1-3-发酵工程及其应用(教学课件)——高中生物人教版(2019)-选择性必修3(共32张PPT)
文档属性
| 名称 | 1-3-发酵工程及其应用(教学课件)——高中生物人教版(2019)-选择性必修3(共32张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-07-26 16:38:39 | ||
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文档简介
(共32张PPT)
第1章发酵工程
1.3发酵工程及其应用
学习目标
● 什么是发酵工程
● 发酵工程的一般流程是什么
● 发酵工程在生产上有哪些重要的价值
从社会中来课本P22
青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。 早期科学家只能从青霉菌中提取少量，价格贵如金。
随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等， 青霉素步入了产业化生产的道路。如今，一瓶规 格160万单位青霉素注射剂的价格只要1 元左右。
问 题 ：在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢
发酵工程：即利用微生物的特定的功能，通过现 代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。
发酵工程的基本环节 课本P22
1.发酵工程的概念(课本P1)
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。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。
2.发酵工程的基本环节
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，产品分离、提纯等方面
配制培养基
电动机
排气管
pH 计
冷却水排出口
冷却夹层
发酵液
搅拌叶轮
生物传感器装置
一空气入口
放料管
性状这是发酵工程的中心环节。 中筛 在发酵过程中，要随时检测
育租 培养液中微生物的数量、产 物的浓度等_以乙发酵进 如果发酵产品是微生物细
生；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，可根据产物的性彡 质采取适当的提取、分离 和纯化措施来获得产品。
发酵工程的基本环节 课本P22-23
选育菌种 扩大培养 接种 灭菌
温度传感器和
分离、提控制装置
纯产物 冷却水进
阀门 获得产品
发酵罐 内发酵
培养物或营养物 质的加入口
观察孔
取样管
生
生
入口
山山行
接 发酵罐 分离、 获得
种 内发酵 提纯产物 产品
中心环节①检测微生物数量、产物浓度等
②及时添加必需的营养物质组分
③严格控制温度、p H、溶 解氧等
如，谷氨酸的发酵生产中
中性和 弱 碱 性 ：谷氨酸
酸性：谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺
发酵工程的基本环节 课本P22-23
发酵产物类型 获得产品的方法
微生物细胞 过滤、沉淀等方法
代谢物 适当的提取、分离和纯化措施
选育菌种—→扩大培养
(方法：自然筛选、
诱变育种、基因工
程育种)
配置培养基—→灭菌
练习
如图为通过谷氨酸棒状杆菌(一种好氧细菌)发酵获得谷氨酸的装置图。
(1)图中3、6处是发酵罐夹层中水的进口和出口，水在发酵罐夹层
流动的作用是冷却(或降温) 。
(2)谷氨酸发酵过程中，当培养液呈中性或弱碱性 时，会积累谷 氨酸；当培养液呈 酸性_时，易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
(3)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( 填“过滤、沉淀”或“提取、分离”)等方法获得 产品。
(4)图中5的作用是使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气的溶解以及散热。
发酵工程的基本环节课本P22
旁栏思考
某镇特产一种美酒，以下是对该镇环境的描述：四面环山，地势低洼，气候 炎 热 ，具有独特的微生物种群，因为与外界的空气对流循环较缓慢，所以微 生物种群较稳定。这对你理解发酵工程中菌种选育的重要性有什么启示
优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的产量高、质量稳定等 优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此菌种选育环节很大程度 上決定了生产发酵产品的成败
1. 微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时，需要考虑哪些因素
①繁殖快、代谢旺盛、代谢产物多
②对营养物质的要求低，低成本培养
③发酵条件容易控制
④菌种不易变异、退化等
发酵工程的基本环节课本P23
4.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
不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。 为了避免污染环境，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清 洁或灭菌处理。
项目 发酵工程
传统发酵技术
