1.3 发酵工程及其应用（教学课件）-【上好课】2022-2023学年高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

第3节 发酵工程及其应用 第一章 人教版 选择性必修3 从社会中来 在工业上，青霉素是怎样生产的？ 发酵工程的基本环节 一 发酵工程的应用 二 练习与应用(P28) CONTENTS 目录 任务一、自主阅读教材P22页，了解发酵工程的概念和基本环节 对发酵原理的认识 微生物纯培养技术建立 密闭式发酵罐设计成功 严格控制环境条件(温度、pH、溶解氧、压强、营养物、泡沫等) 大规模生产 发酵产品 微生物的特定功能 现代化工程技术 利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术， 生产对人类有用的物质的技术体系。 ——发酵工程 一 发酵工程的基本环节 任务二、自主阅读教材P22“图1-9”，写出发酵工程的基本环节。 在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。 生产柠檬酸 生产啤酒 生产青霉素 生产味精 黑曲霉 啤酒酵母 黄青霉 谷氨酸 棒状杆菌 在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。 接种 选育菌种 制备培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 性状优良的菌种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。 工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养 发酵工程中所用的菌种大多数是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，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；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 电动机 排气管 pH计 冷却水排出口 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮 生物传感器装置 空气入口 放料管 阀门 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 温度传感器和控制装置 冷却水进入口 这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，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。 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。 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，即可得到产品。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。 一 发酵工程的基本环节 任务三、思考·讨论下列问题 ①P22旁栏思考：某镇特产一种美酒，以下是对该镇环境的描述：四面环山，地势低洼，气候炎热，具有独特的微生物种群，因为与外界的空气对流循环较缓慢，所以微生物种群较稳定。这对你理解发酵工程中菌种选育的重要性有什么启示？ ②P23思考讨论1：微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时，需要考虑哪些因素？优良菌种有哪些来源？ ——菌种是影响发酵工程产物品质的首要因素。 考虑因素： 菌种三个来源：从自然界中获取、诱变育种、基因工程育种 1.生产需要(微生物繁殖速度快、代谢产物的产量高等)； 2.菌种不易变异、退化等； 3.发酵条件易控制； 4.考虑气候条件、发酵装置等。 一 发酵工程的基本环节 ③引起发酵罐内培养液的温度和pH变化的原因有哪些？ 发酵工程中如何调节温度和pH? 温度：原因：微生物分解有机物释放的能量，机械搅拌也会引起温度升高。 方法：常用冷却水进行温度的调节 pH：原因：培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。 方法：是在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中加酸或碱 ④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？ 传统发酵技术获得的产物一般是成分复杂的混合物，一般不会再对产物进行分离和提纯处理，或仅采用简单沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。 发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法，进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。最后需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。 一 发酵工程的基本环节 1.发酵工程的正确操作过程是 ①发酵　②培养基的配制　③灭菌　④产品的分离与提纯　 ⑤菌种的选育　⑥接种　⑦扩大培养 A.①③④⑤⑦②⑥ B.⑤⑦②③⑥①④ C.②⑤⑦③①⑥④ D.⑥⑤⑦②④③① √ 课堂练习 2.下列关于微生物发酵过程的说法，正确的是 A.菌种选育是发酵工程的中心环节 B.只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就能保证发酵的正常进行 C.在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速等发酵 　条件，否则会影响菌种代谢产物的形成 D.在发酵工程的发酵环节中，发酵条件会影响微生物的生长繁殖，但 　是不影响