1.3发酵工程及其应用课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

本高中生物学课件以发酵工程为核心，系统梳理其基本环节（选育菌种、扩大培养等）、特点及在食品、医药、农牧业等领域的应用。通过青霉素生产实例导入，衔接菌种选育技术（自然筛选、诱变育种等），再以啤酒工业化流程、酱油生产等实例展开应用分析，构建“基础理论—技术环节—实际应用”的学习脉络，辅以工艺流程概述和实例细节作为学习支架。 特色在于以实例驱动教学，通过青霉素高产菌种选育、啤酒发酵条件控制等案例培养科学思维，结合“思考·讨论”“牛刀小试”环节落实探究实践。应用部分联系资源短缺、环境污染等现实问题，渗透态度责任。采用“理论+实例+习题”结构，小结清晰呈现多领域应用框架，助力学生构建知识体系，也为教师提供丰富教学素材，提升课堂效率。

从社会中来 P22 青霉素的生产 发酵工程（微生物工程） 青霉菌 青霉素 选育高产菌种、 发酵技术的发展 高产量、高质量 大规模生产发酵产品，就是 第3节 发酵工程及其应用 2 优良菌种来源的 ③基因工程育种 1、选育菌种 一、发酵工程基本环节： 产柠檬酸量高的黑曲霉 基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵过程，缩短生产周期 ①自然界中筛选： ②诱变育种： 高产青霉菌 2、扩大培养 快速增加菌种数量（需求大） 1）目 的： 2）一般选 培养基进行培养。 液体 3、配制培养基 4、灭 菌 1）目 的： 避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量 大多是单一菌种 2）要求： 培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 3）范围： 培养基的配方一般要经过反复试验才能确定。 将 的菌种投放到 中。 发酵罐 扩大培养后 5、接 种 6、发酵罐发酵 —发酵工程的中心环节 1）随时了解发酵进程：微生物数量、产物浓度等 2）严格控制发酵条件：温度、pH、溶解氧等 实例——发酵条件对谷氨酸发酵的影响 P23 7、分离、提纯，获得产品 产品 微生物细胞本身： 代谢物： 采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品 提取、分离和纯化措施来获得产品。 1．某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是(　　) A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理 B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大 C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压 D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵 B 牛刀小试 《学法》P23自学检测、应用提升 6 二、发酵工程的特点 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 三、发酵工程的应用 1、在食品工业上的应用 例1：生产酱油产品 大豆 黑曲霉 蛋白酶 多肽、氨基酸 淋洗、调制 酱油产品 例2：生产啤酒 （1）生产传统的发酵产品 8 啤酒的工业化生产流程 思考·讨论 一、过程概述： 1.啤酒的发酵过程分为_______和_______两个阶段； 2.主发酵阶段完成________________________________； 3.后发酵的条件__________________________； 4.焙烤的目的：___________________________； 5.蒸煮的目的：__________________________________。 主发酵 后发酵 酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成 低温、密闭的环境下储存一段时间 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌 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。 注意说明 啤酒的工业化生产的五点提醒 （1）啤酒酵母菌：通过微生物培养技术筛选出的优良菌种，在接种前进行扩大培养，缩短生产周期。 （2）焙烤温度不能过高，防止淀粉酶失活。 （3）蒸煮后的糖浆一定要冷却后才能接种，防止高温杀死酵母菌。 （4）发酵过程中注意控制好温度、pH、通气、发酵时间等。 （5）接种前要对发酵罐进行灭菌，接种时要进行无菌操作，防止杂菌污染。 《学法》P25-26应用提升 1在食品工业上的应用 (2)生产各种各样的食品添加剂(表1-2） （1）生产传统的发酵产品，如酱油、各种酒类等 (3)生产酶制剂，如淀粉酶、果胶酶等。 发酵工程的应用 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 通过发酵技术大量生产所需要的产品 直接对菌种进行改造 通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素 基因工程 将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物作为疫苗 可能用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物 未来 发酵工程的应用 (2)在医药工业上的应用 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，促进植株生长。 生产微生物农药 生产微生物肥料 生产微生物饲料 有机酸 生物活性物质 利用根瘤菌和固氮菌生产的根瘤菌肥、固氮菌肥 发酵工程的应用 (3)在农牧业上的应用 02 微生物农药是利用　　　或　　　 来防治病虫害的。 微生物农药作为　　　　的重要手段 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 微生物 其代谢物 生物防治 微生物含有丰富的　　　。 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 ，即单细胞蛋白，用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高 微生物菌体 蛋白质 对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用 解决资源短缺和环境污染问题 利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质 利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂 发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决　 和　　 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 能源 发酵工程的应用 (4)在其他方面的应用 食品工业 医药工业 生产传统发酵食品 农牧业 其他方面 生产食品添加剂 发酵工程应用 生产酶制剂 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。 直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 生产微生物肥料 生产微生物农药 生产微生物饲料 解决资源短缺与环境污染问题 将极端微生物应用于生产实践 【课堂小结】 【典例】发酵工程广泛应用于多个行业，下列有关叙述错误的是(　　) A.黑曲霉可作为酿制酱油、生产柠檬酸的菌种 B.啤酒酿制终止后，可得到啤酒、单细胞蛋白等产品 C.用纤维废料发酵得到酒精，可减少环境污染、减缓能源短缺问题 D.用液体培养基可大规模生产新冠病毒减毒疫苗 D 【检测】下列有关发酵工程应用的叙述，正确的是(　　) A.发酵完成后分离出的菌体均可作为动物饲料 B.发酵工程不能用于传统发酵食品的生产 C.利用基因工程选育的菌种可用于酶制剂、疫苗、激素等的生产 D.将发酵液中的微生物分离出来就是微生物肥料，可大大增进土壤肥力 C 可能含有激素、抗生素等，不适合 《学法》P24-25自学检测、应用提升；P26-27课堂达标 解析　黑曲霉产生的蛋白酶可将大豆中的蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，进一步加工为酱油，柠檬酸可通过黑曲霉发酵获得，A正确；啤酒酿制终止后，可通过过滤、沉淀等手段获得酵母细胞(单细胞蛋白)，将滤液加工后得到啤酒，B正确；纤维废料分解得到葡萄糖，其经过发酵得到酒精，既减少了环境污染，又减缓了能源短缺问题，C正确；新冠病毒减毒疫苗是新冠病毒经过减毒处理得到的，需用特定的动物细胞进行培养，病毒不能独立地在液体培养基中生长繁殖，D错误。 16 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $