2020_2021学年新教材高中生物第1章发酵工程3发酵工程及其应用学案新人教版选择性必修3.doc

PAGE 14 - 第3节　发酵工程及其应用 必备知识·素养奠基 一、发酵工程的概念和基本环节 1.发酵工程的概念: (1)过程:利用微生物的特定功能,通过现代工程技术,规模化生产对人类有用的产品。 (2)范围:它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。 2.发酵工程的基本环节: (1)基本环节: (2)选一选:下列关于发酵工程基本环节的描述正确的是②④⑤ ①用于发酵工程的菌种应该具备优良性状,并且只能从自然界中筛选。 ②在进行发酵前,需要对选育的菌种进行扩大培养。 ③发酵工程所用的菌种大多是单一菌种,所以没有必要进行严格的灭菌。 ④发酵工程所用的培养基是液体培养基。 ⑤在发酵过程中要随时进行检测,还需要对发酵条件进行严格的控制。 ⑥发酵结束后即可得到发酵产品。 现代发酵工程和传统发酵技术所用菌种的来源有什么差异? 提示:传统发酵技术用的菌种一般是原材料中天然存在的多种菌种,而现代发酵工程用的菌种是通过微生物培养技术获得的单一菌种。 3.发酵装置: 二、发酵工程的应用 1.特点: (1)生产条件温和。 (2)原料来源丰富且价格低廉。 (3)产物专一。 (4)废弃物对环境的污染小和容易处理。 为什么发酵工程的生产条件比较温和? 提示:发酵是利用微生物的代谢将原料进行转化,而微生物细胞代谢是在常温常压条件下进行的,因此发酵工程的生产条件比较温和。 2.在食品工业上的应用: (1)生产传统的发酵产品。 ①优点:能明显提高产品的产量和质量。 ②实例: a.大豆中的蛋白质肽和氨基酸酱油 b.啤酒的工业化生产流程: (2)生产各种各样的食品添加剂:酸度调节剂、增味剂、着色剂、增稠剂、防腐剂等。 (3)生产酶制剂:在食品工业中,经常用到一些酶制剂,如α-淀粉酶、β-淀粉酶、氨基肽酶和脂肪酶等。 有人认为食品添加剂都是有害的,这种想法对吗?为什么? 提示:不对。食品添加剂可以增加食品的营养,改善食物的口味等,只要符合国家标准,并不会对人体产生伤害。 3.在医药工业上的应用: (1)发酵工程可以生产抗生素、氨基酸、激素和免疫调节剂等。 (2)基因工程与发酵技术相结合生产所需要的产品。 4.在农牧业上的应用:主要表现在生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等方面。 5.在其他方面的应用: (1)对解决资源与环境污染问题具有重要意义。 (2)极端微生物的应用。 (3)发酵工程渗透到几乎所有的工农业领域。 关键能力·素养形成 知识点一　发酵工程的基本环节 1.选育菌种: (1)常用菌种:主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等。 (2)菌种特点: ①对周围环境的温度、渗透压、酸碱度等条件有极大的适应能力。 ②有极强的消化能力。 ③有极强的繁殖能力。 (3)选育方法: ①从自然界中筛选出优良菌种。 ②利用诱变育种筛选出符合生产要求的优良菌种。 ③利用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造,构建出能生产相应产品的菌种。 2.扩大培养:在进行接种前,要进行扩大培养。 (1)目的:增加菌种的数量,缩短生产周期。 (2)方法:将培养到生长速度最快时期的菌体分开,再进行培养。 3.配制培养基: (1)类型:发酵工程一般使用液体培养基。 (2)要求: ①根据不同的菌种,选择不同的材料配制培养基。 ②培养基应满足微生物在碳源、氮源、生长因子、水、无机盐等方面的营养要求,并为微生物提供适宜的pH,以利于产物的合成。 ③应尽量降低生产成本,以得到更高的经济效益。 4.灭菌和接种:在发酵前对培养基和发酵设备进行严格的灭菌处理,接种过程中要注意防止杂菌污染。 5.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节: 【特别提醒】通过发酵罐对发酵条件进行控制 (1)温度:通过发酵罐上的温度传感器和控制装置进行监测和调整。 (2)溶解氧:通过通气量和搅拌速度加以调节。 (3)pH:通过加料装置添加酸或碱进行调节,也可以在培养基中添加pH缓冲液。 6.分离、提纯产物,获得发酵产品: 发酵产品 分离提纯方法 微生物细胞 过滤、沉淀将菌体分离和干燥 代谢物 蒸馏、萃取、离子交换等方法 【特别提醒】关于发酵罐使用的三点提醒 (1)发酵罐在使用前要进行灭菌,培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌,空气采用过滤的方法除菌。 (2)对于需氧发酵,为了防止杂菌污染,应该从空气入口通入无菌空气。 (3)搅拌的作用: a.使空气和发酵液充分混合,增加培养液中的溶解氧; b.使菌种与培养液充分接触,提高原料利用率。 如图所示是发酵工程生产产品的流程图,据图回答下列问题: (1)发酵工程中,选育优良性状的菌种,至关重要。高产青霉素菌种是通过__________育种获得的,啤酒酵母菌是通过__________改造的。 ? (2)图中①表示__________,这样做的目的是__?____________