1.3发酵工程及其应用-2022-2023学年高二生物学人教版（2019）选择性必修三（学案）（有答案）
文档属性
| 名称 | 1.3发酵工程及其应用-2022-2023学年高二生物学人教版（2019）选择性必修三（学案）（有答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 81.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-11 21:21:48 | ||
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文档简介
第3节 发酵工程及其应用
1. 说出发酵工程的概念
2. 阐明发酵工程的流程
3. 举例说明发酵工程的应用
4. 关注发酵工程在食品、医药、农牧业的应用，倡导健康、安全的生活和生产
一、发酵工程的基本环节
基础梳理
1. 发酵工程的形成过程：随着人们对 的认识， 的建立，以及 的设计成功，人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品，发酵工程逐步形成
2. 发酵工程的基本环节：发酵工程一般包括 ，扩大培养， 、
，接种， ， 等方面
3. 选育菌种的方法：
（1）从 中直接筛选性状优良的常规菌种
（2）通过 或 育种获得
4. 扩大培养的必要性：
5. 灭菌的原因分析：发酵工程中所用的菌种大多是 ，一旦有杂菌污染，可能导致产量
1. 在菌种选育过程中，可以利用人工诱变、基因工程等手段（ ）
2. 传统发酵技术和现代工业发酵技术都需要选育菌种（ ）
3. 通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白（ ）
2、 发酵工程的应用
1. 发酵工程的特点：发酵工程有其生产条件 、原料来源 且价格 、产物 、废弃物对环境的污染 和 等特点
2. 啤酒的工业化生产流程：啤酒的工业化生产流程主要分为 和 两个阶段。具体为 ，焙烤， ， ，蒸煮，发酵， ，终止环节。
3. 发酵工程的具体应用
应用领域 应用成果 实例
在食品工业上的应用 生产传统发酵产品 、
增味剂、 、防腐剂等
生产酶制剂 加酶洗衣粉中的蛋白酶、脂肪酶等
在医药工业上的应用 将动植物目的基因转移到 中，获得具有某种药物生产能力的微生物，通过发酵技术获得所需药物 胰岛素、干扰素、紫杉醇等
将 直接改造，通过发酵技术获得药物 生长激素释放抑制激素
将病原体的抗体基因转入微生物中，或得表达产物即可作为疫苗使用
在农牧业上的应用 生产微生物肥料 、
用苏云金杆菌防治农林害虫；用白僵菌防治 、 等
单细胞蛋白作为食品添加剂；单细胞蛋白制成生物饲料等
1.食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可以延长保质期，使用时应尽量多添加（ ）
2.加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好（ ）
3.与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染的特点（ ）
随堂训练
1.发酵工程的正确操作过程是( )
①接种与发酵 ②培养基的配制 ③灭菌 ④产品的分离与提纯 ⑤菌种的选育 ⑥扩大培养
A.①③④⑤②⑥ B.⑤⑥②③①④ C.②⑤③①⑥④ D.⑥⑤②④③①
2.发酵工程在现代生物工程中地位越来越重要。下列有关发酵过程叙述错误的是( )
A.首先要对发酵设备和培养基严格灭菌
B.要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程
C.在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分
D.要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件
3.发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括( )
A.根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同 比例的核酸
B.根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子
C.根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基
D.根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗菌素
4.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.用培养的人细胞构建人造皮肤 D.用酵母菌生产作为食品添加剂的单细胞蛋白
5.发酵工程的内容包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵和产品的分离、提纯等方面。下列关于发酵工程的认识不科学的是( )
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、酶和菌体本身
C.通常所指的发酵条件包括温度控制、溶氧控制、pH 控制
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
6.下列关于啤酒的工业化生产的叙述，不正确的是( )
A.啤酒生产的主要原料是大麦