区 别 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
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
产品处理 分离和提纯产物的方法较多。最后 需要进行质量检查
不会再对产物进行分离和提纯处理 ,或仅采用简单沉淀、过滤等方法 来分离和提纯产物。
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
发酵工程的基本环节 课本P23
3.发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进
> 产物专一
生产条件温和
原料来源丰富且价格低廉
> 废弃物对环境污染小且容易处理
在食品工业上的应用
在医药工业上的应用
在农牧业上的应用
在其他方面的应用
发酵工程的应用课本P24
发酵工程的特点
糖化罐
④糖化
淀粉水解 形成糖浆
发酵工程的应用课本P24-25
思考 ·讨论：啤酒的工业化生产流程
焙烤
加热杀死种子胚但
不使淀粉酶失活
碾磨
将干燥的麦芽 碾磨成麦芽粉
大麦种子发芽， 释放淀粉酶
产生风味组分，酵母菌将糖转 终止酶的进一 化为酒精和 步作用，并对 CO
糖浆灭菌
发酵工程的应用课本P24-25
思考 ·讨论：啤酒的工业化生产流程
杀死啤酒中的大 多数微生物，延 长它的保存期
过滤、调节、分 装啤酒进行出售
消毒
发酵
糖浆啤酒花
储存罐
终止
蒸煮
1.啤酒的工业化生产流程中发酵过程主要分为主发酵和后发 酵 _两个阶段。
主发酵 完成 酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成_。
后发酵 要在低温、密闭 _的环境下储存一段时间，这样才能形成 澄清、成熟的啤酒。
发酵工程的应用课本P24-25
思考 · 讨论：啤酒的工业化生产流程
发 芽 → 焙 烤 → 碾 磨 → 糖 化 → 蒸 煮 → 发酵 → 消 毒 → 终止
后发酵
在低温、密闭的环境下储存一段 时间，形成澄清、成熟的啤酒
主发酵
酵母菌繁殖，大部分 糖分解和代谢物生成
发酵工程的应用课本P24-25
思考 ·讨论：啤酒的工业化生产流程
1. 酵母菌酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”
“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；
“密封”的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。
2.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸， 你知道这是发生了什么变化吗
酒精在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为醋酸。
3.与传统的手工发酵相比，在上面啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段 使啤酒的产量和质量明显提高
菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，
都有助于提高啤酒的产量和品质。
练习
【例1】下列关于发酵工程的叙述，错误的是( C )
A. 发酵技术需要运用微生物的纯培养技术
B.发酵工程使用的培养基和发酵设备都需要严格灭菌
C.发酵工程的中心环节是菌种的选育
D.发酵产品可能是微生物细胞本身或代谢物
【例2】严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量
高、产量多的理想产物。通常所指的发酵条件不包括( D )
A.温度 B.溶解氧 C.pH D.酶
具体应用
成果
食品 传统的发酵产品
酱油(霉菌)、酒类(酿酒酵母)
食品添加剂
柠檬酸(黑曲霉)、谷氨酸(谷氨酸棒状杆菌)
酶制剂
淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
医药 生长激素释放抑制激素、青霉素、乙型肝炎疫苗
农牧业 肥料
根瘤菌肥、固氮菌肥(根瘤菌和固氮菌)
农药
多种农林虫害(苏云金杆菌)、玉米螟(白僵菌)
饲料
微生物菌体(单细胞蛋白)
其他方面 解决资源短缺和 环境污染问题
酒精、乙烯(纤维废料)
对极端微生物的利
洗涤剂(嗜热菌、嗜盐菌)
发酵工程的应用课本P24-27
任务：自主阅读教材P24~27,完成下列表格
用
发酵工程的应用课本P24-27
(一)在食品工业上的应用
1.生产传统发酵产品
酱油的生产
黑曲霉 (蛋白酶)
大豆(主要原料)
各种酒类的生产
谷物或水果 酿酒酵母
小分子肽 和氨基酸
淋洗、调制
各种 酒类
酱油
发酵工程的应用课本P24-27
(一)在食品工业上的应用
2.生产各种各样的食品添加剂
①利用黑曲霉发酵生产柠檬酸
②利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，经处理制成味精
●增加食品的营养
●延长食品的保存期
· 改善食品的口味、色泽和品质
食品添加剂的作用
●食品直接生产 · 改进生产工艺 · 简化生产过程
●提高产品产量
·延长食品储存期
·改善产品的品质和口味
发酵工程的应用课本P24-27
(一)在食品工业上的应用
3.生产酶制剂
●果胶酶
●脂肪酶
·a- 淀粉酶 · β-淀粉酶 ●氨基酸肽酶
●●● ●●●
②酶制剂的作用
① 酶制剂
发酵工程的应用课本P24-27
(二)医药工业上的应用
1.发酵工程生产的药物
·各种抗生素
