第1章 第3节 发酵工程及其应用（教参Word）- 【勤径学升·同步练测】2022-2023学年高二新教材生物选择性必修第三册（人教版）

第3节　发酵工程及其应用 [学习目标] 1.概述发酵工程。 2.简述发酵工程的一般流程。 3.说明发酵工程在生产上的重要价值。 [对应学生用书第21页] 一、发酵工程的基本环节 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，如酱油、各种酒类。 （2）生产各种各样的食品添加剂，如通过黑曲霉发酵制得的柠檬酸，由谷氨酸棒状杆菌发酵生产味精。 （3）生产酶制剂，如α－淀粉酶、β－淀粉酶、脂肪酶等。 2.在医药工业上的应用 　　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。 3.在农牧业上的应用 （1）生产微生物肥料。微生物肥料利用了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，常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。 （2）生产微生物农药。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。 （3）生产微生物饲料。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，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。 4.在其他方面的应用 　　发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。 判断正误，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。 （×） （2）发酵工程的中心环节是选育菌种。 （×） （3）发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。 （×） （4）利用微生物农药防治农林虫害属于化学防治。 （×） （5）微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 （√） [对应学生用书第22页] 知识点一　发酵工程的基本环节 　　请根据发酵工程的基本环节和发酵罐的结构，思考回答下列问题： （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：需要考虑培养基成本；能否迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量；发酵条件；菌种的变异、退化等因素。 （2）怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 提示：要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。 （3）在产物分离和提纯方面，发酵工程和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是成分复杂的混合物，很多时候不会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。而在发酵工程中产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。 （4）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。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。 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）菌种特点 ①对周围环境的温度、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。 ②有极强的繁殖能力。 （3）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.扩大培养 （1）目的：增加菌种的数量，缩短生产周期。 （2）方法：将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。 3. 配制培养基 （1）类型：发酵工程一般使用液体培养基。 （2）要求 ①根据不同的菌种，选择不同的原料配制培养基。 ②培养基应满足微生物在碳源、氮源、营养物质、水、无机盐等方面的营养要求，并为微生物提供适宜的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：在发酵前对培养基和发酵设备进行严格的灭菌处理，接种过程中要注意防止杂菌污染。 5.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节 1.（2022·济南高二检测）发酵工程在现代生物工程中地位越来越重要，下列有关发酵过程叙述错误的是 （　　） A.首先要对发酵设备和培养基严格灭菌 B.要随时取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程 C.在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分 D.要严格控制温度、pH、溶解氧等环境因素 解析　首先要对发酵设备和培养基严格灭菌，A正确；要随时取样，检测培养液的细菌数目、产物浓度等，以了解发酵进程，B正确；在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分，C错误；要严格控制温度、pH、溶解氧