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1、第2课时发酵工程及其应用课标内容要求核心素养对接1 .阐明发酵工程利用现代工程技2 .阐明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。3 .举例说明发酵工程在医药、食 品及其他工农业生产上有重要的 应用价值。1 .科学思维基于发酵工程的基本环节和应用实例，阐明发酵工程的概念。2 .科学探究根据发酵产品和利用微生物的不同讨论发酵工程中的发酵条件及控制方法。3 .社会责任- 的应用价值。认可发酵工程在生产上重要一、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1 .微生物发酵是一个复杂的过程。鉴于菌种特性、原料和产物的特点、技术遨备的可行性以及成本核
2、算等诸多因素，现代发酵工业大多是采用好氧、液体、 深层、分批及单一纯种发酵的方式组合进行的。其中好氧以及用单一纯种微生物 生产单一产品是现代发酵工业的主流。2 .微生物工业发酵的基本过程选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件。将菌种扩大培养才能满足大规模生产的需要。对发酵过程进行控制才能获得所需要的产品。(4)控制发酵过程是保证发酵生产高效顺利进行的重要措施。菌种在不同的发酵阶段要求的坯境条件是不同的。分离或提纯发酵产品是工业发酵制取产品必经的步骤。分离后的生物产品还需要进一步提纯，经过质检合格后才能成为产品。二、发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值1 .发酵工程特点：生产
3、条件温和、原料丰富且价格低廉、废弃物对环境影响小且容易处理。2 .微生物发酵的食品和饮料在生活中比比皆是，高居微生物工业的榜首。3 .绝大多数抗生素也是微生物发酵的产物，或由微生物发酵产物加工而成。4 .近年来，在医药领域开发的酶抑制剂、免疫调节剂、类激素、抗氧化剂、 生物表面活性剂和抗辐射药物等许多新药也是微生物发酵的产物或衍生物。5 .酶制剂是发酵工程对工业化生产的又一贡献采用发酵工程生产的酶制剂除了应用于食品工业生产中，还广泛应用于 洗涤剂生产、纺织、皮革、造纸工业中。许多在极端条件下仍具有功能的酶来自极端环境中的微生物,这些酶通 过发酵工程生产，已经在许多高温、高盐、强酸、强碱条件下的
4、工业生产过程中 发挥作用。判断对错（正确的打“，”，错误的打“义”）1 .发酵工程利用的菌种都是从自然界中筛选出来的。（X）提示：发酵工程的菌种也可以通过诱变育种和基因工程育种获得。2 .好氧、用单一纯种微生物生产单一产品是现代发酵工业的主流。（J）3 .发酵工程中要对培养基进行灭菌，发酵设备不用灭菌。（X）提示：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。4 .对菌种扩大培养是发酵工业的前提条件。（义）提示：选育高产、优质的菌种是发酵工业的前提条件。将菌种扩大培养可满 足大规模生产的需要。5 .发酵工程具有生产条件温和、原料丰富且价格低廉、废弃物对环境影响小且容易处理的特点。遨芯长 发酵工程利用现
5、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1 .选育高产、优质的菌种需满足的条件应选择高产的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物 少。培养基来源充足且廉价，被转化的效率高。菌种发酵产物易于分离。菌种对环境没有明显或潜在的危害。菌种的遗传特性和生产能力稳定O得到符合要求的菌种措施筛选并不断地选育或改良菌种，以保持菌种健壮旺盛的生命力。减少菌种的传代次数能减小菌种发生自发突变的概率。对于已出现衰退迹象的菌种要进行分离筛选，保留高产的菌株，用于大规 模的发酵工业生产。2 .扩大培养在大规模的发酵生产中，需要将选育出的优良菌种经过多次扩大培养。目的：增加菌种数量，缩短菌种在发
