第1章 4 第3节 发酵工程及其应用（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版）

该高中生物学课件聚焦发酵工程的基本环节（上游处理、发酵过程、下游处理）及应用，通过味精生产、啤酒发酵等实例导入，衔接传统发酵技术与现代工程，搭建知识支架帮助学生梳理流程逻辑。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过发酵罐结构分析、参数控制合作探究及高考真题训练，强化学生对发酵条件影响的理性分析。实例如黑曲霉生产柠檬酸流程辨析，培养解决实际问题能力，教师可借助随堂检测及时反馈，提升教学效率。

第3节　发酵工程及其应用 1 [课标要求] 1．概述发酵工程的基本环节。2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上具有重要的应用价值。 返回导航 考点一 1 考点二 2 内 容 索 引 随堂 效果检测 3 考点一 PART 01 第一部分 4 考点一　发酵工程的基本环节 1．发酵工程：利用__________________，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。 微生物的特定功能 返回导航 2．发酵工程的基本环节 温度 pH 溶解氧 产物浓度 营养成分 过滤、沉淀 分离 纯化 返回导航 (1)发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。(　　) 答案：发酵工程利用的菌种可从自然界中筛选出来，也可通过诱变育种或基因工程育种获得。 (2)发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。(　　) 答案：发酵工程中培养基和发酵设备均需要进行灭菌。 (3)现代发酵工程所用的菌种大多是复合菌种，以提高生产效率。(　　) 答案：现代发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。 × × × 返回导航 [探究] 发酵工程是指利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。常用谷氨酸棒状杆菌(好氧细菌)在下图所示的发酵罐中发酵来大量生产味精。回答下列问题： 返回导航 (1)传统发酵技术所用的菌种一般是原材料中_______________________，而现代发酵工程用的菌种是通过________________________________。 (2)发酵过程中需要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件的原因是 _______________________________________________________________。 天然存在的多种菌种 微生物培养技术获得的单一菌种 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，还会影响微生物代谢物的形成 返回导航 (3)请用箭头和文字归纳概述现代发酵工程的基本环节。 (4)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等________(填“能”或“不能”)直接排放到外界环境中，原因是____________________________ ___________________________。 不能 排出的气体和废弃培养液中的 微生物或活性物质会污染环境 提示： 返回导航 1．(2025·山东菏泽高二检测)下列关于发酵工程基本环节的叙述，错误的是(　　) A.发酵工程的基本环节包括选育菌种，扩大培养，配制培养基，灭菌，接种，发酵罐内发酵，分离、提纯产物 B.扩大培养是发酵工程的中心环节 C.性状优良的菌种可以通过基因工程育种或诱变育种获得 D.如果获得的产品是菌种，可以采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥 解析：发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，B错误。 √ 返回导航 2．(2025·河北石家庄高二期中)下图表示通过发酵工程利用黑曲霉生产柠檬酸的工艺流程。下列叙述错误的是(　　) 返回导航 A.将菌种接种至培养基Ⅰ采用了平板划线法，该方法可逐步稀释菌种，得到分散的单个细胞 B.该流程中将菌种由培养基Ⅰ转接至培养基Ⅱ的目的是增加黑曲霉菌种的数量 C.该流程中加α-淀粉酶的作用是分解纤维素，加蛋白胨的目的是为黑曲霉生长提供氮源和维生素等 D.该过程中要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件 √ 返回导航 解析：由题图可知，将菌种接种至培养基Ⅰ采用了平板划线法，该方法可逐步稀释菌种，得到分散的单个细胞，A正确； 该流程中将菌种由培养基Ⅰ转接至培养基Ⅱ的目的是扩大培养，增加黑曲霉菌种的数量，B正确； 酶具有专一性，α-淀粉酶的作用是将红薯中的淀粉水解，C错误； 环境条件的变化不仅会影响菌种的生长繁殖，还会影响代谢物的形成，因此该过程中要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件，D正确。 返回导航 考点二 PART 02 第二部分 15 考点二　发酵工程的应用 1．发酵工程的特点 (1)生产条件________。 (2)原料来源________且价格低廉。 (3)产物专一。 (4)废弃物对环境的__________且容易处理。 温和 丰富 污染小 返回导航 2．发酵工程的应用 柠檬酸 谷氨酸钠 酶制剂 青霉素 激素 免疫调节剂 抗原基因 返回导航 微生物肥料 根瘤菌肥 微生物农药 微生物饲料 酒精 乙烯 热 盐 返回导航 (1)利用微生物农药防治农林害虫属于化学防治。(　　) 答案：利用微生物农药防治农林害虫属于生物防治。 (2)微生物饲料主要是利用发酵工程生产的微生物菌体。(　　) (3)发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，但废弃物对环境污染很大，不易处理。(　　) 答案：发酵工程的废弃物对环境的污染小，容易处理。 (4)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量的微生物分泌蛋白。(　　) 答案：单细胞蛋白是通过发酵获得的大量的微生物菌体。 × √ × × 返回导航 [探究] 发酵工程在食品工业、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。回答下列问题： (1)下列过程中，需要用到发酵工程技术的有____________。 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)请用流程图概述啤酒的工业化生产流程。 提示： ①③④ 返回导航 (3)微生物肥料使作物增产的原理是_________________________________ _____________________________________________________________。 (4)微生物农药防治害虫与化学农药防治害虫相比较，前者的原理、优点分别是___________________________________________________________ _________________________________________________________。 