1.3发酵工程及其应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦发酵工程的基本环节及应用，通过自学指导引导学生限时探究核心概念，结合啤酒工业化生产实例，对比传统发酵技术，构建从基础理论到实际应用的知识脉络，提供表格、流程图等学习支架辅助理解。 其亮点在于以问题驱动探究实践，通过啤酒生产流程分析、发酵工程与传统技术对比等实例，培养科学思维中的比较与归纳能力。采用自学与实例结合的教学方法，助力学生深化生命观念，提升知识应用能力，也为教师提供结构化教学资源，提高课堂效率。

第三节 发酵工程及其应用 1.掌握发酵工程的基本环节。 2.分析并掌握发酵工程在工业上的应用。 自学指导一 自学课本P22-23，解决下列问题。限时4分钟1.发酵工程的概念。2.发酵工程的基本环节有哪些？中心环节是？3.选育菌种的目的、菌种来源、实例、意义。4.扩大培养的目的、原因、培养基。5.配置培养基的要求？灭菌的目的和原因？6.发酵罐的示意图：各个结构的作用？计算机控制系统能对哪些方面进行检测和控制？发酵的要求、严格控制发酵条件的原因、谷氨酸发酵受什么影响？7.产品分离提纯的目的、产品的两种形式、采取的手段？ 1.发酵工程的概念 (1)基本概念：发酵工程是指利用 的特定功能，通过 ，规模化生产对人类有用的产品。 (2)主要内容：发酵工程一般包括 ， ，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的 等方面。 微生物 现代工程技术 菌种的选育 扩大培养 分离、提纯 2.发酵工程的基本环节 选育菌种 ①从 中筛选 ②通过 获得 ↓ 扩大培养：增加菌种数量 　↓ 配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定____________ 　↓ 自然界 诱变育种或基因工程育种 培养基配方 发酵罐内发酵(发酵工程的中心环节) ↓ ①了解发酵进程：随时检测培养液中的________________ 等 ②及时添加必需的营养组分 ③严格控制 等发酵条件 灭菌： 都必须严格灭菌 　↓ ：无菌操作 　↓ 培养基和发酵设备 接种 微生物数量、产物 浓度 温度、pH和溶解氧 分离、提 纯产物 ①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，采用_____ 等方法将菌体分离和干燥 ②发酵产品是代谢物：根据产物的性质采取适当的_________ 措施来获得产品 　↓ 获得产品 过滤、 沉淀 提取、分 离和纯化 环节 目的 菌种选育 扩大培养 培养基的配制 灭菌 产品的分离、提纯 性状优良菌种可从自然界筛选，也可通过诱变育种或基因工程育种获得。 工业发酵罐体积大，接种菌种总体积大。发酵前需对菌种扩大培养。 选原料制备培养基。生产实践中，培养基配方要经过反复实验才能确定。 发酵工程所用大多为单一菌种，有杂菌污染影响产量，培养基和设备需严格灭菌 现代发酵工程的大型发酵罐有计算机控制系统，能对温度、PH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养进行监测和控制。还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 发酵工程的中心环节，发酵过程中，要随时检测培养液中微生物数量、产品浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，严格控制温度、PH和溶解氧等发酵条件。环境条件不仅影响微生物生长繁殖，还影响微生物代谢物的形成。 如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束后，采用过滤、沉淀方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可据产物性质采取适当提取、分离纯化措施来获得产品。 接种 发酵罐发酵 自学指导二 自学课本P24-26，思考下列问题。时4分钟1.发酵工程的特点是？ 2.在食品工业上的应用主要包括几个方面？ 3.发酵工程在医药工业上的应用有哪些？举例。4.发酵工程在农牧业上的应用有哪些？ 5.发酵工程在其他方面的应用？ 3.啤酒的工业化生产流程 (1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的 淀粉酶 淀粉分解，形成糖浆 酒精和二氧化碳 提醒　啤酒发酵的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。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。 我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题： (1)制麦过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？ 提示　酵母菌不能直接利用淀粉做碳源。 (2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？ 提示　用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶。 (3)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 提示　接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。 (2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别 长 短 低 高   发酵工程 传统发酵技术 不 同 点 菌种 通过微生物 技术筛选或其它技术生产的优良菌种，大多是 ________菌种 原材料中天然存在的 菌种 发酵 方式 发酵为主 固体发酵或__________发酵为主 对发酵条件的控制 严格_____操作，防止杂菌污染。通过 技术对发酵条件精确地控制，使发酵条件处于最佳状态。 不是无菌操作，容易受到_______ 污染。对发酵条件不能严格控制，易 受 影响。 生产规模和产品 生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本_____，产物_____，产量_____。 通常是 或作坊式的，产量低。生产往往受 和原料限制。产品风味品种比较_____，质量 。 相同点 都是利用了__________的作用 联系 发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的 纯培养 单一 混合 液体 半固体 无菌 现代工程 杂菌 外界条件 低 多样 高 家庭式 季节 单一 不稳定 微生物 4.发酵工程的特点 温和 丰富 低廉 专一 污染小 容易处理 5.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。 ②生产各种各样的 。 ③生产 。 食品添加剂 酶制剂 (2)在医药工业上的应用 ①获得具有 生产能力的微生物。 ②直接对 进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 ③利用基因工程，将病原体的 基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。 (3)在农牧业上的应用：生产微生物 。 某种药物 菌种 某个或某几个抗原 肥料、农药和饲料 (4)在其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产 等能源物质。 ②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产 ，嗜低温菌有助于提高 的产量。 酒精、乙烯 洗涤剂 热敏性产品 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 (2)在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉(　　) (3)谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺(　　) 提示　谷氨酸的发酵生产中，酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺；在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸。 × √ (1)与家庭传统发酵一样，发酵工程所用的菌种绝大多数是混合菌种(　　) × 提示　发酵工程所用的菌种绝大多数是单一菌种。 (4)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白(　　) 提示　单细胞蛋白是微生物菌体。 × (5)发酵工程一般用半固体培养基(　　) 提示　发酵工程应用于生产实践一般用液体培养基，可以连续培养，提高产量。 × 2.(2022·湖南，21节选)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是 ，工艺b是 (填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是 。 酵母菌 消毒 杀死黄酒中的大多数微生物，并延长其保存期 (选择性必修3 P27)单细胞蛋白是__________________________________ ____________________________________________。 以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得的大量的微生物菌体 $