高中生物 第三章 第1节 微生物发酵及其应用导学案(新人教版)选修2.doc

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1、第1节　微生物发酵及其应用1．说出微生物发酵生产的基本过程。2．举例说出微生物发酵与食品生产的关系。3．参与有关微生物发酵的调查活动。4．通过发酵工程发展的历史，体验科学、技术、社会三者间的紧密联系和互动。一、发酵工程史话1．1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的______引起的。2．1897年，德国的毕希纳进一步发现了____在酵母发酵中的作用。3．20世纪30年代传统发酵工业生产的新产品：酒精、乳酸、__________、丙酮、丁醇、柠檬酸、________和________等。4．20世纪40年代大规模生产

2、________、链霉素、金霉素、土霉素等，抗生素工业兴起。5．20世纪50年代起：________发酵工业、酶制剂工业、多糖和维生素发酵工业相继诞生。6．20世纪70年代以后：有特殊生产能力的基因工程菌发酵产生________、________等。二、发酵生产过程探秘1．发酵：是利用________在适宜的条件下，将原料经过特定的________转化为人类所需要的产物的过程。2．原理：不同的微生物具有产生不同________的能力。例如：谷氨酸棒状杆菌发酵可以生产______；黄色短杆菌发酵可以生产________。3．发酵过程（1）选

3、育菌种：可采用自然界选种、______育种、________育种等。（2）配制培养基：根据微生物的营养需要提供______、氮源、________、无机盐和水。（3）灭菌：培养基和发酵设备均需严格灭菌。（4）扩大培养和接种：大规模生产中需要使______达到一定数量；将菌种接种到培养基上，接种时防止杂菌污染。（5）发酵罐内发酵：要随时检测发酵进程，要及时满足______需求，还要严格控制______、pH、________等发酵条件。（6）分离、提纯产物：如果产品是菌体，可采用______、沉淀等方法；如果产品是________，可采用提

4、取、______和纯化措施来获得产品。思考：什么是单细胞蛋白？三、发酵与食品生产1．生产日常食品：如馒头、面包、腐乳、泡菜、葡萄酒等。2．生产食品添加剂：如味精、醋、酱油等调味剂，各种食品营养增强剂，食品防腐剂，食品色素。答案：一、1.酵母2．酶3．面包酵母　淀粉酶　蛋白酶4．青霉素5．氨基酸6．胰岛素　生长激素二、1.微生物　代谢途径2．代谢产物　味精　赖氨酸3．（1）诱变　基因工程　（2）碳源　生长因子　（4）菌种　（5）营养　温度　溶解氧　（6）过滤　代谢产物　分离思考：单细胞蛋白是微生物菌体本身。可用作饲料，也可用作食品添加剂，还

5、可制成人造肉直接食用。发酵生产过程中，有哪些因素会影响发酵效果？1．菌种直接从自然界分离得到的微生物不一定具有生产特定产物的能力，需要在实验室里对几百株、数千株微生物进行筛选。即使得到了产生特定产物能力的菌株，其生产能力和性能也不一定能够满足生产的需要，还需要经过诱变选育得到高产、性能优良的菌种。即使利用基因工程构建的具有特殊生产能力的工程菌，也还要对其进行仔细研究，全面了解产生产物的规律、影响菌株产生产物的各种因素和它们之间的关系以及控制的办法，并进行实验室验证和扩大规模验证，才能够用于生产。在大规模工业生产上有了优良的生产菌种还不够，

6、必须通过适当的措施提供足够量的种子。2．发酵培养基现在大规模工业发酵产品的生产，多采用液体培养基进行深层发酵。使用的培养基必须满足微生物细胞生长、繁殖的需要，因为没有大量的细胞就不可能产生大量的产物；但是细胞的过分生长会消耗大量的营养物，有时又会影响细胞的生产能力，会使产物的产量和产率下降。使用的培养基还必须有利于微生物大量合成产物。因此，培养基的组成十分关键。3．纯种发酵与灭菌现代发酵工业绝大多数采用纯种发酵，可以保证高产及生产过程和产品质量的稳定。污染是发酵工业的大敌，它会使发酵失败，造成巨大损失。因此，灭菌和无菌操作成为发酵工业的重

7、要环节。4．温度对微生物生长的影响温度主要是通过影响微生物细胞内生物大分子的活性来影响微生物的生命活动。一方面，随着温度的升高，细胞内的酶反应速度加快；另一方面，随着温度的进一步增高，生物活性物质（蛋白质、核酸等）发生变性，细胞功能下降，甚至死亡。所以，每种微生物都有其最适生长温度。5．pH对微生物生长的影响培养基的pH对微生物生长的影响主要是引起细胞膜电荷变化，以及影响营养物离子化程度，从而影响微生物对营养物的吸收；pH也会影响生物活性，如酶的活性。6．溶解氧的影响工业上大部分为好氧发酵，如抗生素、氨基酸、维生素、多糖、有机酸（细菌发酵

8、生产乳酸例外）等发酵均需要往发酵液中通入无菌空气，以满足微生物生长代谢过程对氧的需求；而酒精、丙酮、丁醇和乳酸的细菌发酵为厌氧发酵，发酵过程不需要氧。微生物在不同发酵阶段，因其生长、代谢水平的