第1章發(fā)酵工程第1節(jié)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用1.P4從社會(huì)中來：“葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬，上催。醉臥沙場君莫笑，古來征戰(zhàn)幾人回。”(唐.王翰)詩中捉及的葡萄酒是人類利用微生物發(fā)酵制作而來的。通過微生物的發(fā)酵作用還可以制作葡萄醋。葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄為原料發(fā)酵而來的飲品，為什么一個(gè)是醇厚濃郁、耐人尋味的酒，一個(gè)卻是酸味柔和、口感綿長的醋呢?它們的制作方法有什么不同?你想不想自己動(dòng)手制作葡萄酒和葡萄醋呢?葡萄酒和葡萄醋都是由葡萄發(fā)酵而來，但是一個(gè)經(jīng)酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生了酒精，另一個(gè)經(jīng)醋酸菌有氧呼吸產(chǎn)生了醋酸，因此口感不同。2.P6探究·實(shí)踐：制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品結(jié)果分析與評價(jià)

（1）用水密封泡菜壇的目的是什么?這說明泡菜制作需要什么條件?

提示：用水密封泡菜壇的目的是給泡菜壇內(nèi)創(chuàng)造無氧環(huán)境，這說明泡菜制作需要在無氧條件下進(jìn)行。（2）為什么菜料只能裝八成滿?

提示：在泡菜發(fā)酵初期，由蔬菜表面帶入的大腸桿菌、酵母菌等較為活躍，它們可進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物中有較多的CO2，如果泡菜壇裝得太滿，發(fā)酵液可能會(huì)溢出壇外。另外，泡菜壇裝得太滿，會(huì)使鹽水不太容易完全淹沒菜料，從而導(dǎo)致壇內(nèi)菜料變質(zhì)腐爛。泡菜壇留有一定的空間，也更方便拿取泡菜。

（3）你腌制的泡菜成功嗎?色澤如何?口味如何?提示：根據(jù)實(shí)際情況回答。3.P7探究·實(shí)踐：制作果酒和果醋結(jié)果分析與評價(jià)

（1）在制作果酒和果醋的過程中，發(fā)酵液分別有哪些變化?其中最明顯的變化發(fā)生在發(fā)酵后多少天?引起變化的原因是什么?提示：在葡萄酒的制作過程中，發(fā)酵液中會(huì)產(chǎn)生氣泡，這是因?yàn)榻湍妇l(fā)酵產(chǎn)生CO2。如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，由果皮進(jìn)入發(fā)酵液的花青素會(huì)越來越多，因而發(fā)酵液的顏色會(huì)逐漸加深變成深紅色。果醋發(fā)酵過程中一般不會(huì)出現(xiàn)氣泡，發(fā)酵完成時(shí)，在發(fā)酵液的液面上會(huì)出現(xiàn)一層菌膜，這是醋酸菌膜。（2）在制作果酒的過程中，除酵母菌之外，是否還有其他微生物生長?它們會(huì)對果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎?如果有，如何避免這種影響?

提示：果酒中除了酵母菌,還有乳酸菌、醋酸菌等微生物。乳酸菌可能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，從而使果酒變質(zhì)?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、果酒的pH等來控制乳酸菌的含量。果汁中的糖也是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情況下，醋酸菌能把糖分解成醋酸；在缺少糖源的情況下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛變?yōu)榇姿?。由于醋酸菌在有氧的條件下才能進(jìn)行旺盛的代謝活動(dòng)，因此在制作果酒的過程中盡量減少O2含量，可以抑制醋酸菌的生長繁殖。此外，通過調(diào)節(jié)發(fā)酵的溫度、果酒的pH等同樣可以控制醋酸菌的含量。

（3）在制作果醋的過程中，酵母菌是否還會(huì)繼續(xù)發(fā)酵?醋酸菌從何而來?采用什么措施可以加快果醋的制作?

