1.3.3发酵工程及其应用（第三课时）课件-2026-2027学年高二下学期生物人教版选择性必修3

人教版选择性必修三 第一章 发酵工程 第三节 授课人：xxx 发酵工程及应用 （第三课时) 课堂坐标 学习全览 1 发酵工程的基本环节 （第一课时） 2 3 啤酒的工业化生产流程（第二课时） 发酵工程的应用（本课时） 课堂引入 上节课我们学习了啤酒的工业化生产，这属于发酵工程在食品工业上的应用，这节课我们继续学习发酵工程的应用 NO.3 发酵工程的应用 3 发酵工程的应用 (一) 在食品工业上的应用 1.生产传统的发酵产品 大豆中蛋白质 黑曲霉 小分子肽和氨基酸 淋洗，调制 3 发酵工程的应用 各种谷物、水果 酿酒酵母 各种酒类 1.生产传统的发酵产品 (一) 在食品工业上的应用 思考：你还知道哪些传统发酵食品吗 3 发酵工程的应用 2.生产各种各样的食品添加剂 淀粉 → 淀粉酶（黑曲霉产生）→ 葡萄糖 葡萄糖 → 柠檬酸合成酶 → 柠檬酸 作用：食用柠檬酸可以增强食欲、增强人体正常代谢,对消化不良有改善效果。柠檬酸是属于食品添加剂,尤其是在饮料、果酱中最为常见,使用后不仅能够让口感变加好,同时还具有保鲜的作用。 知识卡片 3 发酵工程的应用 知识卡片 作用：食用柠檬酸可以增强食欲、增强人体正常代谢,对消化不良有改善效果。柠檬酸是属于食品添加剂,尤其是在饮料、果酱中最为常见,使用后不仅能够让口感变加好,同时还具有保鲜的作用。 3 发酵工程的应用 2.生产各种各样的食品添加剂 知识扩展：味精的有效成分为谷氨酸钠，溶于水释放游离谷氨酸，与味蕾上的鲜味特异性受体结合，产生鲜味；同时可增强食物原有风味，实现提鲜效果，鲜味发挥需要钠离子（食盐）协同。 3 发酵工程的应用 3.生产酶制剂 视频扩展-----趣味教学 视频：酶制剂 概念：从生物体中提取的具有酶特性的一类化学物质。 来源：少数由动植物生产，大多数通过发酵工程生产 产品：α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基酸肽酶和脂肪酶等。 应用：用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产量等方面。 提示： 淀粉酶：用于探究温度对酶活性影响的实验，催化淀粉水解。 过氧化氢酶：用于探究 pH 对酶活性影响的实验，催化过氧化氢分解。 3 发酵工程的应用 (二)在医药工业上的应用 ①利用基因工程将动植物基因转移至微生物细胞中，通过发酵技术大量生产所需产品。 ②直接对菌种进行改造，通过发酵技术大量生产所需产品。 ③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转移至微生物中，通过发酵技术大量获得疫苗。例如：生产乙型肝炎疫苗 应用：有些过去受到原料限制无法推广使用的药物 例如：生长激素释放抑制激素的获取 3 发酵工程的应用 ③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转移至微生物中，通过发酵技术大量获得疫苗。 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、青蒿素前体等化合物 3 发酵工程的应用 (三)在农牧业上的应用 1.生产微生物肥料 原理：利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生活活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。 另外，利用微生物代谢物抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。 常见的有：根瘤菌肥，固氮菌肥 3 发酵工程的应用 2.生产微生物农药 苏云金杆菌>>>可防治80多种害虫 原理：是其菌株可产生内毒素和外毒素两类毒素，使害虫停止取食， 害虫均因饥饿、血液败坏和神经中毒而死 白僵菌可防治玉米螟，松毛虫等害虫 定位：子囊菌类虫生真菌，原理：可释放相应物质可引起昆虫中毒，打乱新陈代谢以致死亡。 3 发酵工程的应用 井冈霉素防治水稻枯纹病原理：当水稻纹枯病菌的菌丝接触到井冈霉素,能很快被菌体细胞吸收并在菌体内传导,干扰和抑制菌体细胞正常生长发育,从而起到防治作用。