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

1.3发酵工程及其应用的学案 【学习目标】 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。 核心素养：1.文化基础：举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。 2.自主发展：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.社会参与：认可发酵工程在生产上的重要应用价值。 【学习重难点】 【教学重点】发酵工程的基本环节、发酵工程的应用。 【教学难点】发酵工程的基本环节。 【预习新知】 发酵工程的基本环节 1．发酵工程的定义 通过现代工程技术，利用微生物的特定功能，生产人类所需的产品的过程。发酵工程一般包括____________，扩大培养，培养基的配制、________，接种，________，产品的分离、提纯等方面。 2．发酵工程的基本环节 (1)选育菌种：性状优良的菌种可以从________中筛选出来，也可以通过________或____________获得。 (2)扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也要较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行________。 (3)配制培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。培养基的配方要经过________才能确定。 (4)灭菌：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，________和________都必须经过严格的灭菌。 (5)接种：扩大培养的菌种和灭菌后的________加入发酵罐中。大型发酵罐有计算机控制系统，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。 (6)发酵罐内发酵：在发酵过程中，要随时检测培养液中的____________、________等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的________，要严格控制________、________和溶解氧等发酵条件。 (7)分离、提纯产物：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用____________等方法将菌体分离和干燥得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的____________措施来获得产品。 答案： 1．菌种的选育　灭菌　发酵 2．(1)自然界　诱变育种　基因工程育种　(2)扩大培养　(3)反复试验　(4)培养基　发酵设备　(5)培养基(6)微生物数量　产物浓度　营养组分　温度　pH　(7)过滤、沉淀　提取、分离和纯化 发酵工程的应用 1. 发酵工程的特点：发酵工程有其生产条件 、原料来源 且价格 、产物 、废弃物对环境的污染 和 等特点 2. 啤酒的工业化生产流程：啤酒的工业化生产流程主要分为 和 两个阶段。具体为 ，焙烤， ， ，蒸煮，发酵， ，终止环节。 3. 发酵工程的具体应用 应用领域 应用成果 实例 在食品工业上的应用 生产传统发酵产品 、 增味剂、 、防腐剂等 生产酶制剂 加酶洗衣粉中的蛋白酶、脂肪酶等 在医药工业上的应用 将动植物目的基因转移到 中，获得具有某种药物生产能力的微生物，通过发酵技术获得所需药物 胰岛素、干扰素、紫杉醇等 将 直接改造，通过发酵技术获得药物 生长激素释放抑制激素 将病原体的抗体基因转入微生物中，或得表达产物即可作为疫苗使用 在农牧业上的应用 生产微生物肥料 、 用苏云金杆菌防治农林害虫；用白僵菌防治 、 等 单细胞蛋白作为食品添加剂；单细胞蛋白制成生物饲料等 【易错提示】 关于发酵罐使用的三点提醒 (1)发酵罐在使用前要进行灭菌,培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌,空气采用过滤的方法除菌。 (2)对于需氧发酵,为了防止杂菌污染,应该从空气入口通入无菌空气。 (3)搅拌的作用: a.使空气和发酵液充分混合,增加培养液中的溶解氧; b.使菌种与培养液充分接触,提高原料利用率。 【深化探究】 探讨点一　发酵工程基本环节分析及应用：观察分析教材第22、23页图19，思考回答下列问题： 1.完善发酵基本环节的流程图。 2．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？