提示：隨著醋酸發(fā)酵的進(jìn)行，發(fā)酵液的pH、發(fā)酵溫度等均不利于酵母菌的生長繁殖，因此酵母菌活性很低。在我們的實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)打開瓶蓋后，空氣中的醋酸菌會(huì)進(jìn)入發(fā)酵液中大量繁殖，其他的菌因不適應(yīng)環(huán)境條件而不能繁殖。在工業(yè)上，后期醋的發(fā)酵需要人工接種醋酸菌。我們制作果醋時(shí)，可以先買一瓶醋，將其打開暴露于空氣中,一段時(shí)間后在醋的表面會(huì)有一層薄膜(實(shí)際上是醋酸菌)，用這層薄膜進(jìn)行接種可以明顯縮短制作果醋的時(shí)間。

（4）你制作的果酒和果醋的口味如何?如果你對結(jié)果不滿意，應(yīng)該如何改進(jìn)?

提示：根據(jù)實(shí)際情況回答。4.P8到社會(huì)中去：查閱關(guān)于果酒和果醋工業(yè)化生產(chǎn)的工藝流程，比較自己制作果酒和果醋的方法與這些流程有哪些異同。在此基礎(chǔ)上，請思考:當(dāng)把少量制作轉(zhuǎn)化為大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，需要解決哪些實(shí)際問題?你能從中體會(huì)到技術(shù)與工程的區(qū)別和聯(lián)系嗎?提示：從少量制作轉(zhuǎn)向大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，會(huì)遇到許多新問題。例如，少量制作果醋時(shí)，不需要專門的攪拌裝置，而大規(guī)模生產(chǎn)果醋時(shí)，由于發(fā)酵罐容積很大，就需要安裝攪拌器，以保障醋酸菌對O2的需求?？梢娫诖笠?guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品時(shí)，需要進(jìn)行更為全面周詳?shù)目紤]，如考慮原料的來源與選擇、菌種的選育與培養(yǎng)、發(fā)酵設(shè)備的選擇、發(fā)酵條件的自動(dòng)化控制、發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量控制、成本價(jià)格等。自己制作的果酒和果醋并非商品意義上的產(chǎn)品。在實(shí)際生產(chǎn)中還需要經(jīng)過沉淀、過濾、滅菌、裝瓶等過程才能獲得成品酒或醋。果酒還需要在一定條件下進(jìn)行后續(xù)發(fā)酵，以獲得特定的風(fēng)味和色澤。通過深入思考，可以感悟到工程、技術(shù)與科學(xué)的不同，科學(xué)以“發(fā)現(xiàn)”為核心，技術(shù)以“發(fā)明”為核心，工程以“建造”和“產(chǎn)品”為核心。技術(shù)要通過工程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，將一系列相關(guān)技術(shù)體系化地組合起來，才能轉(zhuǎn)化應(yīng)用在工程中，大規(guī)模生產(chǎn)人們需要的產(chǎn)品。5.P8練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.油炸臭豆腐是我國一些地方的風(fēng)味小吃。制作時(shí)需要將豆腐浸人含有乳酸菌、芽孢桿菌等微生物的鹵汁中發(fā)酵。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)鹵汁中的乳酸菌和芽孢桿菌不存在競爭關(guān)系。()

(2)乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生了乳酸和CO2。()(3)微生物發(fā)酵產(chǎn)生了不同的代謝物使得該臭豆腐具有特殊的味道。()

(1)×(2)×(3)√2.傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作需要各種各樣的微生物。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(D)

A.腌制泡菜利用了乳酸菌的乳酸發(fā)酵B.制作腐乳利用了毛霉等產(chǎn)生的蛋白酶

C.制作果酒利用了酵母菌在無氧條件下產(chǎn)生酒精D.制作果醋利用了醋酸菌在無氧條件下產(chǎn)生醋酸

二、拓展應(yīng)用

1.請舉例說說你身邊的傳統(tǒng)發(fā)酵食品有哪些，它們的制作原理是什么？有機(jī)會(huì)的話，你也可以嘗試做一做。

提示：腐乳、泡菜、醬、豆豉等都是生活中常見的傳統(tǒng)發(fā)酵食品。

2.某同學(xué)在制作泡菜前，查閱資料得知，可以向泡菜壇中加入一些“陳泡菜水”;在用質(zhì)量百分比為5%的食鹽水制作泡菜時(shí)，他在不同時(shí)間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結(jié)果見右欄曲線圖。請你幫他分析相關(guān)問題。

