發(fā)酵工程及其應(yīng)用【基礎(chǔ)梳理+培優(yōu)拓展】高二下學期生物人教版選擇性必修3

第1章

發(fā)酵工程第3節(jié)

發(fā)酵工程及其應(yīng)用

從社會中來

青霉素是世界上第一個應(yīng)用于臨床的抗生素，在“二戰(zhàn)”期間，青霉素挽救了數(shù)以萬計的生命，被稱為“有魔力的子彈”。早期科學家只能從青霉菌中提取少量青霉素，它的價格貴如金。隨著高產(chǎn)菌種的選育、發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展等，青霉素步入了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的道路。如今，1瓶規(guī)格160萬單位的青霉素注射劑的價格只要1元左右。那么，在工業(yè)上，青霉素究竟是怎樣生產(chǎn)的呢?通過發(fā)酵工程生產(chǎn)的什么是發(fā)酵工程？對發(fā)酵原理的認識微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立密閉式發(fā)酵罐的成功設(shè)計嚴格控制環(huán)境條件(溫度、pH、溶解氧、壓強、營養(yǎng)物、泡沫等)大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品微生物的特定功能現(xiàn)代工程技術(shù)

指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。它涉及菌種的選育和培養(yǎng)、產(chǎn)物的分離和提純等方面。發(fā)酵工程的概念

指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)模化生產(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。它涉及菌種的選育和培養(yǎng)、產(chǎn)物的分離和提純等方面。①微生物：自然界中具有優(yōu)良性狀的微生物誘變育種的微生物基因重組的微生物（常規(guī)菌）（工程菌）②產(chǎn)品：包括利用酵母菌發(fā)酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌發(fā)酵制造的酸奶，及利用工程菌生產(chǎn)的人胰島素。③實質(zhì)：利用微生物進行大規(guī)模產(chǎn)品生產(chǎn)。發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)是什么呢？發(fā)酵工程的概念01發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)接種選育菌種配制培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離、提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)選育菌種01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)

某鎮(zhèn)特產(chǎn)一種美酒，以下是對該鎮(zhèn)環(huán)境的描述：四面環(huán)山，地勢低洼，氣候炎熱，具有獨特的微生物種群，因為與外界的空氣對流循環(huán)較緩慢，所以微生物種群較穩(wěn)定。這對你理解發(fā)酵工程中菌種選育的重要性有什么啟示？

我國幅員遼闊，地理生態(tài)環(huán)境多樣，為各種微生物的生長繁殖提供了條件，這有利于發(fā)酵工程選育菌種。優(yōu)良的菌種不僅具有健壯，不易退化，其發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，它往往還會賦予發(fā)酵產(chǎn)品獨特的風味，因此菌種選育環(huán)節(jié)在很大程度上決定了生物發(fā)酵產(chǎn)物的成敗選育菌種01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)獲得_________________性狀優(yōu)良的菌種從自然界中篩選、________或_____________。誘變育種基因工程育種生產(chǎn)檸檬酸產(chǎn)酸量高的黑曲霉（自然界）生產(chǎn)啤酒

基因工程改造的啤酒酵母（基因工程），加速發(fā)酵、縮短生產(chǎn)周期（1）目的：（2）菌種來源：（3）實例：青霉素高產(chǎn)青霉菌株（誘變育種）的獲取選育菌種擴大培養(yǎng)01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)(2)擴大培養(yǎng)的原因：(1)擴大培養(yǎng)的目的：獲得更多的菌種液體培養(yǎng)基(3)擴大培養(yǎng)的培養(yǎng)基物理類型:

工業(yè)發(fā)酵罐的體積一般為幾十到幾百立方米，接入的菌種總體積需要幾立方米到幾十立方米。所以，在發(fā)酵之前還需要對菌種進行擴大培養(yǎng)，再進行培養(yǎng)。選育菌種配制培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)配置培養(yǎng)基要遵循的原則：

①根據(jù)菌種的代謝特點，選擇不同的材料配制培養(yǎng)基。配置的培養(yǎng)基應(yīng)包括微生物生長所需的碳源、氮源、水、無機鹽及特殊營養(yǎng)要求。

②配置的培養(yǎng)基要經(jīng)過反復(fù)試驗才能大規(guī)模應(yīng)用。選育菌種配制培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)滅菌01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)發(fā)酵工程所用的菌種大多數(shù)是單一菌種。(1)滅菌的原因分析：雜菌與菌種之間形成的種間競爭關(guān)系使產(chǎn)量下降或雜菌產(chǎn)生的代謝物抑制菌種的生長使產(chǎn)量下降。(3)實例：

在青霉素生產(chǎn)過程中如果污染了雜菌，雜菌分泌青霉素酶就會將青霉素分解掉。(2)滅菌的目的：防止雜菌污染而影響產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)。接種選育菌種配制培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)滅菌01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)將擴大培養(yǎng)的菌種投放到發(fā)酵罐中。例如：谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)：在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸；在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。②嚴格控制發(fā)酵條件的原因發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)接種選育菌種配制培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)滅菌發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)①發(fā)酵過程的監(jiān)控：a、要在發(fā)酵過程中隨時取樣，檢測

培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度

等，以了解發(fā)酵進程；c、嚴格控制溫度、pH、溶解氧、通氣

量與攪拌等發(fā)酵條件，已獲得所需

的發(fā)酵產(chǎn)物。a.環(huán)境條件不僅會影響微生物的

生長繁殖，而且會影響微生物

代謝物的形成。b.嚴格控制發(fā)酵條件，有利于發(fā)

酵過程處于最佳狀態(tài)。b、及時添加必需的營養(yǎng)物質(zhì)組分來延

長菌體生長穩(wěn)定期的時間，以得到

更多的發(fā)酵產(chǎn)物；培養(yǎng)物或營養(yǎng)物質(zhì)的加入口觀察孔取樣管溫度傳感器及控制裝置冷卻水進入口閥門空氣入口放料管生物傳感器裝置攪拌葉輪發(fā)酵液冷卻夾層冷卻水排出口pH計排氣管電動機發(fā)酵罐示意圖抽取樣本進行檢測調(diào)節(jié)罐溫調(diào)節(jié)罐壓控制溶解氧含量不斷攪拌的目的：

①使菌種與發(fā)酵液混合均勻，提高原料利用率；

②加快O2的溶解以及散熱。一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)培養(yǎng)物或營養(yǎng)物質(zhì)的加入口觀察孔取樣管溫度傳感器及控制裝置冷卻水進入口閥門空氣入口放料管攪拌葉輪發(fā)酵液冷卻夾層冷卻水排出口pH計排氣管電動機發(fā)酵罐示意圖一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)現(xiàn)代發(fā)酵工程使用的發(fā)酵罐的優(yōu)點：

均有_______________，能對發(fā)酵過程中的溫度、pH、溶氧量、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營養(yǎng)等進行_____和_____，還可以進行_________，使發(fā)酵全過程處于________；計算機控制系統(tǒng)監(jiān)測控制反饋控制最佳狀態(tài)接種選育菌種配制培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離、提純產(chǎn)物01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)發(fā)酵產(chǎn)物類型獲得產(chǎn)品的方法微生物細胞代謝物過濾、沉淀等方法適當?shù)奶崛　⒎蛛x和純化措施分離、提純產(chǎn)物的方法措施：接種選育菌種配制培養(yǎng)基擴大培養(yǎng)滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離、提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品01一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)思考討論1.微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時需要考慮哪些因素？需要考慮的因素包括：

①在低成本的培養(yǎng)基上能迅速生長繁殖；

②生產(chǎn)所需代謝物的產(chǎn)量高；

③發(fā)酵條件容易控制；

④菌種不易變異、退化等。2.怎樣對發(fā)酵條件進行調(diào)控以滿足微生物的生長需要？

要對溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件進行嚴格控制，使其最適合微生物的生長繁殖，同時及時添加必要的營養(yǎng)組分。發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)

3.在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比有哪些改進之處？

傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)獲得的產(chǎn)物一般不是單一的組分，而是成分復(fù)雜的混合物，很多時候不會再對產(chǎn)物進行分離和提純處理，或者僅采用簡單的沉淀、過濾等方法來分離和提純產(chǎn)物。

發(fā)酵工程中使用的分離和提純產(chǎn)物的方法較多。發(fā)酵工程產(chǎn)物無論是代謝物還是菌體本身，都需要進行質(zhì)量檢査,合格后才能成為正式產(chǎn)品。思考討論發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)

