（新教材）高中生物人教版选择性必修三课件：1.3 发酵工程及其应用 .ppt

1、第3节 发酵工程及其应用 必备知识必备知识素养奠基素养奠基 一、发酵工程的概念和基本环节一、发酵工程的概念和基本环节 1.1.发酵工程的概念发酵工程的概念: : (1)(1)过程过程: :利用利用_的特定功能的特定功能, ,通过通过_技术技术, ,规模化生产对人类有用规模化生产对人类有用 的产品。的产品。 (2)(2)范围范围: :它涉及菌种的选育和培养、它涉及菌种的选育和培养、_等方面。等方面。 微生物微生物 现代工程现代工程 产物的分离和提纯产物的分离和提纯 2.2.发酵工程的基本环节发酵工程的基本环节: : (1)(1)基本环节基本环节: : (2)(2)选一选选一选: :下列关于发酵工

2、程基本环节的描述正确的是下列关于发酵工程基本环节的描述正确的是_ 用于发酵工程的菌种应该具备优良性状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。并且只能从自然界中筛选。 在进行发酵前在进行发酵前, ,需要对选育的菌种进行扩大培养。需要对选育的菌种进行扩大培养。 发酵工程所用的菌种大多是单一菌种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。所以没有必要进行严格的灭菌。 发酵工程所用的培养基是液体培养基。发酵工程所用的培养基是液体培养基。 在发酵过程中要随时进行检测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。还需要对发酵条件进行严格的控制

3、。 发酵结束后即可得到发酵产品。发酵结束后即可得到发酵产品。 【激疑激疑】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。酵工程用的菌种是通过微生物培养技术获得的单一菌种。 3.3.发酵装置发酵装置: : 二、发酵工程的应用二、发酵工程的应用 1.1.特点特点: : (1)_(1)_。 (2)(2)原料来源丰富且价格低廉。原料来源丰富且价格低廉。

4、 (3)_(3)_。 (4)(4)废弃物对环境的污染小和容易处理。废弃物对环境的污染小和容易处理。 生产条件温和生产条件温和 产物专一产物专一 【激疑激疑】为什么发酵工程的生产条件比较温和为什么发酵工程的生产条件比较温和? ? 提示提示: :发酵是利用微生物的代谢将原料进行转化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而微生物细胞代谢是在常温 常压条件下进行的常压条件下进行的, ,因此发酵工程的生产条件比较温和。因此发酵工程的生产条件比较温和。 2.2.在食品工业上的应用在食品工业上的应用: : (1)(1)生产传统的生产传统的_。 优点优点: :能明显提高产品的能明显

5、提高产品的_。 实例实例: : 发酵产品发酵产品 产量和质量产量和质量 b.b.啤酒的工业化生产流程啤酒的工业化生产流程: : (2)(2)生产各种各样的食品添加剂生产各种各样的食品添加剂: :酸度调节剂、酸度调节剂、_、着色剂、着色剂、_、 防腐剂等。防腐剂等。 (3)(3)生产生产_:_:在食品工业中在食品工业中, ,经常用到一些酶制剂经常用到一些酶制剂, ,如如 - -淀粉酶、淀粉酶、 - -淀粉淀粉 酶、氨基肽酶和脂肪酶等。酶、氨基肽酶和脂肪酶等。 增味剂增味剂 增稠剂增稠剂 酶制剂酶制剂 【激疑激疑】有人认为食品添加剂都是有害的有人认为食品添加剂都是有害的, ,这种想法对吗这种想法对

6、吗? ?为什么为什么? ? 提示提示: :不对。食品添加剂可以增加食品的营养不对。食品添加剂可以增加食品的营养, ,改善食物的口味等改善食物的口味等, ,只要符合国只要符合国 家标准家标准, ,并不会对人体产生伤害。并不会对人体产生伤害。 3.3.在医药工业上的应用在医药工业上的应用: : (1)(1)发酵工程可以生产抗生素、发酵工程可以生产抗生素、_、激素和、激素和_等。等。 (2)(2)基因工程与基因工程与_相结合生产所需要的产品。相结合生产所需要的产品。 氨基酸氨基酸 免疫调节剂免疫调节剂 发酵技术发酵技术 4.4.在农牧业上的应用在农牧业上的应用: :主要表现在生产主要表现在生产_、微

