資源簡介

第3節(jié) 發(fā)酵工程及其應(yīng)用
1. 說出發(fā)酵工程的概念
2. 闡明發(fā)酵工程的流程
3. 舉例說明發(fā)酵工程的應(yīng)用
4. 關(guān)注發(fā)酵工程在食品、醫(yī)藥、農(nóng)牧業(yè)的應(yīng)用，倡導(dǎo)健康、安全的生活和生產(chǎn)
一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)
基礎(chǔ)梳理
1. 發(fā)酵工程的形成過程：隨著人們對(duì) 的認(rèn)識(shí)， 的建立，以及 的設(shè)計(jì)成功，人們能夠在嚴(yán)格控制的環(huán)境條件下大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品，發(fā)酵工程逐步形成
2. 發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)：發(fā)酵工程一般包括 ，擴(kuò)大培養(yǎng)， 、
，接種， ， 等方面
3. 選育菌種的方法：
（1）從 中直接篩選性狀優(yōu)良的常規(guī)菌種
（2）通過 或 育種獲得
4. 擴(kuò)大培養(yǎng)的必要性：
5. 滅菌的原因分析：發(fā)酵工程中所用的菌種大多是 ，一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量
1. 在菌種選育過程中，可以利用人工誘變、基因工程等手段（ ）
2. 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵技術(shù)都需要選育菌種（ ）
3. 通過發(fā)酵工程可以從微生物細(xì)胞中提取單細(xì)胞蛋白（ ）
2、 發(fā)酵工程的應(yīng)用
1. 發(fā)酵工程的特點(diǎn)：發(fā)酵工程有其生產(chǎn)條件 、原料來源 且價(jià)格 、產(chǎn)物 、廢棄物對(duì)環(huán)境的污染 和 等特點(diǎn)
2. 啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程：啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程主要分為 和 兩個(gè)階段。具體為 ，焙烤， ， ，蒸煮，發(fā)酵， ，終止環(huán)節(jié)。
3. 發(fā)酵工程的具體應(yīng)用
應(yīng)用領(lǐng)域 應(yīng)用成果 實(shí)例
在食品工業(yè)上的應(yīng)用 生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品 、
增味劑、 、防腐劑等
生產(chǎn)酶制劑 加酶洗衣粉中的蛋白酶、脂肪酶等
在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用 將動(dòng)植物目的基因轉(zhuǎn)移到 中，獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物，通過發(fā)酵技術(shù)獲得所需藥物 胰島素、干擾素、紫杉醇等
將 直接改造，通過發(fā)酵技術(shù)獲得藥物 生長激素釋放抑制激素
將病原體的抗體基因轉(zhuǎn)入微生物中，或得表達(dá)產(chǎn)物即可作為疫苗使用
在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用 生產(chǎn)微生物肥料 、
用蘇云金桿菌防治農(nóng)林害蟲；用白僵菌防治 、 等
單細(xì)胞蛋白作為食品添加劑；單細(xì)胞蛋白制成生物飼料等
1.食品添加劑由于可以增加食品營養(yǎng)，改善食品的色、香、味，還可以延長保質(zhì)期，使用時(shí)應(yīng)盡量多添加（ ）
2.加酶洗衣粉使用時(shí)用沸水洗滌效果最好（ ）
3.與使用化學(xué)農(nóng)藥相比，使用微生物農(nóng)藥具有成本高、見效快、無污染的特點(diǎn)（　）
隨堂訓(xùn)練
1.發(fā)酵工程的正確操作過程是( )
①接種與發(fā)酵 ②培養(yǎng)基的配制 ③滅菌 ④產(chǎn)品的分離與提純 ⑤菌種的選育 ⑥擴(kuò)大培養(yǎng)
A.①③④⑤②⑥ B.⑤⑥②③①④ C.②⑤③①⑥④ D.⑥⑤②④③①
2.發(fā)酵工程在現(xiàn)代生物工程中地位越來越重要。下列有關(guān)發(fā)酵過程敘述錯(cuò)誤的是( )
A.首先要對(duì)發(fā)酵設(shè)備和培養(yǎng)基嚴(yán)格滅菌
B.要隨時(shí)取樣，檢測(cè)培養(yǎng)液的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵過程
C.在發(fā)酵過程中不需要向裝置中再添加必需的營養(yǎng)組分
D.要嚴(yán)格控制溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件
