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

高二生物导学案第1章第3节 发酵工程及其应用课题名称： 编号 ： 编制： 审核： 包科领导： 班级： 小组： 姓名： 教师评价： （认真阅读课本22-28页，划出重要知识，规范完成课前预习案，做好疑难标记） 【学习目标】 1.概述发酵工程及其基本环节发展工程思维。 2.举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值，认同发酵工程为人类提供了多样的生物产品。 课 前 预 习 案 一、发酵工程的基本环节 发酵工程一般包括 ，扩大培养，培养基的配制、 ，接种， ，产物分离、提纯等方面。 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。 二、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，如酱油、各种酒类。 (2)生产各种各样的食品添加剂，如通过 发酵制得的柠檬酸，由 发酵生产味精。 (3)生产酶制剂，如α­淀粉酶、β­淀粉酶、脂肪酶等。 2．在医药工业上的应用 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。 3．在农牧业上的应用 (1)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，促进植株生长，常见的有 、 等。 (2)生产微生物农药。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，将在农业的 方面发挥越来越重要的作用。 (3)生产微生物饲料。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 ，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。 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 和 等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。 【教材微点发掘】 1．请结合教材第22～23页图1­9完善发酵工程基本环节的流程图。 2．教材第24～25页“思考·讨论”图示变式训练。 (1)将下列啤酒的工业化生产流程按照正确的顺序排列： 。 ①发芽　②碾磨　③糖化　④发酵　⑤消毒 ⑥焙烤　⑦蒸煮　⑧终止 (2)将啤酒的工业化生产流程各环节和对应的作用分析连线。 3.概念体系 课堂探究案 一、【质疑探究】 1．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？ 2．怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 3．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？ 4．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？ 5．发酵工程以其生产条件温和、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点，在食品工业、医药工业和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。思考并回答下列问题： (1)分析下列产品需要利用发酵工程技术进行生产的有哪些。 ①生产单细胞蛋白饲料　②通过生物技术快速繁育兰花等花卉　③利用工程菌生产胰岛素　④工厂化生产青霉素 (2)酱油、各种酒类、柠檬酸和谷氨酸的生产分别利用了哪种微生物的发酵？ 6．观察分析教材第24、25页“啤酒的工业化生产流程”，思考并回答问题： 与传统的手工发酵相比，在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？ [重难点拨]　 发酵工程的应用 项目 具体应用 成果 在食品工业上的应用 生产传统的发酵产品 利用霉菌发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产各种酒类 生产各种各样的食品添加剂 利用黑曲霉发酵生产柠檬酸、利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸 生产酶制剂 利用微生物发酵生产淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等 在医药工业上的应用 通过工程菌生产药物 利用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激素 通过改造菌种生产药物 通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素 在农牧业上的应用 生产微生物肥料 利用根瘤菌和固氮菌生产根瘤菌肥、固氮菌肥 生产微生物农药 利用苏云金杆菌防治多种农林虫害、利用白僵菌防治玉米螟和松毛虫 生产微生物饲料 利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液，通过发酵获得大量微生物菌体，用于饲料生产 在其他方面的应用 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 对极端微生物的利用 利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂 二、【巩固练习】 1.下列关于发酵工程应用的说法，错误的是(　　) A．发酵工程的产品可以是微生物的代谢产物 B．通过发酵工程可以从微生物中提取一些酶 C．通过发酵工程可以从微生物中提取单细胞蛋白 D．发酵工程的产品可以是微生物的菌体 2.我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸，流程如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源 B．扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种 C．培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同 D．通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累 3.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 学科网（北京）股份有限公司 $