(1)據(jù)圖分析，從亞硝酸鹽的含量來看，你認(rèn)為該泡菜在什么時(shí)間食用比較合適?為什么?

提示：應(yīng)該在發(fā)酵10天后食用比較合適，因?yàn)檫@時(shí)亞硝酸鹽含量已經(jīng)降到較低的水平。

(2)他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成這個(gè)結(jié)果最可能的原因是什么?

提示：可能是食鹽濃度過高、發(fā)酵溫度過低等原因?qū)е屡莶宋茨苷０l(fā)酵。

(3)加入“陳泡菜水”的目的是什么?

提示：“陳泡菜水”中含有純度較高的乳酸菌，加入“陳泡菜水”相當(dāng)于接種乳酸菌。

3.有3位同學(xué)分別采用了3種不同的發(fā)酵裝置來制作果醋。A同學(xué)用的是帶蓋的塑料瓶;

B同學(xué)用了沒有蓋的塑料瓶，在發(fā)酵過程中無蓋的瓶口一直由捆綁在瓶口的8層紗布覆蓋;

C同學(xué)示的發(fā)酵裝置。結(jié)合果醋的制作原理，你認(rèn)為哪--種發(fā)酵

裝置更適合制作果出料口-醋?你還能繼續(xù)改進(jìn)這種裝置嗎?

提示：C同學(xué)的裝置更適合制作果醋。出料口可以用來取樣；充氣口可以在發(fā)酵時(shí)連接充氣泵進(jìn)行充氣，從而有利于醋酸菌更好地進(jìn)行有氧呼吸，提高發(fā)酵效率；排氣口可以用來排出在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體，它通過一個(gè)長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染。進(jìn)一步改進(jìn)：可以在充氣口填充棉花或者安裝其他過濾裝置，以防止充入的氣體攜帶外來雜菌污染發(fā)酵液等。第2節(jié)微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用1.P9從社會(huì)中來：在經(jīng)過殺菌處理的牛奶中添加某些對人體有益的細(xì)菌，再經(jīng)過發(fā)酵就可以制成酸奶。由于制作工藝并不復(fù)雜，一些人會(huì)在家里自制酸奶。自制酸奶雖然方便，但是食用自制酸奶導(dǎo)致食物中毒的事例屢見不鮮，主要原因是在制作過程中有雜菌混入。那么，怎祥才能保證無處不在的雜菌不混入發(fā)酵物中呢?應(yīng)該先對制作用具和原料進(jìn)行滅菌處理，再接種純的菌種，并控制發(fā)酵條件，避免雜菌進(jìn)入。2.P10旁欄思考題：為什么培養(yǎng)基需要有氮源?培養(yǎng)基中的氮元素是微生物合成蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)所必需的。3.P10旁欄思考題：無菌技術(shù)除用來防止實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么作用?無菌技術(shù)還能有效避免操作者被微生物感染。（P10）4.P13探究·實(shí)踐：酵母菌的純培養(yǎng)（1）在未接種的培養(yǎng)基表面是否有菌落生長?如果有，說明了什么?在未接種的培養(yǎng)基表面應(yīng)該沒有菌落生長，如果有，說明培養(yǎng)基被雜菌污染。5.P13思維訓(xùn)練：評估論點(diǎn)的可信度有一段時(shí)間，水果“酵素"風(fēng)靡各地。水果“酵素”制作的大致過程是:將洗凈、切成塊狀的水果放入潔凈的容器，再加入糖和水，密封，置于陰涼處發(fā)酵兩周。

有人說，吃水果“酵素"可以美容.減肥、促進(jìn)消化和提高免疫力。請?jiān)u估這一論點(diǎn)是否可信。追問以下問題可以幫助你分析。酵素”是什么?水果“酵素”的制作原理是什么?水果“酵索"中可能含有哪些成分?它有沒有無法從其他食品中獲取但又是維護(hù)人體健康所必需的成分?水果“酵索”中的所有成分都有益于人體健康嗎?

