人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用集体备课ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用集体备课ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习新知导学，合作探究释疑解惑，课堂小结，课标定位，素养阐释，问题引领，归纳提升，典型例题，发酵工程的应用等内容，欢迎下载使用。

1.阐明发酵工程。2.说明发酵工程的一般流程。3.认识发酵工程在食品、医药和其他农业生产方面的应用。
1.尝试通过思考、讨论的方法认识传统发酵技术与发酵工程的区别,认同发酵工程是在传统发酵技术上发展起来的。2.认同发酵工程实现了发酵食品、药物等的工业化生产,极大地改善了人们的生活。
一、发酵工程的基本环节1.发酵工程:发酵工程是指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.发酵工程的基本环节(1)选育菌种:可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。(2)扩大培养:大规模生产中需要使菌种达到一定数量。(3)配制培养基:选择原料制备培养基。(4)灭菌:培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。(5)接种:将菌种接种到培养基上,接种时要注意防止杂菌污染。
(6)发酵罐内发酵:这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分,要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件。(7)分离、提纯产物:如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,即可得到产品。如果产品是 代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
二、发酵工程的应用1.在食品工业上的应用(1)生产传统的发酵产品。(2)生产各种各样的食品添加剂。如柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得,谷氨酸可以由谷氨酸棒状杆菌发酵制得。(3)生产酶制剂。2.在医药工业上的应用(1)利用发酵工程可以生产抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等。(2)基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。
3.在农牧业上的应用第一,生产微生物肥料。常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。第二,生产微生物农药。与传统的化学农药不同,微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。微生物农药作为生物防治的重要手段,将在农业的可持续发展方面发挥越来越重要的作用。第三,生产微生物饲料,如单细胞蛋白。
4.在其他方面的应用(1)利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质,对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。(2)自然界中还存在着一定数量的极端微生物,其中一些极端微生物已应用于生产实践。例如,嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。(3)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域,在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上,作出了越来越大的贡献。
【预习检测】 1.判断正误。(1)在谷氨酸的发酵生产中,酸性条件有利于积累谷氨酸。(　 　)(2)扩大培养的主要目的是获得数量足够多的菌种。(　　)(3)生产柠檬酸的黑曲霉菌种的选育标准是产酸量高。(　　)(4)分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。(　　)(5)酱油是传统发酵食品,利用发酵工程可以提高酱油的产量和质量。(　　)
(6)利用自然界中的酵母菌发酵可以为人类生产乙型肝炎疫苗。(　　)(7)发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域,在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上,作出了越来越大的贡献。(　　)(8)嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂,嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。(　　)
2.发酵工程的中心阶段是(　　)A.选育菌种B.扩大培养C.发酵罐内发酵D.分离、提纯答案:C3.在谷氨酸培养过程中,必须不断地调整培养液的pH,原因是(　　)①在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸　②在发酵过程中,培养液pH会发生变化　③当pH呈酸性时,谷氨酸的产量会下降　④当pH呈酸性时,容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺A.①②③　　　　　　　B.①②③④C.①②D.①④答案:B
4.关于温度对发酵过程的影响,下列叙述错误的是(　　)A.温度过高,影响发酵,产量降低B.温度不影响生物合成的途径C.温度影响菌种对营养物质的吸收D.菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同答案:B解析:温度影响酶的活性,进而影响生物合成的途径。
5.蔗糖、奶粉和经蛋白酶水解后的玉米胚芽液混合后,通过乳酸菌发酵可生产新型酸奶。下列有关叙述错误的是(　　)A.蔗糖消耗量与乳酸生成量呈正相关B.酸奶出现明显气泡说明有杂菌污染C.应选择代谢旺盛的乳酸菌接种D.只有奶粉为乳酸菌发酵提供氮源答案:D
6.下列不能利用发酵工程实现的是(　　)A.生产单细胞蛋白饲料B.通过生物技术培育可移植的皮肤C.利用工程菌生产胰岛素D.工厂化生产青霉素答案:B
知识点一　发酵工程的基本环节
1.发酵工程所用的菌种大多是纯种,整个发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢?请举例说明。提示:在发酵过程中如果混入其他微生物,将与发酵所需的菌种形成竞争关系,对发酵过程造成不良影响。如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌,则放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌,某些杂菌可能会分泌青霉素酶,将青霉素分解掉。
2.扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同?提示:扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖,而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物。目的不同采用的培养条件就有可能不同。例如,在酒精发酵过程中,扩大培养是为了促使酵母菌快速增殖,因此是在有氧条件下进行的。而发酵产生酒精的过程必须在无氧条件下进行,以获得大量的酒精。
1.选择发酵工程用的菌种时需要考虑的因素(1)原料廉价、生产迅速、目的产物产量高。(2)易于控制培养条件,酶活性高,发酵周期较短。(3)抗杂菌和噬菌体的能力强。(4)菌种遗传性能稳定,不易变异和退化,不产生任何有害的生物活性物质和毒素,保证安全生产。
2.发酵过程的控制:在发酵过程中,要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等,以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分,要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成。例如,谷氨酸的发酵生产:在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸;在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统,能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制;还可以进行反馈控制,使发酵全过程处于最佳状态。3.产物的分离和提纯:如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥,即可得到产品。如果产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
下列关于发酵过程的说法,错误的是(　　)A.培养基灭菌是发酵生产中一个很重要的环节B.随时检测影响发酵过程的各种环境条件,并予以控制,才能保证发酵的正常进行C.在发酵过程中,要严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件,否则会影响菌种代谢产物的形成D.发酵产品的分离方法是相同的答案:D解析:不同的发酵产品的分离方法可能不同。
【变式训练】 在发酵罐内发酵的过程中,使温度升高的热量来源于(　　)①冷却水供应不足　②微生物代谢　③培养基不新鲜　④搅拌　⑤放料口排出产物A.①②③⑤　　B.②③④C.①④D.②④答案:D解析:使发酵罐温度升高的热量有两个来源:一是微生物代谢(细胞呼吸)产生的热量;二是搅拌器不断地搅拌产生的热量。
知识点二　发酵工程的应用
1.发酵工程的应用主要有哪些方面?提示:发酵工程的应用主要体现在四个方面:(1)在食品工业上的应用;(2)在医药工业上的应用;(3)在农牧业上的应用;(4)在其他方面的应用。2.发酵工程在农牧业上的应用主要体现在哪几个方面?提示:(1)生产微生物肥料;(2)生产微生物农药;(3)生产微生物饲料。
下列有关发酵工程应用的叙述,错误的是(　　)A.微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力B.微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的C.微生物饲料主要利用的是微生物菌体D.已实现用微生物生产紫杉醇、青蒿素前体等化合物答案:D解析:未来有可能用微生物生产过去只能从植物中分离提纯的紫杉醇、青蒿素前体等化合物。
【变式训练】 1.下列关于单细胞蛋白的叙述,正确的是(　　)A.是从微生物细胞中提取的蛋白质B.是微生物菌体C.是微生物细胞分泌的抗生素D.单细胞蛋白不能作为食品答案:B
2.酸奶因其口味和营养价值的优势,成为深受人们喜爱的饮品。在将鲜牛奶制成酸奶的过程中,盛鲜奶的容器必须密封的主要原因是防止(　　)A.空气进入容器B.产生的乳酸分解C.水分过度蒸发D.灰尘掉入容器答案:A解析:酸奶是将乳酸菌加入鲜牛奶中在无氧条件下发酵而成的。乳酸菌的新陈代谢方式是异养厌氧型。