1.3 发酵工程及其运用（第二课时）-【精讲课堂】2024-2025学年高二生物同步教学实用课件（人教版2019选择必修3）

第3节：发酵工程及其应用 （第二课时） 以信息技术为支撑；以现代教育教学理论为指导；强调新型教学模式的构建；教学内容具有更强的时代性和丰富性；教学更适合学生的学习需要和特点。信息化教学不仅仅是在传统教学的基础上对教学媒体 和手段的改变,而且是以现代信息技术为基础的整体的教学体系的一系列的改革和变化。 授课人：大道至简 微信：a533722113333 第一章 发酵工程 1 核心素养 1.科学思维：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.科学探究：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。 2．社会责任：关注发酵工程在食品、医药、农牧业的应用，倡导健康、安全的生产和生活。 2 一、发酵工程的运用 （一）优点： （二）运用： 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。 发酵工程在食品工业、医药工业、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。 一、发酵工程的运用 （二）运用： 1.在食品工业上的应用： (1)生产传统的发酵产品：如酱油、各种酒类等。发酵工程使这些产品的产量和质量明显提高。 实例1:酱油的生产 实例2:各种酒类的生产 酱油 大豆(主要原料) 黑曲霉 (蛋白酶) 小分子肽和氨基酸 淋洗、调制 谷物或水果 酿酒酵母 各种酒类 一、发酵工程的运用 啤酒的工业化生产流程（视频） 一、发酵工程的运用 啤酒的工业化生产流程 ⑥发酵 酵母菌将糖转化为酒精和CO2。 ⑦消毒 杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期 大麦 水 糖化罐 糖浆 啤酒花 冷却 过滤 装瓶 装罐 储存罐 ①发芽 大麦种子发芽，释放淀粉酶 ②烘培 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活 ③碾磨 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉 ④糖化 淀粉分解，形成糖浆 ⑤蒸煮 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。 ⑧终止 过滤、调节，分装进行出售 一、发酵工程的运用 啤酒花的作用？ 1.使啤酒具有清爽的芳香气、苦味和防腐力。 2.形成啤酒优良的泡沫。 3.有利于麦芽汁的澄清。 4.平衡麦芽汁的自然甜度并激发食欲。 一、发酵工程的运用 啤酒的工业化生产流程 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 主发酵： 消毒 终止 后发酵: 完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成。一般5~10d 主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。一般1~2个月。 啤酒的工业化生产流程 讨论1.酵母菌酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”？ “通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖； “密封”的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。 酒精在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为醋酸。 讨论2.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？ 一、发酵工程的运用 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 主发酵: 消毒 终止 后发酵: 完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成。一般5~10d 主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下 储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。一般1~2个月。 讨论3.与传统的手工发酵相比，在上面啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高? 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。 一、发酵工程的运用 啤酒的工业化生产流程 4.现在市面上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理等。有人认为饮用“精酿”啤酒比饮用“工业”啤酒更健康，你怎么看待这个问题？“精酿”啤酒是小规模酿造产品，发酵时间长、产量低和价格高，却依然有着市场需求，我们如何辩证地看待大规模生产与小规模制作？ 应该辩证地看待这一产品。一方面，这类产品具有多样化的特点，能够满足一些人对独特口感的需求，或者满足一些人的时尚追求。另方面，这类产品是手工作坊式生产的，存在啤酒品质不稳定、价格昂贵的问题。 一、发酵工程的运用 啤酒的工业化生产流程 类别 “精酿”啤酒 “工业”啤酒 原料 是否添加食品添加剂 麦芽汁浓度 发酵时间 特点 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 不添加 添加 较高，口味浓郁 较低，口味清淡 长，可达2个月 短，通常7天左右 产量低、价格高 产量高、价格低 一、发酵工程的运用 （二）运用： 1.在食品工业上的应用： (2)生产各种各样的食品添加剂 ①食品添加剂优点 增加食物的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期。 ②实例1——柠檬酸 柠檬酸是一种食品酸度调节剂； 可以通过黑曲霉的发酵制得； ③实例2——味精 谷氨酸经过一系列处理就能制成味精； 由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸； 柠檬酸 淀粉 淀粉酶 葡萄糖 黑曲霉 柠檬酸合成酶 谷氨酸棒状杆菌 发酵 谷氨酸 味精 处理 氧气 一、发酵工程的运用 添加了柠檬酸的饮料 添加剂类型 举例 酸度调节剂 L-苹果酸、柠檬酸、乳酸 增味剂 5‵-肌苷酸二钠、谷氨酸钠 着色剂 β-胡萝卜素、红曲黄色素 增稠剂 黄原胶、β-环状糊精、结冷胶 防腐剂 乳酸链球菌素、溶菌酶 （二）运用： 1.