如果要更加有力地支持或反駁水果“酵素”有益健康的論點(diǎn)，應(yīng)該怎樣獲取證據(jù)?所謂“酵素”，就是“酶”的另一種說法?！敖退亍敝谱骶褪抢梦⑸镞M(jìn)行無氧呼吸的原理，進(jìn)行像制作泡菜一樣的發(fā)酵。這樣制作的“酵素”中可能有糖類(包括一些簡單的糖和膳食纖維等)、蛋白質(zhì)(包括多種酶)、有機(jī)酸等成分，不存在它獨(dú)有的、特殊的營養(yǎng)物質(zhì)，其中甚至可能含有微生物發(fā)酵產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，食用后可能會(huì)危害人體健康。因此，“吃水果‘酵素’可以美容、減肥、促進(jìn)消化和提高免疫力”的論點(diǎn)值得懷疑?？梢酝ㄟ^查閱專業(yè)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的有關(guān)研究論文，或親自檢測水果“酵素”中的成分，獲取科學(xué)可靠的證據(jù)進(jìn)行全面論證。6..P14練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.微生物的純培養(yǎng)既需要適宜的培養(yǎng)基，又要防止雜菌污染。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度越高，對微生物的生長越有利。()

(2)消毒和滅菌的殺菌程度存在差異。

(

)(3)微生物的純培養(yǎng)物就是不含有代謝廢物的微生物培養(yǎng)物。(

)

(1)×(2)√(3)×2.日常生活中保存食品的方法有哪些?這些方法是如何阻止或抑制微生物生長的?1．（P14）提示：日常生活中保存食品的方法有干制、腌制、低溫儲(chǔ)存等。干制可以降低食品的水分含量；腌制可以通過食鹽、糖等制造高滲環(huán)境，從而抑制微生物的生長和繁殖；低溫則是通過降低微生物的代謝速率來抑制微生物的生長和繁殖。（P14）二、拓展應(yīng)用1.某同學(xué)將5個(gè)手指尖在貼有“洗手前”標(biāo)簽的培養(yǎng)基上輕輕按一下。然后用肥皂將該手洗干凈，再將5個(gè)指尖在貼有“洗手后”標(biāo)簽的同種培養(yǎng)基上輕輕按一下。將這兩個(gè)培養(yǎng)皿放入37

C恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24

h后，發(fā)現(xiàn)貼有“洗手后”標(biāo)簽的培養(yǎng)皿中菌落較少。請分析回答下列問題。

(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)中需要進(jìn)行滅菌處理的材料用具有______________________________________。

提示：培養(yǎng)皿和培養(yǎng)基。

(2)“將指尖在培養(yǎng)基上輕輕按一下”相當(dāng)于微生物培養(yǎng)中的哪一步操作?

提示：接種

(3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，洗手后我們就能進(jìn)行無菌操作了嗎?操作時(shí)，我們可以采用什么方法？提示：通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，洗手后手上還有一些微生物，不能直接進(jìn)行無菌操作?？梢酝ㄟ^用酒精棉球擦拭雙手，或戴消過毒的手套等方法來避免手上微生物的污染。2.某生物興趣小組將從葡萄皮上成功分離來的野生酵母菌分別接種于3個(gè)盛有等量同種液體培養(yǎng)基的錐形瓶中，并放置在搖床上培養(yǎng)，搖床轉(zhuǎn)速分別為210r/min.230r/min和250r/min。培養(yǎng)時(shí)間與酵母菌種群密度的關(guān)系如下圖所示。請分析回答下列問題。(1)搖床轉(zhuǎn)速不同，意昧著培養(yǎng)條件有什么不同?

