1.3发酵工程及其应用课件-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第一章 发酵工程 第3节 发酵工程及应用 学习目标 核心素养 1.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。 2．举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。 1.科学探究：根据发酵产品和利用微生物的不同讨论发酵工程中的发酵条件及控制方法。 2．社会责任：认可发酵工程在生产上的重要应用价值。 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，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，一瓶规格160万单位青霉素注射剂的价格只要1元左右。 在工业上，青霉素是怎样生产的？ 从社会中来 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 从社会中来 在工业上，青霉素是怎样生产的？ 一、发酵工程 发酵工程 指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。 它涉及菌种的选育和培养，产物的分离和提纯等方面。（教材章前语） 大规模生产发酵产品 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) 微生物的特定功能 现代化工程技术 6 选育菌种 扩大培养 接种 灭菌 配制培养基 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 发酵工程的基本环节和发酵罐示意图 二、发酵工程的基本环节 7 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?（P22侧旁思考栏） 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决定了生产发酵产品的成败。 二、发酵工程的基本环节 1.选育菌种 怎样才能得到优良菌种？ 8 二、发酵工程的基本环节 1.选育菌种 （1）目的： 获得_______________________ 性状优良的菌种 （2）菌种来源 关键点 实例 若生产的是微生物直接合成的产物，如青霉素、谷氨酸等，可从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。 若生产的是微生物不能合成的产品，可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品的目的。 自然界筛选 诱变育种 基因工程育种 筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸 使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期 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？ 1.生产需要(在低成本的培养基上能迅速生长繁殖、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 二、发酵工程的基本环节 1.选育菌种 2.扩大培养 （1）目的： 获得___________ 更多的菌种 在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。 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。工业发酵要想在短时间内得到大量的发酵产物，需要大量的菌体。如何得到大量菌体缩短生产周期？ （2）怎样对菌种进行扩大培养？ 将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。 （3）扩大培养所用的培养基，从性质上分类，是什么类型的培养基？ 液体培养基。可以使微生物与营养物质充分接触，提高营养物质的利用率，有利于微生物的繁殖。 二、发酵工程的基本环节 3.配制培养基： ①在菌种确定之后，结合菌种代谢特点，要_________ 制备培养基。 ②在生产实践中，培养基的配方要经过________ 才能确定。 （即不断优化培养基） 选择原料 反复试验 二、发酵工程的基本环节 4.灭菌： 原因： 发酵工程种所用的菌种大多是________，一旦有杂菌污染，可能导致_____________。为什么？ 单一菌种 产量大大降低 _____________ ___都必须经过严格的灭菌； 培养基和发酵设备 灭菌目的： 避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量 杂菌和菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影响 例如： 1.在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，放线菌会分泌抗生素使大量谷氨世事难料棒状杆菌死亡。 2.在青霉素生产过程中混入杂菌，杂菌分泌青霉素酶，分解青霉素。 如何防止杂菌污染？ 如何彻底灭菌？ 用高温高压方式，杀死所有杂菌的胞体、芽孢和孢子。