在食品工业上的应用： (2)生产各种各样的食品添加剂 增加食品的营养 改善食品的口味、色泽和品质 延长食品的保存期 食品添加剂的作用 一、发酵工程的运用 （二）运用： 1.在食品工业上的应用： (3)生产酶制剂 ①常见酶制剂 α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶 ②酶制剂应用 食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等。 ③酶制剂来源 少数由动植物生产； 绝大多数通过发酵工程生产。 一、发酵工程的运用 （二）运用： 2.在医药工业上的应用： 基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合 动植物的基因 微生物 直接改造微生物 转入 微生物 病原体的 抗原基因 转入 发酵 工程 药物 药物 疫苗 各种抗生素 多种氨基酸 多种激素 多种免疫调节剂 一、发酵工程的运用 （二）运用： 2.在医药工业上的应用： 一、发酵工程的运用 改造菌种 02 工程菌 01 疫苗 03 利用经过基因改造的微生物进行发酵生产生长激素释放抑制激素 未来可能用微生物来生产过去只能从植物中提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物 将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵生产疫苗 （二）运用： 2.在医药工业上的应用： 基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合 一、发酵工程的运用 （二）运用： 3.在农牧工业上的应用： （1）生产微生物肥料 ①微生物肥料的种类 根瘤菌肥、固氮菌肥 ②微生物肥料的作用 微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长； 有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生. 一、发酵工程的运用 （二）运用： 3.在农牧工业上的应用： （2）生产微生物农药 ①微生物农药的作用 利用微生物或其代谢物来防治病虫害 ②防治类型 属于生物防治 ③实例 微生物或代谢产物 防治病虫害种类 苏云金杆菌 80多种农林害虫 白僵菌 玉米螟、松毛虫 一种放线菌产生的抗生素（井冈霉素） 水稻枯纹病 一、发酵工程的运用 微生物农药防治和化学农药防治的比较 项目 微生物农药防治 化学农药防治 防治机理 优点 缺点 利用微生物或代谢物进行防治 成本低、无污染，可以维持生态平衡 防治速度慢 利用化学药剂（如杀虫剂、杀鼠剂）等进行防治 见效快，操作简单 成本高，污染环境，不利于维持生态平衡 （二）运用： 3.在农牧工业上的应用： 一、发酵工程的运用 （二）运用： 3.在农牧工业上的应用： （3）生产微生物饲料 ①原理：微生物含有丰富的蛋白质，且繁殖速度快。 ②实例1——单细胞蛋白 许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白。 单细胞蛋白应用——食品添加剂、微生物饲料； ③实例2-乳酸菌 在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。 单细胞蛋白 一、发酵工程的运用 （二）运用： 4.在其他方面的应用： （1）解决资源短缺与环境污染问题 随着对纤维素水解研究的不断深入，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。 （2）将极端微生物应用于生产实践 自然界中还存在着一定数量的极端微生物，它们能在极端恶劣的环境（如高温、高压、高盐和低温等环境）中正常生活。 例如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。 一、发酵工程的运用 意 义 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。 我国概况 截至2015年，我国生物发酵产业年总产值近2 900亿元，产品总量位居世界第一。我国是名副其实的发酵大国。 一、发酵工程的运用 课堂小结 应用 食品工业 生产传统的发酵产品 酱油的生产 酒类的生产 生产食品添加剂 生产酶制剂 医药工业 生产抗生素、氨基酸、激素和免疫调节剂等 生产疫苗 农牧业 生产微生物肥料 生产微生物农药 生产微生物饲料 其他方面 课堂练习 1.（ 多 选 ）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。下列说法正确的是（ ） 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 ACD 3.下列不属于发酵工程应用的是( ) A.利用工程菌生产人生长激素释放抑制激素 B.利用啤酒酵母酿造啤酒 C.用培养的人细胞构建人造皮肤 D.用酵母菌生产作为食品添加剂的单细胞蛋白 2.发酵罐发酵的过程中，使温度升高的热量来源于(　　) ①冷却水供应不足　②微生物代谢旺盛　③培养基不新鲜　④搅拌　 ⑤放料口排出产物 A.①②③④⑤　　　 B.②③④ C.①④ D.②④ 课堂练习 D C 4．发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答相关问题。 (1)图中①表示的育种方法是 ________________。 (2)人工控制微生物代谢的措施包括 _____________________ 和 __________________________。 (3)在赖氨酸或谷氨酸发酵过程中，产物源源不断 地产生，这说明该生产采用了________的发酵方式。在生产过程中，常需增加通氧量，因此判断赖氨酸或谷氨酸发酵菌种为 ______菌。 (4)当发酵生产的产品是代谢产物时，还要采用____________________等分离提纯的方法进行提取。 诱变育种 改变微生物遗传特性 　 控制生产过程中的各种条件 连续培养 好氧 萃取(或蒸馏或离子交换等) 课堂练习 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $$