1.3 发酵工程及其应用-【大鹏生物】高中新教材精品课生物选择性必修3 生物技术与工程 课件

第3节　发酵工程及其应用 第一章 发酵工程 [学习目标] 1.掌握发酵工程的基本环节。 2.理解发酵工程在食品工业、医药工业及其他工农业生产上有重要的应用价值。 2 发酵工程及其应用 [教材梳理] 1.发酵工程的基本环节 溶解氧 营养 反馈 产物浓度 营养组分 溶解氧 过滤 干燥 性质 纯化 3 2.发酵罐 排气管 排出口 温度 进入口 空气 3.发酵工程的应用 (1)在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品 a.以大豆为主要原料，利用产生蛋白酶的霉菌生产酱油。 b.以谷物或水果等为原料，利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。 ②生产各种各样的食品添加剂 食品添加剂可以增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期。 a.柠檬酸可以通过黑曲霉的发酵制得。 b.由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。 ③生产酶制剂 常用酶制剂有α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。目前，已有50多种酶制剂成功用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等方面。 (2)在医药工业上的应用 ①发酵工程可以生产抗生素、氨基酸、激素和免疫调节剂等。 ②基因工程、蛋白质工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。 ③应用实例 a.生长激素释放抑制激素最初从羊脑中提取，远远不能满足需要，利用经过基因改造的微生物进行发酵生产，产量大幅提升，价格降为原来的几百分之一。 b.将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵生产乙型肝炎疫苗。 c.未来甚至还可能利用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物。 (3)在农牧业上的应用 ①生产微生物肥料 a.作用：利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。有的微生物肥料还可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。 b.类型：常见的有根瘤菌肥和固氮菌肥等。 ②生产微生物农药 a.原理：微生物农药利用微生物或其代谢物来防治病虫害。 b.实例：苏云金杆菌可用来防治80多种农林虫害，利用可以防治玉米螟、松毛虫等虫害；一种放线菌产生的抗生素——井冈霉素可以用于防治水稻枯纹病。 ③生产微生物饲料 a.单细胞蛋白：以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体。 b.在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。 (4)在其他方面的应用 ①利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质。 ②极端微生物的利用，如嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。 [核心探讨] 探讨点　发酵工程基本环节分析及应用 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的因素： a.能在低成本的培养基上生长，且大量高效地合成产物； b.发酵条件如温度、pH、溶解氧等易控制； c.遗传性能稳定； d.抗噬菌体及杂菌污染能力强等。 2.在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？ 提示　不能。因为发酵过程可能产生一些有害物质，会污染环境。 3.与传统的手工发酵相比，在啤酒的工厂化生产中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？ 提示　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。 [核心归纳] 1.发酵工程的基本环节 基本环节 主要方法及目的 选育菌种 从自然界中筛选；诱变育种；基因工程育种 扩大培养 快速增加菌种数量 配制培养基 结合菌种的代谢特点配制培养基 灭菌 避免因杂菌污染而影响产品品质和产量 接种 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中 13 基本环节 主要方法及目的 发酵罐内 发酵 ①监测并控制温度、pH、溶解氧等发酵条件，使发酵全过程处于最佳状态； ②随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，还要及时添加必需的营养组分等 分离、 提纯产物 ①若发酵产品是微生物细胞本身，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离、干燥； ②若发酵产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品 14 2.啤酒的工业化生产流程 15 题组一　发酵工程的基本环节 1.现代发酵工程使用的大型发酵罐有计算机控制系统，能对发酵过程的一些指标进行监测和控制。下列指标无法监测的是( ) A.菌体大小 B.pH C.溶解氧 D.温度 A 2.下列关于发酵工程的说法不正确的是( ) A.发酵过程中要随时检测培养液中的微生物数量 B.发酵过程中要随时检测培养液中的产物浓度 C.发酵过程中不需要再添加营养组分 D.发酵过程中要严格控制温度、