·多种氨基酸
· 多种激素
·多种免疫调节剂
发酵工程的应用课本P24-27
(二)医药工业上的应用
2.基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合
直接改造微生物 发酵
工程
各种抗生素
多种氨基酸
多种激素
多种免疫调节剂
动植物 转入
的基因
药物
药物
疫苗
病原体的 抗原基因
微生物
微生物
转入
发酵工程的应用课本P24-27
(三)农牧业上的应用
1.生产微生物肥料
① 微生物肥料：
利用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、改良土壤结构、促进植株生长、增强植物抗病性和抗逆性。
②常见微生物肥料：
根瘤菌肥、固氮菌肥
发酵工程的应用课本P24-27
(三)农牧业上的应用
2.生产微生物农药(生物防治)
①微生物农药：利用微生物或其代谢物来防治病虫害
②常见微生物农药：
苏云金杆菌(Bt毒蛋白):防治80多种农林害虫 白僵菌(真菌):防治玉米螟、松毛虫
放线菌(井冈霉素):防治水稻枯纹病
发酵工程的应用课本P24-27
(三)农牧业上的应用
3.生产微生物饲料
单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业废料等为原料，
通过发酵获得的大量微生物菌体。(不是细胞提取物、代谢产物)
青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高
饲料品质，使饲料保鲜，动物食用 后还能提高免疫力。
单细胞蛋白
发酵工程的应用课本P24-27
(四)其他方面的应用
解决资源短缺和环境污染问题
利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。
对极端微生物(生活在高温、高压、高盐和低温环境)的利 用
利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
练习
【例3】发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到广泛应用，下列 相 关叙述错误的是( A )
A.发酵工程生产条件温和、原料来源广泛、产物混杂
B.发酵工程中，黑曲霉可用来制作酱油和柠檬酸
C.酶制剂可以通过动植物产生，也可通过发酵工程产生
D.发酵工程可将一些极端微生物用于生产实践
【例4】生物乙醇是化石汽油的良好替代品。我国利用农作物废弃物——秸秆代替粮 食作为原料生产生物乙醇，其主要技术流程为酶解→酵母菌发酵→蒸馏→成品。下列 分析错误的是( C )
A.将秸秆作为原料使能量得到了更有效的利用
B.对秸秆进行“酶解”主要用的是纤维素酶
C.乳酸菌可以代替酵母菌用于生物乙醇的生产
D. “酵母菌发酵”环节需要严格控制发酵罐中的氧气供应
练习
一、概念检测
与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。 判断下列相关表述是否正确。
(1)发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行 发酵。( × )
(2)发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 。 ( )
(3)在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖， 也会影响微生物的代谢途径。( √ )
(4)通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白。(× )
练习
【题】菌种的选育过程一般包括诱变、筛选、纯化三个步骤。其中筛选和 纯化所有培养基的类型是固体培养基( 据物理性质),接种的方法有
平板划线法、稀释涂布平板法。
搅拌桨
叶 0
0
出排料阀
乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气
A.夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
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
练习
某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒发酵过程的研究，下列叙述错误
的是( B ) 阀 门
进气口五
压力表
古出气口
练 习
发酵工程广泛应用于多个行业，下列有关叙述错误的是( D )
A.黑曲霉可作为酿制酱油、生产柠檬酸的菌种
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
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
谷氨酸 一
稀释涂布平板法
(1)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和
,前者计数的结果比后者计数的结果值偏大 (填“大”或“小”),原因是
前者死、活菌体一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落
(2)由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸馈会抑制谷氨酸脱氢 酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是
练习
谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生 产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠(味精)。如 图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径， 通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答 下列问题：
中间产物
α-酮戊二酸
谷氨酸脱氢酶
—NH
抑 制
第1章发酵工程
1.3发酵工程及其应用
学习目标
● 什么是发酵工程
● 发酵工程的一般流程是什么
● 发酵工程在生产上有哪些重要的价值
从社会中来课本P22
青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。 早期科学家只能从青霉菌中提取少量，价格贵如金。
随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等， 青霉素步入了产业化生产的道路。如今，一瓶规 格160万单位青霉素注射剂的价格只要1 元左右。
问 题 ：在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢
发酵工程：即利用微生物的特定的功能，通过现 代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。
发酵工程的基本环节 课本P22
1.发酵工程的概念(课本P1)
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。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。
2.发酵工程的基本环节
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，产品分离、提纯等方面
配制培养基
电动机
排气管
pH 计
冷却水排出口
冷却夹层
发酵液
搅拌叶轮
生物传感器装置
一空气入口
放料管
性状这是发酵工程的中心环节。 中筛 在发酵过程中，要随时检测
育租 培养液中微生物的数量、产 物的浓度等_以乙发酵进 如果发酵产品是微生物细
生；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，可根据产物的性彡 质采取适当的提取、分离 和纯化措施来获得产品。
发酵工程的基本环节 课本P22-23
选育菌种 扩大培养 接种 灭菌
温度传感器和
分离、提控制装置
纯产物 冷却水进
阀门 获得产品
发酵罐 内发酵
培养物或营养物 质的加入口
观察孔
取样管
生
生
入口
山山行
接 发酵罐 分离、 获得
种 内发酵 提纯产物 产品
中心环节①检测微生物数量、产物浓度等
②及时添加必需的营养物质组分
③严格控制温度、p H、溶 解氧等
如，谷氨酸的发酵生产中
中性和 弱 碱 性 ：谷氨酸
酸性：谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺
发酵工程的基本环节 课本P22-23
发酵产物类型 获得产品的方法
微生物细胞 过滤、沉淀等方法
代谢物 适当的提取、分离和纯化措施
选育菌种—→扩大培养
(方法：自然筛选、
诱变育种、基因工
程育种)
配置培养基—→灭菌
练习
如图为通过谷氨酸棒状杆菌(一种好氧细菌)发酵获得谷氨酸的装置图。
(1)图中3、6处是发酵罐夹层中水的进口和出口，水在发酵罐夹层
流动的作用是冷却(或降温) 。
(2)谷氨酸发酵过程中，当培养液呈中性或弱碱性 时，会积累谷 氨酸；当培养液呈 酸性_时，易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
(3)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( 填“过滤、沉淀”或“提取、分离”)等方法获得 产品。
(4)图中5的作用是使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气的溶解以及散热。
发酵工程的基本环节课本P22
旁栏思考
某镇特产一种美酒，以下是对该镇环境的描述：四面环山，地势低洼，气候 炎 热 ，具有独特的微生物种群，因为与外界的空气对流循环较缓慢，所以微 生物种群较稳定。这对你理解发酵工程中菌种选育的重要性有什么启示
优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的产量高、质量稳定等 优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此菌种选育环节很大程度 上決定了生产发酵产品的成败
1. 微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时，需要考虑哪些因素
①繁殖快、代谢旺盛、代谢产物多
②对营养物质的要求低，低成本培养
③发酵条件容易控制
④菌种不易变异、退化等
发酵工程的基本环节课本P23
4.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
不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。 为了避免污染环境，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清 洁或灭菌处理。
项目 发酵工程
传统发酵技术