7、生物农药、微生物农药、_ 等方面。等方面。 5.5.在其他方面的应用在其他方面的应用: : (1)(1)对解决资源与对解决资源与_问题具有重要意义。问题具有重要意义。 (2)_(2)_微生物的应用。微生物的应用。 (3)(3)发酵工程渗透到几乎所有的工农业领域。发酵工程渗透到几乎所有的工农业领域。 微生物肥料微生物肥料 微生物饲料微生物饲料 环境污染环境污染 极端极端 关键能力关键能力素养形成素养形成 知识点一知识点一 发酵工程的基本环节发酵工程的基本环节 1.1.选育菌种选育菌种: : (1)(1)常用菌种常用菌种: :主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等。主要是细菌、放线菌、酵母菌和霉菌等。

8、 (2)(2)菌种特点菌种特点: : 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。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。 有极强的消化能力。有极强的消化能力。 有极强的繁殖能力。有极强的繁殖能力。 (3)(3)选育方法选育方法: : 从自然界中筛选出优良菌种。从自然界中筛选出优良菌种。 利用诱变育种筛选出符合生产要求的优良菌种。利用诱变育种筛选出符合生产要求的优良菌种。 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, ,构建出能构建出能 生产相应产品的菌种。生产相应产品的菌种。 2.2.扩大培养扩

9、大培养: :在进行接种前在进行接种前, ,要进行扩大培养。要进行扩大培养。 (1)(1)目的目的: :增加菌种的数量增加菌种的数量, ,缩短生产周期。缩短生产周期。 (2)(2)方法方法: :将培养到生长速度最快时期的菌体分开将培养到生长速度最快时期的菌体分开, ,再进行培养。再进行培养。 3.3.配制培养基配制培养基: : (1)(1)类型类型: :发酵工程一般使用液体培养基。发酵工程一般使用液体培养基。 (2)(2)要求要求: : 根据不同的菌种根据不同的菌种, ,选择不同的材料配制培养基。选择不同的材料配制培养基。 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培养基

10、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 求求, ,并为微生物提供适宜的并为微生物提供适宜的pH,pH,以利于产物的合成。以利于产物的合成。 应尽量降低生产成本应尽量降低生产成本, ,以得到更高的经济效益。以得到更高的经济效益。 4.4.灭菌和接种灭菌和接种: :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, ,接种过程中接种过程中 要注意防止杂菌污染。要注意防止杂菌污染。 5.5.发酵罐内发酵发酵罐内发酵发酵工程的中心环节发酵工程的中心环节: : 【特别提醒特别提醒】通过发酵罐对发酵条件进行控制通过发酵罐对发酵条件进行控制 (1

11、)(1)温度温度: :通过发酵罐上的温度传感器和控制装置进行监测和调整。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)(2)溶解氧溶解氧: :通过通气量和搅拌速度加以调节。通过通气量和搅拌速度加以调节。 (3)pH:(3)pH:通过加料装置添加酸或碱进行调节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也可以在培养基中添加pHpH缓冲液。缓冲液。 6.6.分离、提纯产物分离、提纯产物, ,获得发酵产品获得发酵产品: : 发酵产品发酵产品 分离提纯方法分离提纯方法 微生物细胞微生物细胞 过滤、沉淀将菌体分离和干燥过滤、沉淀将菌体分离和干燥 代谢物代谢物 蒸馏、萃取、离子交换

12、等方法蒸馏、萃取、离子交换等方法 【特别提醒特别提醒】关于发酵罐使用的三点提醒关于发酵罐使用的三点提醒 (1)(1)发酵罐在使用前要进行灭菌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培养基和发酵设备一般用蒸汽灭菌, ,空气采用空气采用 过滤的方法除菌。过滤的方法除菌。 (2)(2)对于需氧发酵对于需氧发酵, ,为了防止杂菌污染为了防止杂菌污染, ,应该从空气入口通入无菌空气。应该从空气入口通入无菌空气。 (3)(3)搅拌的作用搅拌的作用: : a.a.使空气和发酵液充分混合使空气和发酵液充分混合, ,增加培养液中的溶解氧增加培养液中的溶解氧; ; b.b.使菌种与培养液充分接

13、触使菌种与培养液充分接触, ,提高原料利用率。提高原料利用率。 【素养案例素养案例】 如图所示是发酵工程生产产品的流程图如图所示是发酵工程生产产品的流程图, ,据图回答下列问题据图回答下列问题: : (1)(1)发酵工程中发酵工程中, ,选育优良性状的菌种选育优良性状的菌种, ,至关重要。高产青霉素菌种是通过至关重要。高产青霉素菌种是通过 _育种获得的育种获得的, ,啤酒酵母菌是通过啤酒酵母菌是通过_改造的。改造的。 (2)(2)图中表示图中表示_, ,这样做的目的是这样做的目的是_。 (3)(3)表示表示_, ,是整个过程的中心环节是整个过程的中心环节, ,在此阶段需随时取样、检测在此阶段需