4.在進行發(fā)酵生產(chǎn)時，排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎？為什么？

不能。因為在進行發(fā)酵生產(chǎn)時，微生物及其代謝物中都可能含有危害環(huán)境的物質(zhì)。為了減少或避免污染物的產(chǎn)生和排放，實現(xiàn)清潔生產(chǎn),應(yīng)該對排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液進行二次清潔或滅菌處理。思考討論發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)

結(jié)合剛剛的分析，思考發(fā)酵工程相比傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，有什么優(yōu)點？發(fā)酵工程的優(yōu)點：(P24)①

生產(chǎn)條件溫和；②

原料來源豐富且價格低廉；③

產(chǎn)物專一；④

廢棄物對環(huán)境的污染小和容易處理；討論

因此，發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，形成了規(guī)模龐大的發(fā)酵工業(yè)。02發(fā)酵工程的應(yīng)用

以大豆為主要原料，利用產(chǎn)生蛋白酶的霉菌（如：黑曲霉）發(fā)酵生產(chǎn)醬油醬油大豆中蛋白質(zhì)小分子肽和氨基酸黑曲霉淋洗、調(diào)制（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

一、發(fā)酵工程的應(yīng)用1、生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品（蛋白酶）

以谷物或水果等為原料，利用釀酒酵母發(fā)酵生產(chǎn)各種酒類。谷物、水果釀酒酵母酒類酒精+CO2一、發(fā)酵工程的應(yīng)用1、生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品啤酒是怎樣進行工業(yè)化生產(chǎn)的多呢？（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程一、發(fā)酵工程的應(yīng)用1、生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

我國是世界上啤酒的生產(chǎn)和消費大國。啤酒是以大麥為主要原料經(jīng)酵母菌發(fā)酵制成的，其工業(yè)化生產(chǎn)流程如下圖所示。其中發(fā)酵過程分為主發(fā)酵和后發(fā)酵兩個階段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在主發(fā)酵階段完成。主發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液還不適合飲用，要在低溫、密閉的環(huán)境下儲存一段時間進行后發(fā)酵，這樣才能形成澄清、成熟的啤酒。發(fā)酵的溫度和發(fā)酵的時間隨啤酒品種和口味要求的不同而有所差異。發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮主發(fā)酵消毒終止后發(fā)酵完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代謝物的生成思考·討論在低溫、密閉的環(huán)境下儲存一段時間啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程加啤酒花冷卻接種過濾發(fā)酵27發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵主發(fā)酵冷卻大麥種子發(fā)芽，釋放淀粉酶。加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活。將干燥的麥芽碾磨成麥芽粉。淀粉分解，形成糖漿。產(chǎn)生風味組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌。酵母菌將糖轉(zhuǎn)化為酒精和CO2。殺死啤酒中的大多數(shù)微生物，延長它的保存期。消毒終止過濾過濾、調(diào)節(jié)、分裝啤酒進行出售。01思考·討論啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程后發(fā)酵1.與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，哪些工程手段使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高？

菌種的選育、對原材料的處理、發(fā)酵過程的控制、產(chǎn)品的消毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量。思考·討論啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程

2.現(xiàn)在市面上流行一種“精釀”啤酒，它的制作工藝與普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加劑、不進行過濾和消毒處理等。有人認為飲用“精釀”啤酒比飲用“工業(yè)”啤酒更健康，你怎么看待這個問題？“精釀”啤酒是小規(guī)模釀造產(chǎn)品，發(fā)酵時間長、產(chǎn)量低和價格高，卻依然有著市場需求，我們?nèi)绾无q證地看待大規(guī)模生產(chǎn)與小規(guī)模制作？

應(yīng)該辯證地看待這一產(chǎn)品。一方面，這類產(chǎn)品具有多樣化的特點，能夠滿足一些人對獨特口感的需求，或者滿足一些人的時尚追求。另一方面，這類產(chǎn)品是手工作坊式生產(chǎn)的，存在啤酒品質(zhì)不穩(wěn)定、價格昂貴的問題。思考·討論啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程類別“精釀”啤酒“工業(yè)”啤酒原料是否添加食品添加劑麥芽汁濃度發(fā)酵時間特點只使用麥芽、啤酒花、酵母菌和水麥芽、啤酒花、酵母菌、水、大米、玉米、淀粉等不添加添加

