1.3 发酵工程及其应用(Word教参)-【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）

开卷预习一刻钟 (一)发酵工程的概念理解 基本概念 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 主要内容 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 (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)生产各种各样的食品添加剂。如味精。 (3)生产酶制剂。如α-淀粉酶、β-淀粉酶。 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 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 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 生产微生物饲料 通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，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。 (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。 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 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 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 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染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。 [答案]　D [跟踪训练] 1．下列对发酵工程的叙述，错误的是(　 ) A．可用诱变育种、细胞工程、基因工程等方法选育出性状优良的工程菌并进行扩大培养 B．根据工程菌所需的营养精确地配制出合成培养基并进行严格地灭菌处理 C．发酵过程中必须严格地检测并控制发酵条件 D．用适当的方法分离提纯产品并严格地进行