1.3 发酵工程及其应用（第2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2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．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。 【课后训练】 一、单选题 1．青霉素是一种常用的抗生素，是青霉菌发酵的产物，其工业化生产流程如图所示。下列相关叙述错误的是（    ） A．过程①、②和③都使用了液体培养基 B．过程④可以用青霉素进行灭菌处理，防止杂菌污染 C．过程⑤常用的方法是过滤和沉淀，分离出的菌种可以再使用 D．微生物工业还可以生产疫苗、菌苗、诊断试剂等产品 2．废水，废料经过加工可变废为宝。某实验室在反应器中加入酿酒酵母、果糖生产时的废水和沼气池废料，连续搅拌生产蛋白质。下列叙述错误的是（    ） A．酿酒酵母在生产蛋白质的过程中需要隔绝氧气 B．酿酒酵母生长繁殖时所需的氮源主要来自沼气废液 C．利用酿酒酵母生产的蛋白质可制成微生物饲料 D．用酸性的重铬酸钾检测生产液，可能不会变为灰绿色 3．我国有历史悠久的传统发酵技术，它促进了丰富多彩的饮食文化的形成。下列关于传统发酵技术的说法，错误的是（    ） A．发酵是指利用微生物的无氧呼吸获得产物的过程 B．利用的微生物可直接来自原材料 C．以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主 D．通常是家庭式或作坊式 4．微生物培养中获得纯净菌种的关键是防止杂菌污染，下列说法正确的是（    ） A．细菌的芽孢比细菌繁殖体更容易杀灭 B．以水蒸气为介质的灭菌方法效果最好，适用培养皿等的灭菌 C．传统发酵技术一般涉及多种微生物参与，不需要考虑无菌操作技术 D．发酵工程中所用多是单一菌种，一旦有杂菌污染，会导致产量大大下降 5．下列对发酵工程及其应用的叙述，正确的有几项（    ） ①生产谷氨酸需将pH调至中性偏酸 ②发酵工程具有生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉等特点 ③发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酵及菌体本身 ④利用发酵工程生产的根瘤菌作为微生物农药可以提高作物产量 ⑤啤酒发酵生产过程分为主发酵和后发酵两个阶段，其中，酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，大部分糖的分解和代谢物的生成在后发酵阶段完成 ⑥用单细胞蛋白制成的微生物饲料，可通过发酵工程从微生物细