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三

该高中生物学课件聚焦发酵工程的基本环节（选育菌种、扩大培养等）及在食品、医药、农牧业等领域的应用，通过教材阅读与发酵罐示意图分析导入，结合问题引导逐步梳理流程与应用，搭建知识学习支架。 其亮点在于以情境探究（如乙醇汽油生产、啤酒工业化流程）和辨析题培养科学思维，通过实验流程分析提升探究实践能力，融入环保“微提醒”渗透态度责任。采用问题驱动与实例教学，课堂小结系统整合知识，助力学生构建生命观念，教师可高效开展教学。

第1章　发酵工程 第3节　发酵工程及其应用 课标要求 学习目标 核心内容 1.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 2.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 1.掌握发酵工程的基本环节 2.理解发酵工程在农业、食品工业、医药工业及其他工业生产上有重要的应用价值 1.发酵工程的基本环节 2.发酵工程的应用 目 录 索 引 主题一　发酵工程的基本环节 主题二　发酵工程的应用 课堂小结 主 题 一 基础知识•落实 主题一　发酵工程的基本环节 阅读教材P22~23文本,结合“图1-9发酵工程的基本环节和发酵罐示意图”回答下列问题。 1.发酵工程的基本环节 自然界中 诱变育种或基因工程育种 培养基的配方 培养基和发酵设备 微生 物数量、产物浓度 温度、pH和溶解氧 分离和纯化 过滤、沉淀 【微提醒】在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境中,因为发酵过程可能产生一些有害物质,会污染环境。 2.发酵罐(发酵罐示意图) 温度 进入 口 排气管 排出口 空气 结论要语　辨一辨 (1)生产柠檬酸需要筛选产酸量高的乳酸菌。(　　) (2)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。 (　　) (3)扩大培养的目的是提高发酵产品的产量。(　　) (4)发酵工程一般使用液体培养基。(　　) × √ × √ 情境探究•提升 随着人们对发酵原理的认识,微生物纯培养技术的建立,以及密闭发酵罐的成功设计,发酵工程逐步形成。请根据教材P22~23图1-9“发酵工程的基本环节和发酵罐示意图”,思考回答下列问题。 资料　利用微生物进行纤维素发酵生产乙醇,然后和汽油按一定比例混合,可形成乙醇汽油。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。 (1)该发酵生产的中心环节是　　　阶段。 (2)从菌种角度分析,与传统发酵技术相比,发酵工程的优点是 　 。 (3)发酵工程的生产条件比较温和,原因是                  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 (4)请结合乙醇的性质,分析乙醇汽油有哪些优点? 提示 乙醇可通过粮食发酵制得,是可再生能源,推广使用乙醇汽油可以节省石油资源;乙醇燃烧生成二氧化碳和水,能减少汽车尾气的污染等 Ⅱ 菌种大多为单一菌种 发酵是利用微生物的代谢将原 料进行转化,而微生物代谢是在常温常压下进行的 对点应用•突破 基础转化点1　发酵工程的基本环节 AI解读　发酵工程一般包括菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌,接种,发酵,产品的分离、提纯等方面。 1.(2026安徽安庆期中)发酵工程可实现发酵产品的大规模生产,如图为发酵工程的基本环节,下列相关叙述正确的是(　　) A.①②可以是诱变育种、基因工程育种 B.开始发酵后就不能再往发酵罐内添加营养物质,避免杂菌污染 C.产物浓度的检测必须在发酵结束后进行 D.发酵条件为室温和近中性的pH等 A 解析 在发酵过程中要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程,还要及时添加必需的营养成分,同时要严格控制发酵条件,B、C两项错误。不同微生物的最适温度和pH有所不同,因此不同发酵过程需控制的温度和pH也有所不同,D项错误。 2.(2026河南南阳高二月考)如图所示为一发酵装置,下列叙述错误的是 (　　) A.此装置用于谷氨酸棒状杆菌发酵得到 的谷氨酸经过一系列处理可制成味精 B.若发酵产品是单细胞蛋白,则采用提 取、分离、纯化措施来获得产品 C.若该培养装置pH检测及控制装置出现 故障,可采取的应急措施是添加缓冲液 D.冷却水的进口是4,无菌空气的进口是3 B 解析 谷氨酸棒状杆菌发酵可生产谷氨酸,谷氨酸经进一步处理可制成味精,A项正确。单细胞蛋白是微生物菌体,可通过过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,获得产品,B项错误。当pH检测及控制装置出现故障时,添加缓冲液可暂时稳定发酵液pH,此应急措施正确,C项正确。冷却水应从下口4进入、上口6流出,以保证冷却效果;无菌空气应从进口3进入,D项正确。 基础转化点2　发酵工程与传统发酵技术的比较 AI解读　传统发酵往往是微生物混合发酵,因此难以控制产品质量。