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1章 发酵工程 第3节 发酵工程及其应用 什么是发酵工程？ 发酵工程的一般流程是什么？ 本节聚焦 1 2 一 发 酵 人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。 利用微生物，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、产物的分享和提纯等方面。 发酵工程（微生物工程） 直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。 传统发酵技术 基础： 1）微生物纯培养技术的建立 2）密闭式发酵罐的成功设计 一、什么是发酵工程 3 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 发酵工程基本环节： 结合教科书第22~23页图1-9思考下列问题： 1.可通过哪些途径获得发酵工程使用的优良菌种?选择菌种时要考虑哪些因素？ 2.获得优良菌种后为什么要对菌种进行扩大培养？选择什么培养基扩大培养？为什么选择此类型的培养基？扩大培养的最佳时期？ 3.配制培养基的要求？ 4.为什么要灭菌？ 5.为什么要严格控制发酵条件？ 6.发酵过程中，温度、pH变化的原因以及控制的措施？ 7.结合发酵罐示意图解释发酵罐的构造及各部分的作用 8.发酵生产排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境，需如何处理? 温度：原因：微生物分解有机物释放的能量，机械搅拌也会引起温度升高。 方法：常用冷却水进行温度的调节。 pH: 原因：培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。 方法：是在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中加酸或碱。 6.发酵过程中，温度、pH变化的原因以及控制的措施？ 电动机D1 排气管C3 pH计B3 冷却水排出口C2 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮D2 生物传感器装置B4 空气入口A4 放料管A2 A3 阀门 A1培养物或营养物质的加入口 B1观察孔 B2取样管 B5温度传感器和控制装置 C1冷却水进入口 —发酵工程的中心环节 发酵罐发酵 装置编号 主要用途 A1-A3 A4 B1-B5 C1、C2 C3 D1、D2 控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养 控制溶解氧 通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程，B2处抽取样品进一步检测。 通过控制冷水流速调节罐温 调节罐压 电机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气溶解以及散热。 1.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在低成本的培养基上能迅速生长繁殖 ②产量高； ③发酵条件容易控制； ④菌种不易变异、退化等。 2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 要对温度、pH和溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必需的营养组分。 发酵工程的基本环节分析 4.在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？ 传统发酵技术获得的产物一般是成分复杂的混合物，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。 在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法，进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。最后需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。 发酵工程的基本环节分析 3.引起发酵罐内培养液的温度和pH变化的原因有哪些？ 发酵工程中如何调节温度和pH? 温度：原因：微生物分解有机物释放的能量，机械搅拌也会引起温度升高。 方法：常用冷却水进行温度的调节 pH：原因：培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。 方法：是在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中加酸或碱 一、过程概述： 1.啤酒的发酵过程分为_______和_______两个阶段； 2.主发酵阶段完成_ ____ _____________________； 3.后发酵的条件__________________ ________； 4.焙烤的目的：______________________ _____； 5.蒸煮的目的：___ ____________ _____________。 主发酵 后发酵 酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成 低温、密闭的环境下储存一段时间 加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活 产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌 阅读课本P24 从社会中来： 二、思考 1.酵母菌酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”？ 2.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如