1.3 发酵工程及应用（含视频）-【互动新课堂】2022-2023学年高二生物同步优质课件（人教版2019选择性必修3）

第3节 发酵工程及应用 Section 3 fermentation engineering and application 1 Industrial fermentation 传统发酵技术的发酵产品品质受气候影响大，且难以在其他地区实现重复生产 01 高度依赖当地的特种微生物群落 02 高度依赖发酵所需的自然环境 The quality of raw materials and the control of fermentation process are insufficient, and some traditional fermented foods have certain potential safety hazards 对原材料的品质和发酵过程的管控不足，有的传统发酵食品具有一定的安全隐患 Industrial fermentation 用于腐乳和食醋酿造的红曲霉，在代谢过程中可产生一种毒性与黄曲霉毒素相似的真菌霉素——桔霉素 在酸菜、果酒、奶酪等发酵食品中，微生物脱羧氨基酸可能形成生物胺 在酱油和米的酿造过程中会产生 具 有 基 因 毒 性 和 致 癌 作 用 的 氨 基 甲 酸 乙酯等 331eadad-47f1-483a-9115-90d9c309dd8c.source.default.zh-Hans 3 Industrial fermentation 发酵工程的形成 发酵工程 人们对发酵原理的认识 微生物纯培养技术的建立 密闭式发酵罐的成功设计 Industrial fermentation 能确保单菌种发酵 能自动分离提纯 能严格控制发酵条件 与传统发酵技术比较，青霉素的生产由哪些不同的地方？ 严格控制pH、温度、通气量、罐压、营养物质和代谢废物等 筛选优良菌种，通入无菌空气避免杂菌污染 自动化产品的分离和提纯，为大规模生产提供了技术保障 Industrial fermentation 发酵工程的概念 发酵工程 发酵工程 是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。 Industrial fermentation 菌种选育 Strain selection. 菌种是影响发酵工程产物品质的首要因素 菌种来源 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？ 繁殖快、代谢旺盛、代谢产物多 对营养物质的要求低，低成本培养 发酵条件容易控制 菌种不易变异、退化 自然界中 诱变育种 基因工程育种 Industrial fermentation 扩大培养 Extended culture 按物理性质划分，扩大培养的培养基属于什么培养基？ 思考 目的 增加菌种的数量，缩短生产周期 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。 1.结合菌种代谢特点，选择原料制备培养基 配制要求 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致品质、产量大大降低 灭菌原因 制备培养基与灭菌 Preparation of culture medium and sterilization 2.在生产实践中，培养基的配方要经过反复实验才能确定 Industrial fermentation Industrial fermentation 关键环节：发酵罐内发酵 Key Link: Fermentation in fermenter 核心：严格控制发酵条件 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 如谷氨酸发酵： 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生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺 在缺氧条件下则容易生成乳酸和琥珀酸 Industrial fermentation 关键环节：发酵罐内发酵 Key Link: Fermentation in fermenter 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。 设备可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 Industrial fermentation 发酵产品 分离、提纯方法 微生物细胞 通过过滤、沉淀等方法将菌体分离、干燥 代谢物 蒸馏、萃取、离子交换等方法 传统发酵技术：产物一般是复杂的混合物，一般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、过滤等方法来分离和提纯产物。 Industrial fermentation 生产条件温和 01 产物专一 02 原料来源丰富且价格低廉 03 废弃物对环境的污染小和容易处理 04 The advantages of fermentation engineering 发酵工