發(fā)酵工程及其應用【備課精研+知識精講】 高二生物 課件 （人教版2019選擇性必修3）

第1章

發(fā)酵工程第3節(jié)

發(fā)酵工程及其應用學習目標1.基于發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和應用實例，闡明發(fā)酵工程的概念。（科學思維）2.根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)品和利用微生物的不同，討論發(fā)酵工程中的發(fā)酵條件及控制方法。（科學探究）3.認可發(fā)酵工程在生產(chǎn)上重要的應用價值。（社會責任）自主預習·悟新知合作探究·提素養(yǎng)深化拓展·育技能一、發(fā)酵工程的概念

發(fā)酵工程是指利用①________的特定功能，通過②______________，規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。微生物現(xiàn)代工程技術自主預習·悟新知LONGCHENGNO.1MIDDLESCHOOL二、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)1.菌種的選育：性狀優(yōu)良的菌種可以從③________中篩選出來，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得。2.④__________。3.培養(yǎng)基的配制、滅菌：發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種，一旦有雜菌污染，可能導致⑤______________。4.接種。自然界擴大培養(yǎng)產(chǎn)量大大下降

6.產(chǎn)物的分離、提純：如果發(fā)酵產(chǎn)品是⑨________________，可在發(fā)酵結束之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品；如果產(chǎn)品是⑩________，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵發(fā)酵進程

微生物代謝物微生物細胞本身代謝物三、發(fā)酵工程的應用1.在食品工業(yè)上的應用（1）生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如醬油和各種?______等。（2）生產(chǎn)各種各樣的?____________，如檸檬酸和谷氨酸等。

2.在醫(yī)藥工業(yè)上的應用生產(chǎn)抗生素、多種?________、激素和?____________等。酒類食品添加劑

氨基肽酶氨基酸免疫調(diào)節(jié)劑3.在農(nóng)牧業(yè)上的應用（1）生產(chǎn)微生物肥料，如根瘤菌肥、?__________等。（2）生產(chǎn)微生物農(nóng)藥，如蘇云金桿菌、?________、井岡霉素等。（3）生產(chǎn)?____________，如單細胞蛋白等。4.在其他方面的應用（1）利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)?____________等能源物質(zhì)。（2）嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產(chǎn)?________，嗜低溫菌有助于提高?____________的產(chǎn)量。固氮菌肥白僵菌微生物飼料酒精、乙烯洗滌劑熱敏性產(chǎn)品任務1

了解發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)活動1

閱讀教材，思考發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)

1.微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時需要考慮哪些因素？提示

選擇發(fā)酵工程用的菌種時需考慮：能夠利用廉價的原料、簡單的培養(yǎng)基，大量高效地合成產(chǎn)物；菌種改造的可操作性要強；遺傳性能要相對穩(wěn)定；生長速度要快；不易感染其他微生物或噬菌體等。合作探究·提素養(yǎng)LONGCHENGNO.1MIDDLESCHOOL2.怎樣對發(fā)酵條件進行調(diào)控以滿足微生物的生長需要？

3.在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術相比有哪些改進之處？提示

如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身，可在發(fā)酵結束之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥。如果產(chǎn)品是代謝物，可采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進行提取。4.發(fā)酵工程所用的菌種大多是單一菌種，整個發(fā)酵過程中不能混入雜菌，這是為什么?如何防止雜菌的污染?怎樣才算滅菌徹底?提示

在發(fā)酵過程中，一旦有雜菌污染，可能導致產(chǎn)量大大下降。要在發(fā)酵前對培養(yǎng)基和發(fā)酵設備進行嚴格的滅菌處理。用高溫、高壓的方式，殺死所有雜菌的胞體、芽孢和孢子。例1

[2022·渭南期末]

下列關于發(fā)酵工程的說法，<zzd>不正確</zzd>的是(

)。

C

1.微生物菌種資源豐富，能產(chǎn)生某種特定產(chǎn)物的菌種很多，挑選對營養(yǎng)物質(zhì)、培養(yǎng)條件要求較低的微生物作菌種，可大大降低生產(chǎn)成本。

3.通過傳統(tǒng)發(fā)酵技術得到的產(chǎn)品一般不進行分離、提純，而通過發(fā)酵工程得到的產(chǎn)品需要根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)品類型進行分離、提純。易錯分析對點練1

[2022·重慶聯(lián)考]

青霉素是一種常用的抗生素，其工業(yè)化生產(chǎn)流程如圖所示。下列相關敘述<zzd>錯誤</zzd>的是(

)。CA.培育青霉素高產(chǎn)菌株的育種方法是誘變育種B.過程①②的目的是快速增加菌種的數(shù)量C.過程③中可以用化學藥物進行滅菌處理D.過程④常用的方法是過濾和沉淀[解析]

發(fā)酵工程需要接種大量的菌種，故過程①②的目的是快速增加菌種的數(shù)量，B正確；配制的培養(yǎng)基一般采用濕熱滅菌法進行滅菌處理，C錯誤；過程④是獲得青霉菌菌種，故常用的方法是過濾和沉淀，D正確。任務2

了解發(fā)酵工程的應用活動2

閱讀教材，列舉發(fā)酵工程的應用

發(fā)酵工程以其生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富且價格低廉、產(chǎn)物專一、廢棄物對環(huán)境的污染小和容易處理等特點，在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和農(nóng)牧業(yè)等許多領域得到了廣泛的應用，形成了規(guī)模龐大的發(fā)酵工業(yè)。思考回答下列問題：1.下列產(chǎn)品需要利用發(fā)酵工程技術進行生產(chǎn)的有哪些？①生產(chǎn)單細胞蛋白飼料

