第3节 发酵工程及其应用（Word教参）-【优化指导】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2019 不定项版）

第3节　发酵工程及其应用 课时目标 1.采用模型与建模的方法，归纳发酵工程的基本环节。(科学思维) 2．概述发酵工程的发展，认同发酵工程的发展离不开科技的进步。(科学探究) 3．认同发酵工程极大地改善了人们的生活。(社会责任) [对应学生用书P21] 一、发酵工程的概念和基本环节 1．发酵工程的概念：指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。 2．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 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 a．利用生产蛋白酶的霉菌(如黑曲霉)，将大豆等原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，经淋洗后调制成酱油。 b．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 a．利用黑曲霉发酵制得食品酸度调节剂——柠檬酸。 b．由谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸，经过一系列处理制成味精。 ③生产酶制剂：发酵制得α­淀粉酶、β­淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。 (2)在医药工业上的应用 ①利用发酵工程生产抗生素、氨基酸、激素和免疫调节剂等。 ②采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物；或直接改造菌种，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。如生产生长激素释放抑制激素、乙型肝炎疫苗等。 (3)在农牧业上的应用 ①生产微生物肥料：根瘤菌肥、固氮菌肥。 ②生产微生物农药：利用微生物或其代谢物来防治病虫害。 ③生产微生物饲料：单细胞蛋白。 (4)在其他方面的应用 发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。 ◆名师点睛 1．温度、pH和溶解氧是影响代谢途径的重要因素。 2．发酵生产排出的气体和废弃物不能直接排放到外界环境中。 3．培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 4．发酵条件的控制直接影响发酵产品的质和量。 5．发酵工程可大批量生产发酵产品，降低相应的生产成本和使用成本。 6．传统发酵技术得到的产品一般不进行分离、提纯，而发酵工程得到的产品需根据发酵产品类型进行分离、提纯。 ◆思维启迪 1．现代发酵工程和传统发酵技术所用菌种的来源有什么区别？ 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．酱油是每个家庭必备的调味品，酱油生产过程为蒸煮→制曲→发酵→抽油→沉淀→调配→灭菌→质量检验→灌装→产品。那么酱油生产过程的中心环节是哪一步？ 提示：发酵。 ◆概念检测(对的画“√”，错的画“×”) 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．为提高生产效率，现代发酵工程中所用的菌种大多是复合菌种。(　　×　　) 4．发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，但废弃物对环境污染很大，不易处理。(　　×　　) 5．目前的酶制剂全部是微生物发酵生产的。(　　×　　) 6．单细胞蛋白指通过发酵获得的微生物菌体。(　　√　　) 备课札记 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [对应学生用书P23] 任务一 发酵工程的基本环节 发酵工程的基本环节如下图所示。 [问题探究] 1．在菌种确定以后，培养基的配方要经过反复的试验才能确定的原因是什么？ 答案：由于培养基的组成对菌种有多方面的影响，因此在生产实践中，培养基的配方要经过反复的试验才能确定。 2．怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 答案：在发酵过程中，要随时取样检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养成分，以满足菌种的营养需要。同时，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 3．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？ 答案：不能。因为发酵过程可能产生一些有害物质，会污染环境。为了减少或避免污染物的产生和排放，应对排出的气体和废弃培养液等进行二次清洁或灭菌处理。 1．发酵罐的结构及各结构的主要用途 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(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