发酵工程使用纯化和筛选出的优良菌种,并在严格控制的条件下大规模生产发酵产品,产品质量高。 3.下列关于发酵工程与传统发酵技术的叙述,正确的是(　　) A.人们对发酵原理的认识和密闭式发酵罐的成功设计,标志着发酵工程的诞生 B.在无氧条件下,人们利用果酒制作后的多余产物进行醋酸发酵,可生产果醋 C.传统发酵技术制作的泡菜品质不一,与食材上菌种的差异、杂菌不明等有关 D.发酵工程所用菌种都是经选育的单一菌种,可以明显提高产品的产量和质量 C 解析 随着人们对发酵原理的认识,微生物纯培养技术的建立,以及密闭式发酵罐的成功设计,人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品,标志着发酵工程逐步形成,A项错误。醋酸菌是好氧细菌,需要在氧气充足的条件下进行醋酸发酵,B项错误。传统发酵技术制作的泡菜品质不一,与发酵条件控制不严格、食材上菌种的差异、杂菌不明等有关,C项正确。发酵工程所用菌种大多是经选育的单一菌种,可以明显提高产品的产量和质量,D项错误。 4.(2026山西高二月考)我国葡萄酒酿造历史悠久、传统发酵技术延续至今。发酵工程通过选育菌种和控制发酵条件等措施可优化传统发酵工艺,改善葡萄酒品质。下列叙述错误的是(　　) A.传统发酵时,葡萄果皮上的多种微生物参与了葡萄酒的发酵过程 B.通过诱变育种能够改良葡萄酒发酵菌种的性状 C.工业化生产时,酵母菌需在无氧条件下进行扩大培养和酒精发酵 D.大规模发酵时,需要监测发酵温度、pH、罐压及溶解氧等参数 C 解析 传统发酵制作葡萄酒时,不需要额外接种菌种,依靠葡萄果皮上附着的野生酵母菌等多种微生物共同参与发酵过程,A项正确。诱变育种的原理是基因突变,可诱发菌种产生可遗传的变异,经筛选能够获得性状改良的优良发酵菌种,B项正确。酵母菌属于兼性厌氧菌,扩大培养阶段需要提供有氧条件,促进酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,仅酒精发酵阶段需要无氧条件,C项错误。温度、pH、溶解氧、罐压等参数会直接影响酵母菌的代谢活性和发酵产物的品质,因此大规模发酵时需要实时监测并调控这些参数, D项正确。 主 题 二 基础知识•落实 主题二　发酵工程的应用 阅读教材P24~27“发酵工程的应用”相关内容,回答下列问题。 1.在食品工业上的应用 (1)生产传统的发酵产品 ①以大豆为主要原料,利用产生　　　　　的霉菌生产酱油。 ②以谷物或水果等为原料,利用　　　　　发酵生产各种酒类。 蛋白酶 酿酒酵母 (2)生产各种各样的食品添加剂 ①柠檬酸可以通过　　　　　的发酵制得。 ②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、β-淀粉酶、　　　　　、氨基肽酶和脂肪酶等。 黑曲霉 谷氨酸棒状杆菌 果胶酶 2.在医药工业上的应用 (1)发酵工程可以生产抗生素、氨基酸、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)应用实例 ①生长激素释放抑制激素最初从羊脑中提取,远远不能满足需要,利用经过 　　　　改造的微生物进行发酵生产,产量大幅提升,价格降为原来的几百分之一。 ②将乙型肝炎病毒的抗原基因转入　　　　　,再通过发酵生产乙型肝炎疫苗。 ③未来甚至还可能用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、 　　　　　　　等化合物。 免疫调节剂 蛋白质 基因 酵母菌 青蒿素前体 3.在农牧业上的应用 (1)生产微生物肥料 ①作用:利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、　　　　　　　　　等来增进土壤肥力,改良土壤结构,促进植株生长。有的微生物肥料还可以抑制土壤中　　　　　　　　　的生长,从而减少病害的发生。 ②类型:常见的有　　　　　　肥和　　　　　　肥等。 (2)生产微生物农药 ①原理:微生物农药利用微生物或　　　　　　来防治病虫害。 ②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;一种放线菌产生的抗生素——　　　　　　可以用于防治水稻纹枯病。 生物活性物质 病原微生物 根瘤菌 固氮菌 其代谢物 白僵菌 井冈霉素 (3)生产微生物饲料 ①单细胞蛋白: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　　　　。 ②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　　　　　　。 【微提醒】单细胞蛋白不是通过发酵产生的大量的微生物分泌蛋白,而是通过发酵获得的大量微生物菌体。 菌体 保鲜 免疫力 4.在其他方面的应用 (1)利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。 (2)极端微生物的利用,如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂, 　　　　　　有助于提高热敏性产品的产量。 