>>>>防治水稻枯纹病 2.生产微生物农药 3 发酵工程的应用 两种防治方法的比较（扩展图）： 3 发酵工程的应用 3.生产微生物饲料 优点：微生物含有丰富的蛋白质，如细菌的蛋白质含量占细胞干重的60%〜80%，而且细菌生长繁殖速度很快。 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菌体。【重点】 注意：是菌体，而不是营养物质蛋白质 思考： 3 发酵工程的应用 不可以 原因： 单细胞蛋白（微生物菌体）虽然含有蛋白质、糖类、脂质、维生素等营养物质，但不含有牛生长必需的全部营养，比如某些必需矿物质、粗纤维等。 牛是反刍动物，消化系统需要粗纤维来维持瘤胃正常结构和瘤胃微生物的活动。只吃微生物菌体，缺乏粗纤维，瘤胃无法正常发酵，会导致消化功能紊乱，不能正常生存。 任何生物都需要种类齐全、比例合适的各类营养物质，单一的微生物菌体不能完全满足牛全部的营养需求。 课本p27 3 发酵工程的应用 (四)在其他方面的应用 1.解决资源短缺环境污染等问题：随着对纤维素水解研究的不断深入，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。例如：我国科学家通过电催化结合发酵，用CO2合成了葡萄糖，脂肪酸 2.将极端微生物应用于生产实践 例如：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。 3 发酵工程的应用 扩展---极端微生物：自然界中还存在着一定数量的极端微生物，它们能在极端恶劣的环境（高温、高压、高盐和低温等环境）中正常生活 3 发酵工程的应用 综上所述：发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。截止2015年，我国生物发酵生产年总值近2900亿元，产品总量位居世界第一。我国是名副其实的发酵大国。 （课本p27） 3 发酵工程的应用----练习与应用 1.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。（ ） X √ √ X 传统发酵技术和发酵工程都利用微生物发酵。二者最大区别：传统发酵是利用天然微生物，发酵工程是人工选育菌种、在发酵罐内人工控制条件规模化生产。 发酵工程产品三类：①代谢物（酒精、抗生素）；②酶（淀粉酶、蛋白酶）；③菌体本身。 温度、pH、溶氧量等条件，既能影响微生物生长繁殖，还可以改变酶的活性，改变代谢途径。例如：酵母菌有氧繁殖，无氧产酒精。 单细胞蛋白就是微生物菌体本身，不是从细胞里面提取出来的蛋白质。 3 发酵工程的应用-----练习与应用 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:血红蛋白具有携带氧气的功能) 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。 3 发酵工程的应用 (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生青霉素，或者只产生头孢霉素呢？ 可以对两种酶的基因进行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。 3 发酵工程的应用 2.通过微生物发酵，可以将粮食(如玉米、小麦等)及各种植物纤维加工成燃料乙醇；将燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配，就形成了目前在我国多地广泛使用的乙醇汽油。乙醇汽油的环保性令人称道。调查显示，使用乙醇汽油与使用普通汽油相比，排放到空气中的NO2、CO等均有不同程度下降。有人认为燃料乙醇“可再生”；但也有人认为，生产燃料乙醇需要消耗大量粮食，会增加粮食短缺的风险。请你尝试通过查阅资料，评估这一风险，并说明在生产时应如何规避这风险。 单纯用玉米、小麦等食用粮食大规模生产燃料乙醇，确实会消耗粮食资源，存在加剧粮食短缺的潜在风险。 但我国乙醇汽油中燃料乙醇占比仅 10%，并且国家政策严格管控，不会大量动用口粮，所以整体上不会造成严重的粮食短缺危机。 本课结束 谢谢大家 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $