2025版高考生物一轮总复习教师用书选择性必修3第10单元生物技术与工程第1讲传统发酵技术的应用发酵工程及其应用考点二发酵工程及其应用

考点二发酵工程及其应用必备知识·夯实基础知|识|巩|固1．发酵工程基本环节选育菌种→扩大培养→配制培养基→灭菌→接种→发酵罐内发酵→分离、提纯产物→获得产品。2．啤酒的工业化生产流程及操作目的3．发酵工程的特点4．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。③生产酶制剂。(2)在医药工业上的应用①获得具有某种药物生产能力的微生物。②直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。(3)在农牧业上的应用：生产微生物肥料、农药和饲料。(4)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。②极端微生物的应用：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。思|维|辨|析易错整合，判断正误。(1)性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过杂交育种或基因工程育种获得。(×)(2)发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。(×)(3)分离、提纯产物是发酵工程的中心环节。(×)(4)啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成。(×)延|伸|探|究1．青霉素发酵是高耗氧过程，如何能够在发酵过程中给微生物持续高效地供氧呢？(提示：血红蛋白具有携带O2的能力。)提示：可以用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率。2．在青霉素发酵过程中，总有头孢霉素产生。人们通过对青霉素生产菌代谢途径的研究发现，在青霉素与头孢霉素的合成过程中，它们有一个共同的前体，这个前体经过两种不同酶的作用分别合成两个产物。如何改造青霉素生产菌使其只生产青霉素，或者只生产头孢霉素呢？提示：可以对两种酶的基因进行改造或敲除其中一种酶的基因，从而使青霉素生产菌只生产一种产物。3．引起全球新冠肺炎大流行的元凶是新冠病毒，利用发酵工程相关知识，如何大量生产新冠病毒疫苗？提示：可将新冠病毒的抗原基因转入某种微生物体内，再通过发酵工程大量生产新冠病毒疫苗。剖析难点·考点突破重|难|精|讲发酵工程基本环节易错提醒：发酵过程的监控和发酵条件的控制会直接影响产品的质量和产量。在发酵过程中要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度以了解发酵进程；还要及时添加必备的营养物质来延长菌体生长稳定期的时间，以便得到更多的发酵产品；同时要严格控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，来保证产品的产量和质量。精|准|命|题考向围绕发酵工程及其应用，考查实验探究能力》例(2022·山东卷改编)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法错误的是(B)A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期解析：赤霉素能促进种子萌发，故用赤霉素处理大麦，可诱导α－淀粉酶相关基因的表达，促进α－淀粉酶的合成，使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶，A正确；焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并保持酶的活性，不是为了灭菌，B错误；糖浆经蒸煮、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，D正确。〔变式训练1〕(2024·辽宁六校联考)下列对发酵工程及其应用的叙述，正确的有(C)①用诱变育种或基因工程等方法选育出性状优良的菌种并进行扩大培养②用单细胞蛋白制成的微生物饲料，可通过发酵工程从微生物细胞中提取③发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身④啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生积累主要在后发酵阶段完成⑤生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉⑥生产谷氨酸需将pH调至中性或弱碱性⑦利用发酵工程生产的根瘤菌肥作为微生物农药可以促进植物生长A．2项 B.3项C.4项 D.5项解析：诱变育种和基因工程等方法都能够改变微生物的遗传性状，进而可以从中选育出性状优良的菌种，并进行扩大培养，①正确；单细胞蛋白即微生物菌体，不需要从微生物细胞中提取，②错误；发酵工程的产品可以是微生物的代谢物、酶以及菌体本身，③正确；啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，但酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成，主发酵结束后在低温、密闭环境下储存一段时间属于后发酵，因此酒精的产生积累主要在主发酵阶段，④错误；利用高产黑曲霉生产柠檬酸，⑤正确；谷氨酸是由谷氨酸棒状杆菌生产的，谷氨酸棒状杆菌在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸，⑥正确；根瘤菌肥作为微生物肥料，可以通过根瘤菌的固氮作用，增加土壤中的氮肥量，促进植物生长，⑦错误，综上，C正确。〔变式训练2〕啤酒是以麦芽汁为原料，经酿酒酵母发酵制得。传统啤酒酿造过程中，发酵在敞开式发酵池中进行，麦芽汁中接入酵母后通入大量无菌空气，之后会产生大量气体翻腾逸出，在麦芽汁表面形成25～30cm厚的气泡层(泡盖)，然后停止通气，进入静止发酵阶段。一段时间后可得啤酒。下列说法错误的是(D)A．用赤霉素溶液浸泡大麦种子可以有效促进α－淀粉酶合成，增加麦芽汁中可发酵糖的含量B．静止发酵阶段酵母菌主要进行无氧呼吸C．泡盖的形成是由于酵母菌有氧呼吸产生CO2，能将麦芽汁与空气隔绝D．麦芽汁仅能为酿酒酵母的发酵过程提供碳源