发酵工程及其应用
课标内容要求
核心素养对接
1.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。
2．举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。
1．科学思维：基于发酵工程的基本环节和应用实例，阐明发酵工程的概念。
2．科学探究：依据发酵产品和利用微生物的不同探讨发酵工程中的发酵条件及限制方法。
3．社会责任：认可发酵工程在生产上重要的应用价值。
一、发酵工程的概念和基本环节
1．发酵工程的概念
(1)概念：利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品的一项技术。
(2)范围：一般包括菌种的选育，扩大培育，培育基的配制、灭菌、接种、发酵、产品的分别、提纯等方面。
2．发酵工程的基本环节
(1)基本环节：
(2)选一选：下列关于发酵工程基本环节的描述正确的是②④⑤。
①用于发酵工程的菌种应当具备优良性状，并且只能从自然界中筛选。
②在进行发酵前，须要对选育的菌种进行扩大培育。
③发酵工程所用的菌种大多是单一菌种，所以没有必要进行严格的灭菌。
④发酵工程所用的培育基是液体培育基。
⑤在发酵过程中要随时进行检测，还须要对发酵条件进行严格的限制。
⑥发酵结束后即可得到发酵产品。
3．发酵装置
二、发酵工程的应用
1．特点
(1)生产条件温柔。
(2)原料来源丰富且价格低廉。
(3)产物专一。
(4)废弃物对环境的污染小和简单处理。
2．在食品工业上的应用
(1)生产传统的发酵产品。
①优点：能明显提高产品的产量和质量。
②实例：
a．大豆中的蛋白质eq\o(――→,\s\up9(霉菌),\s\do7(蛋白酶))肽和氨基酸eq\o(――→,\s\up9(淋洗),\s\do7(调制))酱油
b．啤酒的工业化生产流程：
(2)生产各种各样的食品添加剂：酸度调整剂、增味剂、着色剂、增稠剂、防腐剂等。
(3)生产酶制剂：在食品工业中，常常用到一些酶制剂，如α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。
3．在医药工业上的应用
(1)发酵工程可以生产抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调整剂等。
(2)基因工程与发酵技术相结合生产所须要的产品。
4．在农牧业上的应用：主要表现在生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等方面。
5．在其他方面的应用
(1)对解决资源与环境污染问题具有重要意义。
(2)极端微生物的应用。
(3)发酵工程渗透到几乎全部的工农业领域。
推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。 (×)
提示：发酵工程的菌种也可以通过诱变育种和基因工程育种获得。
2．发酵工程的中心环节是选育菌种。 (×)
提示：发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵的过程。
3．发酵工程中要对培育基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。 (×)
提示：培育基和发酵设备都必需经过严格的灭菌。
4．利用微生物农药防治农林虫害属于化学防治。 (×)
提示：利用微生物农药防治农林虫害属于生物防治。
5．微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 (√)
发酵工程的基本环节
1．选育菌种
(1)常用菌种：主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等。
(2)选育方法：
①从自然界中筛选出优良菌种。
②利用诱变育种筛选出符合生产要求的优良菌种。
③利用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，构建出能生产相应产品的菌种。
2．扩大培育：在进行接种前，要进行扩大培育。
(1)目的：增加菌种的数量，缩短生产周期。
(2)方法：将培育到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培育。
3．配制培育基
(1)类型：发酵工程一般运用液体培育基。
(2)要求：
①依据不同的菌种，选择不同的材料配制培育基。
②培育基应满意微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的养分要求，并为微生物供应相宜的pH，以利于产物的合成。
③应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。
4．灭菌和接种：在发酵前对培育基和发酵设备进行严格的灭菌处理，接种过程中要留意防止杂菌污染。
5．发酵罐内发酵条件的限制
(1)温度：通过发酵罐上的温度传感器和限制装置进行监测和调整。
(2)溶解氧：通过通气量和搅拌速度加以调整。
(3)pH：通过加料装置添加酸或碱进行调整，也可以在培育基中添加pH缓冲液。
6．分别、提纯产物，获得发酵产品
发酵产品
分别提纯方法
微生物细胞
过滤、沉淀将菌体分别和干燥
代谢物
蒸馏、萃取、离子交换等方法
1．现代发酵工程和传统发酵技术所用菌种的来源有什么差异？
提示：传统发酵技术用的菌种一般是原材料中自然存在的多种菌种，而现代发酵工程用的菌种是通过微生物培育技术获得的单一菌种。
2．与化工生产相比，为什么发酵工程的生产条件比较温柔