江苏省仪征中学2021-2022学年度第二学期高二生物学科导学案

1.4 发酵工程及其应用   

研制人：刘金媛    审核人：宣雯雯

班级：__________姓名：__________学号：________授课日期：2022年月日

【本课在课程标准里的表述】发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品.

【学习目标】

【学习内容】

【导学】

1．发酵工程利用了微生物的特定功能

(1)微生物种类

主要包括细菌、     和     等。

(2)微生物的特定功能

①微生物具有生长     、繁殖   的特定功能。

②微生物具有      、       的特定功能。这为发酵工程产生大量代谢产物提供了保障。

③微生物具有       、       的特定功能。这为通过育种大幅度地提高菌种的生产性能提供了保障。

④微生物还具有的       、      特点。许多微生物分别具有抵抗冷、热、酸、碱、高压、高辐射和适应有氧或无氧等环境的特定功能。

⑤微生物种类繁多不仅体现在物种的种类上，还体现在微生物的生理        上。

2．发酵工程的一般过程

(1)发酵工程的概念

采用现代工程技术手段，利用      或      细胞的特定功能，在人工控制的环境条件下生产满足人类需求的特定产品等的工程技术称为发酵工程。

(2)主要步骤

发酵原料的      、发酵培养基的配制、菌种和    培养、发酵生产和产物的        等。

（3）大型发酵罐

(4)发酵工程的自动调节控制

①氧含量的调节可以通过      和搅拌的     来实现；②温度的调节可以通过发酵罐夹层或蛇形管中的冷却水的       作用来实现；③pH的调节可以通过在培养基中添加        等来实现。

(5)工业发酵的类型

①根据发酵过程的操作方式不同，可将工业发酵分为     发酵和     发酵等。

②分批发酵：一次投料、一次接种、一次收获的间歇发酵方式。

a．延滞期：微生物刚接种到一个新的环境之后，需要经历的一个短暂的    时期，此时微生物一般      

b．对数期：此时细胞分裂增殖旺盛，活微生物数量增长速率     。此时微生物的代谢活性高、生命力强，在生产上常作为“     ”。

c．稳定期：微生物的生长速率维持相对稳定，这时如能及时补充     或分离      ，改善培养条件，可延长稳定期。

d．衰亡期：随着培养基中营养物质的消耗，代谢产物的积累和pH等环境条件的变化，微生物的生长受到影响，生长速率     ，死亡速率逐步    ，活的微生物数量逐步     。此时微生物代谢活性降低，呈现     .   现象。

③连续发酵：在一个培养基可流动的装置中，以一定的速率不断地放出老的培养基和代谢产物，同时不断添加新的培养基和调节相关发酵条件，使发酵过程保持相对稳定。

a．类型：包括单罐连续发酵和多罐连续发酵。

b．优点：简化了发酵罐的       、清洗、出料等步骤，缩短了       ，提高了设备的利用率和单位时间产量等。

c．应用：在酒精、丙酮和丁醇等产品的生产中得到了成功的应用。

3.发酵工程的应用领域

(1)发酵工程在医药业中的应用

①主要包括生产各种抗生素、    、氨基酸、激素和         。

②实例

a．精氨酸等可以治疗      等疾病。

b．发酵工程可生产甾体激素(      激素)，如氢化可的松(糖皮质激素)；生物制品，包括     、代谢产物及免疫制剂；酶抑制剂，如神经氨酸酶抑制剂(抗病毒药)。