3.發(fā)酵工程的第一個(gè)重要工作是選擇優(yōu)良的單一純種。消滅雜菌，獲得純種的方法不包括( )
A.根據(jù)微生物遺傳組成的差異，在培養(yǎng)基中加入不同 比例的核酸
B.根據(jù)微生物缺乏生長因子的種類，在培養(yǎng)基中增減不同的生長因子
C.根據(jù)微生物對(duì)碳源需要的差別，使用含不同碳源的培養(yǎng)基
D.根據(jù)微生物對(duì)抗菌素敏感性的差異，在培養(yǎng)基中加入不同的抗菌素
4.下列不屬于發(fā)酵工程應(yīng)用的是( )
A.利用工程菌生產(chǎn)人生長激素 B.利用啤酒酵母釀造啤酒
C.用培養(yǎng)的人細(xì)胞構(gòu)建人造皮膚 D.用酵母菌生產(chǎn)作為食品添加劑的單細(xì)胞蛋白
5.發(fā)酵工程的內(nèi)容包括菌種的選育，擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)基的配制、滅菌，接種，發(fā)酵和產(chǎn)品的分離、提純等方面。下列關(guān)于發(fā)酵工程的認(rèn)識(shí)不科學(xué)的是( )
A.發(fā)酵工程具有條件溫和、產(chǎn)物單一、污染小的特點(diǎn)
B.發(fā)酵工程的產(chǎn)品包括微生物的代謝產(chǎn)物、酶和菌體本身
C.通常所指的發(fā)酵條件包括溫度控制、溶氧控制、pH 控制
D.發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別是前者可以用微生物進(jìn)行發(fā)酵
6.下列關(guān)于啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)的敘述，不正確的是( )
A.啤酒生產(chǎn)的主要原料是大麥
B.啤酒生產(chǎn)的發(fā)酵過程包括主發(fā)酵階段和后發(fā)酵階段
C.主發(fā)酵在低溫、密閉條件下進(jìn)行，發(fā)酵液澄清、成熟可以飲用
D.發(fā)酵的溫度和時(shí)間會(huì)影響啤酒的口味
7.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代發(fā)酵工程都是利用各種微生物的代謝來實(shí)現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)，下列微生物在發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)品過程中需要提供空氣或氧氣的是( )
①酵母菌
②醋酸菌
③乳酸菌
④毛霉
⑤谷氨酸棒狀桿菌
A.④⑤ B.①②④⑤ C.①②③ D.②④⑤
8.下列關(guān)于發(fā)酵工程的說法，錯(cuò)誤的是( )
A.發(fā)酵工程的產(chǎn)品是指微生物的代謝產(chǎn)物和菌體本身
B.可通過人工誘變選育新品種
C.培養(yǎng)基、發(fā)酵設(shè)備和菌種必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌
D.環(huán)境條件的變化不僅會(huì)影響菌種的生長繁殖，而且會(huì)影響菌體代謝產(chǎn)物的形成
9.下列不屬于對(duì)發(fā)酵工程的應(yīng)用的是( )
A.利用基因改造的微生物發(fā)酵生產(chǎn)生長激素釋放抑制激素
B.利用基因改造的微生物生產(chǎn)紫杉醇
C.將乙型肝炎病毒的抗原基因?qū)虢湍妇a(chǎn)乙型肝炎疫苗
D.從植物體中提取青蒿素前體物質(zhì)進(jìn)行加工
10.下圖為谷氨酸發(fā)酵裝置圖。
(1)圖中3處是_______，6處是發(fā)酵罐夾層中水的出口，水在發(fā)酵罐夾層流動(dòng)的作用是_______。
(2)谷氨酸發(fā)酵液的pH應(yīng)控制在7~8范圍內(nèi)，隨著代謝產(chǎn)物的積累，發(fā)酵液pH的變化趨勢(shì)是_______，控制辦法是_______。
(3)如果在4處通入空氣，谷氨酸產(chǎn)量下降，可能的原因是_______。
(4)谷氨酸發(fā)酵過程中，當(dāng)培養(yǎng)液呈_______時(shí)，會(huì)積累谷氨酸。當(dāng)培養(yǎng)液呈酸性時(shí)，會(huì)生成_______。
(5)在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，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？_______。
(6)若此裝置用于酒精發(fā)酵和谷氨酸發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，技術(shù)上的關(guān)鍵區(qū)別是_______。若培養(yǎng)過程中進(jìn)料和放料速度未變，但有效產(chǎn)物減少，如果是酒精發(fā)酵應(yīng)該檢查_______，如果是谷氨酸發(fā)酵可能的原因是_______。
(7)圖中5的作用是_______，若此裝置損壞，無氧發(fā)酵產(chǎn)量將_______。
