江蘇專版2023-2024學(xué)年新教材高中生物第1章發(fā)酵工程第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用課件新人教版選擇性必修3

第1章

發(fā)酵工程第3節(jié)

發(fā)酵工程及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.歸納發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)，了解發(fā)酵罐的構(gòu)成，培養(yǎng)科學(xué)思維和工程思維。2.聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際，了解發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)及其他方面的應(yīng)用，關(guān)注社會(huì)責(zé)任。01基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)02重難探究·能力素養(yǎng)全提升01基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)知識(shí)點(diǎn)一

發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)目的選育菌種性狀優(yōu)良的菌種可以從________中篩選出來,也可以通過誘變育種或___________育種獲得__________工業(yè)發(fā)酵罐的體積大,接入的菌種總體積大。在發(fā)酵之前還需要對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)_____________在生產(chǎn)實(shí)踐中,培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才能確定滅菌發(fā)酵工程中所用的菌種大多是__________。一旦有雜菌污染,可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降。因此,________和__________都必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌接種接種目的菌種自然界

基因工程擴(kuò)大培養(yǎng)配制培養(yǎng)基單一菌種培養(yǎng)基發(fā)酵設(shè)備環(huán)節(jié)目的發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵______________如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身,可在發(fā)酵結(jié)束之后,采用____________等方法將菌體分離和干燥,即可得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝物,可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、____________措施來獲得產(chǎn)品獲得產(chǎn)品—中心環(huán)節(jié)發(fā)酵進(jìn)程

生長繁殖代謝物的形成分離、提純產(chǎn)物過濾、沉淀分離和純化續(xù)表知識(shí)點(diǎn)二

發(fā)酵工程的應(yīng)用1.

在食品工業(yè)上的應(yīng)用（1）

生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品：以大豆為主要原料，利用產(chǎn)生________的霉菌生產(chǎn)醬油；以谷物或水果等為原料，利用釀酒酵母發(fā)酵生產(chǎn)各種酒類。蛋白酶（2）

生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑：食品添加劑不僅可以增加食品的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，有時(shí)還可以延長食品的保存期。檸檬酸可以通過________的發(fā)酵制得；由谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵可以得到谷氨酸，谷氨酸經(jīng)過一系列處理就能制成味精。黑曲霉

2.

在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用（1）

發(fā)酵工程可以生產(chǎn)________、多種氨基酸、激素和免疫調(diào)節(jié)劑等。（2）

基因工程、________工程等的廣泛應(yīng)用給發(fā)酵工程制藥領(lǐng)域的發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力?？股氐鞍踪|(zhì)（3）

應(yīng)用實(shí)例：生長激素釋放抑制激素最初從羊腦中提取，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要，后來利用經(jīng)過基因改造的微生物進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，產(chǎn)量大幅提升，價(jià)格降為原來的幾百分之一。將乙型肝炎病毒的______基因轉(zhuǎn)入酵母菌，再通過發(fā)酵生產(chǎn)乙型肝炎疫苗?？乖?.

在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用（1）

生產(chǎn)微生物肥料①作用：利用微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)等來增進(jìn)__________，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植株生長。有的微生物肥料還可以抑制土壤中病原微生物的生長，從而減少病害的發(fā)生。②類型：常見的有根瘤菌肥和______菌肥等。土壤肥力固氮（2）

生產(chǎn)微生物農(nóng)藥①原理：微生物農(nóng)藥利用微生物或其________來防治病蟲害。②實(shí)例：蘇云金桿菌可用來防治80多種農(nóng)林蟲害；利用白僵菌可以防治玉米螟、松毛蟲等蟲害；一種放線菌產(chǎn)生的抗生素——井岡霉素可以用于防治水稻紋枯病。代謝物（3）

生產(chǎn)微生物飼料①單細(xì)胞蛋白：以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵獲得了大量的____________。②在青貯飼料中添加________，可以提高飼料的品質(zhì)，使飼料保鮮，動(dòng)物食用后還能提高免疫力。微生物菌體乳酸菌4.

在其他方面的應(yīng)用（1）利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)。（2）

極端微生物的利用，如嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產(chǎn)洗滌劑，__________有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。嗜低溫菌旁欄邊角

想一想1.

［教材P25思考·討論］有人認(rèn)為飲用“精釀”啤酒比飲用“工業(yè)”啤酒更健康，你怎么看待這個(gè)問題？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.

［教材P27異想天開］什么是單細(xì)胞蛋白？_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

提示

應(yīng)該辯證地看待這一問題。一方面，“精釀”啤酒具有多樣化的特點(diǎn)，能夠滿足一些人對獨(dú)特口感的需求；另一方面，“精釀”啤酒是手工作坊式生產(chǎn)的，存在啤酒品質(zhì)不穩(wěn)定、價(jià)格昂貴等問題。

提示

單細(xì)胞蛋白是以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵獲得的大量的微生物菌體。其不僅含有豐富的蛋白質(zhì)，還含有糖類、脂質(zhì)和維生素等物質(zhì)。

提示

可以用基因工程的方法，將血紅蛋白基因轉(zhuǎn)入青霉素生產(chǎn)菌中來提高菌體對氧的吸收和利用率。4.

