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

该高中生物学导学案聚焦发酵工程及其应用，引导学生概述发酵工程的基本环节，举例说明其在农业、食品等领域的应用价值。通过“思”环节基础填空衔接微生物培养前置知识，构建从概念到环节的学习支架。 资料以“议”环节任务探究（如啤酒工业化生产流程分析）和“检”环节真题例题为特色，结合真实情境培养科学思维与探究实践能力，习题设计注重应用与高考衔接，助力学生形成生命观念，提升解决实际问题的责任担当。

市一中东胜校区课堂导学提纲SW-选择性必修三 1.3　发酵工程及其应用 【学习目标】 1.概述发酵工程的基本环节。 2.举例说明发酵工程在农业、食品工业、医药工业及其他工业生产上有重要的应用价值。 重点：概述发酵工程的基本环节。 难点：概述发酵工程的基本环节。 【导学流程】 【思】基础感知（对照课本第22-27页，完成以下填空） 一、发酵工程的概念 1.概念: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。 2.前提: 技术的建立、 的成功设计。 二、发酵工程的基本环节 1.选育菌种:可采用从自然界选种、 育种、 育种等方法获得性状优良的菌种。 2.扩大培养:大规模生产中需要使 达到一定数量。 3.配制培养基:根据微生物的营养需要提供 、 氮源、无机盐和水等。 4.灭菌:发酵工程中所用的菌种大多是 菌种。因此,培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 5.接种:将菌种接种到培养基上,接种时要防止杂菌污染。 6.发酵罐内发酵:要随时检测培养液中的 、产物浓度等,以了解发酵进程。要及时添加必需的 ,还要严格控制 、pH和 等发酵条件。 7.分离、提纯产物 (1)如果产品是 , 可采用 、沉淀等方法。 (2)如果产品是 ,可根据其性质采用适当的提取、 和纯化措施来获得产品。 8.获得产品。 三、发酵罐 四、发酵工程的应用 1.发酵工程的特点 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和容易处理等。 2.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 a.以大豆为主要原料,利用产生 的霉菌生产酱油。 b.以谷物或 等为原料,利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。 ②生产各种各样的食品添加剂 a.柠檬酸可以通过 的发酵制得。 b.由 发酵可以得到谷氨酸,谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。 ③生产酶制剂 常用酶制剂有α-淀粉酶、 、果胶酶、 和脂肪酶等。 (2)在医药工业上的应用 ①发酵工程可以生产抗生素、 、激素和 等。 ②基因工程、 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 a.作用:利用微生物在代谢过程中产生的 、 等来增进土壤肥力,改良土壤 ,促进植株生长。有的微生物肥料还可以抑制土壤中 的生长,从而减少病害的发生。 b.类型:常见的有 和 等。 ②生产微生物农药 a.原理:微生物农药利用微生物或 来防治病虫害。 b.实例:苏云金杆菌可以用来防治80多种农林虫害;利用 可以防治玉米螟、松毛虫等虫害。 ③生产微生物饲料 a.单细胞蛋白是指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微生物 。 b.在青贮饲料中添加乳酸菌,可以提高饲料的品质,使饲料 ,动物食用后还能提高 。 (4)在其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产酒精、 等能源物质。 ②极端微生物的利用,如 、 可以用来生产洗涤剂, 有助于提高热敏性产品的产量。 【议】深入探究 任务一 发酵过程的基本环节 【资料】阅读教材第22、23页“发酵工程的基本环节”内容,补充完善下图。 (1)发酵之前需要对菌种进行扩大培养,其原因是 。 (2)发酵过程的中心环节是 。 (3)发酵过程中需要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件,原因是 。 (4)从菌种角度分析,与传统发酵技术相比,发酵工程的优点是 。 (5)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? 。 任务二 发酵工程的应用实例——啤酒的工业化生产流程 1.原料与原理:以 为主要原料经 发酵制成。 2.工业化生产流程 大麦种子发芽,释放淀粉酶。 加热杀死种子胚但不使 。 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。 淀粉分解,形成糖浆。 产生风味组分,终止酶的进一步作用,并对糖浆 。此过程需要加入啤酒花。 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。 [分析] (1)发酵过程分为 和 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 阶段完成。 (2)啤酒酿制过程中, (填“能”或“不能”)通入空气,原因是 。 (3)酿制过程中,发酵的 和发酵的 随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。 (4)与传统发酵技术酿酒相比,啤酒工业化生产中哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高? 。 【检】当堂检测 (1)在发酵工程中,可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。( ) (2)发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度无关。( ) (3)发酵产品可以是微生物的代谢物,也可是微生物细胞本身。( ) (4)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。( ) (5)普通啤酒和“精酿”啤酒都需要过滤和消毒处理。( ) (6)将发酵液中的微生物分离出来就是微生物肥料,可大大增进土壤肥力。( ) (7)单细胞蛋白是指通过发酵工程由微生物产生的分泌蛋白。( ) 例1[不定选][2025·河北卷]隐甲藻是一种好氧的异养真核微藻,多在海水中腐烂的植物叶片上生长繁殖,是工业生产DHA(一种功能性脂肪酸)的藻类之一。从海洋中筛选获得的高产油脂隐甲藻,可用于DHA的发酵生产。下列叙述正确的是( ) A.隐甲藻可从腐烂的叶片获得生长必需的碳源 B.采集海水中腐烂的叶片,湿热灭菌后接种到固体培养基,以获得隐甲藻 C.选择培养基中可加入抑制细菌生长的抗生素,以减少杂菌生长 D.适当提高发酵时的通气量和搅拌速率均可增加溶氧量,以提高DHA产量 例2[2025·山东济宁高二期末]发酵工程是指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。发酵工程的基本环节如图所示。下列说法正确的是( ) A.在发酵之前需要利用固体培养基对菌种进行扩大培养 B.在酸性条件下可以利用谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸 C.发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节,要严格控制发酵条件 D.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白,用来生产微生物饲料 例3[2025·江苏泰州高二期末]下图为啤酒生产过程的简要流程。下列叙述错误的是( ) A.过程①需要适宜的温度、水等条件以便于产生淀粉酶 B.过程②焙烤是利用高温杀死种子胚但不使淀粉酶失活 C.过程③糖化是将淀粉分解,形成糖浆,以利于酵母菌利用 D.过程④的发酵阶段要始终保持无氧环境以保障发酵效果 1 学科网（北京）股份有限公司 $