第1章 第3节 发酵工程及其应用(课件PPT)-【新课程学案】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 单选）

第3节 发酵工程及其应用 明学习目标 1.概述发酵工程及其基本环节。 2.举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值。 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 1 2 3 聚焦•学案(一)　发酵工程的基本环节有哪些 聚焦•学案(二)　发酵工程有哪些应用 随堂小结即时回顾与评价 4 NO.1 聚焦•学案(一)　发酵工程的基本 环节有哪些 基础—自主学习 [助读教材] 1.发酵工程的主要内容 发酵工程一般包括____________,___________,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产物的_____________等方面。 菌种的选育 扩大培养 分离、提纯 2.发酵工程的基本环节 自然界 诱变育种 发酵设备 微生物数量 必需的营养成分 温度、pH和溶解氧　 过滤、沉淀 提取、分离和纯化 微点品悟 1.判断下列表述的正误 (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)谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N⁃乙酰谷氨酰胺。 ( ) (4)现代发酵工程中所用的菌种大多是复合菌种以提高生产效率。( ) × × √ × 2.下列关于微生物发酵工程的说法,正确的是 (　　) A.菌种选育是发酵工程的中心环节 B.只要不断地向发酵罐中通入液体培养基,就能保证发酵的正常进行 C.在发酵过程中,要严格控制温度、pH、溶解氧与搅拌叶轮转速等发酵条件,否则会影响菌种代谢产物的形成 D.在谷氨酸发酵过程中,当pH呈酸性时,生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸 √ 解析:发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,A错误;发酵过程中应随时检测培养液中的微生物数目、产物浓度等,同时应对发酵过程中的一些条件进行控制才能保证发酵的正常进行,B错误;微生物发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧与搅拌叶轮转速等发酵条件,因为环境条件的变化不仅会影响菌种的生长和繁殖,还会影响代谢产物的形成,C正确;谷氨酸棒状杆菌在谷氨酸发酵的过程中,当pH呈酸性时,会生成谷氨酰胺和N⁃乙酰谷氨酰胺,D错误。 深化—合作学习 [活动质疑] 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。如工业上常用谷氨酸棒状杆菌(好氧细菌)发酵大量生产味精。回答下列问题: (1)微生物菌种资源丰富,选择发酵工程所用的菌种时需要考虑哪些因素? 提示:需要考虑的因素包括在低成本的培养基上能迅速生长繁殖;生产所需代谢物的产量高;发酵条件容易控制;菌种不易变异、退化等。 (2)怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要? 提示:要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制,使其最适合微生物的生长繁殖,同时及时添加必需的营养成分。 (3)在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液能直接排放到外界环境中吗?为什么? 提示:不能。发酵过程中产生的气体和废弃培养液需经过相应的净化设备,达到国家排放要求后才能排放到外界环境中。因为发酵过程中产生的某些气体和废弃培养液可能对人及其他生物或环境有害。 (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。 1.影响发酵过程的因素 系统认知 温度 ①温度影响酶活性; ②温度影响生物合成的途径; ③温度影响发酵液的物理性质,以及菌种对营养物质的分解吸收等 pH ①pH能够影响酶的活性,以及细胞膜的带电荷状况; ②pH影响培养基中营养物质的分解等 溶解氧 氧的供应对需氧发酵来说,是一个关键因素。必须向发酵液中连续补充大量的氧,并要不断地进行搅拌,这样可以提高氧在发酵液中的溶解度 营养物质 的浓度 发酵液中各种营养物质的浓度,特别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度,会直接影响菌体的生长和代谢产物的积累 续表 2.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节 [典例]　(2024·山东高考)在发酵过程中,多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体,菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时,可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是 (　　) A.相同菌体密度下,菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B.发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C.发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D.发酵结束后,将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品 √ [解析]　黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧,在相同菌体密度下,菌球体越大,越不容易获得氧气,柠檬酸产生速率越慢,A正确。