1.3 发酵工程及其应用（第1课时）（上课用课件）-2022-2023学年高二生物同步精品课堂（人教版2019选择性必修3）

1.3 发酵工程及其应用（第1课时） 教学目标 1.概述发酵工程及其基本环节。 2.举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值。 从社会中来 青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。早期科学家只能从青霉菌中提取少量青霉素，它的价格贵如金随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步入了产业化生产的道路如今，1瓶规格160万单位的青霉素注射剂的价格只要1元左右。那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？ 选育高产菌种 扩大培养 配制培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 3 一 发酵工程的基本环节 国酒茅台是咱贵州茅台镇特产一种美酒，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？ 我国幅员辽阔,地理生态环境多样，为各种微生物的生长繁殖提供了条件，这有利于发酵工程选育菌种。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，因此菌种选育环节很大程度上決定了生产发酵产品的成败。 一 发酵工程的基本环节 5 1.发酵工程的概念： 利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，规模化生产对人类有用的产品。 (1)微生物： 自然界的微生物 诱变育种的微生物 基因重组的微生物 （常规菌） （工程菌） (2)产 品： 包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。 (3)实 质： 利用微生物进行产品生产。 一 发酵工程的基本环节 2.发酵工程的基本环节： 选育菌种 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 一 发酵工程的基本环节 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 ②② 目的：获得性状优良的菌种 菌种来源：从自然界中筛选、诱变育种或 基因工程育种 实例： 选产酸量高的黑曲霉生产柠檬酸； 使用基因工程改造的啤酒酵母生产啤酒。 2.发酵工程的基本环节： 一 发酵工程的基本环节 选育菌种 ②② 目的： 获得更多的菌种。 原因： 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，再进行培养。 2.发酵工程的基本环节： 一 发酵工程的基本环节 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 选育菌种 ②② ①配置培养基要遵循的原则： 即营养物质满足微生物的需要，营养物质的浓度及配比恰当，物理、化学条件适宜等。 ②配置的培养基应包括微生物生长所需的碳源、氮源、水、无机盐及特殊营养要求。 ③配置的培养基要经过反复试验才能大规模应用。 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 选育菌种 2.发酵工程的基本环节： 一 发酵工程的基本环节 ②② ①发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种。 ②灭菌的原因： 杂菌与菌种之间形成种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。 ③实例： 在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，杂菌分泌青霉素酶就会将青霉素分解掉。 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 选育菌种 2.发酵工程的基本环节： 一 发酵工程的基本环节 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 选育菌种 2.发酵工程的基本环节： 一 发酵工程的基本环节 ②② 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中 ②② 发酵工程的中心环节 ①发酵过程的监控： 要在发酵过程中随时取样，检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程； 及时添加必需的营养物质组分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物； 严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，已获得所需的发酵产物。 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 选育菌种 2.发酵工程的基本环节： 一 发酵工程的基本环节 发酵罐内发酵 ②② 发酵工程的中心环节 ②发酵过程中为什么还要控制发酵条件呢？ 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。 例如：谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。 扩大培养 配置培养基 灭菌 接种 分离、 提纯产物 获得产品 选育菌种 2.发酵工程的基本环节： 一 发酵工程的基本环节 ②② 发酵产物类型 获得产品的方法 微生物细胞 代谢物 过滤、沉淀等方法 适当的提取、分离和纯化措施 分离、提纯产物的方法措施： 扩大培