②通過生物技術快速繁育蘭花等花卉

③利用工程菌生產(chǎn)胰島素

④工廠化生產(chǎn)青霉素提示

①③④。生產(chǎn)單細胞蛋白飼料、利用工程菌生產(chǎn)胰島素、工廠化生產(chǎn)青霉素均需要利用發(fā)酵工程技術；通過生物技術快速繁育蘭花等花卉屬于植物組織培養(yǎng)技術，而非發(fā)酵工程技術。2.醬油、各種酒類、檸檬酸和谷氨酸的生產(chǎn)分別利用了哪種微生物的發(fā)酵？提示

醬油、各種酒類、檸檬酸和谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)利用的微生物分別是霉菌（如黑曲霉）、釀酒酵母、黑曲霉和谷氨酸棒狀桿菌。3.微生物農(nóng)藥防治害蟲與化學農(nóng)藥防治害蟲相比較，前者的原理、優(yōu)點各是什么?提示

利用微生物或其代謝物進行防治；成本低、無污染，可以維持生態(tài)平衡。4.微生物肥料使作物增產(chǎn)的原理是什么？提示

微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機酸、生物活性物質(zhì)等能增進土壤肥力，改良土壤結構，促進植株生長。認知生成

1.發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應用包括生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品、食品添加劑、酶制劑等。

2.發(fā)酵工程在醫(yī)藥工業(yè)上的應用包括抗生素、氨基酸、激素、免疫調(diào)節(jié)劑等生產(chǎn)領域，以及基因工程和蛋白質(zhì)工程制藥領域。

3.發(fā)酵工程在農(nóng)牧業(yè)上的應用包括生產(chǎn)微生物肥料、微生物農(nóng)藥、微生物飼料等。

4.發(fā)酵工程在其他方面的應用包括在極端條件下的生產(chǎn)實踐等。例2

[2022·汕頭期中]

我國是名副其實的發(fā)酵大國，發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)及農(nóng)牧業(yè)等許多領域得到了廣泛的應用。下列相關敘述<zzd>錯誤</zzd>的是(

)。A.發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物代謝物、酶及菌體本身B.利用酵母菌等菌種的發(fā)酵工程生產(chǎn)的單細胞蛋白，可作為食品添加劑C.將乙型肝炎病毒的抗原基因轉入酵母菌，再通過發(fā)酵可生產(chǎn)乙型肝炎疫苗D.利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的微生物農(nóng)藥，作為化學防治的重要手段，可用于防治病蟲害D[解析]

發(fā)酵工程是指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術，規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品，主要包括微生物代謝物、酶及菌體本身，A正確；用酵母菌等生產(chǎn)的單細胞蛋白可作為食品添加劑，B正確；可以將乙型肝炎病毒的抗原基因轉入酵母菌，通過發(fā)酵工程制備乙型肝炎疫苗，C正確；微生物農(nóng)藥是利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的，微生物農(nóng)藥作為生物防治的重要手段，將在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮越來越重要的作用，D錯誤。

1.繁殖快、易培養(yǎng)、成本低等特點是發(fā)酵工程能夠迅猛發(fā)展的主要原因。

2.發(fā)酵工程往往和其他生物工程相結合，如借助基因工程培育“工程菌”來改變原有菌種的遺傳特性，生產(chǎn)所需產(chǎn)品。易錯辨析對點練2

[2022·汕頭質(zhì)檢]

下列關于發(fā)酵工程的應用的說法，正確的是(

)。A.在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質(zhì)，使飼料保鮮，動物食用后還能提高免疫力B.加酶洗衣粉使用時用沸水洗滌效果最好C.食品添加劑可以增加食品營養(yǎng)，改善食品的色、香、味，還可以延長保存期，使用時應盡量多添加D.與使用化學農(nóng)藥相比，使用微生物農(nóng)藥具有成本高、見效快、無污染的特點A[解析]

在青貯飼料中添加乳酸菌，通過乳酸菌的發(fā)酵，可以提高飼料的品質(zhì)，使飼料保鮮，動物食用后還能提高免疫力，A正確；酶活性的發(fā)揮需要適宜的條件，沸水會導致酶因高溫而變性失活，洗滌效果變差，B錯誤；食品添加劑過量使用會對人體健康造成影響，甚至危及生命，C錯誤；微生物農(nóng)藥是非人工合成的，具有殺蟲、殺菌或抗病能力的生物活性物質(zhì)的微生物制劑，與使用化學農(nóng)藥相比，微生物農(nóng)藥見效慢，D錯誤。

回答下列問題：從土壤中分離出能利用木糖生產(chǎn)酒精的釀酒酵母，并進行擴大培養(yǎng)，實驗的基本流程如下圖所示。深化拓展·育技能LONGCHENGNO.1MIDDLESCHOOL

木糖

其他兩組均含其他碳源（或木糖不是唯一碳源）

（2）圖示所用的接種方法是________________。將接種后的平板和一個未接種的平板倒置，放入恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，其中設置空平板的目的是____________________________。稀釋涂布平板法

檢測培養(yǎng)基平板滅菌是否合格[解析]

根據(jù)題圖分析可知，乙培養(yǎng)基長出的菌落均勻分布，說明采用了稀釋涂布平板法進行接種。為了檢測培養(yǎng)基平板滅菌是否合格，需要將接種后的平板和一個未接種的平板倒置，放入恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。（3）圖示發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是工業(yè)生產(chǎn)酒精的中心環(huán)節(jié)。