［教材P28拓展應(yīng)用］目前我國多地廣泛使用乙醇汽油，但有人認(rèn)為，生產(chǎn)燃料乙醇需要消耗大量糧食,

會(huì)增加糧食短缺的風(fēng)險(xiǎn)。請你評(píng)估這一風(fēng)險(xiǎn)，并說明在生產(chǎn)時(shí)應(yīng)如何規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)。_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

提示

為了規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該使用陳化糧食（如陳化的稻谷等）或者非糧食生物材料（如秸稈等）來生產(chǎn)燃料乙醇。使用陳化糧食來生產(chǎn)燃料乙醇，還能防止問題糧食流入市場。結(jié)論語句

辨一辨（1）

生產(chǎn)檸檬酸需要篩選產(chǎn)酸量高的乳酸菌。

(

)

×

√（3）

發(fā)酵工程生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富，但廢棄物對環(huán)境污染很大，不易處理。(

)

×（4）

單細(xì)胞蛋白指通過發(fā)酵而獲得的微生物菌體。

(

)

√02重難探究·能力素養(yǎng)全提升主題一

發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)情境探究隨著人們對發(fā)酵原理的認(rèn)識(shí)，微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立，以及密閉發(fā)酵罐的成功設(shè)計(jì)，發(fā)酵工程逐步形成。請根據(jù)教材P22~23圖1-9“發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和發(fā)酵罐示意圖”，思考回答下列問題。1.

現(xiàn)代發(fā)酵工程和傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所用的菌種從來源方面看有什么不同？_________________________________________________________________________________________________________________________提示

傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所用的菌種一般是原材料中天然存在的多種菌種，而現(xiàn)代發(fā)酵工程用的菌種是通過微生物培養(yǎng)技術(shù)獲得的單一菌種。2.

怎樣對發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)控以滿足微生物的生長需要？____________________________________________________________________________________________________________

3.

為什么發(fā)酵工程的生產(chǎn)條件比較溫和？_______________________________________________________________________________________________________________提示

發(fā)酵是利用微生物的代謝將原料進(jìn)行轉(zhuǎn)化，而微生物代謝是在常溫常壓下進(jìn)行的，因此發(fā)酵工程的生產(chǎn)條件比較溫和。4.

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(shù)相比有哪些改進(jìn)之處？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

提示

傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)獲得的產(chǎn)物一般不是單一組分，而是成分復(fù)雜的混合物，很多時(shí)候不會(huì)再對產(chǎn)物進(jìn)行分離和提純處理。在發(fā)酵工程中，如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)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)品是代謝物，可采用蒸餾、萃取等方法進(jìn)行提取。5.

請用箭頭和文字歸納概述現(xiàn)代發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)。提示方法突破

發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)基本環(huán)節(jié)主要方法及目的選育菌種從自然界中篩選、誘變育種或基因工程育種擴(kuò)大培養(yǎng)快速增加菌種數(shù)量配制培養(yǎng)基結(jié)合菌種的代謝特點(diǎn)配制培養(yǎng)基滅菌避免因雜菌污染而影響產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量接種將擴(kuò)大培養(yǎng)后的菌種投放到發(fā)酵罐中基本環(huán)節(jié)主要方法及目的發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離、提純產(chǎn)物①若發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可采用過濾、沉淀等方法將菌體分離、干燥②若發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品續(xù)表視角應(yīng)用1.

[2023江蘇鹽城高二校聯(lián)考期中]下列有關(guān)發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)的敘述，正確的是(

)

A

2.

某高校采用如圖所示的發(fā)酵罐進(jìn)行葡萄酒發(fā)酵過程的研究,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)

BA.夏季生產(chǎn)果酒時(shí),常需對罐體進(jìn)行降溫處理B.乙醇為揮發(fā)性物質(zhì),故發(fā)酵過程中空氣的進(jìn)氣量不宜太大C.正常發(fā)酵過程中罐內(nèi)的壓力不會(huì)低于大氣壓D.可以通過檢測發(fā)酵過程中殘余糖的濃度來決定何時(shí)終止發(fā)酵

主題二

發(fā)酵工程的應(yīng)用情境探究發(fā)酵工程以其生產(chǎn)條件溫和，原料來源豐富且價(jià)格低廉、產(chǎn)物專一、廢棄物對環(huán)境的污染小等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。請閱讀教材P24~27“發(fā)酵工程的應(yīng)用”部分，結(jié)合思考·討論“啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程”，解決下列問題。1.

與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在啤酒的工廠化生產(chǎn)中，哪些工程手段會(huì)使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高？_______________________________________________________________________________________________提示

菌種的選育、對原材料的處理、發(fā)酵過程的控制及產(chǎn)品的消毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。2.

抗生素、氨基酸、酶制劑等產(chǎn)品為什么能通過微生物發(fā)酵來生產(chǎn)？這與微生物的生長和代謝特點(diǎn)有什么關(guān)系？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

提示

某些微生物因爭奪生存環(huán)境或營養(yǎng)物質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生抗生素將其他種類的微生物殺死；微生物會(huì)通過合成或分解代謝生產(chǎn)它必需的物質(zhì)，包括氨基酸、核苷酸等；微生物會(huì)產(chǎn)生蛋白酶、纖維素酶和淀粉酶，以便將營養(yǎng)物質(zhì)水解成可吸收的小分子的肽或氨基酸、葡