較高，口味濃郁較低，口味清淡長，可達2個月短，通常7天左右產(chǎn)量低、價格高產(chǎn)量高、價格低一、發(fā)酵工程的應(yīng)用1、生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品2、生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑增加食物的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，延長食品的保存期①食品添加劑的作用：②實例1——檸檬酸檸檬酸是一種食品酸度調(diào)節(jié)劑；可以通過黑曲霉的發(fā)酵制得；淀粉淀粉酶黑曲霉葡萄糖檸檬酸合成酶檸檬酸（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

一、發(fā)酵工程的應(yīng)用1、生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品2、生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑③實例2——味精谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵氧氣谷氨酸處理味精添加劑的類型舉例酸度調(diào)節(jié)劑L-蘋果酸、檸檬酸、乳酸增味劑5’-肌苷酸二鈉、谷氨酸鈉著色劑β-胡蘿卜素、紅曲黃色素增稠劑黃原膠、β-環(huán)狀糊精、結(jié)冷膠防腐劑乳酸鏈球菌素、溶菌酶（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

一、發(fā)酵工程的應(yīng)用1、生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品2、生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑3、生產(chǎn)酶制劑，如淀粉酶、果膠酶、脂肪酶等①常見的酶制劑：α-淀粉酶、β-淀粉酶、果膠酶、氨基肽酶和脂肪酶等。③來源：少數(shù)由動植物生產(chǎn)，大多數(shù)通過發(fā)酵工程生產(chǎn)。②酶制劑的應(yīng)用：

用于食品的直接生產(chǎn)、改進生產(chǎn)工藝、簡化生產(chǎn)過程、改善產(chǎn)品的品質(zhì)和口味、延長食品儲存期和提高產(chǎn)量等方面。（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

一、發(fā)酵工程的應(yīng)用（二）在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用

（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

33基因工程、蛋白質(zhì)工程與發(fā)酵工程相結(jié)合動植物的基因微生物直接改造微生物轉(zhuǎn)入微生物病原體的抗原基因轉(zhuǎn)入發(fā)酵工程藥物藥物疫苗各種抗生素多種氨基酸多種激素多種免疫調(diào)節(jié)劑一、發(fā)酵工程的應(yīng)用（二）在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用

（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

（三）在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用

1、生產(chǎn)微生物肥料①微生物肥料的種類：根瘤菌肥、固氮菌肥②微生物肥料的作用：

Ⅰ生物肥料利用了微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機酸、生物活性物質(zhì)等來增進土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進植株生長；

Ⅱ有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生長，從而減少病害的發(fā)生.一、發(fā)酵工程的應(yīng)用（二）在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用

（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

（三）在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用

1、生產(chǎn)微生物肥料2、生產(chǎn)微生物農(nóng)藥①微生物農(nóng)藥的作用機理：利用微生物或其代謝物來防治病蟲害②實例：蘇云金桿菌防治80多種農(nóng)林蟲害。白僵菌防治玉米螟、松毛蟲等蟲害。井岡霉素（一種放線菌產(chǎn)生的抗生素）防治水稻枯紋病。③防治類型：生物防治項目微生物農(nóng)藥防治化學農(nóng)藥防治防治機理優(yōu)點缺點利用微生物或代謝物進行防治成本低、無污染，可以維持生態(tài)平衡防治速度慢利用化學藥劑（如殺蟲劑、殺鼠劑）等進行防治見效快，操作簡單成本高，污染環(huán)境，不利于維持生態(tài)平衡微生物農(nóng)藥防治和化學農(nóng)藥防治的比較一、發(fā)酵工程的應(yīng)用（三）在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用

2、生產(chǎn)微生物農(nóng)藥一、發(fā)酵工程的應(yīng)用（二）在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用

（一）在食品工業(yè)上的應(yīng)用

（三）在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用

1、生產(chǎn)微生物肥料2、生產(chǎn)微生物農(nóng)藥3、生產(chǎn)微生物飼料①原理：微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，且繁殖速度快②實例1——單細胞蛋白單細胞蛋白一、發(fā)酵工程的應(yīng)用（三）在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用