6、酵罐中发酵的时间。3 .控制发酵过程(1)发酵罐的大小取决于生产需要。(2)在密封的罐体上安装各种阀门、管道、传感器、仪表等，以监控发酵过 程的营养供给、氧气、温度、pH等变化。发酵控制发酵原料预处理，预处理，粗选、除杂、粉碎、分析或水解、加工等从加料口加入发酵罐发酵培养基的配制(添加水、无机盐、其他营养物，调碳氮比、pH等)灭菌I接种大型发酵(测量和控制发酵温度、pH、溶解氧等)4 .分离或提纯发酵产品发酵产品是菌体本身：采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出 来。(2)发酵产品是微生物的代谢产物：采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等 方法进行提取。分离后的生物产品还需要进一步提纯，经过质
7、检合格后才能成为产品。1 .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。2 .与化工生产相比，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。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、发酵过程和产品的分离提纯等方面。下列关于发酵工程的认识错误的是A.A.发酵工程具有条件温和、产物单一、污染小的特点B.发酵工程的产品包括微生物的代谢产物和
8、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.D.发酵工程与传统发酵技术最大的区别是前者可以用微生物进行发酵D传统发酵技术和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，D错误。2.2.下列关于发酵工程的说法，错误的是（A.在菌种选育过程中，可以利用人工诱变或基因工程等手段B.虽然青霉素是抗生素，但在青霉素生产过程中仍然需要严格灭菌C.发酵时，发酵条件变化会影响微生物生长，不影响微生物的代谢途径D.发酵工程的产品可以采用过滤、沉淀、蒸储、萃取等方法提取C环境不同，同种微生物的代谢产物可能不同。发酵时，pH、氧气、温度 等发酵条件变化不仅会影响微生物生长，也会影响微生物的发
9、酵产物。侬或二发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值2 .发酵工程的特点：生产条件温和、原料丰富且价格低廉、废弃物对环境影响小且容易处理。3 .发酵工程的应用：在食品工业、医药工业、冶金工业、农业、环境保护等许多领域得到了广泛的应用，为社会提供了众多的微生物发酵产品。3.发酵工程与传统发酵技术的比较发酵工程传统发酵技术不同点菌种通过微生物纯培养技术筛选或 其他技术生产的优良菌种，大多 是单一菌种原材料中天然存在的混合 菌种发酵 方式以液体发酵为主以固体发酵或半固体发酵 为主对发酵 条件的 控制严格无菌操作，防止杂菌污染。 通过现代工程技术对发酵条件 精确地控制,使发酵条件处于最
10、 佳状态不是无菌操作，容易受到 杂菌污染。对发酵条件不 能严格控制，易受外界条 件影响生产规 模和产 品生产规模大，实现了工业化生 产。原料来源丰富，成本低，产 物多样，产量高通常是家庭式或作坊式 的，产量低，生产往往受 季节和原料限制，产品风 味品种比较单一，质量不 稳定相同点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3.近年来，在医药领域开发的许多新药也是微生物发酵的产物或衍生物,下列有关叙述错误的是（）A.近年来，发酵工程在医药领域开发的新药有酶抑制剂、免疫调节剂、类激素、抗氧化剂、生物表面活性剂和抗辐射药物等B.普伐他丁是一种类激素，临床上能显著降低患者血液中胆固
11、醇的浓度C.环狗菌素A能够阻断抗器官移植的T细胞的活力苗株，开始大规模工苗株，开始大规模工D. 2013年初，通过合成生物学手段构建的人工酵母业化生产青蒿酸B药物普伐他丁是胆固醇合成过程中一种酶的抑制剂，临床上能显著降低患者血液中胆固醇的浓度，且副作用小。4.酶制剂是发酵工程对工业化生产的又一贡献。下列叙述错误的是（）A.在轻工微生物工业领域，微生物发酵生产了许多酶制剂，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和纤维素酶等B.二肽甜味素（阿斯巴甜）可由嗜热脂肪芽泡杆菌所产的蛋白酶催化生产,与化学工业生产相比，产品价格大幅度下降C.利用耐高温的水生栖热菌生产的Thq酶制剂具有高耐热性D.酶制剂可广泛应用于食品工