微生物代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等能增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长 利用微生物或其代谢物进行防治；成本低、无污染，可以维持生态平衡 返回导航 啤酒发酵的过程及内容 返回导航 1．我国是名副其实的发酵大国，发酵工程在食品工业、医药工业及农牧业等许多领域得到了广泛的应用。相关叙述错误的是(　　) A.利用黑曲霉将大豆原料中的蛋白质水解，经淋洗后可调制成酱油 B.利用酵母菌等菌种通过发酵工程生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂 C.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 D.利用发酵工程生产的微生物农药，作为化学防治的重要手段，可用于防治病虫害 √ 返回导航 解析：以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉)，将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后经淋洗、调制成酱油产品，A正确； 用酵母菌等生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂，B正确； 可以将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，通过发酵工程制备乙型肝炎疫苗，C正确； 微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的，微生物农药作为生物防治的重要手段，将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用，D错误。 返回导航 2．(2025·山东青岛高二月考)啤酒生产的主要工艺流程如下图所示，其中糖化的目的主要是将麦芽中的淀粉水解为小分子糖类。下列关于啤酒发酵的叙述，错误的是(　　) √ A.制麦芽时要浸泡大麦，使大麦种子发芽产生淀粉酶 B.糖化过程中淀粉水解有利于酵母菌的发酵 C.活化的酵母菌液需经过灭菌处理后才能用于接种发酵 D.过滤后封装，能延长啤酒的保存期 返回导航 解析：制麦芽时要浸泡大麦，增加自由水含量，使大麦种子发芽产生淀粉酶，A正确； 糖化过程使淀粉水解成小分子的葡萄糖，有利于酵母菌利用葡萄糖发酵，B正确； 活化的酵母菌菌液不可进行灭菌，以免杀死酵母菌，C错误； 过滤后封装，制造了无氧环境，避免醋酸菌等利用乙醇发酵产生乙酸，能延长啤酒的保存期，D正确。 返回导航 【知识框架】 返回导航 随堂 效果检测 PART 03 第三部分 28 1．(2025·广东珠海一中高二月考)下列有关发酵工程的叙述，正确的是(　　) A.性状优良的菌种只能通过诱变育种获得 B.各种发酵产品的分离方法均是相同的 C.分离、提纯产物是发酵工程的中心环节 D.发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种 √ 返回导航 解析：性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得，A错误； 不同发酵产品的分离方法不同，如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品，如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，B错误； 发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，C错误。 返回导航 2．下列有关发酵工程基本环节的叙述，错误的是(　　) A.确定菌种之后，才能选择原料配制培养基 B.在发酵过程中，环境条件的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物的形成 C.发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成与搅拌速度无关 D.现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能使发酵全过程处于最佳状态 解析：搅拌速度不同会使发酵液中的溶氧量不同，从而影响发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成，C错误。 √ 返回导航 3．下列关于发酵工程的应用的说法，正确的是(　　) A.食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可延长保存期，使用时应尽量多添加 B.加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好 C.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，同时提高动物免疫力 D.与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染的特点 √ 返回导航 解析：过量使用食品添加剂会对人体健康造成影响，甚至危及生命，A错误； 加酶洗衣粉中的酶制剂在最适温度下活性最高，沸水会使酶失活，洗涤效果变差，B错误； 在青贮饲料中添加乳酸菌，通过乳酸菌的发酵，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，同时提高动物免疫力，C正确； 与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本低、无污染的特点，D错误。 返回导航 4．(2025·江苏南京高二期中)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法错误的是(　　) A.用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶 B.焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C.糖浆需经蒸煮、冷却后接种酵母菌进行发酵 D.可通过基因工程改造酿酒酵母，加快发酵过程，缩短生产周期 √ 返回导航 解析：用赤霉素处理大麦，可诱导α-淀粉酶相关基因的表达，促进α-淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶，A正确； 焙烤是为了加热杀死大麦种子胚，防止其继续萌发，同时保持淀粉酶活性，便于后续糖化操作，并没有进行灭菌，B错误； 糖浆需经蒸煮、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确； 在啤酒生产中，使用经基因工程改造的酿酒酵母，可以加速发酵过程，缩短生产周期，D正确。 返回导航 5．(2025·辽宁沈阳高二统考)燃料乙醇是一种绿色燃料。研究人员利用酵母菌以霉变的木薯和小麦为原料，混合发酵生产燃料乙醇，流程图如下所示。下列叙述错误的是(　　) A.Ⅰ阶段是该发酵生产的中心环节 B.Ⅱ阶段步骤①是接种酵母菌 C.Ⅱ阶段需将培养基调至酸性以利于菌种发酵 D.Ⅲ阶段步骤②是产品的分离、提纯 √ 返回导航 解析：发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，分析题图可知，Ⅱ阶段是该发酵生产的中心环节，A错误； 步骤①是接种酵母菌，对淀粉分解产生的糖浆进行发酵，B正确； 培养真菌时，一般需将培养基调至酸性，利于菌种发酵，C正确； Ⅲ阶段步骤②是产品的分离、提纯，最终获得产品，D正确。 返回导航 $