1.3 发酵工程及其应用（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 多选）

基本概念 发酵工程是指利用_______的特定功能，通过______________，规模化生产对人类有用的产品 主要内容 发酵工程一般包括___________，__________，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的____________等方面 开卷预习一刻钟 (一)发酵工程的概念理解 微生物 现代工程技术 菌种的选育 分离、提纯 扩大培养 (二)发酵工程的基本环节 (三)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。如各种酒类。 (2)生产各种各样的___________。如味精。 (3)生产_______。如α-淀粉酶、β-淀粉酶。 2．在医药工业上的应用 _____工程、_______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。 食品添加剂 酶制剂 基因 蛋白质 3．在农牧业上的应用 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________ ______________等来增进土壤肥力，改良土壤结构 生产微生物农药 微生物农药是利用_________________来防治病虫害的 生产微生物饲料 通过发酵获得了大量的微生物菌体，即___________，并制作成微生物饲料 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_____________ ___________等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。 生物活性物质 有机酸、 微生物或其代谢物 单细胞蛋白 粮食、环境、 健康和能源 (教材第24、25页“思考·讨论”图示变式训练)回答下列问题： (1)将下列啤酒的工业化生产流程按照正确的顺序排列。 ①发芽　②碾磨　③糖化　④发酵　⑤消毒　⑥焙烤　⑦蒸煮　⑧终止 提示：①⑥②③⑦④⑤⑧。 (2)将啤酒的工业化生产流程各环节和对应的作用连线。 提示：①—c，②—d，③—b，④—a。 掩卷归拢5分钟 1．发酵工程是指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。 2．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。 3．发酵工程的应用主要体现在食品工业、医药工业和农牧业等方面。 温度 ①温度影响酶活性； ②温度影响生物合成的途径； ③温度影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收等 pH ①pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况； ②pH影响培养基中营养物质的分解等 提能点(一)　发酵工程的基本操作环节　 [发展认知] 1．影响发酵过程的因素 溶解氧 氧的供应对需氧发酵来说，是一个关键因素。必须向发酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，这样可以提高氧在发酵液中的溶解度 营养物质的浓度 发酵液中各种营养物质的浓度，特别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度，会直接影响菌体的生长和代谢产物的积累 续表 2.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节 [交流·探讨] (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：选择发酵工程用的菌种时需考虑：能够利用廉价的原料，简单的培养基，大量高效地合成产物；菌种改造的可操作性要强；遗传性能要相对稳定；生长速度快，不易感染其他微生物或噬菌体等。 (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：要在发酵过程中随时取样检测培养液中细菌数目、产物浓度等以了解发酵进程，及时添加必需的培养基成分，以满足菌种的营养需要。同时，要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件。 (3)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：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体从发酵液中分离出来。如果产品是代谢产物，可采取适当的提取、分离和纯化措施获得产品。 [典例]　(2022·山东高考)青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产，关于该生产过程，下列说法错误的是 (　 ) A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖 B．可用深层通气液体发酵技术提高产量 C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中 D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌 [解析]　提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉 素分泌的有利条件，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；为了防止细菌、其他真菌等微生物的污