12、业生产、洗涤剂生产、纺织、皮革、造纸工 业等领域，但在医药、临床诊断和食品毒素鉴定中还未涉及D许多酶制剂在医药、临床诊断和食品毒素鉴定中也被广泛应用。苹果可用于制作苹果酒、苹果醋饮料和提取具有抗过敏、抗癌细胞增生、调 节脂质代谢等多种生理功能的苹果多酚。如图所示为工业化制作苹果酒和苹果醋 的装置。通过本案例培养学生的演绎推理的科学思维能力和实践应用的社会责任感。(1)甲罐中预留近1/3的空间，目的是什么？(科学思维)提示：有利于酵母菌的早期繁殖。(2)甲罐连接的双U型管中一侧注满水的作用是什么？(科学思维)提示：密闭装置，利于自动化排气；防止发酵液从排气管溢出。(3)若图中A代表无菌空气，则乙
13、罐排出的气体中氧气的含量有什么变化？ (科学思维)提示：氧气含量降低。课堂小结知识网络构建知识网络构建核心语句背诵L现代发酵工业大多是采用好 氧、液体、深层、分批及单一纯 种发酵的方式组合进行的。其中，好氧以及用单一纯种微生物生产单一产品是现代发酵工业发工及应发工及应酵程其用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 人类所需产品选育高产、优质的菌种J菌种扩大培养I控制发酵过程L分离或提纯发酵产品的主流。2.选育高产、优质的菌种是发酵发酵工程在医药、食 品及其他工农业生产 L 上有重要的应用价值发酵工程特点发酵工程的应用工业的前提条件。将菌种扩大培 养才能满足大规模生产的需要。
14、控制发酵过程是保证发酵生产 高效顺利进行的重要措施。分离 或提纯发酵产品是工业发酵制 取产品必经的步骤。3.发酵工程具有生产条件温和、 原料丰富且价格低廉、废弃物对 环境影响小且容易处理的特点。.1.随着微生物生理学、生物化学研究的深入，以及高产发酵菌株的不断选育，整个微生物工业获得了迅猛发展，下列相关叙述错误的是（A.好氧、用单一纯种微生物生产单一产品是现代发酵工业的主流选育的高产、优质菌种遗传特性和生产能力稳定C.C.发酵工业中发酵罐的大小取决于菌种特性和产物特点D.菌种在不同的发酵阶段要求的环境条件是不同的C发酵工业中发酵罐的大小取决于生产需要。2 .分离或提纯发酵产品是工业发酵制取产品
15、必经的步骤，下列相关叙述不正确的是（）A.如果发酵产品是菌体本身，可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来B.真空发酵是对发酵罐减压，使易挥发的发酵产物从发酵液中分离出来的技术C.吸附发酵是在发酵过程中加入对发酵产物具有特异性吸附作用的吸附剂，从而使产物从发酵液中分离出来的技术D.分离后的生物产品还需进一步提纯，经过质检合格后才能成为产品C吸附发酵是在发酵过程中加入对发酵产物具有特异性或非特异性吸附作用的吸附剂，从而使产物从发酵液中分离出来的技术。.发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。下列不属于发酵工程应用的是（）A.利用工程菌生产人生长激素B.利用啤酒酵母酿造啤酒C
16、.用培养的人细胞构建人造皮肤D.D.用酵母菌生产作为食品添加剂的单细胞蛋白A.黑曲霉可作为酿制酱油、生产柠檬酸的菌种C利用工程菌生产人生长激素利用了发酵工程和基因工程技术，A不符合 题意；利用啤酒酵母酿造啤酒属于发酵工程的应用，B不符合题意；用培养的人 细胞构建人造皮肤利用了动物细胞工程技术，不属于发酵工程，C符合题意；用 酵母菌生产作为食品添加剂的单细胞蛋白属于发酵工程在食品工业上的应用，D 不符合题意。4.4.发酵工程广泛应用于多个行业，下列有关叙述错误的是（B.啤酒酿制终止后，可得到啤酒、单细胞蛋白等产品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D黑曲霉产生的蛋白酶可将大豆中的蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸， 进一步加工为酱油，柠檬酸可通过黑曲霉发酵获得，A正确；啤酒酿制终止后, 可通过过滤、沉淀等手段获得酵母细胞（单细胞蛋白），将滤液加工后得到啤酒， B正确；纤维废料分解得到葡萄糖，其经过发酵得到酒精，既减少了环境污染,又减缓了能源短缺问题，C正确；新冠病毒减毒疫苗是新冠病毒经过减毒处理得 到的，需用特定的动物细胞进行培养，病毒不能独立地在液体培养基中生长繁殖,D错误。