14、随时取样、检测 _、_等等, ,以了解发酵进程以了解发酵进程, ,还要及时添加还要及时添加_, , 同时严格控制同时严格控制_等发酵条件。等发酵条件。 (4)(4)表示表示_, ,发酵结束后可采用发酵结束后可采用_等方法获得产品。等方法获得产品。 【解题导引解题导引】解答本题的两个关键点解答本题的两个关键点: : (1)(1)发酵工程的基本环节发酵工程的基本环节: :菌种的选育和扩大培养菌种的选育和扩大培养, ,培养基的配制培养基的配制, ,灭菌灭菌, ,接种接种, ,发发 酵酵, ,产品的分离提纯。产品的分离提纯。 (2)(2)发酵工程的中心环节发酵工程的中心环节: :发酵罐内发酵。发酵罐内

15、发酵。 【解析解析】(1)(1)高产青霉素菌种是通过诱变育种获得的高产青霉素菌种是通过诱变育种获得的, ,啤酒酵母菌是通过基因工啤酒酵母菌是通过基因工 程改造的。程改造的。(2)(2)图中表示扩大培养图中表示扩大培养, ,目的是增加菌种的数量目的是增加菌种的数量, ,缩短生产周期。缩短生产周期。 (3)(3)是整个过程的中心环节是整个过程的中心环节发酵罐内发酵发酵罐内发酵, ,在此阶段需随时取样、检测微在此阶段需随时取样、检测微 生物数量、产物浓度等生物数量、产物浓度等, ,以了解发酵进程。随着发酵进行以了解发酵进程。随着发酵进行, ,培养基中的营养物质培养基中的营养物质 减少减少, ,还要及

16、时添加必需的营养组分还要及时添加必需的营养组分, ,同时严格控制温度、同时严格控制温度、pHpH和溶解氧等发酵条和溶解氧等发酵条 件。件。(4)(4)是发酵工程产品微生物细胞是发酵工程产品微生物细胞( (菌体菌体),),发酵结束后可采用过滤、沉淀等发酵结束后可采用过滤、沉淀等 方法将菌体分离和干燥。方法将菌体分离和干燥。 答案答案: :(1)(1)诱变诱变 基因工程基因工程 (2)(2)扩大培养扩大培养 增加菌种的数量增加菌种的数量, ,可以缩短生产周期可以缩短生产周期 (3)(3)发酵罐内发酵发酵罐内发酵 微生物数量微生物数量 产物浓度产物浓度 必需的营养组分必需的营养组分 温度、温度、pH

17、pH和溶和溶 解氧解氧 (4)(4)微生物细胞微生物细胞( (菌体菌体) ) 过滤、沉淀过滤、沉淀 【误区警示误区警示】菌种的选育和培养常见误区菌种的选育和培养常见误区 (1)(1)误认为高产青霉素菌种是通过基因工程获得的误认为高产青霉素菌种是通过基因工程获得的: :高产青霉素菌种是通过诱变高产青霉素菌种是通过诱变 育种获得的。育种获得的。 (2)(2)易弄错增加菌种数量的方法易弄错增加菌种数量的方法: :获得优良菌种后获得优良菌种后, ,为了缩短生产周期为了缩短生产周期, ,要进行扩要进行扩 大培养来增加菌种数量。大培养来增加菌种数量。 【素养素养探究探究母题追问母题追问】 (1)(1)科学

18、思维科学思维分析与推理分析与推理 发酵过程中为什么要控制发酵条件发酵过程中为什么要控制发酵条件? ? 提示提示: :发酵条件会影响微生物的生长繁殖和代谢物的形成。发酵条件会影响微生物的生长繁殖和代谢物的形成。 (2)(2)科学探究科学探究结果评价结果评价 在谷氨酸发酵中产物是什么在谷氨酸发酵中产物是什么? ?它属于代谢物吗它属于代谢物吗? ? 提示提示: :谷氨酸发酵产物是谷氨酸棒状杆菌产生的谷氨酸谷氨酸发酵产物是谷氨酸棒状杆菌产生的谷氨酸, ,是细胞代谢物。是细胞代谢物。 【素养素养迁移迁移】 (2018(2018江苏高考江苏高考) )某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究某高

19、校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究, , 下列叙述错误的是下列叙述错误的是 ( ( ) ) A.A.夏季生产果酒时夏季生产果酒时, ,常需对罐体进行降温处理常需对罐体进行降温处理 B.B.乙醇为挥发性物质乙醇为挥发性物质, ,故发酵过程中空气的进气量不宜太大故发酵过程中空气的进气量不宜太大 C.C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压 D.D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵 【解析解析】选选B B。果酒发酵过程中会放出热量使罐体温度上升。果酒发酵过程中会放出热量使罐体

20、温度上升, ,故需对发酵罐进行故需对发酵罐进行 降温处理降温处理,A,A项正确项正确; ;乙醇虽然为挥发性物质乙醇虽然为挥发性物质, ,但其能溶于水但其能溶于水, ,而且酒精发酵为无而且酒精发酵为无 氧呼吸氧呼吸, ,发酵过程中不需进气发酵过程中不需进气,B,B项错误项错误; ;发酵过程中有发酵过程中有COCO2 2产生产生, ,所以罐内压力不所以罐内压力不 会低于大气压会低于大气压,C,C项正确项正确; ;发酵程度可以通过监测发酵液中残余糖的浓度来确发酵程度可以通过监测发酵液中残余糖的浓度来确 定定,D,D项正确。项正确。 知识点二知识点二 发酵工程的应用发酵工程的应用 1.1.发酵工程的应

21、用发酵工程的应用: :发酵工程渗透到几乎所有的工农业领域。发酵工程渗透到几乎所有的工农业领域。 (1)(1)在食品工业上的应用在食品工业上的应用: :生产传统的发酵产品、食品添加剂和酶制剂。生产传统的发酵产品、食品添加剂和酶制剂。 (2)(2)在医药工业上的应用在医药工业上的应用: :生产抗生素、氨基酸、激素、免疫调节剂和疫苗等。生产抗生素、氨基酸、激素、免疫调节剂和疫苗等。 (3)(3)在农牧业上的应用在农牧业上的应用: :生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等。生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等。 【特别提醒特别提醒】啤酒的工业化生产的五点提醒啤酒的工业化生产的五点提醒 (1)(1

22、)啤酒酵母菌啤酒酵母菌: :通过微生物培养技术筛选出的优良菌种通过微生物培养技术筛选出的优良菌种, ,在接种前进行扩大培在接种前进行扩大培 养养, ,缩短生产周期。缩短生产周期。 (2)(2)焙烤温度不能过高焙烤温度不能过高, ,防止淀粉酶失活。防止淀粉酶失活。 (3)(3)蒸煮后的糖浆一定要冷却后才能接种蒸煮后的糖浆一定要冷却后才能接种, ,防止高温杀死酵母菌。防止高温杀死酵母菌。 (4)(4)发酵过程中注意控制好温度、发酵过程中注意控制好温度、pHpH、通气、发酵时间等。、通气、发酵时间等。 (5)(5)接种前要对发酵罐进行灭菌接种前要对发酵罐进行灭菌, ,接种时要进行无菌操作接种时要进行

23、无菌操作, ,防止杂菌污染。防止杂菌污染。 2.2.发酵工程与传统发酵技术的比较发酵工程与传统发酵技术的比较: : 发酵工程发酵工程 传统发酵技术传统发酵技术 不不 同同 点点 菌种菌种 通过微生物纯培养技术通过微生物纯培养技术 筛选或其他技术生产的筛选或其他技术生产的 优良菌种优良菌种, ,大多是单一菌大多是单一菌 种种 原材料中天然存在的混合菌种原材料中天然存在的混合菌种 发酵发酵 方式方式 液体发酵为主液体发酵为主 固体发酵或半固体发酵为主固体发酵或半固体发酵为主 对发对发 酵条酵条 件的件的 控制控制 严格无菌操作严格无菌操作, ,防止杂菌防止杂菌 污染。通过现代工程技污染。通过现代工

24、程技 术对发酵条件精确地控术对发酵条件精确地控 制制, ,使发酵条件处于最佳使发酵条件处于最佳 状态状态 不是无菌操作不是无菌操作, ,容易受到杂菌污染。容易受到杂菌污染。 对发酵条件不能严格控制对发酵条件不能严格控制, ,易受外易受外 界条件影响界条件影响 发酵工程发酵工程 传统发酵技术传统发酵技术 不不 同同 点点 生产生产 规模规模 和和 产品产品 生产规模大生产规模大, ,实现了工实现了工 业化生产。原料来源丰业化生产。原料来源丰 富富, ,成本低成本低, ,产物多样产物多样, , 产量高产量高 通常是家庭式或作坊式的通常是家庭式或作坊式的, ,产量产量 低低, ,生产往往受季节和原料

25、限制生产往往受季节和原料限制, , 产品风味品种比较单一产品风味品种比较单一, ,质量不质量不 稳定稳定 相同点相同点 都是利用了微生物的作用都是利用了微生物的作用 发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的 【素养案例素养案例】 啤酒是以粮食作物大麦为主要原料酿造的啤酒是以粮食作物大麦为主要原料酿造的, ,如图是某种啤酒的生产流程如图是某种啤酒的生产流程, ,回答下回答下 列问题。列问题。 (1)(1)在酿造过程中需要将大麦种子进行发芽处理在酿造过程中需要将大麦种子进行发芽处理, ,此过程的目的是此过程的目的是_ _, ,麦芽经过焙烤、碾磨成麦芽经过

26、焙烤、碾磨成_。 (2)(2)经过糖化阶段经过糖化阶段, ,麦芽中的淀粉、蛋白质等大分子被分解成酵母菌可利用的可麦芽中的淀粉、蛋白质等大分子被分解成酵母菌可利用的可 溶性小分子物质。糖化时温度的变化通常是由低温逐步升至高温溶性小分子物质。糖化时温度的变化通常是由低温逐步升至高温, ,以防止以防止 _。 (3)(3)在蒸煮阶段在蒸煮阶段, ,要将糖浆中加入啤酒花煮沸一定时间要将糖浆中加入啤酒花煮沸一定时间, ,不仅可以蒸发掉多余的不仅可以蒸发掉多余的 水分水分, ,还可以起到还可以起到_作用。作用。 (4)(4)在主发酵初期在主发酵初期, ,往往先通入无菌空气往往先通入无菌空气, ,目的是目的是

27、_ _, , 之后进行密封发酵。酒精就是在密封发酵期间产生的之后进行密封发酵。酒精就是在密封发酵期间产生的, ,写出反应简式写出反应简式_。 (5)(5)经过一段时间的后发酵经过一段时间的后发酵, ,才能形成澄清、成熟的啤酒。后发酵期间糖类继续才能形成澄清、成熟的啤酒。后发酵期间糖类继续 发酵发酵, ,促进啤酒风味的成熟。影响啤酒风味的因素有促进啤酒风味的成熟。影响啤酒风味的因素有_、_ 等。等。 【解题导引解题导引】解答本题需掌握以下三个关键知识解答本题需掌握以下三个关键知识: : (1)(1)大麦种子发芽的目的大麦种子发芽的目的: :产生淀粉酶等。产生淀粉酶等。 (2)(2)糖化的实质糖化

28、的实质: :大分子物质在酶的作用下大分子物质在酶的作用下, ,被分解成小分子物质。被分解成小分子物质。 (3)(3)酵母菌发酵的过程酵母菌发酵的过程: :前期有氧条件酵母菌的数量增加前期有氧条件酵母菌的数量增加, ,后期无氧条件酵母菌后期无氧条件酵母菌 进行酒精发酵。进行酒精发酵。 【解析解析】(1)(1)大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶、蛋白酶等多种酶。麦芽经过大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶、蛋白酶等多种酶。麦芽经过 焙烤、碾磨成麦芽粉。焙烤、碾磨成麦芽粉。 (2)(2)糖化时由低温逐步升至高温糖化时由低温逐步升至高温, ,以防止麦芽中淀粉酶等因高温而变性失活。以防止麦芽中淀粉酶等因高温而变性

29、失活。 (3)(3)在蒸煮阶段在蒸煮阶段, ,不仅可以蒸发掉多余的水分不仅可以蒸发掉多余的水分, ,还可以起到灭菌作用。还可以起到灭菌作用。 (4)(4)在主发酵初期在主发酵初期, ,需要通入无菌空气需要通入无菌空气, ,目的是增加酵母菌的数量目的是增加酵母菌的数量, ,有利于密闭时有利于密闭时 获得更多的酒精产物获得更多的酒精产物, ,反应简式见答案。反应简式见答案。 (5)(5)影响啤酒风味的因素有酵母菌菌种、大麦品种、发酵时间、发酵温度等。影响啤酒风味的因素有酵母菌菌种、大麦品种、发酵时间、发酵温度等。 答案答案: :(1)(1)释放淀粉酶释放淀粉酶 麦芽粉麦芽粉 (2)(2)麦芽中淀粉

