1、第三节 发酵工程简介教学目的1 发酵工程的概念和内容（A：知道）。2 发酵工程在医药工业和食品工业中的应用（A：知道）。重点和难点1 教学重点发酵工程的概念和内容。2 教学难点在发酵过程中，如何保证菌种生长和代谢的正常进行。教学过程【板书】 实例：谷氨酸发酵 发酵工程的概念 菌种选育发酵工程 培养基的配制 发酵工程 灭菌 的内容 扩大培养和接种 发酵过程产品的分离和纯化 在医药工业方面的应用 发酵工程的应用 在食品工业方面的应用【注解】一、实例：谷氨酸发酵（一） 获取菌种：谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌（二） 配制培养液：五种因子（三） 灭菌：高压蒸汽灭菌（四） 接种：无菌条件下加入菌种（五） 发
2、酵：在发酵罐中进行，其中的关键步骤是“溶氧”。通入无菌空气并不断搅拌（六） 分离提取产物二、发酵工程的概念（一）概念：采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。（二）发酵工程的内容1 菌种选育：自然分离、人工诱变、基因工程、细胞工程2 培养基的配制：物质种类、比例、适宜的PH3 灭菌：去除杂菌，主要杀灭培养基中和发酵设备中的杂菌4 扩大培养和接种：菌种多次培养达到一定数量5 发酵过程：控制各种条件生产发酵产品 菌体：用过滤、沉淀等方法6 产品的分离和纯化代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法 在医药工业方面：生产药品和基
3、因工程药品三、发酵工程的应用 在食品工业方面：生产传统发酵产品、食品添加剂、单细胞蛋白（菌体）等【同类题库】发酵工程的概念和内容（A：知道）工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸，应采用（C）A加大葡萄糖的投放量 B加大菌种的密度C改变菌体细胞膜通透性 D改变培养基碳源和氮源的比例发酵是指（D）A微生物的呼吸过程 B一种微生物的繁殖过程 C微生物的新陈代谢 D微生物产生代谢产物和菌体的过程暴露在空气中，下列哪种微生物不能生存（D）A酵母菌 B真菌 C放线菌 D产甲烷杆菌发酵过程中，用一定的转速搅拌，除能使菌种和发酵液充分接触提高原料利用率外，还能增加（D）A放料速度 B冷却水循环 C进料速度
4、D溶解氧关于菌种的选育不正确的是（C）A自然选育的菌种不经过人工处理 B诱变育种的原理是基因突变C通过有性杂交可以形成工程细胞 D采用基因工程的方法可构建工程菌有关谷氨酸发酵的叙述中，正确的是（B）A发酵中要不断通入空气（无菌） B培养条件不当将得不到所需要的产品C搅拌的唯一目的是使空气成为小泡 D冷却水可以使酶的活性下降谷氨酸发酵过程中，如果环境条件控制不当，则可能使代谢产物成为乳酸，那么乳酸是下列哪种条件下的产物（D）APH值过小 BPH值过大 C溶氧过多 D溶氧不足当谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸时，发现产物中出现了谷氨酰胺，则应当加入（C）A新培养基 B缓冲液 C碳酸氢钠 D盐酸在谷氨酸
5、发酵过程中，必须不断地调整培养液的PH值，原因是（B）谷氨酸发酵的最适PH值是70-80 在发酵过程中，培养液的PH值会发生变化当PH呈酸性时，谷氨酸的产量会下降 不调节PH值，培养液中生成的谷氨酸会变成其他物质A B C D谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的培养基中，五大类营养要素物质不可缺少。但其中哪种物质要保持适量状态，若缺乏，则菌体生长十分缓慢，若过量，则为乳酸发酵（C）A碳源 B氮源 C生长因子 D水和无机盐（生长因子过多，会使菌体生长过快，消耗大量氧气，从而导致无氧呼吸）对谷氨酸发酵的叙述正确的是（D）A菌体是异氧厌氧型微生物 B培养基属于液态的合成培养基C谷氨酸的形成与搅拌速度无关 D产
6、物可用离子交换法提取关于菌种的选育不正确的是（C）A自然选育的菌种不经过人工处理 B诱变育种原理的基础是基因突变C通过有性杂交可形成工程细胞 D采用基因工程的方法可构建工程菌发酵工程灭菌的目的（C）A灭杀细菌 B杀死杂菌 C杀灭所有微生物 D加大氮源、碳源的比例能影响发酵过程中温度变化的因素是（D）A微生物分解有机物释放的能量 B机械搅拌 C发酵罐散热及水分蒸发 DA、B、C都对在发酵中有关氧的利用正确的是（B）A微生物可直接利用空气中的氧 B微生物只能利用发酵液中溶解氧 C温度升高，发酵液中溶解氧增多 D需向发酵液中连续补充空气并不断的搅拌大量生产酵母菌时，不正确的措施是（A）A隔绝空气 B
