1.3 发酵工程及其应用-【高效课堂】2022-2023学年高二生物同步精讲课件（人教版2019选择性必修3）

第3节 发酵工程及其应用 本节聚焦: 什么是发酵？ 发酵工程的一般流程是什么？ 发酵工程在生产上有哪些重要的价值？ 第一章 发酵工程 【问题情境】 问题：在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？ 发酵工程。即利用微生物的特定的功能，通过现 代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。 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。 微生物纯培养技术的建立 密闭式发酵罐的设计成功 人们对发酵原理的认识 发酵工程形成 问题：发酵工程的基本环节是什么呢？应用发酵工程能够生成哪些产品呢？ 4 任务1：结合教材P22~23页图1-9“发酵工程的基本环节和发酵罐示意图”，回答下列问题。 1.酸奶厂制作酸奶主要包括哪些环节？ 2.酸奶生产时使用了哪些菌种？可通过哪些途径获得发酵工程使用的优良菌种? 3.获得优良菌种后为什么要对菌种进行扩大培养？ 4.酸奶厂如何控制发酵条件? 从自然界中获取；诱变育种；基因工程 一 发酵工程的基本环节 工业发酵要想在短时间内得到大量的发酵产物，则需要大量菌体，因此需要进行扩大培养 发酵罐内发酵 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 总结：发酵工程的基本环节 发酵工程的中心环节 问题1：怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 问题2：为什么发酵过程中需要严格控制温度、PH和溶解氧等发酵条件？ 要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。 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。 7 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 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 阀门 发酵罐示意图 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 总结：发酵工程的基本环节 问题3：如果发酵产品是微生物细胞本身，如何分离提纯？如果产品是代谢物呢？ 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 思考·讨论：啤酒的工业化生产流程 工业化生产流程如下图 发芽 1 2 焙烤 3 碾磨 4 糖化 大麦 水 糖化罐 大麦种子发芽， 释放淀粉酶。 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。 将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。 淀粉水解 形成糖浆。 蒸煮 5 6 发酵 7 消毒 8 终止 工业化生产流程如下图 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。 酵母菌将糖转化为酒精和CO2 杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。 过滤、调节、分装啤酒进行出售。 糖浆 啤酒花 过滤 冷却 装瓶 装罐 储存罐 10 11 一.发酵工程的基本环节 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 消毒 终止 加啤酒花 冷却 接种 过滤 主发酵 后发酵 酵母菌繁殖，大部分糖分解和代谢物生成。 在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。 总结：啤酒的工业生产流程 讨论 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 消毒 终止 加啤酒花 冷却 接种 过滤 1.与传统的手工发酵相比，啤酒发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。 讨论 2.现在市面上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理等。 应该辩证地看待这一产品。 有人认为饮用“精酿”啤酒比饮用“工业”啤酒更健康,你怎么看待这个问题? “精酿”啤酒是小规模酿造产品,发酵时间长、产量低和价格高,却依然有着市场需求,我们如何辩证地看待大规模生产与小规模制作? 一方面：这类产品具有多样化的特点，能够满足一些人对独特口感的需求，或者满足一些人的时尚追求。 另一方面：这类产品是手工作坊式生产的，存在啤酒品质不稳定，价格昂贵的问题。 二 发酵工程的应用 任务2：自主阅读教材P24~27，完成下列表格。 具体应用 成果 食品 传统的发酵产品 酱油（霉菌）、酒类（酵母） 医药 农牧业 其他方面 食品添加剂 酶制剂 柠檬酸（黑曲霉）、谷氨酸（谷氨酸棒状杆菌） 淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等 生长激素释放抑制激素、青霉素、乙型肝炎疫苗 根瘤菌肥、固氮菌肥（根瘤菌和固氮菌） 多种农林虫害（苏云金杆菌）、玉米螟（白僵菌） 微生物菌体（单细胞蛋