区 别 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
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
产品处理 分离和提纯产物的方法较多。最后 需要进行质量检查
不会再对产物进行分离和提纯处理 ,或仅采用简单沉淀、过滤等方法 来分离和提纯产物。
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
发酵工程的基本环节 课本P23
3.发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进
> 产物专一
生产条件温和
原料来源丰富且价格低廉
> 废弃物对环境污染小且容易处理
在食品工业上的应用
在医药工业上的应用
在农牧业上的应用
在其他方面的应用
发酵工程的应用课本P24
发酵工程的特点
糖化罐
④糖化
淀粉水解 形成糖浆
发酵工程的应用课本P24-25
思考 ·讨论：啤酒的工业化生产流程
焙烤
加热杀死种子胚但
不使淀粉酶失活
碾磨
将干燥的麦芽 碾磨成麦芽粉
大麦种子发芽， 释放淀粉酶
产生风味组分，酵母菌将糖转 终止酶的进一 化为酒精和 步作用，并对 CO
糖浆灭菌
发酵工程的应用课本P24-25
思考 ·讨论：啤酒的工业化生产流程
杀死啤酒中的大 多数微生物，延 长它的保存期
过滤、调节、分 装啤酒进行出售
消毒
发酵
糖浆啤酒花
储存罐
终止
蒸煮
1.啤酒的工业化生产流程中发酵过程主要分为主发酵和后发 酵 _两个阶段。
主发酵 完成 酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成_。
后发酵 要在低温、密闭 _的环境下储存一段时间，这样才能形成 澄清、成熟的啤酒。
发酵工程的应用课本P24-25
思考 · 讨论：啤酒的工业化生产流程
发 芽 → 焙 烤 → 碾 磨 → 糖 化 → 蒸 煮 → 发酵 → 消 毒 → 终止
后发酵
在低温、密闭的环境下储存一段 时间，形成澄清、成熟的啤酒
主发酵
酵母菌繁殖，大部分 糖分解和代谢物生成
发酵工程的应用课本P24-25
思考 ·讨论：啤酒的工业化生产流程
1. 酵母菌酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”
“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；
“密封”的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。
2.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸， 你知道这是发生了什么变化吗
酒精在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为醋酸。
3.与传统的手工发酵相比，在上面啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段 使啤酒的产量和质量明显提高
菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，
都有助于提高啤酒的产量和品质。
练习
【例1】下列关于发酵工程的叙述，错误的是( C )
A. 发酵技术需要运用微生物的纯培养技术
B.发酵工程使用的培养基和发酵设备都需要严格灭菌
C.发酵工程的中心环节是菌种的选育
D.发酵产品可能是微生物细胞本身或代谢物
【例2】严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量
高、产量多的理想产物。通常所指的发酵条件不包括( D )
A.温度 B.溶解氧 C.pH D.酶
具体应用
成果
食品 传统的发酵产品
酱油(霉菌)、酒类(酿酒酵母)
食品添加剂
柠檬酸(黑曲霉)、谷氨酸(谷氨酸棒状杆菌)
酶制剂
淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等
医药 生长激素释放抑制激素、青霉素、乙型肝炎疫苗
农牧业 肥料
根瘤菌肥、固氮菌肥(根瘤菌和固氮菌)
农药
多种农林虫害(苏云金杆菌)、玉米螟(白僵菌)
饲料
微生物菌体(单细胞蛋白)
其他方面 解决资源短缺和 环境污染问题
酒精、乙烯(纤维废料)
对极端微生物的利
洗涤剂(嗜热菌、嗜盐菌)
发酵工程的应用课本P24-27
任务：自主阅读教材P24~27,完成下列表格
用
发酵工程的应用课本P24-27
(一)在食品工业上的应用
1.生产传统发酵产品
酱油的生产
黑曲霉 (蛋白酶)
大豆(主要原料)
各种酒类的生产
谷物或水果 酿酒酵母
小分子肽 和氨基酸
淋洗、调制
各种 酒类
酱油
发酵工程的应用课本P24-27
(一)在食品工业上的应用
2.生产各种各样的食品添加剂
①利用黑曲霉发酵生产柠檬酸
②利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，经处理制成味精
●增加食品的营养
●延长食品的保存期
· 改善食品的口味、色泽和品质
食品添加剂的作用
●食品直接生产 · 改进生产工艺 · 简化生产过程
●提高产品产量
·延长食品储存期
·改善产品的品质和口味
发酵工程的应用课本P24-27
(一)在食品工业上的应用
3.生产酶制剂
●果胶酶
●脂肪酶
·a- 淀粉酶 · β-淀粉酶 ●氨基酸肽酶
●●● ●●●
②酶制剂的作用
① 酶制剂
发酵工程的应用课本P24-27
(二)医药工业上的应用
1.发酵工程生产的药物