7、在对数期获得菌种C过滤沉淀进行分离 D使菌体生长长期处于稳定期配制好的培养基必须经过灭菌，灭菌是指杀死一定环境中所有微生物的 、 和 。常用的方法是 。发酵过程的产物有两类，一类是代谢产物，另一类是菌体本身。产品不同，分离提纯的方法也不同，对于前者，常用的方法有 、 、 等；对于后者，常用的方法是 、 。细胞、孢子、芽孢 高压蒸汽灭菌 蒸馏、萃取、离子交换 过滤沉淀下图是发酵装置，请据图回答：（1）在培养过程中，发现放料口所排出的培养基中，微生物形态多样，这时，微生物生长处于 期，添加培养基的速度应该 ，请在以下坐标中画出添加培养后微生物的生长曲线。（2）若该装置的PH检测装置出了问题，可以采
8、用的应急措施是 ，PH发生变化的原因是 。（3）若此时发现温度过高，应该启用的有 和 ，温度升高的原因可能是 。（4）若此装置用于酒精发酵和谷氨酸发酵，则关键步骤是 。（5）若培养过程中，进料和放料速度不变，但有效产物减少，如果是酒精发酵应该检查 若是谷氨酸发酵则应检查 。（1）衰亡；加快；图见右（2）添加缓冲液；营养物质的消耗和代谢产物的积累（酸碱物质的增减不均衡）（3）4冷却水入口；5搅拌器产热（代谢产热、机械产热）大于散热（冷却水散热、罐体散热）（4）控制3无菌空气的加入，因为酒精发酵是厌氧发酵，谷氨酸发酵是需氧发酵（5）通气量溶氧量降低；PH改变如右图是发酵工程生产产品的流程简图，据图
9、回答： 从自然界中分离的菌种（1）能生产人生长激素的工程菌是通过培养的， 原料是 ；高产青霉素菌种是通过培养的， 是 是 。 培养基配制（2）表示 ，表示 。 生产用菌种（3）整个过程的中心阶段是发酵，在此阶段需随 时取样检测 等，以了解发酵进程，还要及 扩大培养时添加 ，同时严格控制 。 发酵罐内 （4）若是单细胞蛋白的话，是 。氨基 发酵酸、维生素属的 产物。 分离 提纯（1）基因工程；诱变育种；细胞工程（2）接种；灭菌（3）菌体数量和产物浓度；培养基；发酵条件（4）微生物 菌体；初级代谢发酵工程在医药工业和食品工业中的应用（A：知道）应用发酵工程生产的产品不包括（D）A初级代谢产物 B次
10、级代谢产物 C单细胞蛋白质 D目的基因下列叙述正确的是（D）A谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸时，培养基为固体培养基B发酵过程中搅拌的目的是使菌种与培养液充分接触，提高原料的利用率，与溶氧无关C若PH值呈酸性，谷氨酸发酵中产物不是谷氨酸，而是乳酸与琥珀酸D若发酵工程的产物是微生物菌体，则通常不用蒸馏、萃取或离子交换等方法以下不属于发酵工程应用的是（D）A生产抗生素、维生素、动物激素、胰岛素、重组乙肝疫苗等B生产啤酒、食醋等传统产品，酸味剂、鲜味剂、色素、甜味剂等食添加剂C生产用作饲料或食品添加剂的单细胞蛋白质D获取用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞单细胞蛋白是指（D）A单个植物细胞培养得到的高纯度蛋白质
11、B单个动物细胞培养得到的高纯度蛋白质C单个细菌细胞分泌的蛋白质 D通过发酵获得大量微生物菌体发酵工程应用于食品工业，除生产传统的发酵产品外，还可产生哪类物质为解决粮食短缺开辟了新的途径（D）A啤酒 B食品添加剂 C维生素 D单细胞蛋白质分离提纯是制取发酵产品不可缺少的阶段，产品不同分离提纯的方法也不同，对代谢产物不能采用的提取方法是（C）A蒸馏 B萃取 C过滤 D离子交换【学科内综合】下列对右边坐标曲线的描述正确的是（D）表示酵母菌种群在对数期的生长速率随时间(t)的变化表示工业乳酸发酵时，乳酸生成量与时间之间的关系表示生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间的关系由南极一赤道一北极的各群落中物