30、酶等因高温而变性失活麦芽中淀粉酶等因高温而变性失活 (3)(3)灭菌灭菌 (4)(4)有氧条件酵母菌进行出芽生殖有氧条件酵母菌进行出芽生殖, ,数量增加数量增加 C C6 6H H12 12O O6 6 2C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2+ +能量能量 (5)(5)酵母菌菌种酵母菌菌种 大麦品种大麦品种 发酵时间发酵时间 发酵温度发酵温度( (写两种即可写两种即可) ) 【素养素养探究探究母题追问母题追问】 (1)(1)科学思维科学思维分析与综合分析与综合 在糖化阶段在糖化阶段, ,温度低影响啤酒品质温度低影响啤酒品质, ,温度高会使麦芽产生的淀粉酶等失活温度高会使麦芽产

31、生的淀粉酶等失活, ,你能你能 想到什么方法解决想到什么方法解决? ? 提示提示: :可以在此阶段使用发酵工程生产的耐高温的淀粉酶制剂。可以在此阶段使用发酵工程生产的耐高温的淀粉酶制剂。 (2)(2)科学思维科学思维分析与推理分析与推理 发酵后的啤酒需要经过消毒才能包装销售发酵后的啤酒需要经过消毒才能包装销售, ,请你利用所学知识请你利用所学知识, ,分析用什么方法分析用什么方法 对啤酒进行消毒。对啤酒进行消毒。 提示提示: :为了保持啤酒的风味为了保持啤酒的风味, ,应用巴氏应用巴氏( (低温低温) )消毒法进行消毒。消毒法进行消毒。 【素养素养迁移迁移】 下列有关发酵工程应用的说法错误的是

32、下列有关发酵工程应用的说法错误的是 ( ( ) ) A.A.发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品发酵工程可以生产酱油、泡菜等传统发酵食品 B.B.柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产柠檬酸、乳酸等食品添加剂可以通过发酵工程生产 C.C.发酵工程可以生产多种药物发酵工程可以生产多种药物, ,但是不能生产疫苗但是不能生产疫苗 D.D.发酵工程生产的单细胞蛋白可以制作成微生物饲料发酵工程生产的单细胞蛋白可以制作成微生物饲料 【解析解析】选选C C。发酵工程可以生产传统发酵食品。发酵工程可以生产传统发酵食品,A,A正确正确; ;柠檬酸、乳酸是通过发柠檬酸、乳酸是通过发 酵工程生产的食品添加

33、剂酵工程生产的食品添加剂,B,B正确正确; ;科学家利用基因工程将病原体基因转入微生科学家利用基因工程将病原体基因转入微生 物细胞物细胞, ,通过发酵工程可以生产疫苗通过发酵工程可以生产疫苗,C,C错误错误; ;单细胞蛋白可以制作成微生物饲单细胞蛋白可以制作成微生物饲 料料,D,D正确。正确。 【补偿训练补偿训练】 以下不属于发酵的是以下不属于发酵的是 ( ( ) ) A.A.利用需氧型青霉菌生产青霉素利用需氧型青霉菌生产青霉素 B.B.缺氧时人的组织细胞产生乳酸缺氧时人的组织细胞产生乳酸 C.C.利用酵母菌的无氧呼吸获得酒利用酵母菌的无氧呼吸获得酒 D.D.利用乳酸菌制作泡菜利用乳酸菌制作泡

34、菜 【解析解析】选选B B。发酵是指通过微生物的代谢将原料转化为人类所需要的产物的。发酵是指通过微生物的代谢将原料转化为人类所需要的产物的 过程。可见过程。可见, ,利用需氧型青霉菌生产青霉素、利用酵母菌的无氧呼吸获得酒和利用需氧型青霉菌生产青霉素、利用酵母菌的无氧呼吸获得酒和 利用乳酸菌制作泡菜利用乳酸菌制作泡菜, ,都属于发酵都属于发酵, ,而缺氧时人的组织细胞产生乳酸的过程则不而缺氧时人的组织细胞产生乳酸的过程则不 属于发酵属于发酵,A,A、C C、D D均不符合题意均不符合题意,B,B符合题意。符合题意。 【课堂回眸课堂回眸】 课堂检测课堂检测素养达标素养达标 【概念概念诊断诊断】 1

35、.1.运用发酵工程可以生产多种产品运用发酵工程可以生产多种产品, ,请分析下列关于发酵工程的叙述请分析下列关于发酵工程的叙述, ,正确的是正确的是 _。 防止杂菌入侵和获得纯净的微生物培养物是发酵工程的重要基础防止杂菌入侵和获得纯净的微生物培养物是发酵工程的重要基础 发酵工程最重要的环节是发酵罐内发酵发酵工程最重要的环节是发酵罐内发酵 青霉素有抗菌作用青霉素有抗菌作用, ,即使生产青霉素的发酵过程中混入了杂菌即使生产青霉素的发酵过程中混入了杂菌, ,发酵也不受影发酵也不受影 响响 大型发酵罐有计算机控制系统大型发酵罐有计算机控制系统, ,能对发酵条件进行控制能对发酵条件进行控制 发酵工程不能生