提示：意味著培養(yǎng)液中O2含量不同。

(2)從圖中數(shù)據(jù)你可以得出什么結(jié)論?其原因是什么?

提示：培養(yǎng)液中O2含量越高,酵母菌種群密度越大。

(3)為什么培養(yǎng)8h后，其中2個(gè)錐形瓶中酵母菌的種群密度基本達(dá)到穩(wěn)定?提示：這時(shí)候已經(jīng)達(dá)到了環(huán)境容納量。02微生物的選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)7.P16思考·討論：選擇培養(yǎng)基配方設(shè)計(jì)（1）如果讓你配制一種培養(yǎng)基，將土壤稀釋液中能分解尿素的細(xì)菌分離出來，培養(yǎng)基的配方該如何設(shè)計(jì)?

提示：設(shè)計(jì)一種選擇培養(yǎng)基，用尿素作為唯一氮源，可以將分解尿素的細(xì)菌分離出來。（2）該培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)?：這種培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基相比，只是用尿素作為唯一氮源，培養(yǎng)基的其他營養(yǎng)成分基本相同。8.P19探究·實(shí)踐：土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離和計(jì)數(shù)（1）結(jié)合對照組，分析培養(yǎng)物中是否有雜菌污染以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出一些菌落。提示：如果沒有接種的培養(yǎng)基上沒有菌落生長，說明培養(yǎng)基沒有被雜菌污染。如果接種后的完全培養(yǎng)基上的菌落數(shù)明顯多于選擇培養(yǎng)基上的菌落數(shù)，說明選擇培養(yǎng)基篩選出了一些尿素分解菌。（2）你是否獲得了某-

-稀釋度下菌落數(shù)目為30-300的平板?在這一稀釋度下，是否至少有2個(gè)平板的菌落數(shù)接近?

提示：如果得到了兩個(gè)或多個(gè)菌落數(shù)為30~300的平板，說明稀釋度合適，操作比較成功，能夠進(jìn)行菌落的計(jì)數(shù)。（3）你統(tǒng)計(jì)的每克上樣中能分解尿素的細(xì)菌的菌落數(shù)是多少?與其他同學(xué)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果接近嗎?如果差異很大，可能是什么原因引起的?提示：如果是用同一土樣進(jìn)行的操作，數(shù)據(jù)應(yīng)該比較接近。如果差異很大，就需要從操作是否規(guī)范、培養(yǎng)基配制是否合理等方面查找原因。9.P20練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測1.判斷下列表述是否正確。

(1)不同濃度的菌液都可以在培養(yǎng)基表面形成單菌落。()

(2)進(jìn)行微生物選擇培養(yǎng)的日的是分析不同微生物的營養(yǎng)需求。()

(3)微生物的選擇培養(yǎng)需要設(shè)置對照組來判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用。()

(1)×(2)√(3)√2.用稀釋涂布平板法來統(tǒng)計(jì)樣品中的活菌數(shù)時(shí)，通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)就能推測出樣品中的活菌數(shù)，原因是()

A.菌落中的細(xì)菌數(shù)日是固定的B.平板上的-一個(gè)菌落就是一個(gè)細(xì)菌

C.通過此方法統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)與活菌的實(shí)際數(shù)目相同D.平板上的一個(gè)菌落一般來源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌D二、拓展應(yīng)用1.

