1.3 发酵工程及其应用（第1课时）（知识梳理+课后训练）-2022-2023学年高二生物同步精品课堂（人教版2019选择性必修3）

第3节　发酵工程及其应用（第1课时） 【学习目标】 1.概述发酵工程及其基本环节。 2.举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值。 【知识梳理】 1. 选育菌种 （1）目的：获得_性状优良的菌种__ （2）菌种来源：从自然界中筛选、_诱变育种__或__基因工程育种__。 （3）实例：筛选产酸量高的黑曲霉 用来生产柠檬酸 ；使用基因工程改造的啤酒酵母 ，加速发酵、缩短生产周期；优良的菌种不仅具有健壮，不易退化 ，其发酵产品的 产量高、质量稳定 等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此 菌种选育 环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败。 2.扩大培养 （1）目的：获得_更多的菌种_。 （2）原因：工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行 扩大培养 。 3.配制培养基 ①在菌种确定之后，要_选择原料__制备培养基。 ②在生产实践中，培养基的配方要经过_反复试验__才能确定。 4.灭菌 （1）灭菌原因：发酵工程种所用的菌种大多是_单一菌种_，一旦有杂菌污染，可能导致_产量大大降低_。 （2）_培养基和发酵设备__都必须经过严格的灭菌； 5.接种 将_扩大培养后_的菌种投放到_发酵罐_中。 6.发酵罐内发酵——（发酵工程的中心环节） （1）要求： ①发酵过程中，要_随时检测_培养液中_微生物数量_、_产物浓度_等，以__了解发酵进程__； ②要及时添加_必需的营养物质_，要严格控制_温度_、__pH_和__溶氧量_等发酵条件。 （2）严格控制发酵条件的原因： ①环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖 ，而且影响微生物代谢物的形成 ；②严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于 最佳 状态。 （3）不同发酵条件的影响实例——谷氨酸发酵 ①在_中性_和__弱碱性__条件下会积累谷氨酸；②在_酸性__条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺。 （4）现代发酵工程使用的发酵罐的优点： 均有_计算机控制系统__，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行_监测_和_控制_，还可以进行__反馈控制_，使发酵全过程处于__最佳状态__； 7.分离、提纯产物 ①发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用_过滤_、__沉淀_等方法将菌体_分离_和_干燥_； ②发酵产品是代谢物时，可根据 产物的性质_采取适当的_提取_、_分离_和_纯化_措施来获得产品。 8.获得产品 单细胞蛋白、味精等。 【课后训练】 一、单选题 1．如下图为研究人员从红棕壤中筛选高效分解尿素细菌的示意图，有关叙述不正确的是（    ） A．配制步骤②、③的培养基都要进行严格灭菌 B．步骤③采用涂布平板法接种，并需向牛肉膏蛋白胨培养基中加入尿素 C．步骤④挑取③中不同种的菌落分别接种，比较细菌分解尿素的能力 D．步骤③纯化分解尿素的细菌的原理是将聚集的细菌分散，以获得单细胞形成的菌落 2．20世纪七十年代基因工程技术刚兴起的时候，都以微生物作为实验材料，且必须在“负压”实验室里操作。这里“负压”的作用主要是（    ） A．加快微生物的繁殖速度 B．防止重组基因的微生物逃逸 C．提高微生物的基因突变频率 D．避免其他微生物对实验材料造成污染 3．下列关于单细胞蛋白的叙述，正确的是（    ） A．是微生物细胞中提取的蛋白质 B．是通过发酵生产的微生物菌体 C．是微生物细胞分泌的抗生素 D．单细胞蛋白不能作为食品 4．生物学家将大肠杆菌的质粒取出，连接上人生长激素基因以后，重新置入大肠杆菌的细胞内，然后用这种带有生长激素基因的大肠杆菌进行发酵。处理过程在发酵中属于（    ） A．菌种选育 B．扩大培养 C．接种 D．诱变育种 5．下列关于发酵工程的叙述，正确的是（    ） A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵 B．发酵工程的产品就是微生物的各种代谢物 C．发酵过程中发酵条件温度的控制主要是通过发酵罐壁散热 D．发酵过程要及时添加必备营养成分来延长菌体生长稳定期时间，便于得到更多的发酵产物 6．关于发酵工程的叙述，错误的是（    ） A．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者利用单一菌种，后者利用天然的混合菌种 B．发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 C．通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 D．发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径 7．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，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程 C．在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养