36、产传统发酵食品发酵工程不能生产传统发酵食品 发酵工程可以生产微生物农药发酵工程可以生产微生物农药 发酵工程与传统发酵技术都是利用微生物的作用进行的发酵发酵工程与传统发酵技术都是利用微生物的作用进行的发酵 【解析解析】选。发酵工程常用单一菌种发酵选。发酵工程常用单一菌种发酵, ,因此防止杂菌入侵和获因此防止杂菌入侵和获 得纯净的微生物培养物是发酵工程的重要基础得纯净的微生物培养物是发酵工程的重要基础, ,正确正确; ;发酵工程的中心环节是发酵工程的中心环节是 发酵罐内发酵过程发酵罐内发酵过程, ,正确正确; ;青霉素的生产过程中混入了杂菌青霉素的生产过程中混入了杂菌, ,杂菌分泌的青霉杂菌分泌的

37、青霉 素酶会将青霉素分解素酶会将青霉素分解, ,错误错误; ;发酵罐有计算机控制系统发酵罐有计算机控制系统, ,能对发酵过程中的各能对发酵过程中的各 种条件进行监测和控制种条件进行监测和控制, ,正确正确; ;发酵工程能生产传统发酵食品发酵工程能生产传统发酵食品, ,错误错误; ;发酵工发酵工 程可以生产微生物农药、微生物肥料、微生物饲料等程可以生产微生物农药、微生物肥料、微生物饲料等, ,正确正确; ;发酵工程与传统发酵工程与传统 发酵技术的共同点都是利用微生物进行的发酵发酵技术的共同点都是利用微生物进行的发酵, ,正确。正确。 2.2.下列选项中不是发酵工程特点的是下列选项中不是发酵工程特

38、点的是 ( ( ) ) A.A.原料来源丰富原料来源丰富, ,价格低价格低 B.B.产物专一产物专一, ,产量高产量高 C.C.废弃物对环境污染小废弃物对环境污染小, ,容易处理容易处理 D.D.生产条件需要高温高压生产条件需要高温高压 【解析解析】选选D D。发酵工程是运用微生物的功能进行的生产。发酵工程是运用微生物的功能进行的生产, ,生产条件温和生产条件温和, ,即在即在 常温常压条件下进行常温常压条件下进行,D,D错误。错误。 3.3.用发酵工程生产单细胞蛋白时用发酵工程生产单细胞蛋白时, ,对产物进行分离提纯时可采用的方法是对产物进行分离提纯时可采用的方法是 ( ( ) ) A.A.

39、蒸馏、过滤蒸馏、过滤 B.B.过滤、沉淀过滤、沉淀 C.C.萃取、离子交换萃取、离子交换 D.D.沉淀、萃取沉淀、萃取 【解析解析】选选B B。单细胞蛋白是微生物菌体。单细胞蛋白是微生物菌体, ,采用过滤、沉淀等方法将菌体进行分采用过滤、沉淀等方法将菌体进行分 离和干燥。离和干燥。 【思维思维跃迁跃迁】 4.4.下列关于发酵工程的说法下列关于发酵工程的说法, ,正确的是正确的是 ( ( ) ) A.A.人工诱变、细胞工程、基因工程等都可对微生物进行定向改造人工诱变、细胞工程、基因工程等都可对微生物进行定向改造 B.B.环境条件的变化不仅影响微生物的生长繁殖环境条件的变化不仅影响微生物的生长繁殖

40、, ,也会影响微生物的代谢也会影响微生物的代谢 C.C.发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成都与搅拌速度无关发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成都与搅拌速度无关 D.D.单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的 【解析解析】选选B B。人工诱变导致基因突变是不定向的。人工诱变导致基因突变是不定向的, ,细胞工程、基因工程是具有细胞工程、基因工程是具有 目的性的目的性的, ,故人工诱变不能对微生物进行定向改造故人工诱变不能对微生物进行定向改造,A,A错误错误; ;环境条件的变化不仅环境条件的变化不仅 影响微生物的生长繁殖影响微生物的生长繁殖, ,也会影响微