由“菌体内铵离子浓度升高时,可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制”可知,发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量,B正确。大部分细菌适合在中性或弱碱性环境中生存,发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长,C正确。柠檬酸属于代谢物,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,D错误。 1. (2024·长春高二期末)发酵工程在工业生产上得到广泛应用,其生产流程如图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际,下列说法错误的是 (　　) 迁移应用 A.①为诱变育种,②为萃取(或蒸馏或离子交换等) 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,可采用连续培养的发酵方式 C.由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌,在生产过程中必须连续增加通氧量 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 解析:人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物的遗传特性、控制生产过程中的各种条件(即发酵条件)等,D错误。 √ 2.(2024·济宁高二期末)味精是一种鲜味剂,利用发酵技术生产味精的主要过程为原料→淀粉糖化→通气发酵→发酵产物提取→味精制造→包装。下列说法错误的是 (　　) A.生产味精需要的谷氨酸棒状杆菌是好氧型生物 B.淀粉的糖化分解有利于发酵过程的充分进行 C.发酵时需将发酵液的pH调节为中性或弱酸性 D.从发酵液中获得谷氨酸需要采取适当的提取、分离和纯化措施 √ 解析:由题干中生产味精需通气发酵可知,生产味精需要的谷氨酸棒状杆菌是好氧型生物,A正确。淀粉的糖化作用是在发酵过程中继续利用微生物所分泌的淀粉酶等将碳水化合物分解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等,淀粉的糖化分解有利于发酵过程的充分进行,B正确。谷氨酸棒状杆菌在发酵过程中要严格控制发酵液的pH,在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸;在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N⁃乙酰谷氨酰胺,C错误。发酵结束后,要想获得纯净谷氨酸,应采取适当的提取、分离和纯化措施,D正确。 NO.2 聚焦•学案(二)　发酵工程有 哪些应用 基础—自主学习 [助读教材] 1.在食品工业上的应用 (1)生产传统的发酵产品。如各种酒类。 (2)生产各种各样的_____________。如味精。 (3)生产_________。如α⁃淀粉酶、β⁃淀粉酶。 食品添加剂 酶制剂 2.在医药工业上的应用 生产抗生素、氨基酸、激素和免疫调节剂等。______工程、_________工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。 基因 蛋白质 3.在农牧业上的应用 生产微 生物肥料 微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的_____________ __________等来增进土壤肥力,改良土壤结构 生产微 生物农药 微生物农药是利用____________________来防治病虫害的 生产微 生物饲料 通过发酵获得了大量的微生物菌体,即______________,并制作成微生物饲料 有机酸、生物 活性物质 微生物或其代谢物 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_______________________等方面的重大问题上,作出了越来越大的贡献。 粮食、环境、健康和能源 1.判断下列表述的正误 (1)微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物的菌体。 ( ) (2)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量的微生物分泌蛋白。 ( ) (3)发酵工程一般用半固体培养基。 ( ) (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。 ( ) 微点品悟 √ × × × 2.下列有关发酵工程应用的说法,错误的是 (　　) A.发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品 B.柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产 C.发酵工程可以生产多种药物,但是不能生产疫苗 D.发酵工程生产的单细胞蛋白可以制成微生物饲料 解析:乙型肝炎疫苗可用发酵工程的方法生产,C错误。 √ 3.(教材P24、P25“思考·讨论”变式训练)将啤酒的工业化生产流程各环节和对应的作用连线。 深化—合作学习 [系统认知] 1.啤酒发酵的过程及内容 2.“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别 类别 “精酿”啤酒 “工业”啤酒 原料 只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水 麦芽、啤酒花、酵母菌、水、大米、玉米、淀粉等 食品添加剂 不添加 添加 麦芽汁浓度 较高,口味浓郁 较低,口味清淡 发酵时间 发酵时间长,可达2个月 发酵时间短,通常7天左右 特点 产量低、价格高 产量高、价格低 1.黄酒源于中国,与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。某黄酒酿制工艺流程如图所示,下列分析错误的是 (　　) 迁移应用 A.a表示加入菌种酵母菌 B.发酵温度需要控制在30~35 ℃ C.