1.3 发酵工程及其应用（教学课件）-【上好课】高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修3）

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。 第1章 发酵工程 选择性必修三 生物技术与工程 1 目录 CONTENT 01 新课导入 02 任务探究 03 课堂练习 课堂小结 04 第3节 发酵工程及其应用 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，1瓶规格160万单位的青霉素注射剂的价格只要1元左右。 青霉素 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 问题探讨 新课导入 讨论： 那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？ 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 那么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？ 问题探讨 选育菌种 扩大培养 接种 灭菌 配制培养基 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 一、发酵工程的基本环节 【任务一】1.阅读课本22页第2段和图1-9，明确发酵工程的基本环节，并对每个环节进行详细分析。 5 （1）目的: 获得性状优良的菌种。 （2）菌种来源： 自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种。 （3）菌种选育的重要性（意义）： 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，因此菌种选育环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败。 （4）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。 一、发酵工程的基本环节 【任务一】1.阅读课本22页第2段和图1-9，明确发酵工程的基本环节，并对每个环节进行详细分析。 1.选育菌种 扩大培养 工业发酵罐体积 几十 ~ 几百m3 几 ~ 几十m3 接入的菌种总体积 思考 怎样对菌种进行扩大培养？ 将培养到增长速率最快时期的菌体分开，再进行培养。 一、发酵工程的基本环节 【任务一】1.阅读课本22页第2段和图1-9，明确发酵工程的基本环节，并对每个环节进行详细分析。 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较大，因此，需要接入的菌种总体积大（数目多）。 （3）扩大培养的培养基： 一般为液体培养基。 （1）配制要求 ①在菌种确定之后，（结合菌种代谢特点）选择原料制备培养基； ②在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定（即不断优化培养基）； （2）灭菌原因 发酵工程种所用的菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大降低。 （3）灭菌目的： 避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量 *培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌； 一、发酵工程的基本环节 【任务一】1.阅读课本22页第2段和图1-9，明确发酵工程的基本环节，并对每个环节进行详细分析。 3.培养基的配制、灭菌 4.接种： 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 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 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。 一、发酵工程的基本环节 【任务一】1.阅读课本22页第2段和图1-9，明确发酵工程的基本环节，并对每个环节进行详细分析。 均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制，还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 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 一、发酵工程的基本环节 【任务一】1.阅读课本22页第2段和图1-9，明确发酵工程的基本环节，并对每个环节进行详细分析。 4.接种： 现代发酵工程使用的发酵罐的优点： （1）地位： 发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。 （2）要求： ①发酵过程中，要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度