答案以及解析
1.答案：B
解析：發(fā)酵工程一般包括菌種的選育，擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)基的配制，滅菌，接種，發(fā)酵，產(chǎn)品的分離、提純等方面。
2.答案：C
解析：發(fā)酵時(shí)首先要對(duì)發(fā)酵設(shè)備和培養(yǎng)基嚴(yán)格滅菌，A正確；要隨時(shí)取樣，檢測(cè)培養(yǎng)液的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵過程，B正確；在發(fā)酵過程中需要向裝置中再添加必需的營養(yǎng)組分，C錯(cuò)誤；要嚴(yán)格控制溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件，D正確。
3.答案：A
解析：根據(jù)微生物遺傳組成的差異，在培養(yǎng)基中加入不同比例的核酸(DNA和RNA)并不會(huì)直接影響到微生物自身的遺傳組成，即使其被微生物利用，也是被分解為核苷酸后才能利用，所以培養(yǎng)基中加入不同比例的核酸，不會(huì)對(duì)微生物起選擇作用，A錯(cuò)誤；不同的微生物需要不同的生長因子，根據(jù)需要可以在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的生長因子進(jìn)行分離，B正確；根據(jù)微生物對(duì)碳源需要的差別，使用含不同碳源的培養(yǎng)基，例如培養(yǎng)自養(yǎng)型的微生物時(shí)，在培養(yǎng)基中不需加入碳源，C正確；培養(yǎng)真菌時(shí)，可以在培養(yǎng)基中加入青霉素來抑制細(xì)菌的生長，D正確。
4.答案：C
解析：利用工程菌生產(chǎn)人生長激素利用了發(fā)酵工程和基因工程技術(shù)，A正確；利用啤酒酵母釀造啤酒屬于發(fā)酵工程的應(yīng)用，B正確；用培養(yǎng)的人細(xì)胞構(gòu)建人造皮膚利用了動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)，不屬于發(fā)酵工程，C錯(cuò)誤；用酵母菌生產(chǎn)作為食品添加劑的單細(xì)胞蛋白屬于發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應(yīng)用，D正確。
5.答案：D
解析：發(fā)酵工程具有條件溫和、產(chǎn)物單一、污染小的特點(diǎn)，A 正確；發(fā)酵工程的產(chǎn)品包括微生物的代謝產(chǎn)物、酶和菌體本身，B 正確；通常所指的發(fā)酵條件包括溫度控制、溶氧控制、pH控制，C 正確；傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工程都是利用各種微生物的代謝來實(shí)現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)，D錯(cuò)誤。
6.答案：C
解析：主發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液不適合飲用，后發(fā)酵需要在低溫、密閉條件下進(jìn)行，發(fā)酵的溫度和發(fā)酵的時(shí)間隨啤酒品種的口味要求的不同而有所差異，故選C。
7.答案：D
解析：酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精是在無氧條件下，乳酸菌為厭氧型，這兩種微生物在發(fā)酵過程中需要無氧條件；醋酸菌、毛霉和谷氨酸棒狀桿菌都是需氧型，其發(fā)酵過程中需要不斷通入氧氣或空氣。D正確。
8.答案：C
解析：菌種不能經(jīng)過滅菌，C錯(cuò)誤。
9.答案：D
解析：從植物體中提取青蒿素前體物質(zhì)未經(jīng)微生物發(fā)酵，不屬于發(fā)酵工程的應(yīng)用，故選D。
10.答案：(1)進(jìn)水口；冷卻（降溫）
(2)降低；增加堿（加NH3·H2O）
(3)谷氨酸被雜菌分解
(4)中性或弱堿性；谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺
(5)不能。防止排出的氣體和廢棄物污染環(huán)境，防止培養(yǎng)液中的菌體污染
(6)無菌空氣是否通入；通氣量；溶氧降低或pH降低
(7)把無菌空氣打成細(xì)小氣泡，增加溶解氧，并能使菌種與培養(yǎng)液充分接觸；不受大的影響
解析：圖中1~8分別是觀察孔、加料口、冷卻水進(jìn)口、無菌空氣進(jìn)口、攪拌器、出水口、出料口、排氣口，其中攪拌器的作用是把無菌空氣打成細(xì)小的氣泡，增加溶解氧，并能使菌種與培養(yǎng)液充分接觸，以利于發(fā)酵更好地進(jìn)行。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
易錯(cuò)提示
基礎(chǔ)梳理
易錯(cuò)提示
2

展開更多......

收起↑