消毒的目的是杀死黄酒中的大多数微生物 D.图中“糖化”是指淀粉分解,形成糖浆 解析:制造黄酒利用的是酵母菌的无氧呼吸,加入的菌种是酵母菌,A正确;发酵温度需要控制在18~30 ℃,B错误;消毒的目的是杀死黄酒中的大多数微生物,并延长其保存期,C正确;糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子的过程,即形成糖浆,以便酵母菌的利用,D正确。 √ 2.啤酒的工业化生产中,大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后,最终过滤、调节、分装。下列说法错误的是 (　　) A.用赤霉素处理大麦,可使大麦种子无须发芽就能产生α⁃淀粉酶 B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C.糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵 D.通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期 √ 解析:赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α­淀粉酶相关基因的表达，促进α­淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶，A正确；焙烤是为了去除大麦种子中的水分，可以杀死大麦种子的胚，但是没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮(产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；利用转基因技术可以改造酵母菌，可以减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，D正确。 3.(2024·江西高考)井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素,它由吸水链霉菌井冈变种(JGs,一种放线菌,菌体呈丝状生长)发酵而来,在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述,正确的是 (　　) A.JGs可发酵生产井冈霉素,因为它含有能够编码井冈霉素的基因 B.JGs接入发酵罐前需要扩大培养,该过程不影响井冈霉素的产量 C.提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度,会提高井冈霉素的产量 D.稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化 √ 解析:基因表达的产物是蛋白质,而井冈霉素是JGs发酵生产的一种氨基寡糖类抗生素,是JGs的代谢物,A错误;JGs接入发酵罐前需要扩大培养,该过程会影响JGs的数量,进而影响井冈霉素的产量,B错误;在一定范围内提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度,会提高井冈霉素的产量,但若浓度过大,反而会降低井冈霉素的产量,C错误;JGs是一种放线菌,菌体呈丝状生长,形成的菌落难以区分,因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化,D正确。 随堂小结即时回顾与评价 NO.3 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.发酵工程一般包括_________________________________________ __________________________等方面。 2.选育性状优良菌种的方法有__________________________________ __________________。 3.分离、提纯产物时,如果发酵产品是微生物细胞本身,可采用_______ ____________________________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。 菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接 种,发酵,产物的分离、提纯 从自然界中筛选出来;通过诱变育种或 基因工程育种获得 过滤、 沉淀等方法将菌体分离和干燥 提取、分离和纯化 1.(2024·重庆一中期末)与传统发酵技术相比,发酵工程的产品种类更加丰富,产量和质量明显提高。下列相关叙述正确的是 (　　) A.发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵 B.发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 C.传统发酵食品是利用天然存在的菌种进行纯种发酵制作而成 D.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 √ 三、综合检测反馈 解析:发酵工程与传统发酵技术都需要利用微生物来进行发酵,A错误;传统发酵技术利用的是混合菌种的发酵作用制作食品,C错误;单细胞蛋白是指利用发酵工程获得的大量的微生物菌体,D错误。 2.燃料乙醇是一种绿色燃料。研究人员利用酵母菌以霉变的木薯和小麦为原料,混合发酵生产燃料乙醇,流程图如下。下列叙述错误的是 (　　) A.Ⅰ阶段是该发酵生产的中心环节 B.Ⅱ阶段步骤①是接种酵母菌 C.Ⅱ阶段应严格控制环境条件 D.Ⅲ阶段步骤②是产物的分离、提纯 解析:分析题图可知,Ⅱ阶段是该发酵生产的中心环节,A错误。 √ 3.高酒精度啤酒(酒精浓度≥7.5% vol),由于其高酒精度、高发酵度、低残糖等特点,受到越来越多消费者的青睐,其酿造工艺如图所示。下列有关叙述错误的是 (　　) A.生产啤酒用的发酵罐和糖浆等原料都需要经过灭菌 B.多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母细胞代谢的影响 C.主发酵过程中还原糖主要用于有氧呼吸,其产生的CO2会使pH下降 D.