3、生產(chǎn)微生物飼料①原理：微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，且繁殖速度快②實例1——單細胞蛋白以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵獲得了大量的微生物菌體，即單細胞蛋白；單細胞蛋白應(yīng)用：單細胞蛋白生產(chǎn)過程：食品添加劑、微生物飼料；單細胞蛋白成分：不僅含有豐富的蛋白質(zhì)，還含有糖類、脂質(zhì)和維生素等物質(zhì)③實例2-乳酸菌

在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質(zhì)，使飼料保鮮，動物食用后還能提高免疫力。一、發(fā)酵工程的應(yīng)用（四）在其他方面的應(yīng)用

1、解決資源短缺和環(huán)境污染問題利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)2、將極端微生物應(yīng)用于生產(chǎn)實踐

自然界中還存在著一定數(shù)量的極端微生物，它們能在極端惡劣的環(huán)境（高溫、高壓、高鹽和低溫等環(huán)境）中正常生活。①極端微生物：②舉例：嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產(chǎn)洗滌劑嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。

發(fā)酵工程正滲透到幾乎所有的工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在助力解決糧食、環(huán)境、健康和能源等方面的重大問題上，作出了越來越大的貢獻。截止2015年，我國生物發(fā)酵生產(chǎn)年總值近2900億元，產(chǎn)品總量位居世界第一。我國是名副其實的發(fā)酵大國。一、發(fā)酵工程的應(yīng)用

發(fā)酵工程

傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)不同點菌種通過微生物

技術(shù)篩選或其它技術(shù)生產(chǎn)的優(yōu)良菌種，大多是

菌種原材料中天然存在的

菌種發(fā)酵方式

發(fā)酵為主固體發(fā)酵或__________發(fā)酵為主對發(fā)酵條件的控制嚴格_____操作，防止雜菌污染。通過

技術(shù)對發(fā)酵條件精確地控制，使發(fā)酵條件處于最佳狀態(tài)。不是無菌操作，容易受到

污染。對發(fā)酵條件不能嚴格控制，易受

影響。生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模大，實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。原料來源豐富，成本_____，產(chǎn)物_____，產(chǎn)量_____。通常是

或作坊式的，產(chǎn)量低。生產(chǎn)往往受

和原料限制。產(chǎn)品風味品種比較_____，質(zhì)量

。相同點都是利用了__________的作用聯(lián)系發(fā)酵工程是在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的純培養(yǎng)單一混合液體半固體無菌現(xiàn)代工程雜菌外界條件低多樣高家庭式季節(jié)單一不穩(wěn)定微生物課堂小結(jié)食品工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵食品農(nóng)牧業(yè)其他方面生產(chǎn)食品添加劑發(fā)酵工程應(yīng)用生產(chǎn)酶制劑采用基因工程的方法，將植物或動物的基因轉(zhuǎn)移到微生物中，獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物直接對菌種進行改造，再通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品生產(chǎn)微生物肥料生產(chǎn)微生物農(nóng)藥生產(chǎn)微生物飼料解決資源短缺與環(huán)境污染問題將極端微生物應(yīng)用于生產(chǎn)實踐課堂小結(jié)一、概念檢測

（1）發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別就是前者可以利用微生物來進行發(fā)酵。（

）（2）發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝、酶及菌體本身。（

）（3）在發(fā)酵工程的發(fā)酵環(huán)節(jié)中，發(fā)酵條件變化不僅會影響微生物的生長繁殖，也會影響微生物的代謝途徑。（

）（4）通過發(fā)酵工程可以從微生物細胞中提取單細胞蛋白。（

）×√×√練習與應(yīng)用

與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比，發(fā)酵工程的產(chǎn)品種類更加豐富，產(chǎn)量和質(zhì)粒明顯提高。判斷下列相關(guān)表述是否正確。二、拓展應(yīng)用

1.在青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，人們遇到了兩個問題。請你運用所學知識或查閱資料，并發(fā)揮想象力，提出解決這些問題的思路。練習與應(yīng)用

(1)青霉素發(fā)酵是高耗氧過程，如何能夠保證在發(fā)酵過程中給微生物持續(xù)高效地供氧呢？(提示:血紅蛋白具有攜帶O2的能力)

