第1章 第3节 发酵工程及其应用-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二生物选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 单项）

第3节　发酵工程及其应用 [学习目标]　1.基于发酵工程的基本环节和应用实例，阐明发酵工程的概念。　2.概述从传统发酵到现代发酵工程的发展历程，认同发酵工程的发展离不开科技进步。　3.阐明发酵工程的特点和应用价值。 知识点一　发酵工程的基本环节 1．发酵工程的基本环节 2．发酵罐 [思维辨析] 1．生产柠檬酸需要筛选产酸量高的乳酸菌。(×) 2．谷氨酸的发酵生产需在强碱性条件下进行。(×) 3．谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。(√) 学生用书↓第23页 探究点　分析发酵工程基本环节，提高理解能力 观察分析教材P22～P23页图1-9，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：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的微生物数目、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。如果产品是代谢物，可采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。 (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。要防止排出的气体和废弃培养液中的微生物或活性物质污染环境。 归纳总结 影响发酵过程的因素 1．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。 2．pH (1)pH能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况。 (2)pH影响培养基中营养物质的分解等。 3．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。 4．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。 发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，下列说法错误的是(　　) A．①为诱变育种，②为萃取(或蒸馏或离子交换等) B．赖氨酸或谷氨酸的生产过程中为使产物源源不断地产生，可采用连续培养的发酵方式 C．由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，在生产过程中常需增加通氧量 D．人工控制微生物代谢的唯一措施是控制生产过程中的各种条件 D　[由题意分析可知，图中①为诱变育种，②为萃取(或蒸馏或离子交换等)，A正确；延长稳定期可以提高代谢物的产量，要达到这一目的可采用连续培养的发酵方式，B正确；由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，因此在生产过程中常需增加通氧量，C正确；人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件(即发酵条件)等，D错误。] 针对练1.(2023·山东潍坊期中)发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。下列关于发酵工程的认识错误的是(　　) A．发酵工程具有条件温和、产物单一、污染小的特点 B．发酵工程的产品包括微生物的代谢产物和菌体本身 C．通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧和pH等 D．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵 D　[传统发酵技术和发酵工程都是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产的，D错误。] 针对练2.某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是(　　) A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理 B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大 C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压 D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵 B　[果酒发酵的适宜温度为18～30 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误；发酵过程中酵母菌无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。] 学生用书↓第24页 知识点二　发酵工程的应用 1．发酵工程的特点 2．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