发酵过程中要适时往外排气,后发酵时期可以延长排气时间间隔 √ 解析:生产啤酒用的发酵罐和糖浆等原料都需要经过灭菌,防止原料自带的杂菌污染发酵,A正确;多次分批补加葡萄糖可以减少发酵初期的高渗透压对酵母细胞代谢的影响,B正确;主发酵过程中还原糖主要用于无氧呼吸产生酒精,同时无氧呼吸也会产生CO2会使pH下降,C错误;发酵过程中要适时往外排气,后发酵时期由于糖类物质不充足,产生的气体较少,可以延长排气时间间隔,D正确。 4.(2024·北京海淀期末)嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯(PHA,一种新型生物塑料),在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分离得到一株嗜盐单胞菌,在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵生产PHA,其流程如下图所示。下列相关叙述不正确的是 (　　) A.利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌 B.高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长 C.上清液循环利用,有利于节约物质和能量 D.发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA √ 解析:嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA,不能用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌,A错误;高盐、高pH的发酵液使杂菌因失水过多或蛋白质变性而死亡,故可抑制杂菌生长,B正确;上清液可以循环利用,可避免物质和能量的浪费,C正确;嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA,在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒,因此发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA,D正确。 课时跟踪检测 NO.4 1 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A级——固基础,注重综合 1.下列关于发酵工程的叙述,错误的是(　　) A.发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵 B.发酵过程中应对发酵条件进行控制 C.发酵工程的原料来源丰富、价格低廉,产物专一,在许多领域得到了广泛应用 D.发酵工程大多使用单一菌种进行发酵,所以生产过程不需要进行无菌操作 解析:发酵工程大多使用单一菌种进行发酵,但是生产过程也需要进行无菌操作,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2.发酵工程在现代生物工程中的地位越来越重要。下列有关发酵过程的叙述,错误的是 (　　) A.可以从自然界中选育出所需要的菌种 B.要随时取样,检测培养液的微生物数目、产物浓度等,以了解发酵进程 C.在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养成分 D.要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件 解析:随着发酵的进行,培养液中必需的营养成分减少,因此在发酵过程中需要及时向装置中再添加必需的营养成分,C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3.发酵工程的正确操作过程是 (　　) ①发酵　②培养基的配制　③灭菌　④产物的分离与提纯　⑤菌种的选育　⑥扩大培养　⑦接种 A.⑤②⑥⑦①③④ B.⑤⑥②③⑦①④ C.②⑤③⑦①⑥④ D.⑦⑥⑤②③①④ 解析:发酵工程的基本操作过程为菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵和产物的分离、提纯。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4.某工厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸,结果代谢物没有谷氨酸而产生谷氨酰胺和N⁃乙酰谷氨酰胺,其原因是 (　　) A.温度控制不适 B.通气量过多 C.pH呈酸性 D.溶解氧不足 解析:谷氨酸棒状杆菌发酵产生谷氨酸,受温度、pH、溶解氧、通气量与搅拌等发酵条件的限制。当pH呈酸性时,生成的代谢物就会是谷氨酰胺和N⁃乙酰谷氨酰胺。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5.下列有关发酵工程及其应用的叙述,正确的是 (　　) A.用单细胞蛋白制成的微生物饲料,可通过发酵工程从微生物细胞中提取 B.菌种的选育是发酵工程的中心环节,优良菌种可从自然界筛选出来 C.酱油制作中利用黑曲霉将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸 D.啤酒发酵过程中糖的分解和代谢物的生成主要在后发酵阶段完成 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析:单细胞蛋白是微生物菌体,并不是通过发酵工程从微生物细胞中提取获得的,A错误;发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,B错误;酱油制作中利用黑曲霉将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,C正确;啤酒发酵过程中大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6.利用发酵工程生产蓝莓酒需经过“清洗破碎→酶解→过滤→调整成分→接种→主发酵→倒灌过滤→后发酵→消毒→终止”等主要环节。