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选择性必修3

第3节 发酵工程及其应用 01 发酵工程的基本环节 目录 /CONTENTS 【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，一瓶规格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？ 通过发酵工程生产 Part 1 发酵工程的基本环节 The basic link of fermentation engineering 发酵工程的基本环节 The basic link of fermentation engineering 是指利用 的特定功能，通过现代工程技术， 生产对人类有用的产品。它涉及 、 等方面。 发酵工程： 微生物 规模化 菌种的选育和培养 产物的分离和提纯 什么是发酵工程？ 01 发酵工程的基本环节 菌种选育 扩大培养 发酵罐内发酵 配制培养基 灭菌 接种 分离、提纯产物 获得产品 1.选育菌种 （1）目的： 获得_________________ 性状优良的菌种 （2）菌种来源： 从自然界中筛选、 或 。 诱变育种 基因工程育种 （3）实例： 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。 思考讨论：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？ 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。 2.扩大培养 （1）目的： 获得 。 更多的菌种 （2）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。 怎样扩大培养？ 将培养到增长速率最快时期的菌体分开，再进行培养。 3.配制培养基 ②在菌种确定之后，要 制备培养基。 选择原料 反复试验 ①类型：发酵工程一般使用液体培养基。 根据菌种的代谢类型，选择不同的材料配制培养基。 ③在生产实践中，培养基的配方要经过 才能确定。 4.灭菌 （1）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 。 单一菌种 产量大大降低 （2） 都必须经过严格的灭菌。 培养基和发酵设备 例如，在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉。 5.接种 将 的菌种投放到 中。 发酵罐 扩大培养后 分析原因： 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。 6.发酵罐内发酵 ——发酵工程的中心环节 （1）要求： ①发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等以了解发酵进程。 ②要及时添加必需的营养组分，要严格控制发酵温度、pH、溶解氧等发酵条件。 （2）严格控制发酵条件的原因： ①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； ②严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态。 （3）不同发酵条件的影响实例——谷氨酸发酵 ①在 和 条件下会积累谷氨酸； ②在 条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺。 中性 弱碱性 酸性 （4）现代发酵工程使用的发酵罐的优点 均有 ，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行 和 ，还可以进行 ，使发酵全过程处于 。 计算机控制系统