41、生物的代谢也会影响微生物的代谢,B,B正确正确; ;搅拌可增加溶氧量搅拌可增加溶氧量, ,发发 酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成速度都与搅拌速度有关酵罐中微生物的生长繁殖、代谢产物的形成速度都与搅拌速度有关,C,C错误错误; ;单单 细胞蛋白是指通过发酵获得的大量的微生物菌体细胞蛋白是指通过发酵获得的大量的微生物菌体,D,D错误。错误。 5.5.如图是发酵工程常用的机械搅拌式发酵罐如图是发酵工程常用的机械搅拌式发酵罐, ,是工业生产中最常用的发酵罐。是工业生产中最常用的发酵罐。 回答下列问题回答下列问题: : (1)1(1)1是培养物或营养物质的是培养物或营养物质的_,2,2是是_,4,

42、4是是_,3,3是是 _。 (2)5(2)5是是_, ,此装置运转时此装置运转时, ,既能使空气和发酵液充分混合既能使空气和发酵液充分混合, ,增加培养液增加培养液 中的中的_, ,又能使菌种与培养液又能使菌种与培养液_, ,提高原料利用率。但是在利提高原料利用率。但是在利 用乳酸菌生产乳酸时一般不用此装置用乳酸菌生产乳酸时一般不用此装置, ,这是因为这是因为_。 (3)(3)若此装置用于酒精发酵若此装置用于酒精发酵, ,在发酵过程中在发酵过程中,pH,pH_, , 罐内的压力会罐内的压力会 _。 (4)(4)发酵罐在使用前要进行发酵罐在使用前要进行_。 【解析解析】(1)(1)分析此装置分析

43、此装置,1,1是培养物或营养物质的加入口是培养物或营养物质的加入口,2,2是排气管是排气管,4,4是冷却是冷却 水进入口水进入口,3,3是空气入口。是空气入口。(2)5(2)5是搅拌叶轮是搅拌叶轮, ,作用是使空气和发酵液充分混合作用是使空气和发酵液充分混合, ,增增 加培养液中的溶解氧加培养液中的溶解氧, ,使菌种与培养液充分接触使菌种与培养液充分接触, ,提高原料利用率。乳酸菌是厌提高原料利用率。乳酸菌是厌 氧型微生物氧型微生物, ,所以进行乳酸发酵不使用此装置。所以进行乳酸发酵不使用此装置。(3)(3)在酒精发酵过程中在酒精发酵过程中, ,由于有由于有 二氧化碳产生二氧化碳产生, ,所以

44、会导致所以会导致pHpH下降下降, , 罐内的压力会增加。罐内的压力会增加。(4)(4)防止杂菌污染防止杂菌污染, ,发发 酵罐在使用前要进行灭菌。酵罐在使用前要进行灭菌。 答案答案: :(1)(1)加入口加入口 排气管排气管 冷却水进入口冷却水进入口 空气入口空气入口 (2)(2)搅拌叶轮搅拌叶轮 溶解氧溶解氧 充分接触充分接触 乳酸菌是厌氧型微生物乳酸菌是厌氧型微生物, ,发酵过程不需要氧发酵过程不需要氧 气气 (3)(3)下降下降 增加增加 (4)(4)灭菌灭菌 【拓展拓展探究探究】 6.6.植物乳杆菌属于乳酸菌的一种植物乳杆菌属于乳酸菌的一种, ,在繁殖过程中可分泌一类具有抑菌活性的蛋

45、在繁殖过程中可分泌一类具有抑菌活性的蛋 白质白质, ,此种蛋白质称为细菌素此种蛋白质称为细菌素, ,作为重要的天然食品防腐剂在食品加工中有着广作为重要的天然食品防腐剂在食品加工中有着广 泛应用。现有两种较高产细菌素的菌株泛应用。现有两种较高产细菌素的菌株, ,菌株菌株A A产细菌素能力强于菌株产细菌素能力强于菌株B,B,但菌株但菌株 A A细胞中的细菌素合成途径中缺少两个重要的调控基因细胞中的细菌素合成途径中缺少两个重要的调控基因plnCplnC和和plnD,plnD,而菌株而菌株B B细细 胞中具有这两个基因。研究人员按下图所示流程对菌株胞中具有这两个基因。研究人员按下图所示流程对菌株A A和和B B进行改良进行改良, ,获得了获得了 更高产细菌素的新型菌株更高产细菌素的新型菌株C C。 (1)(1)从细胞结构的角度分析从细胞结构的角度分析, ,植物乳杆菌属于植物乳杆菌属于_生物生物, ,其进行合成细其进行合成细 菌素等生命活动所需的能量由菌素等生命活动所需的能量由_呼吸提供。呼吸提供。 (2)(2)实验发现实验发现, ,植物乳杆菌对柠檬色葡萄球菌的抑菌效果最好植物乳杆菌对柠檬色葡萄球菌的抑菌效果最好, ,研究人员选择柠