下列叙述错误的是 (　　) A.酶解环节需要添加果胶酶和纤维素酶并控制酶解温度 B.工业发酵中为降低杂菌污染,发酵前需要对器具、原料等进行灭菌 C.酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成 D.主发酵和后发酵均需要密闭,且保持温度在28 ℃左右 解析:主发酵时前期需进行通气,让酵母菌大量繁殖,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 7.啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的,利用发酵工程生产啤酒的主要流程如图所示,其中糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列关于啤酒发酵的叙述正确的是 (　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A.破碎有利于淀粉酶与淀粉充分接触,提升反应速率 B.发酵工业生产中酵母菌需在持续通氧条件下进行发酵 C.在大规模的发酵生产中,将优良菌种直接接种到发酵罐 D.与“工业”啤酒不同,“精酿”啤酒一般需添加食品添加剂以改善口味 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 解析:破碎有利于淀粉酶与淀粉充分接触,提升反应速率,A正确;在酿造啤酒过程中,酵母菌开始进行有氧呼吸繁殖增加数量,后酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,所以不能持续通氧,B错误;在大规模的发酵生产中,将优良菌种扩大培养达到一定数量后接种到发酵罐,C错误;“精酿”啤酒一般不添加食品添加剂,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8.利用某种微生物发酵生产DHA油脂,可获取DHA(一种不饱和脂肪酸)。如图为发酵过程中物质含量变化曲线。下列叙述错误的是 (　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A.DHA油脂的产量与生物量呈正相关 B.温度的变化能影响DHA油脂的产量 C.葡萄糖代谢可为DHA油脂的合成提供能量 D.12~60 h,DHA油脂的合成对氮源的需求比碳源高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 解析:由图像分析可知，DHA油脂的产量和生物量均随着发酵的进行先逐渐增加后相对稳定，二者的变化呈正相关，A正确；温度的变化会影响微生物的生长繁殖，进而影响DHA油脂的产量，B正确；葡萄糖可用于微生物的呼吸作用，葡萄糖分解释放能量，可为DHA油脂的合成提供能量，C正确；由图可知，12～60 h间，发酵液中葡萄糖的减少量明显大于蛋白胨的减少量，由此推断，在此段时间，DHA油脂的合成对碳源的需求比氮源高，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9.下图为发酵工程生产产品的流程图,据图回答下列问题: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (1)若能生产人生长激素的工程菌是通过①培养的,①应该是_____________;若高产青霉素菌种是通过②培育的,②应该是________。  (2)根据培养基的用途,可以将它们分为______培养基和_______培养基。各种培养基的具体配方不同,但一般都含有_______________________等营养成分。培养基在使用之前要用_______________法进行灭菌。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 基因工程育种 诱变育种 选择 鉴别 碳源、氮源、水、无机盐 高压蒸汽灭菌 (3)整个过程的中心环节是______________,在该时期要随时取样检测培养基中的______________________等。同时。要严格控制__________________等发酵条件,因为环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,还会影响微生物________的形成。  (4)在发酵过程中要不断搅拌的目的是①_____________; ②__________________________________________。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 发酵罐内发酵 微生物数量、产物浓度 溶解氧、pH和温度 代谢物 增加溶氧量 使菌种与培养液充分接触,提高原料的利用率 (5)发酵产物分离、提纯时要根据产物的类型选择合适的方法。如果发酵产品是菌体本身,常常采用______________等方法分离、提纯;如果发酵产品是微生物的代谢物,还要根据_____________采取适当的提取、分离和纯化措施获得产品。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 过滤、沉淀 产物的性质 B级——强应用,体现创新 10.科研人员以裙带菜下脚料根茎为原料,以粮食加工副产品为辅料,通过微生物发酵技术开发裙带菜酱油,下图是其生产工艺流程,相关叙述错误的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 A．裙带菜茎、麸皮、豆粕和小麦混合物中的淀粉均可为米曲霉提供碳源和氮源 B．蒸料可以杀死原料中的杂菌，蒸料后冷却的目的是防止高温杀死菌种 C．通风培养有利于黑曲霉和米曲霉快速生长繁殖、分泌多种水解酶 D．盐浓度过低容易引起酸醅腐败，浓度过高会抑制蛋白酶活性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 解析:淀粉只含C、H、O，不能提供氮源，A错误；蒸料在高温下进行，可以杀死杂菌。