反芻動(dòng)物，如牛和羊，具有特殊的器官一瘤胃。在瘤胃中生活著多種微生物，其中許多微生物能分解尿素。請你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，從瘤胃中分離出能夠分解尿素的微生物。提示：反芻動(dòng)物的瘤胃中有大量的微生物，其中就有分解尿素的微生物。由于瘤胃中的微生物多為厭氧菌，接觸空氣后會(huì)死亡，因此分離其中能分解尿素的微生物除了需要準(zhǔn)備選擇培養(yǎng)基，還應(yīng)該參照厭氧菌的培養(yǎng)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（P20）地球上的植物每年產(chǎn)生的纖維素超過70億噸，其中40%-60%能被土壤中某些微生物分解利用，這是因?yàn)樗鼈兡軌虍a(chǎn)生纖維素酶。對這些微生物的研究與應(yīng)用，使人們能夠利用秸稈等廢棄物生產(chǎn)酒精，用纖維索酶處理服裝面料等。已知?jiǎng)偣t是一種染料，它可以與像纖維索這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但并不與水解后的纖維二糖、葡萄糖等發(fā)生這種反應(yīng)。當(dāng)我們在含有纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅時(shí)，剛果紅與纖維素形成紅色復(fù)合物;而當(dāng)纖維系被纖維索分解菌分解后，復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以這些菌為中心的透明圈(如下圖所示)。請回答下列問題?，F(xiàn)在要從土壤中分離纖維素分解菌，請你給出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案。

提示：可以參考本節(jié)“探究·實(shí)踐”中的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)你打算到什么環(huán)境中去尋找纖維素分解菌?為什么?

提示：纖維素分解菌大多分布在富含纖維素的環(huán)境中，采集土樣時(shí)，可以選擇纖維素豐富的環(huán)境，如樹林中多年落葉形成的腐殖土等。

(3)有同學(xué)說，可以把濾紙埋在土壤中，經(jīng)過一段時(shí)間后，再從已腐爛的濾紙上篩選纖維素分解菌。請你評價(jià)這一做法。提示：這是人工設(shè)置適合纖維素分解菌生存的環(huán)境，腐爛的濾紙上很可能有纖維素分解菌。第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用1.P22從社會(huì)中來：青霉素是世界上第一個(gè)應(yīng)用于臨床的抗生素。早期科學(xué)家只能從青霉菌中提取少量青霉素，它的價(jià)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(jià)格只要I元左右。那么，在工業(yè)上，青霉素究竟是怎樣生產(chǎn)的呢?

提示：問題僅作為引入本節(jié)學(xué)習(xí)的提示，本節(jié)將就此問題展開詳細(xì)敘述。（P22）2.P22旁欄思考題：某鎮(zhèn)獨(dú)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(dú)特的微生物群，因?yàn)榕c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)酵工程中菌種選有的重要性有什么啟示?提示：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(diǎn)，它往往還會(huì)賦予發(fā)酵產(chǎn)品獨(dú)特的風(fēng)味，因此菌種選育環(huán)節(jié)很大程度上決定了生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品的成敗。（P22）3.P23思考·討論：發(fā)酵工程基本流程的分析結(jié)合圖1-9，分析和討論以下問題。

（1）微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時(shí)需要考慮哪些因素?

提示：需要考慮的因素包括：在低成本的培養(yǎng)基上能迅速生長繁殖；生產(chǎn)所需代謝物的產(chǎn)量高；發(fā)酵條件容易控制；菌種不易變異、退化等。

（2）怎樣對發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)控以滿足微生物的生長需要?提示：要對溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其最適合微生物的生長繁殖，同時(shí)及時(shí)添加必要的營養(yǎng)組分。（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(jìn)之處?

提示：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(shí)候不會(huì)再對產(chǎn)物進(jìn)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。在發(fā)酵工程中使用的分離和提純產(chǎn)物的方法較多。在產(chǎn)物的初分離階段，常采用沉淀、萃取、膜分離、吸附和離子交換等方法；在進(jìn)一步純化階段，會(huì)采用液相層析法、結(jié)晶法等方法。發(fā)酵工程產(chǎn)物無論是代謝物還是菌體本身，都需要進(jìn)行質(zhì)量檢査，合格后才能成為正式產(chǎn)品。

