高考新教材（中）生物选择性必修三同步学习第1章第3节发酵工程及其应用含答案及解析

第3节发酵工程及其应用[学习目标]1.掌握发酵工程的基本环节。2.理解发酵工程在农业、食品工业、医药工业及其他工业生产上有重要的应用价值。1．发酵工程的基本环节2．发酵罐3．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a．以________为主要原料，利用产生______的霉菌生产酱油。b．以谷物或________等为原料，利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。②生产各种各样的食品添加剂食品添加剂不仅可以增加食品的________，改善食品的________、色泽和品质，有时还可以延长食品的________。a．柠檬酸可以通过________的发酵制得。b．由________________发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。③生产酶制剂常用酶制剂有α­淀粉酶、________、果胶酶、________和脂肪酶等。目前，已有50多种酶制剂成功用于食品的直接生产、改进________、简化生产过程、改善产品的________和口味、延长食品储存期和提高产品______等方面。(2)在医药工业上的应用①发酵工程可以生产抗生素、__________、激素和__________________等。②基因工程、________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应用实例a．生长激素释放抑制激素最初从________中提取，远远不能满足需要，利用经过________改造的微生物进行发酵生产，产量大幅提升，价格降为原来的几百分之一。b．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入________，再通过发酵生产乙型肝炎疫苗。c．未来甚至还可能用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的________、___________等化合物。(3)在农牧业上的应用①生产微生物肥料a．作用：利用微生物在代谢过程中产生的________、__________________等来增进土壤肥力，改良土壤________，促进植株生长。有的微生物肥料还可以抑制土壤中____________的生长，从而减少病害的发生。b．类型：常见的有________肥和__________肥等。②生产微生物农药a．原理：微生物农药利用微生物或________来防治病虫害。b．实例：苏云金杆菌可以用来防治____多种农林虫害；利用________可以防治玉米螟、松毛虫等虫害；一种放线菌产生的抗生素——________可以用于防治水稻枯纹病。③生产微生物饲料a．单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物________。b．在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料________，动物食用后还能提高________。(4)在其他方面的应用①利用纤维废料发酵生产酒精、__________等能源物质。②极端微生物的利用，如________、________可以用来生产洗涤剂，________有助于提高热敏性产品的产量。判断正误(1)发酵工程的中心环节是对微生物细胞本身或其代谢物进行分离、提纯()(2)谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺()(3)现代发酵工程中所用的菌种大多是复合菌种以提高生产效率()(4)发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，但废弃物对环境污染很大，不易处理()(5)生产柠檬酸需要筛选产酸量高的乳酸菌()任务：发酵工程基本环节分析及应用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的因素：能在低成本的_________上生长，且大量高效地合成产物；发酵条件如____________、____________、____________等易控制；遗传性能稳定；抗噬菌体及杂菌污染能力强等。2．怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？3．在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？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？5．与传统的手工发酵相比，在啤酒的工厂化生产中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？1.(2023·安徽安庆高二期末)发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，下列说法不正确的是()A．①为诱变育种，②为萃取(或蒸馏或离子交换等)B．赖氨酸或谷氨酸的生产过程中为使产物源源不断地产生，可采用连续培养的发酵方式C．由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，在生产过程中常需增加通氧量D．人工控制微生物代谢的唯一措施是控制生产过程中的各种条件2．下列有关发酵工程的叙述，正确的是()A．单细胞蛋白就是从人工培养的微生物菌体中提取的蛋白质B．可通过诱变育种、基因工程等方法选育出性状优良的菌种进行扩大培养C．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．通常所指的发酵条件包括温度、溶解氧、pH和酶的控制等

第3节发酵工程及其应用教材梳理1．诱变育种基因工程品质溶解氧监测控制反馈产物浓度溶解氧过滤干燥纯化2．温度进入口排气管排出口空气3．(1)③β­淀粉酶氨基肽酶生产工艺品质产量(2)①氨基酸免疫调节剂②蛋白质③a.羊脑基因b．酵母菌c．紫杉醇青蒿素前体(3)①a.有机酸生物活性物质结构病原微生物b．根瘤菌固氮菌②a.其代谢物b．80白僵菌井冈霉素③a.菌体b．保鲜免疫力(4)①乙烯②嗜热菌嗜盐菌嗜低温菌判断正误(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×解析(1)发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。(3)发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。(4)发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，且废弃物对环境污染小，容易处理。(5)生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉，而不是乳酸菌。核心探讨任务1．培养基温度pH溶解氧2．在发酵过程中，要随时取样检测培养液中的微生物数目、产物浓度等，以了解发酵进程。及时添加必需的营养组分，以满足菌种的营养需要。同时，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。3．传统发酵技术获得的产物一般不是单一组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理。在发酵工程中，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、沉淀等方法将菌体从发酵液中分离出来。如果产品是代谢物，可采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。4．不能；因为发酵过程可能产生一些有害物质，会污染环境。5．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。典题应用1．D[人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物的遗传特性、控制生产过程中的各种条件(即发酵条件)等，D错误。]2．B[单细胞蛋白是指利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等