第1章 第3节 发酵工程及其应用(学案)-【成才之路】2023-2024学年高中新教材生物选择性必修三同步学习指导(人教版2019)

第 ３ 节　 发酵工程及其应用 课标要求 １. 概述发酵工程及其基本环节ꎮ ２. 说明发酵工程在生产上有重要的应用价值ꎮ 核心素养 １. 科学思维———发酵工程基本环节分析ꎮ ２. 社会责任———认同发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的ꎬ它实现了发酵食品、 药物等的工业化生产ꎬ极大地改善了人们的生活ꎮ 知识点一　 发酵工程的基本环节 基础知识􀅰双基夯实 　 　 发酵工程一般包括菌种的选育 　 ꎬ扩大培 养ꎬ培养基的配制、　 灭菌　 ꎬ接种ꎬ　 发酵　 ꎬ 产品的分离、提纯等方面ꎮ １. 选育菌种:性状优良的菌种可以从　 自然 界　 中筛选出来ꎬ也可以通过　 诱变育种　 或　 基 因工程育种　 获得ꎮ ２. 扩大培养:工业发酵罐的体积很大ꎬ接入 的菌种总体积也较大ꎬ因此在发酵之前还需要 对菌种进行　 扩大培养 　 ꎮ ３. 配制培养基:在菌种确定之后ꎬ要选择原 料制备培养基ꎮ 培养基的配方要经过　 反复试 验　 才能确定ꎮ ４. 灭菌:发酵工程中所用的菌种大多是单 一菌种ꎮ 一旦有杂菌污染ꎬ可能导致产量大大 下降ꎮ 因此ꎬ 　 培养基　 和 　 发酵设备 　 都必 须经过严格的灭菌ꎮ ５. 接种:扩大培养的菌种和灭菌后的　 培 养基　 加入发酵罐中ꎮ 大型发酵罐有计算机控 制系统ꎬ能对发酵过程中的温度、ｐＨ、溶解氧、罐 压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和 控制ꎮ ６. 发酵罐内发酵:在发酵过程中ꎬ要随时检 测培养液中的 　 微生物数量　 、 　 产物浓度　 等ꎬ以了解发酵进程ꎮ 还要及时添加必需的　 营养 组分　 ꎬ要严格控制　 温度　 、　 ｐＨ　 和溶解氧 等发酵条件ꎮ ７. 分离、提纯产物:如果发酵产品是微生物 细胞本身ꎬ可在发酵结束之后ꎬ采用 　 过滤 　 、 　 沉淀　 等方法将菌体分离和干燥得到产品ꎮ 如果产品是代谢物ꎬ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ꎮ 活 学 巧 练 　 　 １. 发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛 选出来的ꎮ ( × ) ２. 发酵工程的中心环节是选育菌种ꎮ ( × ) ３. 发酵工程中要对培养基进行灭菌ꎬ发酵 设备不用灭菌ꎮ ( × ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 021 合 作 探 究 　 　 １. 利用酵母菌进行酒精发酵过程中为什么 要“先通气后密封”? ２. 啤酒生产中ꎬ发酵是重要环节ꎬ发酵后 期ꎬ如果密封不严ꎬ会使啤酒变酸ꎬ你知道这是 发生了什么变化吗? 课内探究􀅰名师点睛 　 　 １. 对发酵工程概念的理解 原理 发酵原理和工程学原理 所用生物 常规菌种、基因工程改造的 “工程菌” 菌 种、诱变育种获得的菌种等 过程 实质 利用微生物进行产品生产 产物 通过微生物的大量繁殖获得所需产品、次 生代谢物和菌体本身 　 　 ２. 发酵工程基本环节分析 　 　 典例 １ 某高校采用下图所示的发酵罐 进行葡萄酒主发酵过程的研究ꎬ下列叙述错误 的是 ( Ｂ ) Ａ. 夏季生产果酒时ꎬ常需对罐体进行降温 处理 Ｂ. 乙醇为挥发性物质ꎬ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 　 　 变式训练❶ 发酵工程在工业生产上得 到广泛应用ꎬ其生产流程如图所示ꎮ 结合赖氨 酸或谷氨酸的生产实际ꎬ下列说法错误的是 ( Ｄ ) 　 　 Ａ. ①为诱变育种ꎬ②为提取、分离和纯化等 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ꎬ可及时添加必需的营养组分 Ｃ. 由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧 菌ꎬ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 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