第三单元 发酵工程及应用-2021-2022学年高二生物单元复习知识清单（人教版2019选择性必修3）

第一章 发酵工程 第3节　发酵工程及其应用 一、发酵工程的基本环节 1.发酵工程的基本环节：菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵罐内发酵，产品分离、提纯等方面。（P22） 2．选育菌种目的：获得性状优良的菌种。（P22） 3.选育方法（菌种来源）：可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。（P22） 4.菌种选育的重要性（意义）:优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的产量高、质量稳定等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此菌种选育环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败。 5.扩大培养：(1)目的：获得更多的菌种。 (2)原因：工业发酵罐的体积一般较大，因此，需要接入的菌种总体积大（数目多）。（P22） (3)扩大培养的培养基：一般为液体培养基。 6．配制培养基的要求： （1）在菌种确定之后，（结合菌种代谢特点）选择原料制备培养基。 （2）在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。（即不断优化培养基）（P23） 7．培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌原因：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。（P23） 8.灭菌目的：避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量。 9．接种：扩大培养的菌种和灭菌后的培养基加入发酵罐中。大型发酵罐有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制。（P23） 10．发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。（P23） 11.发酵罐内发酵严格控制发酵条件的原因： （1）环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成； （2）严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态。 12.发酵罐内发酵要求：在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。（P23） 13.不同发酵条件的影响实例——谷氨酸发酵 （1）在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸。（P23） （2）在酸性条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺。（P23） 14.发酵容器：发酵罐。 发酵罐结构和用途 （1）培养物或营养物质的加入口、放料管、阀门：制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养。 （2）空气入口：控制溶解氧。 （3）观察孔、取样管、pH计、生物传感器装置、温度传感器和控制装置：通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程，取样管处抽取样品进一步检测。 （4）冷却水进入口、冷却水排出口：通过控制冷水流速调节罐温。 （5）排气管：调节罐压。 （6）电动机、搅拌叶轮：电机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气溶解以及散热。 15.现代发酵工程使用的发酵罐的优点：均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制，还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。（P23） 16.产品的分离、提纯的目的：获得产品。 17.产品的两种形式：微生物细胞本身、代谢物。（P23） 18.分离、提纯产物采取手段：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。（P23） 19.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用菌时，需要考虑哪些因素？（P23） （1）在低成本的培养基上能迅速生长繁殖。 （2）生产所需代谢物的产量高。 （3）发酵条件易控制。 （4）菌种不易变异，退化等。 20.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？（P23） （1）反复试验确定培养基的配方； （2）对培养基和发酵设备进行严格的灭菌； （3）随时检测培养液中微生物的数量、产物浓度等； （4）及时添加必需的营养组分； （5）严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件，使用计算机控制系统对各种条件进行监测和控制，以及反馈控制。 21.在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？（P23） 传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离提纯产物。发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附或离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。 22.在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗?为什么？（P23） 不能；因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能