1.3 发酵工程及其应用-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版，多选）

第3节　发酵工程及其应用 课程目标 核心素养 1.概述发酵工程的基本环节。 2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能,工业化生产人类所需产品。 3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上具有重要的应用价值。 科学思维　结合发酵工程的流程,简述各基本环节的内容。 社会责任　通过归纳发酵工程在食品、医药、农牧、环保等各方面的应用,概述发酵工程在生产上的重要价值。 课前自主预习 　 知|识|梳|理 一、发酵工程的基本环节 二、发酵工程的应用 1.发酵工程的特点:生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点。 2.在食品工业上的应用。[连线] 答案　a—②　b—③　c—① 3.在医药工业上的应用:生产抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等。 4.在农牧业上的应用。[连线] 答案　a—③　b—①　c—② 5.在其他方面的应用。 (1)解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。 (2)一些极端微生物已应用于生产实践。 (3)助力解决粮食、环境、健康和能源等方面重大问题上,做出越来越大的贡献。 自|主|检|测 判断对错(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)性状优良的菌种可以从自然界中筛选,也可以通过诱变育种获得。 (√) (2)发酵罐内的发酵过程是发酵工程的中心环节。 (√) (3)如果发酵产品是微生物本身,可以采用提取、分离等措施获得产品。 (×) (4)食品工业是微生物最早开发和应用的领域。 (√) (5)有些微生物肥料可以抑制土壤微生物中病原微生物的生长,减少病害发生。 (×) (6)利用嗜热菌、嗜盐菌可以生产洗涤剂。 (√) 课堂合作探究 　 知识点一　发酵工程的基本环节及发酵罐的使用 1.发酵工程的基本环节。 2.发酵罐的使用。 (1)发酵罐示意图。 (2)各结构的主要功能。 装置编号 主要用途 A1、A2、A3 控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐,实现连续培养 A4 控制溶解氧(无菌、根据微生物代谢类型调控) B1、B2、B3、 B4、B5 通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵进程,B2处抽取样本进行进一步监测 C1、C2 通过控制冷水流速调节罐温 C3 调节罐压 D1、D2 电机带动叶轮转动进行搅拌,使微生物与发酵液混合均匀,加快氧气的溶解以及散热 【典例1】　青霉素是一种常用的抗生素,其工业化生产流程如图所示。 回答下列问题: (1)培育青霉素高产菌株的育种方法是　　　　,过程①、②属于发酵工程的　　　　环节,其主要目的是　　　　　　　　　　　。  (2)过程③不能用化学药物进行灭菌处理,原因是　　　　　　　　　　　　　。  (3)发酵过程中必须严格控制好　　　　　　　　　(至少答出3点)等发酵条件,使发酵全过程处于最佳状态;同时定期检测　　　　　　　　　　(至少答出2点)等,以了解发酵进程。  (4)过程④常用的方法是　　　　　　。  解析　(1)青霉素高产菌株是通过诱发基因突变并筛选得到的。由于发酵工程用的菌种数量庞大,因此,在接种前需进行扩大培养,以获得足够多的菌种。(2)灭菌所用化学药物对各种微生物均有一定的杀灭能力,残留在培养基中的药物也会抑制接种的青霉菌的生长繁殖。(3)发酵过程中必须严格控制好温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质等发酵条件,使发酵全过程处于最佳状态;同时定期检测微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程,实施终止发酵或更换发酵液。(4)发酵完成后,如果产品是菌种,则需要采用过滤、沉淀等方法获得细胞。 答案　(1)诱变育种　扩大培养　快速增加菌种的数量 (2)残留在培养基中的化学药物会抑制青霉菌的生长繁殖 (3)温度、pH、溶解氧、罐压、营养物质　微生物数量、产物浓度 (4)过滤、沉淀 【微变式】　发酵工程是指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产产品。常用谷氨酸棒状杆菌(好氧细菌)在如图所示的发酵罐中发酵来大量生产味精。下列叙述正确的是 (　　) A.谷氨酸棒状杆菌菌种可从自然界筛选,也可通过诱变育种、杂交育种或者基因工程育种获得 B.为了保证发酵产品的产量和品质,培养基及发酵罐需严格灭菌 C.在发酵过程中,通过加料口取样,随时检测产物浓度和微生物数量等 D.发酵过程中需通入无菌空气,并搅拌使培养液与菌种充分接触后关闭通气口 解析　谷氨酸棒状杆菌属于原核生物,不能进行有性生殖,无法通过杂交育种获得,A项错误;在发酵过程中,应通过放料口取样,随时检测产物浓度和微生物数量等,C项错误;谷氨酸棒状杆菌属于好氧细菌,在发酵过程中要不断通入无菌空气,不能关闭通气口,D项错误。 答案　B 知识点二　发酵工程的应用 应用 领域 应用成果 实例 在食品工 业上的应 用 ①生产