（4）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?提示：不能。因?yàn)樵谶M(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，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(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，應(yīng)該對排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液進(jìn)行二次清潔或滅菌處理。4.P25思考·討論：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，哪些工程手段保證了啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量有明顯的提高?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)。（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(jìn)行過濾和消毒處理等。有人認(rèn)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(gè)問題?“精釀”啤酒是小規(guī)模釀造產(chǎn)品，發(fā)酵時(shí)間長、產(chǎn)量低和價(jià)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：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(diǎn)，能夠滿足一些人對獨(dú)特口感的需求，或者滿足一些人的時(shí)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(jià)格昂貴的問題。5.P26旁欄思考題：請你回憶一下自己做過的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，想一想曾經(jīng)使用過哪些酶制劑。提示：淀粉酶、過氧化氫酶等。（P26）6.P28到社會(huì)中去提示：根據(jù)實(shí)際情況回答。（P28）7.P28練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測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(jìn)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(huì)影響微生物的生長繁殖，也會(huì)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(xì)胞中提取單細(xì)胞蛋白。()1．×2．√3．√4．×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(gè)問題。請你運(yùn)用所學(xué)知識(shí)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)

提示：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(gè)共同的前體，這個(gè)前體經(jīng)過兩種不同酶的作用分別合成兩個(gè)產(chǎn)物。如何改造青霉素生產(chǎn)菌使其只生產(chǎn)青霉素，或者只生產(chǎn)頭孢霉素呢?提示：可以對兩種酶的基因進(jìn)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。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(rèn)為燃料乙醇“可再生”;但也有人認(rèn)為，生產(chǎn)燃料乙醇需要消耗大量糧食，會(huì)增加糧食短缺的風(fēng)險(xiǎn)。請你嘗試通過查閱資料，評估這一風(fēng)險(xiǎn)，并說明在生產(chǎn)時(shí)應(yīng)如何規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)。提示：學(xué)生通過査找資料可以知道，這一風(fēng)險(xiǎn)是存在的。在生產(chǎn)燃料乙醇時(shí)，為了規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)，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。（P28）7.P30復(fù)習(xí)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(jī)化合物A.其研究團(tuán)隊(duì)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(xì)菌(目的菌)。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下圖所示，請分析回答問題。(1)在墻養(yǎng)基中加人化合物A的目的是_________________，這種培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。

提示：篩選出可以降解化合物A的微生物；選擇。(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，接人新的墻養(yǎng)液中連續(xù)培養(yǎng)，使目的菌的數(shù)量________。

提示：顯著降低；擴(kuò)增。(3)若要研究目的菌的生長規(guī)律，可挑取單個(gè)菌落進(jìn)行液體培養(yǎng)，再采用________方法進(jìn)行計(jì)數(shù)。請你預(yù)測目的菌的種群數(shù)量會(huì)發(fā)生怎樣的變化。

提示：細(xì)菌計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)；S型增長。

(4)將目的菌用于環(huán)境保護(hù)實(shí)踐時(shí)，還有哪些問題需要解決?

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

(5)有人提出?？梢酝ㄟ^改造細(xì)菌的基因來獲得能夠降解化合物A的細(xì)菌，請分析這種方法是否可行。提示：目的菌能否在自然環(huán)境中大量生長繁殖、是否會(huì)產(chǎn)生對環(huán)境有害的代謝物、降解化合物A后是否會(huì)產(chǎn)生二次污染等問題都需要研究清楚后，才能進(jìn)行實(shí)踐。2.某個(gè)高溫日。某校三位商中學(xué)生相約去吃冰激凌，之局兩人都出現(xiàn)腹瀉現(xiàn)象，于是他們懷疑冰激凌中的大腸桿菌含量超標(biāo)。老師建議他們利用學(xué)過的有關(guān)微生物培養(yǎng)的知識(shí)對此冰激凌進(jìn)行檢測。經(jīng)過一香資料查閱，他們提出了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。

立即去賣冰激凌的小店再買一個(gè)同樣品牌的同種冰教凌:配制伊紅一重甲藍(lán)球脂培養(yǎng)基(