B.啤酒生产的发酵过程包括主发酵阶段和后发酵阶段
C.主发酵在低温、密闭条件下进行，发酵液澄清、成熟可以饮用
D.发酵的温度和时间会影响啤酒的口味
7.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，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 C.①②③ D.②④⑤
8.下列关于发酵工程的说法，错误的是( )
A.发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身
B.可通过人工诱变选育新品种
C.培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌
D.环境条件的变化不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形成
9.下列不属于对发酵工程的应用的是( )
A.利用基因改造的微生物发酵生产生长激素释放抑制激素
B.利用基因改造的微生物生产紫杉醇
C.将乙型肝炎病毒的抗原基因导入酵母菌生产乙型肝炎疫苗
D.从植物体中提取青蒿素前体物质进行加工
10.下图为谷氨酸发酵装置图。
(1)图中3处是_______，6处是发酵罐夹层中水的出口，水在发酵罐夹层流动的作用是_______。
(2)谷氨酸发酵液的pH应控制在7~8范围内，随着代谢产物的积累，发酵液pH的变化趋势是_______，控制办法是_______。
(3)如果在4处通入空气，谷氨酸产量下降，可能的原因是_______。
(4)谷氨酸发酵过程中，当培养液呈_______时，会积累谷氨酸。当培养液呈酸性时，会生成_______。
(5)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？_______。
(6)若此装置用于酒精发酵和谷氨酸发酵，在发酵过程中，技术上的关键区别是_______。若培养过程中进料和放料速度未变，但有效产物减少，如果是酒精发酵应该检查_______，如果是谷氨酸发酵可能的原因是_______。
(7)图中5的作用是_______，若此装置损坏，无氧发酵产量将_______。
答案以及解析
1.答案：B
解析：发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制，灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。
2.答案：C
解析：发酵时首先要对发酵设备和培养基严格灭菌，A正确；要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程，B正确；在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分，C错误；要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，D正确。
3.答案：A
解析：根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)并不会直接影响到微生物自身的遗传组成，即使其被微生物利用，也是被分解为核苷酸后才能利用，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用，A错误；不同的微生物需要不同的生长因子，根据需要可以在培养基中加入相应的生长因子进行分离，B正确；根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基，例如培养自养型的微生物时，在培养基中不需加入碳源，C正确；培养真菌时，可以在培养基中加入青霉素来抑制细菌的生长，D正确。
4.答案：C
解析：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正确；利用啤酒酵母酿造啤酒属于发酵工程的应用，B正确；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错误；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正确。
5.答案：D
解析：发酵工程具有条件温和、产物单一、污染小的特点，A 正确；发酵工程的产品包括微生物的代谢产物、酶和菌体本身，B 正确；通常所指的发酵条件包括温度控制、溶氧控制、pH控制，C 正确；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，D错误。
6.答案：C
解析：主发酵结束后，发酵液不适合饮用，后发酵需要在低温、密闭条件下进行，发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种的口味要求的不同而有所差异，故选C。
7.答案：D
解析：酵母菌发酵产生酒精是在无氧条件下，乳酸菌为厌氧型，这两种微生物在发酵过程中需要无氧条件；醋酸菌、毛霉和谷氨酸棒状杆菌都是需氧型，其发酵过程中需要不断通入氧气或空气。D正确。
8.答案：C
解析：菌种不能经过灭菌，C错误。
9.答案：D
解析：从植物体中提取青蒿素前体物质未经微生物发酵，不属于发酵工程的应用，故选D。
10.答案：(1)进水口；冷却（降温）
(2)降低；增加碱（加NH3·H2O）
(3)谷氨酸被杂菌分解
(4)中性或弱碱性；谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺
(5)不能。防止排出的气体和废弃物污染环境，防止培养液中的菌体污染
(6)无菌空气是否通入；通气量；溶氧降低或pH降低
(7)把无菌空气打成细小气泡，增加溶解氧，并能使菌种与培养液充分接触；不受大的影响
解析：图中1~8分别是观察孔、加料口、冷却水进口、无菌空气进口、搅拌器、出水口、出料口、排气口，其中搅拌器的作用是把无菌空气打成细小的气泡，增加溶解氧，并能使菌种与培养液充分接触，以利于发酵更好地进行。
学习目标
易错提示
基础梳理
易错提示
2
1. 说出发酵工程的概念
2. 阐明发酵工程的流程
3. 举例说明发酵工程的应用
4. 关注发酵工程在食品、医药、农牧业的应用，倡导健康、安全的生活和生产
一、发酵工程的基本环节
基础梳理
1. 发酵工程的形成过程：随着人们对 的认识， 的建立，以及 的设计成功，人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品，发酵工程逐步形成
2. 发酵工程的基本环节：发酵工程一般包括 ，扩大培养， 、
，接种， ， 等方面
3. 选育菌种的方法：
（1）从 中直接筛选性状优良的常规菌种
（2）通过 或 育种获得
4. 扩大培养的必要性：
5. 灭菌的原因分析：发酵工程中所用的菌种大多是 ，一旦有杂菌污染，可能导致产量
1. 在菌种选育过程中，可以利用人工诱变、基因工程等手段（ ）
2. 传统发酵技术和现代工业发酵技术都需要选育菌种（ ）
3. 通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白（ ）
2、 发酵工程的应用
1. 发酵工程的特点：发酵工程有其生产条件 、原料来源 且价格 、产物 、废弃物对环境的污染 和 等特点
2. 啤酒的工业化生产流程：啤酒的工业化生产流程主要分为 和 两个阶段。具体为 ，焙烤， ， ，蒸煮，发酵， ，终止环节。
3. 发酵工程的具体应用
应用领域 应用成果 实例
在食品工业上的应用 生产传统发酵产品 、
增味剂、 、防腐剂等
生产酶制剂 加酶洗衣粉中的蛋白酶、脂肪酶等
在医药工业上的应用 将动植物目的基因转移到 中，获得具有某种药物生产能力的微生物，通过发酵技术获得所需药物 胰岛素、干扰素、紫杉醇等
将 直接改造，通过发酵技术获得药物 生长激素释放抑制激素
将病原体的抗体基因转入微生物中，或得表达产物即可作为疫苗使用
在农牧业上的应用 生产微生物肥料 、
用苏云金杆菌防治农林害虫；用白僵菌防治 、 等
单细胞蛋白作为食品添加剂；单细胞蛋白制成生物饲料等
1.食品添加剂由于可以增加食品营养，改善食品的色、香、味，还可以延长保质期，使用时应尽量多添加（ ）
2.加酶洗衣粉使用时用沸水洗涤效果最好（ ）
3.与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本高、见效快、无污染的特点（ ）
随堂训练
1.发酵工程的正确操作过程是( )
①接种与发酵 ②培养基的配制 ③灭菌 ④产品的分离与提纯 ⑤菌种的选育 ⑥扩大培养
A.①③④⑤②⑥ B.⑤⑥②③①④ C.②⑤③①⑥④ D.⑥⑤②④③①
2.发酵工程在现代生物工程中地位越来越重要。下列有关发酵过程叙述错误的是( )
A.首先要对发酵设备和培养基严格灭菌
B.要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程
C.在发酵过程中不需要向装置中再添加必需的营养组分
D.要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件
3.发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括( )
A.根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同 比例的核酸
B.根据微生物缺乏生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子
C.根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基
D.根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗菌素
4.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.用培养的人细胞构建人造皮肤 D.用酵母菌生产作为食品添加剂的单细胞蛋白
5.发酵工程的内容包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵和产品的分离、提纯等方面。下列关于发酵工程的认识不科学的是( )
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、酶和菌体本身
C.通常所指的发酵条件包括温度控制、溶氧控制、pH 控制
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
6.下列关于啤酒的工业化生产的叙述，不正确的是( )
A.啤酒生产的主要原料是大麦
B.啤酒生产的发酵过程包括主发酵阶段和后发酵阶段
C.主发酵在低温、密闭条件下进行，发酵液澄清、成熟可以饮用
D.发酵的温度和时间会影响啤酒的口味
7.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，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 C.①②③ D.②④⑤
