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

学科 生物 年级 高二 时间 课题 1.3 发酵工程及其应用 课型 新授课 课时 第1课时（共一课时） 主备教师 学习目标 1.采用模型与建模的方法，说出发酵工程的基本环节。 2.概述发酵工程的发展，认同发酵工程的发展离不开科技进步。 一 、发酵工程的基本环节 1.发酵工程概念： 2.基本环节 选育菌种 ①目的：获得性状优良的菌种 ↓ ②菌种来源： 扩大培养 ↓ ①目的：获得更多的菌种。 ②原因：工业发酵罐体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养，再进行培养。 配制培养基 ↓ 灭菌： ①灭菌操作：发酵之前必须采用 对大型发酵罐、培养基和附属设备进行灭菌。 ↓ ②原因：发酵工程所用的菌种大多数是 菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产 量大大下降。 接种 ↓ 发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节 ↓ 分离、提纯产物：发酵产品是微生物细胞本身： 发酵产品是代谢物： ↓ 获得产品 问题探究 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？ 练一练： 1．发酵工程的正确操作过程是( ) ①发酵　②培养基的配制及其灭菌　③产品的分离与提纯　④菌种的选育及其扩大培养　⑤接种 A． ①③④⑤② B．④②⑤①③ B． C．②⑤③①④ D．⑤②④③① 2．下列关于发酵工程基本环节的叙述，正确的是( ) A．需要根据确定的菌种选择合适的原料配制培养基 B．需要对培养基和发酵设备进行消毒，以防止杂菌污染，导致产量下降 C．选育出的菌种可以直接接种，也可以先进行扩大培养后再进行接种 D．计算机控制系统可以通过正反馈机制，使发酵罐内的发酵全过程处于最佳 3．根据所学知识判断以下对于发酵罐各部位的叙述不正确的是( ) A．在进行酒精发酵时，空气入口及排气管都要打开 B．温度传感器及冷却水进出口的设置是为了检测和调控发酵过程中的温度 C．电动机可以带动搅拌叶轮旋转来使菌种和发酵液充分混合 D．取样管可以用于取样检测状态 4．如图是谷氨酸的发酵装置，关于该发酵罐结构与功能叙述错误的是( ) A．3、6处是发酵罐夹层中水的进出口，水在发酵罐夹层流动的作用是冷却 B．谷氨酸是味精的原料，可以通过谷氨酸棒状杆菌发酵制得 C．发酵工程的中心环节是制备适合发酵菌种生长的培养基 D．1为观察孔，可观察微生物的生长状况和产品形成情况 二、发酵工程的应用 发酵工程的特点： 产物专一、生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、废弃物对环境污染小且容易处理。 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。 酱油的生产： 各种酒类的生产： (2)生产各种各样的食品添加剂：许多食品添加剂都能通过发酵工程生产。 食品添加剂的作用：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。 实例： 柠檬酸是一种食品酸度调节剂，可以通过 的发酵制得； 由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到 ，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精； 啤酒的工业化生产（重点，教材P24） 啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程主要分为主发酵和后发酵两个阶段。 具体为发芽，焙烤，碾磨，糖化，蒸煮，发酵，消毒，终止环节。 思考与讨论： 1. 与传统的手工发酵相比，在下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？ 2. 现在市面上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺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？ 在医药工业上的应用 (1)发酵工程可以生产抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等。 (2)基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合 在农牧业上的应用 (1)生产微生物肥料 ①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。 ②微生物肥料的种类: 根瘤菌肥、固氮菌肥 (3)生产微生物饲料 ①原理：微生物含有丰富的 ，且繁殖速度快。 ②实例： 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 ，即单细胞蛋白。 单细胞蛋白应用——食品添加剂、微生物饲料； 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。 (4)在其他方面的应用 ①解决资源短缺与环境污染问题 ②对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用 练一练： 1．发酵过程中所用的菌种大多是单一菌种。( ) 2．发酵工程的中心环节是配制培养基。( ) 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．发酵结束后即可得到发酵产品。( ) 5．食品工业中的酶制剂绝大多数是通过发酵工程生产的。( ) 6．下图是啤酒生产的主发酵阶段工艺流程，相关叙述错误的是 ( ) A．过程a的目的是获得大量的淀粉酶，过程b温度不宜过高 B．过程d的主要目的是为酵母菌发酵提供可溶性糖 C．过程f是发酵工程的中心环节，需要严格控制温度、pH和溶氧量等 D．过程g通常采用高温蒸煮法进行消毒 7．下列对发酵工程及其应用的叙述，正确的是( ) ①生产谷氨酸需将pH调至中性偏碱　②发酵工程具有生产条件温和、原料来源丰 富且价格低廉等特点　③发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本 身　④利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物农药可以促进植物生长　⑤啤酒 的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在后发酵阶段完成　⑥单细胞蛋白是 从微生物细胞中提取的蛋白质，可作为微生物饲料等 A．①②③ B．①②③⑥ C．②③④ D．②③⑤⑥ 8．长沙臭豆腐是一种传统的发酵食品，下列有关发酵工程及其应用的叙述正确的是( ) A．酱油可以大豆为主要原料，利用黑曲霉发酵制得；柠檬酸也可通过黑曲霉发酵制得 B．啤酒的工业化生产流程中糖化的作用是使淀粉分解形成糖浆，并对糖浆灭菌 C．单细胞蛋白是以淀粉或纤维素的水解液等为原料，通过发酵工程生产的微生物菌体，在青贮饲料中添加单细胞蛋白制成的微生物饲料，可以提高动物的免疫力 D．发酵结束后发酵产品采用过滤、沉淀的方法获得 9．下列关于发酵工程应用的叙述，错误的是( ) A．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 B．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵，可生产乙型肝炎疫苗 C．食品添加剂可以改善食品的口味、色泽和品质，但不能增加食品的营养 D．与传统的化学农药不同，微生物农药可利用微生物或其代谢物防治病虫害 10．(素养提升)(2022·辽宁卷改编)β­苯乙醇是赋予白酒特征风味的物质。从某酒厂采集并筛选到一株产β­苯乙醇的酵母菌应用于白酒生产。下列叙述不正确的是( ) A．所用培养基及接种工具分别采用湿热灭菌和灼烧灭菌 B．通过配制培养基、灭菌、分离和培养能获得该酵母菌 C．还需进行发酵实验检测该酵母菌产β­苯乙醇的能力 D．该酵母菌的应用有利于白酒新产品的开发 1.3发酵工程及其应用--第1课时1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $