高中生物选择性必修3同步系列（新教材）讲义：第1章 第3节 发酵工程及其应用.pdf

第3节发酵工程及其应用

一、发酵工程的基本环节

1．发酵工程的基本环节

2．发酵罐

(1)生产柠檬酸需要筛选产酸量高的乳酸菌()

(2)谷氨酸的发酵生产需在强碱性条件下进行()

(3)谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺()

(4)现代发酵工程中所用的菌种大多是复合菌种以提高生产效率()

答案(1)×(2)×(3)√(4)×

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的因素：能在廉价原料制成的

培养基上生长，且大量高效地合成产物；发酵条件如温度、pH、溶解氧等易控制；不产生

任何有害的生物活性物质和毒素；遗传性能稳定；抗噬菌体及杂菌污染能力强等。

2．在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？

提示不能。因为发酵过程可能产生一些有害物质，会污染环境。

二、发酵工程的应用

1．在食品工业上的应用

(1)生产传统的发酵产品

①以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌生产酱油。

②以谷物或水果等为原料，利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。

(2)生产各种各样的食品添加剂

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，有时还可以延长食品的保

存期。

①柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得。

②由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。

(3)生产酶制剂

常用酶制剂有α­淀粉酶、β­淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。目前，已有50多种酶

制剂成功用于食品的直接生产，改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延

长食品储存期和提高产品产量等方面。

2．在医药工业上的应用

(1)发展：青霉素的发现和产业化生产推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。之后，发

酵工程逐步扩展到了其他抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等的生产领域。近些年

来，基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。

(2)应用实例

①生长激素释放抑制激素最初从羊脑中提取，远远不能满足需要，利用经过基因改造的微生

物进行发酵生产，产量大幅提升，价格降为原来的几百分之一。

②将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵生产乙型肝炎疫苗。

③未来甚至还可能利用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化

合物。

3．在农牧业上的应用

(1)生产微生物肥料

①作用：利用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。有的微生物肥料还可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病

害的发生。

②类型：常见的有根瘤菌肥和固氮菌肥等。

(2)生产微生物农药

①原理：微生物农药利用微生物或其代谢产物来防治病虫害。

②实例：苏云金杆菌可用来防治80多种农林虫害，利用白僵菌可以防治玉米螟、松毛虫等

虫害；一种放线菌产生的抗生素——井冈霉素可以用于防治水稻枯纹病。

(3)生产微生物饲料

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。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，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。另外，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。

4．在其他方面的应用

(1)利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。

(2)极端微生物利用，如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性

产品的产量。

(1)发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，但废弃物对环境污染很大，不易处理()

(2)目前的酶制剂全部是微生物发酵生产的()

(3)现在已经可以通过微生物生产紫杉醇()

(4)单细胞蛋白指通过发酵而获得的微生物菌体()

(5)发酵工程在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面作出了越来越大的贡献()

答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√

1．发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。

2．发酵工程中使用的性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基

因工程育种获得。

3．发酵工程具有生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污

染小和容易处理等特点。

4．以淀粉或纤维素的水解液、