8.下列关于发酵工程的说法，错误的是( )
A.发酵工程的产品是指微生物的代谢产物和菌体本身
B.可通过人工诱变选育新品种
C.培养基、发酵设备和菌种必须经过严格的灭菌
D.环境条件的变化不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌体代谢产物的形成
9.下列不属于对发酵工程的应用的是( )
A.利用基因改造的微生物发酵生产生长激素释放抑制激素
B.利用基因改造的微生物生产紫杉醇
C.将乙型肝炎病毒的抗原基因导入酵母菌生产乙型肝炎疫苗
D.从植物体中提取青蒿素前体物质进行加工
10.下图为谷氨酸发酵装置图。
(1)图中3处是_______，6处是发酵罐夹层中水的出口，水在发酵罐夹层流动的作用是_______。
(2)谷氨酸发酵液的pH应控制在7~8范围内，随着代谢产物的积累，发酵液pH的变化趋势是_______，控制办法是_______。
(3)如果在4处通入空气，谷氨酸产量下降，可能的原因是_______。
(4)谷氨酸发酵过程中，当培养液呈_______时，会积累谷氨酸。当培养液呈酸性时，会生成_______。
(5)在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？_______。
(6)若此装置用于酒精发酵和谷氨酸发酵，在发酵过程中，技术上的关键区别是_______。若培养过程中进料和放料速度未变，但有效产物减少，如果是酒精发酵应该检查_______，如果是谷氨酸发酵可能的原因是_______。
(7)图中5的作用是_______，若此装置损坏，无氧发酵产量将_______。
答案以及解析
1.答案：B
解析：发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制，灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。
2.答案：C
解析：发酵时首先要对发酵设备和培养基严格灭菌，A正确；要随时取样，检测培养液的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵过程，B正确；在发酵过程中需要向装置中再添加必需的营养组分，C错误；要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，D正确。
3.答案：A
解析：根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)并不会直接影响到微生物自身的遗传组成，即使其被微生物利用，也是被分解为核苷酸后才能利用，所以培养基中加入不同比例的核酸，不会对微生物起选择作用，A错误；不同的微生物需要不同的生长因子，根据需要可以在培养基中加入相应的生长因子进行分离，B正确；根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基，例如培养自养型的微生物时，在培养基中不需加入碳源，C正确；培养真菌时，可以在培养基中加入青霉素来抑制细菌的生长，D正确。
4.答案：C
解析：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正确；利用啤酒酵母酿造啤酒属于发酵工程的应用，B正确；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错误；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正确。
5.答案：D
解析：发酵工程具有条件温和、产物单一、污染小的特点，A 正确；发酵工程的产品包括微生物的代谢产物、酶和菌体本身，B 正确；通常所指的发酵条件包括温度控制、溶氧控制、pH控制，C 正确；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，D错误。
6.答案：C
解析：主发酵结束后，发酵液不适合饮用，后发酵需要在低温、密闭条件下进行，发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种的口味要求的不同而有所差异，故选C。
7.答案：D
解析：酵母菌发酵产生酒精是在无氧条件下，乳酸菌为厌氧型，这两种微生物在发酵过程中需要无氧条件；醋酸菌、毛霉和谷氨酸棒状杆菌都是需氧型，其发酵过程中需要不断通入氧气或空气。D正确。
8.答案：C
解析：菌种不能经过灭菌，C错误。
9.答案：D
解析：从植物体中提取青蒿素前体物质未经微生物发酵，不属于发酵工程的应用，故选D。
10.答案：(1)进水口；冷却（降温）
(2)降低；增加碱（加NH3·H2O）
(3)谷氨酸被杂菌分解
(4)中性或弱碱性；谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺
(5)不能。防止排出的气体和废弃物污染环境，防止培养液中的菌体污染
(6)无菌空气是否通入；通气量；溶氧降低或pH降低
(7)把无菌空气打成细小气泡，增加溶解氧，并能使菌种与培养液充分接触；不受大的影响
解析：图中1~8分别是观察孔、加料口、冷却水进口、无菌空气进口、搅拌器、出水口、出料口、排气口，其中搅拌器的作用是把无菌空气打成细小的气泡，增加溶解氧，并能使菌种与培养液充分接触，以利于发酵更好地进行。
学习目标
易错提示
基础梳理
易错提示
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