1.3 传统发酵技术的应用（2课时）课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第 1 章 发酵工程 第3节 发酵工程及其应用 人教版选必修3 本节聚焦： 1.什么是发酵工程？ 2.发酵工程的一般流程是什么？ 3.发酵工程在生产上有哪些重要的价值？ 1 从社会中来 （课本P４） 青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。早期科学家只能从青霉菌中提取少量青霉素，它的价格贵如金随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步入了产业化生产的道路如今，1瓶规格160万单位的青霉素注射剂的价格只要1元左右。 讨论： 利用发酵工程产生青霉素的基本环节是什么？ 探索新知1 一、 发酵工程的基本环节(P22-23) 1.青霉素生产主要有哪些环节？ 2.青霉素生产时使用了哪些菌种?它们是怎样获得的?这些菌种能否直接用于发酵生产? 3.青霉菌确定之后该如何培养菌种?生产中为了防止杂菌污染导致产量下降应进行什么操作? 4.发酵工程的中心环节是什么？发酵过程中需要注意哪些方面及目的是什么? 5.发酵结束后，如何分离和提纯发酵产物? 6.在发酵生产时排出的气体和废弃的培养液，应怎样处理? 【任务1】同学们自主阅读P22-23,回答下列问题 探索新知1 一、 发酵工程的基本环节(P22-23) 1.青霉素生产主要有哪些环节？ 菌种的选育 配制培养基 扩大培养 灭 菌 接 种 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 探索新知1 一、 发酵工程的基本环节(P22-23) 菌种的选育 配制培养基 扩大培养 灭 菌 接 种 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 2.青霉素生产时使用了哪些菌种?它们是怎样获得的?这些菌种能否直接用于发酵生产? 使用的菌种是青霉菌。 菌种可以通过自然界中筛选也可以通过诱变育种或基因工程育种的方式获得。 在进行发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。 探索新知1 一、 发酵工程的基本环节(P22-23) 菌种的选育 配制培养基 扩大培养 灭 菌 接 种 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 3.青霉菌确定之后该如何培养菌种?生产中为了防止杂菌污染导致产量下降应进行什么操作? 菌种确定后，应选择原料配置培养基。培养基的配方要经过反复试验才能确定。 为防止杂菌污染，培养基和发酵设备必须经过严格的灭菌，且接种时必须在无菌环境下。 探索新知1 一、 发酵工程的基本环节(P22-23) 菌种的选育 配制培养基 扩大培养 灭 菌 接 种 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 4.发酵工程的中心环节是什么？发酵过程中需要注意哪些方面及目的是什么? 发酵罐内发酵 ①随时检测培养液微生物数量、产物浓度，以了解发酵进程。 ②及时添加必需的营养成分。 ③要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件。环境条件不仅影响微生物生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。 资料链接 密闭式发酵罐各结构组件的功能 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 温度传感器及控制装置 冷却水进入口 阀门 空气入口 放料管 生物传感器装置 搅拌叶轮 发酵液 冷却夹层 冷却水排出口 pH计 排气管 电动机 抽取样本进行检测 调节罐温 调节罐压 控制溶解氧含量 不断搅拌的目的： ①使微生物与培养液充分接触； ②增加溶氧量； ③有助于散热； 探索新知1 一、 发酵工程的基本环节(P22-23) 菌种的选育 配制培养基 扩大培养 灭 菌 接 种 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 5.发酵结束后，如何分离和提纯发酵产物? 6.在发酵生产时排出的气体和废弃的培养液，应怎样处理? 菌体本身，过滤、沉淀； 代谢产物，提取、分离和纯化 应对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。 探索新知2 二、 发酵工程的应用(P24-27) 生产条件温和; 原料来源丰富且价格低廉; 产物专一; 废弃物对环境污染小且容易处理。 发酵工程的特点 在食品工业上的应用 在医药工业上的应用 在农牧业上的应用 在其他方面的应用 发酵工程的应用 探索新知2 二、 发酵工程的应用(P24-27) 1.在食品工业上的应用 （1）发酵产品 （2）食品添加剂 （3）酶制剂等 表1-2 常用的几种食品添加剂 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 α-淀粉酶 β-淀粉酶 果胶酶 氨基酸肽酶 脂肪酶 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 思考·讨论 啤酒的工业化生产流程（P24-25） 发芽 1 2 焙烤 3 碾磨 4 糖化 蒸煮 5 发酵 7 消毒 8 终止 主发酵 后发酵 6 大麦种子发芽，释放淀粉酶。 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。 淀粉水解，形成糖浆。 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。 酵母菌将糖转化为酒精和CO2 杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。 过滤、调节、分装啤酒进行出售。 酵母菌繁殖、糖分解和代谢物的生成 低温、密闭环境下储存形成澄清、成熟啤酒 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 思考·讨论 啤酒的工业化生产流程（P24-25） 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? 探索新知2 二、 发酵工程的应用(P24-27) 2.在医药工业上的应用： 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 例：生产生长激素释放抑制激素。 例：生产紫杉醇、青蒿素前体等化合物。 例：生产乙肝疫苗的方法。 探索新知2 二、 发酵工程的应用(P24-27) 3.在农牧业上的应用： （1）微生物肥料 （2）微生物农药 （3）微生物饲料 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 放线菌-井冈霉素 水稻枯纹病 单细胞蛋白 探索新知2 二、 发酵工程的应用(P24-27) 4.其他方面： （1）纤维废料的利用 （2）极端微生物的应用等 课本P28 金版学案P23【例4】生物乙醇是化石汽油的良好替代品。我国利用农作物废弃物——秸秆代替粮食作为原料生产生物乙醇,其主要技术流程为酶解→酵母菌发酵→蒸馏→成品。下列分析错误的是 (　　) A.将秸秆作为原料使能量得到了更有效的利用 B.对秸秆进行酶解主要用的是纤维素酶 C.乳酸菌可以代替酵母菌用于生物乙醇的生产 D.“酵母菌发酵”环节需要严格控制发酵罐中的氧气供应 C 知识网络 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 练习与应用 课本P28 一、概念检测 与传统发酵技术相比,发酵工程的产品种类更加丰富,产量和质量明显提高。判断下列相关表述是否正确。 (1)发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵。（ ） (2)发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。（ ） (3)在发酵工程的发酵环节中,发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径。（ ） (4)通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白。（ ） × √ √ × 探究·实践 探究·实践 探究·实践 探究·实践 练习与应用 课本P28 二、拓展应用 1.在青霉素的发酵生产过程中，人们遇到了两个问题。请你运用所学知识或查阅资料，并发挥想象力，提出解决这些问题的思路。 (1)青霉素发酵是高耗氧过程，如何能够保证在发酵过程中给微生物持续高效地供氧呢？（提示：血红蛋白具有携带O2的能力) (2)在发酵过程中，总有头孢霉素产生。人们通过对青霉素生产菌代谢途径的研究发现，在青霉素与头孢霉素的合成过程中，它们有一个共同的前体，这个前体经过两种不同酶的作用分别合成两个产物。如何改造青霉素生产菌使其只生产青霉素，或者只生产头孢霉素呢？ 改造或敲除其中一种酶的基因，从而使青霉素生产菌只生产一种产物。 可以用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率。 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $