1.3发酵工程及其应用（教学设计）-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

新教材生物学 人教版 选择性必修3 生物技术与工程 第1章 第3节 教学设计 第1章　发酵工程 第3节　发酵工程及其应用 目录 一、核心素养对接 二、必备知识 三、探究实践 四、深化归纳 五、应用创新 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 第1章　发酵工程 第3节　发酵工程及其应用 一、核心素养对接 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．根据发酵产品和利用微生物的不同，讨论发酵工程中的发酵条件及控制方法。 3．认可发酵工程在生产上重要的应用价值。 二、必备知识 （一）发酵工程的概念和基本环节 1．发酵工程的基本环节 发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵。 2．发酵装置 微思考 发酵罐中设计搅拌叶轮进行搅拌的意义是什么？ 提示：使菌种与发酵底物能充分接触，提高发酵效率。 （二）发酵工程的应用 1．特点 (1)生产条件温和。 (2)原料来源丰富且价格低廉。 (3)产物专一。 (4)废弃物对环境的污染小和容易处理。 2．在食品工业上的应用 (1)生产传统的发酵产品。 ①优点：产品的产量和质量明显提高。 ②实例： a．大豆中的蛋白质酱油 b．啤酒的工业化生产流程： (2)生产各种各样的食品添加剂：酸度调节剂、增味剂、着色剂、增稠剂、防腐剂等。 (3)生产酶制剂：在食品工业中，经常用到一些酶制剂，如α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。 3．在医药工业上的应用 (1)发酵工程可以生产抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等。 (2)基因工程与发酵技术相结合生产所需要的产品。 4．在农牧业上的应用 主要表现在生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等方面。 微思考 单细胞蛋白可以作为食品添加剂。单细胞蛋白是微生物产生的单一纯净的蛋白质吗？ 提示：不是，单细胞蛋白是微生物菌体。 5．在其他方面的应用 (1)CO2资源化利用。 (2)极端微生物的应用。 (3)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域。 判一判(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。 (×) 提示：发酵工程的菌种也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。 2．发酵工程的中心环节是选育菌种。 (×) 提示：发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵。 3．发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。 (×) 提示：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 4．利用微生物农药防治农林虫害属于化学防治。 (×) 提示：利用微生物农药防治农林虫害属于生物防治。 5．微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 (√) 三、探究实践 核心点一：发酵工程的基本环节 合作探究 1．现代发酵工程和传统发酵技术所用菌种的来源有什么差异？ 提示：传统发酵技术用的菌种一般是原材料中天然存在的多种菌种，而现代发酵工程用的菌种是通过微生物培养技术获得的单一菌种。 2．与化工生产相比，为什么发酵工程的生产条件比较温和？ 提示：发酵是利用微生物的代谢将原料进行转化，而微生物细胞代谢是在常温常压条件下进行的，因此发酵工程的生产条件比较温和。 3．发酵过程中需要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，原因是什么？ 提示：环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。 4．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、沉淀等方法将菌体分离和干燥。如果产品是代谢物，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。 5．在进行发酵生产时，排出的气体和废弃的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。 核心点二：发酵工程的应用 合作探究 　　发酵工程以其生产条件温和、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，在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。 1．分析下列产品需要利用发酵工程技术进行生产的有哪些？ ①生产单细胞蛋白饲料　②利用工程菌生产胰岛素　③工厂化生产青霉素 提示：①②③。生产单细胞蛋白饲料、利用工程菌生产胰岛素、工厂化生产青霉素均需要利用发酵工程技术。 2．酱油、各种酒类、柠檬酸和谷氨酸的生产分别利用了哪种微生物的发酵？ 提示：酱油、各种酒类、柠檬酸和谷氨酸的发酵生产利用的微生物分别是霉菌(如黑曲霉)、酿酒酵母、黑曲霉和谷氨酸棒状杆菌。 3．与传统的手工发酵相比，在啤酒的工厂化生产中，哪些工程技术使啤酒的产量和品质明显提高？ 提示：菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。 四、深化归纳 1．选育菌种 (1)常用菌种：主要是细菌、酵