可以用基因工程的方法，將血紅蛋白基因轉(zhuǎn)入青霉素生產(chǎn)菌來提高菌體對氧的吸收和利用率。二、拓展應(yīng)用

1.在青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，人們遇到了兩個問題。請你運用所學知識或查閱資料，并發(fā)揮想象力，提出解決這些問題的思路。

可以對兩種酶的基因進行改造或敲除其中一種酶的基因，從而使青霉素生產(chǎn)菌只生產(chǎn)一種產(chǎn)物。練習與應(yīng)用

（2）在發(fā)酵過程中，總有頭孢霉素產(chǎn)生。人們通過對青霉素生產(chǎn)菌代謝途徑的研究發(fā)現(xiàn)，在青霉素與頭孢霉素的合成過程中，它們有一個共同的前體，這個前體經(jīng)過兩種不同的酶的作用分別合成兩個產(chǎn)物。如何改造青霉素生產(chǎn)菌使其只產(chǎn)生青霉素，或者只產(chǎn)生頭孢霉素呢？2.通過微生物發(fā)酵，可以將糧食(如玉米、小麥等)及各種植物纖維加工成燃料乙醇；將燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配，就形成了目前在我國多地廣泛使用的乙醇汽油。乙醇汽油的環(huán)保性令人稱道。調(diào)查顯示，使用乙醇汽油與使用普通汽油相比，排放到空氣中的NO2、CO等均有不同程度下降。有人認為燃料乙醇“可再生”；但也有人認為，生產(chǎn)燃料乙醇需要消耗大量糧食，會增加糧食短缺的風險。請你嘗試通過查閱資料，評估這一風險，并說明在生產(chǎn)時應(yīng)如何規(guī)避這風險。

存在風險。在生產(chǎn)燃料乙醇時，為了規(guī)避這一風險，應(yīng)該使用陳化糧食(如陳化的稻谷等)或者非糧食生物材料(如秸稈等)。使用陳化糧食來生產(chǎn)燃料乙醇，還有利于防止問題糧食流入市場。練習與應(yīng)用（1）在培養(yǎng)基中加入化合物A的目的是

__________________________，這種

培養(yǎng)基屬于__________培養(yǎng)基。（2）培養(yǎng)若干天后，應(yīng)選擇培養(yǎng)瓶中化合物A

含量

的培養(yǎng)液，接入新的培養(yǎng)中續(xù)培養(yǎng)，使目的菌

的數(shù)量________。

1.某化工廠為了處理排出污水中的一種有害的、難以降解的有機化合物A，其研究團隊用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽和微量元素等配制了培養(yǎng)基，成功地篩選出能高效降解化合物A的細菌(目的菌)。實驗的主要步驟如下圖所示，請分析回答問題。篩選出可降解化合物A的微生物選擇顯著降低擴增復(fù)習與提高

1.某化工廠為了處理排出污水中的一種有害的、難以降解的有機化合物A，其研究團隊用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽和微量元素等配制了培養(yǎng)基，成功地篩選出能高效降解化合物A的細菌(目的菌)。實驗的主要步驟如下圖所示，請分析回答問題。復(fù)習與提高

（3）若要研究目的菌的生長規(guī)律，可挑取單個菌落進行液體培養(yǎng)，再采用_________________

方法進行計數(shù)。請你預(yù)測目的菌的種群數(shù)量會發(fā)生怎樣的變化。細菌計數(shù)板計數(shù)S形增長

1.某化工廠為了處理排出污水中的一種有害的、難以降解的有機化合物A，其研究團隊用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽和微量元素等配制了培養(yǎng)基，成功地篩選出能高效降解化合物A的細菌(目的菌)。實驗的主要步驟如下圖所示，請分析回答問題。復(fù)習與提高

（4）將目的菌用于環(huán)境保護實踐時,還有哪些問題需要解決?

目的菌能否在自然環(huán)境中大量生長繁殖、是否會產(chǎn)生對環(huán)境有害的代謝物、降解化合物A后是否會產(chǎn)生二次污染等問題都需要研究清楚后，才能進行實踐

1.某化工廠為了處理排出污水中的一種有害的、難以降解的有機化合物A，其研究團隊用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽和微量元素等配制了培養(yǎng)基，成功地篩選出能高效降解化合物A的細菌(目的菌)。實驗的主