蒸料后要接种菌种，因此蒸料后要先冷却，防止高温杀死菌种，B正确；黑曲霉和米曲霉是好氧微生物，通风培养有利于黑曲霉和米曲霉快速生长繁殖、分泌多种水解酶，C正确；适宜浓度食盐有抑制微生物繁殖的作用，盐浓度过低抑制作用弱，容易引起酸醅腐败，浓度过高会抑制蛋白酶活性，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11.为保障粮食安全,我国科研人员以富含纤维素的农业残渣(秸秆)为原料,利用基因工程改造面包酵母使其表面携带相关酶,可同时高效生产人工淀粉和单细胞蛋白。部分生产工艺如下图,下列叙述错误的是 (　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 注:面包酵母增殖的适宜温度为28~32 ℃,适宜pH为4.0~5.0;面包酵母发酵的适宜温度为24~35 ℃,适宜pH为5.0~5.8。 A.面包酵母的增殖能促进纤维二糖水解及淀粉合成 B．生产单细胞蛋白时选择30 ℃、pH 4.5的条件 C.本生产过程最宜在不加通气和搅拌的啤酒发酵罐中进行 D.生产前培养基高压蒸汽灭菌的条件可为100 kPa、121 ℃、20 min √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析:面包酵母表面携带促进纤维二糖水解的酶和促进淀粉合成的酶，因此其增殖能促进纤维二糖水解及淀粉合成，A正确；生产单细胞蛋白需要令酵母菌增殖，适宜温度为28～32 ℃，适宜pH为4.0～5.0，因此生产单细胞蛋白时可选择30 ℃、pH 4.5的条件，B正确；本生产过程要使面包酵母增殖，应当在有氧环境下进行，C错误；生产前培养基高压蒸汽灭菌的操作为121 ℃、100 kPa条件下处理15～30 min，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12.(2024·重庆一中期末)发酵工程在医药工业上的应用非常广泛,其中青霉素的发现和产业化生产进一步推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。产黄青霉菌是一种广泛存在于自然界中的霉菌,是生产青霉素的重要工业菌种。工业上生产青霉素的发酵工程流程如图所示。回答相关问题: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (1)对产黄青霉菌进行分离、纯化并计数采用了稀释涂布平板法,其可以用来计数的原理为_________________________________________ _______________________________________。  在制备该培养基时,除了添加必要的营养成分外,还需要将pH调至___性。  解析:稀释涂布平板法可以用来计数的原理是当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。在培养霉菌时,除了添加必要的营养成分外,一般还需要将培养基调至酸性。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的 一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌 酸 (2)接种之前的过程①②都属于___________。整个发酵过程的中心环节是_______________。  解析:在发酵之前需要对菌种进行扩大培养,图中过程①②都属于扩大培养过程。发酵罐中发酵是发酵工程的中心环节。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 扩大培养 发酵罐中发酵 (3)过程③需要严格的灭菌,否则由于____________________________ _____________,可能会导致青霉素产量下降。过程④可采用____________方法将菌体分离干燥。  解析:过程③配制的培养基需要严格的灭菌,在青霉素生产过程中如果存在杂菌,某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉,导致青霉素的产量大大下降。过程④获得的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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 某些杂菌会分泌青霉素酶将 青霉素分解掉 过滤、沉淀 (4)研究发现,某些青霉菌属于维生素营养缺陷型菌株,失去合成某种维生素的能力,只有在基本培养基中补充所缺乏的维生素后才能生长。某研究小组筛选出某种维生素营养缺陷型菌株,为了进一步确定该菌株的具体类型,他们把15种维生素按照不同组合分为5个小组,用5个滤纸片分别蘸取不同小组的维生素,然后覆于接种后的琼脂平板上培养一段时间。结果如下: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 组别 维生素组合 1 维生素A 维生素B1 维生素B2 维生素B6 维生素B12 2 维生素C 维生素B1 维生素D2 维生素E 烟酰胺 3 叶酸 维生素B2 维生素D2 胆碱 泛酸钙 4 对氨基 苯甲酸 维生素B6 维生素E 胆碱 肌醇 5 生物素 维生素B12 烟酰胺 泛酸钙 肌醇 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 实验结果显示1组和2组滤纸片周围产生生长圈(图2),则该营养缺陷型大肠杆菌不能合成的维生素是___________。若该菌株为叶酸和生物素的双营养缺陷型大肠杆菌,则其在培养基上形成菌落的位置是______________。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 维生素B1 3与5的交界处 解析:实验结果显示1组和2组滤纸片周围产生生长圈,比较表格中各种维生素组合,1组和2组含有而其他组不含有的维生素是维生素B1,所以该营养缺陷型大肠杆菌不能合成的维生素是维生素B1。只有3组含有叶酸,只有5组含有生物素,所以若菌株为叶酸和生物素的双营养缺陷型大肠杆菌,则其在培养基上形成菌落的位置是3与5的交界处。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 本课结束 $$