c．治疗糖尿病的胰岛素、抗肿瘤的干扰素、乙肝疫苗等药物已经能通过发酵工程进行大规模生产。

(2)发酵工程在食品业中的应用

①除了应用于酿造酒、醋、酱油等传统酿造业外，还用于生产调味品或发酵食品等。

②还可以用于生产甜味剂和应用于食品加工(如生产各种单细胞蛋白)等。

(3)发酵工程在农业中的应用

①在农业中的应用包括生产       、生物增产剂、       以及           等。

②生物农药主要包括     杀虫剂(如白僵菌杀虫剂)、细菌杀虫剂(如苏云金杆菌Bt杀虫剂)等。

③生物增产剂主要有微生物肥料和微生物饲料，例如，接种    菌可增加土壤氮肥的肥力；而发酵饲料、青贮饲料和          都是很好的微生物饲料。

④生物除草剂也有应用，如用专门寄生于菟丝子上的某种真菌制成的防治菟丝子的除草剂。

⑤饲料添加剂包括通过发酵工程生产的        、维生素、调味剂等。

(4)发酵工程在其他领域的应用

①发酵工程的产物淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、        在纺织、皮革制造、造纸等行业中都发挥重要作用。

②发酵工程还可以应用于         或沼气发酵等方面。

【导思】

1.判断正误

(1)微生物适应性强、易变异的特定功能为发酵工程产生大量代谢产物提供了保障(　　)

(2)酒精、啤酒等为厌氧发酵产品，味精、赤霉素、乳酸等的生产属于需氧发酵(　　)

(3)在生产上常选择稳定期的微生物作为“种子”(　　)

2.下面是分批发酵中的细菌生长曲线，请据图回答下列问题。

(1)在延滞期细菌浓度几乎没有变化，其原因是什么？

(2)处于对数期的微生物有什么特点？

(3)在“稳定期”细菌浓度维持稳定，此时限制细胞数量增加的主要原因是什么？怎样延长稳定期？

(4)在“衰亡期”细菌数量下降的原因是什么？

【导练】

1．发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵生产和产物的分离提纯等方面。下列关于发酵工程的认识错误的是(　　)

A．发酵分为厌氧发酵和需氧发酵两种

B．发酵工程的产品包括微生物的代谢产物和菌体本身

C．通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧和pH等

D．可以通过调节搅拌的速度来调节温度

2．下列关于分批发酵和连续发酵的叙述错误的是(　　)

A．分批发酵即一次投料、一次接种、一次收获的间歇发酵方式

B．处于稳定期的微生物不再增殖

C．对数期的微生物因代谢活性高、生命力强，故常作为“种子”

D．连续发酵具有简化发酵罐多次灭菌、清洗、出料等步骤，缩短发酵周期等优点

3．发酵工程广泛应用于多个行业，下列有关叙述错误的是(　　)

A．酵母菌可以作为酿制酱油、生产啤酒的菌种

B．接种固氮菌可增加土壤氮肥的肥力

C．用纤维废料发酵得到酒精，可减少环境污染、减缓能源短缺问题

D．用液体培养基可大规模生产新冠病毒减毒疫苗

4．下列不属于发酵工程的应用的是(　　)

A．生产抗生素、维生素、药用氨基酸等

B．生产啤酒、果酒和食醋等

C．化学检测和水质监测

D．生产各种各样的食品添加剂

【课后反思】

江苏省仪征中学2021-2022学年度第二学期高二生物学科作业

1.4 发酵工程及其应用   

研制人：刘金媛    审核人：宣雯雯

班级：__________姓名：__________学号：__________时间：__________作业时长：30分钟

一、单选题

1．下列关于微生物特定功能的叙述错误的是(　　)

A．微生物具有生长旺盛、繁殖快的特定功能

B．微生物具有吸收多、转化快的特定功能

C．微生物具有适应性强、易变异的特定功能，且只能发生基因突变

D．微生物具有种类多、分布广的特点

2．传统发酵技术和现代发酵工程都是利用各种微生物的代谢来实现相关产品的生产的，下列微生物在发酵生产产品过程中需要提供空气或氧气的是(　　)

①酵母菌　②醋酸菌　③乳酸菌　④毛霉　⑤谷氨酸棒状杆菌

A．④⑤   B．①②④⑤

【打印本页】【关闭窗口】