嗜低温菌 结论要语　辨一辨 (1)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。(　　) (2)单细胞蛋白指通过发酵获得的微生物菌体。(　　) (3)发酵工程在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面做出了越来越大的贡献。(　　) (4)焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌。(　　) (5)果酒的家庭制作与啤酒的工业化生产发酵前都需要对原料进行灭菌。 (　　) × √ √ × × 情境探究•提升 啤酒通常是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的,其工业化生产流程包括大麦发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒、终止等过程。回答下列问题。 (1)在起始阶段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,其原因是 　　　　　　　 　　　　　　　。焙烤的目的是 　　　　　　　 　　　　　　,糖化的主要结果是 　　　　　　 　　。 酵母菌不能直接利用淀粉作碳源 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活 淀粉分解,形成糖浆 (2)大麦发芽会释放淀粉酶,同时会消耗部分储存的有机物,影响啤酒产量。为使种子不萌发即可释放淀粉酶,合理的方案是 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。在糖化后和发酵前需进行蒸煮,蒸煮的主要结果是 　　　　　　　　　 　　　　　。 (3)与传统的手工发酵相比,在啤酒的工业化生产流程中,下列哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高?　　　　 　(选填编号)。 ①接种单一高质量纯种酵母菌　 ②严格的消毒、灭菌措施　 ③培养基营养物质协调　 ④严格的发酵条件控制 (4)啤酒的工业化生产中,酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成主要在　　　　　阶段完成。发酵的　　　　　　随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。 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 产生风味组分,终止酶的进一步作用,并对糖浆灭菌 ①②③④ 主发酵 温度和时间 对点应用•突破 基础转化点3　啤酒的工业化生产 AI解读　啤酒的工业化生产一般包含大麦发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒、终止等阶段。 5.(2026河南新乡月考)啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的,其工业化生产流程可以分为制麦、糖化、发酵、包装等,如图所示。下列相关分析正确的是(　　) A.糖化的目的是使淀粉分解形成糖浆 B.蒸煮处理不会使淀粉酶失活,且能有效杀灭原料中的杂菌 C.酵母菌的繁殖和酒精的生成分别在主发酵和后发酵阶段完成 D.消毒能杀死啤酒中所有微生物,因而能延长啤酒的保存期 A 解析 糖化的目的是使淀粉分解形成糖浆,以便后续酵母菌发酵产生酒精, A项正确。焙烤过程不会使淀粉酶失活,蒸煮处理会使淀粉酶失活,B项错误。酵母菌的繁殖和酒精的生成都在主发酵阶段完成,C项错误。消毒能杀死啤酒中大多数微生物,D项错误。 基础转化点4　发酵工程的其他应用 AI解读　人们可利用发酵工程生产啤酒、食品添加剂、酶制剂,除此外在医药工业中生产抗生素、激素、免疫调节剂等,在农牧业上生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等。 6.下列有关发酵工程和传统发酵技术的叙述,正确的是(　　) A.通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白 B.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 C.利用淀粉发酵生产酒精、乙烯等能源物质,对解决资源短缺与环境污染等问题具有重要意义 D.传统发酵存在杂菌情况不明、过程控制缺乏标准等问题,导致发酵产品品质不一 D 解析 单细胞蛋白是指利用发酵工程获得的大量的微生物菌体,而并非微生物的代谢物,故不需要提取,A项错误。微生物农药作为生物防治的重要手段,可用于防治病虫害,B项错误。利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质,来代替不可再生资源,对解决资源短缺与环境污染等问题具有重要意义,C项错误。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身,都需要进行质量检查,合格后才能成为正式产品,而传统发酵存在杂菌情况不明、过程控制缺乏标准等问题,D项正确。 课 堂 小 结 本 课 结 束 $