3發(fā)酵工程及應(yīng)用（第2課時）課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修二

第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用第2課時第一章

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選擇性必修3發(fā)酵工程的特點：生產(chǎn)條件溫和原料來源豐富且價格低廉廢棄物對環(huán)境污染小且容易處理產(chǎn)物專一發(fā)酵工程這么好在我們生活中有哪些應(yīng)用呢？通過這張表格你能總結(jié)發(fā)酵工程在哪些領(lǐng)域應(yīng)用嗎？在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用在其他方面的應(yīng)用在食品工業(yè)上的應(yīng)用大豆中蛋白小分子肽和氨基酸醬油黑曲霉淋洗、調(diào)制各種谷物、水果釀酒酵母各種酒類(一)在食品工業(yè)上的應(yīng)用生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品1你喝過啤酒嗎？你喜歡喝啤酒嗎？你知道啤酒是怎么制作的嗎？(一)在食品工業(yè)上的應(yīng)用發(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(fēng)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。消毒終止后發(fā)酵過濾過濾、調(diào)節(jié)、分裝啤酒進行出售。啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程1.啤酒的發(fā)酵過程分為_______和_______兩個階段；2.主發(fā)酵階段完成______________________________________；3.后發(fā)酵的條件________________________________；4.焙烤的目的：________________________________；5.蒸煮的目的：________________________________________。主發(fā)酵后發(fā)酵酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成低溫、密閉的環(huán)境下儲存一段時間加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活產(chǎn)生風(fēng)味組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌閱讀課本P24啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程1.與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在下面啤酒的發(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？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？提示：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)量和品質(zhì)。提示：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。生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑添加劑類型酸度調(diào)節(jié)劑增味劑著色劑增稠劑防腐劑添加了檸檬酸的飲料增加食品的營養(yǎng)改善食品的口味、色澤和品質(zhì)延長食品的保存期食品添加劑的作用2增加食品的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，有時還可以延長食品的保存期，但不能過量淀粉淀粉酶黑曲霉葡萄糖檸檬酸合成酶檸檬酸添加了檸檬酸的飲料食用檸檬酸可以增強食欲、增強人體正常代謝,對消化不良有改善效果。檸檬酸是屬于食品添加劑,尤其是在飲料、果醬中最為常見,使用后不僅能夠讓口感變加好,同時還具有保鮮的作用。生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑2谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵氧氣谷氨酸處理味精增加食品的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，有時還可以延長食品的保存期（谷氨酸鈉）味精主要成分是谷氨酸鈉，谷氨酸鈉水解為谷氨酸，而谷氨酸有鮮味，這就是味精之所以能提鮮的原因。生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑2概念：從生物體中提取的具有酶特性的一類化學(xué)物質(zhì)。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)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。產(chǎn)品：α-淀粉酶、β-淀粉酶、果膠酶、氨基酸肽酶和脂肪酶等。生產(chǎn)酶制劑3(二)醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用基因工程、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①利用基因工程將動植物基因轉(zhuǎn)移至微生物細胞中，通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需產(chǎn)品。②直接對菌種進行改造，通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需產(chǎn)品。生長激素釋放抑制激素抑制生長激素的不適宜分泌治療肢端肥大癥50萬個羊腦提取生長激素釋放抑制激素5mg7.5L培養(yǎng)液提取生長激素釋放抑制激素5mg③利用基因工程，將病原體的某個或某幾個抗原基因轉(zhuǎn)移至微生物中，通過發(fā)酵技術(shù)大量獲得疫苗。乙型肝炎病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入酵母菌生產(chǎn)乙型肝炎病毒的抗原疫苗利用微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機酸、生活活性物質(zhì)等來增進土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進植株生長。利用微生物代謝物抑制土壤中病原微生物的生長，從而減少病害的發(fā)生。(三)在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用生產(chǎn)微生物肥料1利用微生物或其代謝物來防治病蟲害。例如：利用蘇云金桿菌防治多種農(nóng)林蟲害利用白僵菌防治玉米螟和松毛蟲一種放線菌產(chǎn)生的抗生素-井岡霉素可防治水稻枯紋病。生產(chǎn)微生物農(nóng)藥21.生產(chǎn)微生物肥料3.生產(chǎn)微生物飼料項目微生物農(nóng)藥防治化學(xué)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(xué)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(xué)農(nóng)藥防治的比較1.生產(chǎn)微生物肥料2.生產(chǎn)微生物農(nóng)藥微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，如細菌的蛋白質(zhì)含量占細胞干重的60%?80%，而且細菌生長繁殖速度很快。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。用酵母菌生產(chǎn)的單細胞蛋白可以作為食品添加劑；單細胞蛋白制成微生物飼料，提高家禽增重快，產(chǎn)奶量或產(chǎn)蛋量高。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。3生產(chǎn)微生物飼料單細胞蛋白(1)解決資源短缺與環(huán)境污染問題隨著對纖維素水解研究的不斷深入，利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)已取得成功。(2)將極端微生物應(yīng)用于生產(chǎn)實踐①極端微生物：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。(四)在其他方面上的應(yīng)用食品工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)農(nóng)牧業(yè)其他方面

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。本課小結(jié)（1）在食品工業(yè)上的應(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（2）在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用①生產(chǎn)抗生素②生產(chǎn)多種氨基酸③生產(chǎn)激素：④生產(chǎn)免疫調(diào)節(jié)劑：（3）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（4）在其他方面的應(yīng)用1.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)量明顯提高。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(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物、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。（）×√√×一、概念檢測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(xué)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。(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。(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)菌使其只生產(chǎn)生青霉素，或者只產(chǎn)生頭孢霉素呢？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。二、拓展應(yīng)用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