12、种多样性的变化趋势A B C D将细菌放在固体培养基上培养，它会繁殖并形成菌落(如下图甲)。某实验小组想检测两种抗生素的杀菌作用，下列哪组实验方案最合适?（C）基因工程培养的“工程菌”通过发酵工程生产的产品有（B）石油 人生长激素 紫草素 聚乙二醇 胰岛素 重组乙肝疫苗A B C D基因工程培育的“工程菌”通过发酵过程生产的产品有（B）石油 人生长激素 紫草素 聚乙二醇 胰岛素 重组乙肝疫苗A B C D发酵工程中培育优良品种的方法有多种，其中能定向培育新品种的方法是（C）人工诱变 基因移植 细胞杂交A B C D在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁流氧,接入
13、啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐.初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,产生白色泡沫,溶解氧渐渐耗尽.随后,酵母菌繁殖速度迅速下降,糖度加速降低,酒精浓度渐渐上升,泡沫不断增多.当糖浓度下降一定程度后,结束发酵.最后分别输出有形物质和新啤酒根据上述过程,请回答:（1）该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是（2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是 人造蛋白食品是现代微生物工程的杰作之一，食用真菌蛋白是人造蛋白的一种，真菌蛋白的制造过程如下图所示，请据图回答下列问题：（1）往发酵罐中注入少量氨水的目的是 。（2）添加的糖被真菌利用，转化成真菌蛋白，必须经过的生理过程是 。（3）从自然界分离出的真菌菌种，用于制造真
14、菌蛋白时，真菌蛋白的产量低，要获得较多真菌蛋白，培育优良菌种可采用 、 等方法。（4）利用微生物工程制造出真菌蛋白，常作家畜（如猪）的饲料添加剂，猪食用这些添加剂可加速肥育的原因是 ，这些添加剂在猪体内的代谢产物有 。（1）满足真菌所需的氮源（2）转氨基作用（3）诱变育种、基因工程、细胞工程（三选二）（4）猪食用后，真菌蛋白被分解成氨基酸，经脱氨基作用，生成的不含氮部分转变成脂肪；CO2、H2O、尿素右图是发酵工程的流程图，据图回答：(1)在配制培养基时，要注意各种营养的比例。假如利用谷氨酸棒状杆菌来生产谷氨酸，则在扩大培养阶段的碳氮比是 ，在发酵罐内发酵时的碳氮比是 。(2)培养基配制好后，
15、一定要灭掉培养基中的 ，其目的是防止 ，防止 。(3)假如用黄色短杆菌来生产赖氨酸，可用来提高发酵的产量。代表的菌种选育方法为 ，选育出不能合成 酶的菌种。生产的赖氨酸是此微生物的 级代谢产物。(4)在发酵罐中发酵时，若要提高发酵罐中的溶氧量，可采用的措施是调整 。调整 。(5)若是单细胞蛋白，则代表的发酵产品是 。(1)41 31 (2)微生物(杂菌)的细胞、芽孢、孢子 杂菌与所需微生物间发生竞争 杂菌分解代谢产物 (3)诱变育种 高丝氨酸脱氢 初 (4)通入的无菌空气量 发酵罐中搅拌器的转速 (5)微生物菌体(10分)尽管微生物发酵有各种各样的产物，但通常它们的生产能力小而且单一，不能胜任
16、大批量的工业生产，于是科学家们想方设法使它们的“功力”增长几十倍到上百倍。以生产维生素C为例：科学家找到两种微生物草生欧文氏菌和棒状杆菌，它们共同作用时，可以通过发酵产生Vc，它们生产Vc的过程好像接力赛一样，先由草生欧文氏菌将原料发酵成一种中间产物，随后再由棒状杆菌完成后半段工作。科学家将棒状杆菌的有关遗传物质转入草生欧文氏菌体内，与它的DNA相连接，经过改造后的新型欧文氏菌成了发酵工程的主角。(1)从变异的来源看，该种新型欧文氏菌的变异类型属于 ，该种新型欧文氏菌与原来的欧文氏菌在结构上的主要区别是 ，功能上的主要区别是 。(2)生产中将新型欧文氏菌接种到发酵罐内，必须先进行 ，选取 期的新型欧文氏菌接种为最佳。(3)从生态学角度考虑限制对数期菌体进一步发展的主要的生物因素为 。造成衰亡期菌体数目减少的非生物因因素有 。(4)从发酵工程的菌种来源看，人工改造菌种的方法还有 和 。(5)微生物发酵工程的前景非常广阔，是因为微生物的代谢异常旺盛，产物生成迅速。微生物的代谢异常旺盛的原因是 。(10分)(1)基因重组 含有棒状杆菌的遗传物质 能独立合成Vc (2)扩大培养 对数 (3)种内斗争 pH值、代谢产物、营养物质(答出两点既可) (4)人工诱变 细胞工程 (5)表面积与体积之比大，物质交换迅速