·各种抗生素
·多种氨基酸
· 多种激素
·多种免疫调节剂
发酵工程的应用课本P24-27
(二)医药工业上的应用
2.基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合
直接改造微生物 发酵
工程
各种抗生素
多种氨基酸
多种激素
多种免疫调节剂
动植物 转入
的基因
药物
药物
疫苗
病原体的 抗原基因
微生物
微生物
转入
发酵工程的应用课本P24-27
(三)农牧业上的应用
1.生产微生物肥料
① 微生物肥料：
利用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、改良土壤结构、促进植株生长、增强植物抗病性和抗逆性。
②常见微生物肥料：
根瘤菌肥、固氮菌肥
发酵工程的应用课本P24-27
(三)农牧业上的应用
2.生产微生物农药(生物防治)
①微生物农药：利用微生物或其代谢物来防治病虫害
②常见微生物农药：
苏云金杆菌(Bt毒蛋白):防治80多种农林害虫 白僵菌(真菌):防治玉米螟、松毛虫
放线菌(井冈霉素):防治水稻枯纹病
发酵工程的应用课本P24-27
(三)农牧业上的应用
3.生产微生物饲料
单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业废料等为原料，
通过发酵获得的大量微生物菌体。(不是细胞提取物、代谢产物)
青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高
饲料品质，使饲料保鲜，动物食用 后还能提高免疫力。
单细胞蛋白
发酵工程的应用课本P24-27
(四)其他方面的应用
解决资源短缺和环境污染问题
利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。
对极端微生物(生活在高温、高压、高盐和低温环境)的利 用
利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
练习
【例3】发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到广泛应用，下列 相 关叙述错误的是( A )
A.发酵工程生产条件温和、原料来源广泛、产物混杂
B.发酵工程中，黑曲霉可用来制作酱油和柠檬酸
C.酶制剂可以通过动植物产生，也可通过发酵工程产生
D.发酵工程可将一些极端微生物用于生产实践
【例4】生物乙醇是化石汽油的良好替代品。我国利用农作物废弃物——秸秆代替粮 食作为原料生产生物乙醇，其主要技术流程为酶解→酵母菌发酵→蒸馏→成品。下列 分析错误的是( C )
A.将秸秆作为原料使能量得到了更有效的利用
B.对秸秆进行“酶解”主要用的是纤维素酶
C.乳酸菌可以代替酵母菌用于生物乙醇的生产
D. “酵母菌发酵”环节需要严格控制发酵罐中的氧气供应
练习
一、概念检测
与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。 判断下列相关表述是否正确。
(1)发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行 发酵。( × )
(2)发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 。 ( )
(3)在发酵工程的发酵环节中，发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖， 也会影响微生物的代谢途径。( √ )
(4)通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白。(× )
练习
【题】菌种的选育过程一般包括诱变、筛选、纯化三个步骤。其中筛选和 纯化所有培养基的类型是固体培养基( 据物理性质),接种的方法有
平板划线法、稀释涂布平板法。
搅拌桨
叶 0
0
出排料阀
乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气
A.夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
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
练习
某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒发酵过程的研究，下列叙述错误
的是( B ) 阀 门
进气口五
压力表
古出气口
练 习
发酵工程广泛应用于多个行业，下列有关叙述错误的是( D )
A.黑曲霉可作为酿制酱油、生产柠檬酸的菌种
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
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
谷氨酸 一
稀释涂布平板法
(1)测定谷氨酸棒状杆菌数目可采用的计数方法有显微镜直接计数法和
,前者计数的结果比后者计数的结果值偏大 (填“大”或“小”),原因是
前者死、活菌体一起计数，后者只计数活菌数，且可能有多个菌体形成同一个菌落
(2)由图可知，谷氨酸棒状杆菌体内若积累了较多的谷氨酸馈会抑制谷氨酸脱氢 酶的活性，微生物这种对自身代谢速率的调节方式是
练习
谷氨酸棒状杆菌可用于微生物发酵工程生 产谷氨酸，从而制取谷氨酸钠(味精)。如 图为谷氨酸棒状杆菌合成谷氨酸的途径， 通过发酵工程可以大量生产谷氨酸。回答 下列问题：
中间产物
α-酮戊二酸
谷氨酸脱氢酶
—NH
抑 制