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（2019）选择性必修3

1.3 发酵工程及其应用 1 导入 发酵工程 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。（教材章前语） 大规模生产发酵产品 对发酵原理的认识 微生物纯培养技术建立 密闭式发酵罐设计成功 严格控制环境条件(温度、pH、溶解氧、压强、营养物、泡沫等) 微生物的特定功能 现代化工程技术 2 一、发酵工程的基本环节 P22-23 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 发酵工程的基本环节和发酵罐示意图 3 一、发酵工程的基本环节 P22-23 选育菌种 ①性状优良的菌种可以加速发酵过程，缩短生产周期 生产柠檬酸 生产啤酒 生产青霉素 黑曲霉 啤酒酵母 黄青霉 黑曲霉 蛋白酶 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?（P22侧旁思考栏） 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决定了生产发酵产品的成败。 4 一、发酵工程的基本环节 P22-23 选育菌种 ②方法 优点： 缺点： 自然筛选、诱变育种或基因工程育种 自然筛选 诱变育种或基因工程育种 优点： 缺点： 经济实惠 自发突变频率低，出现优良性状可能性小，需要时间长。 育种时间短、提高发酵产物纯度、减少副产物 技术要求高 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 思考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？ 需要考虑的因素包括:在低成本的培养基上能迅速生长繁殖; 生产所需代谢物的产量高;发酵条件容易控制;菌种不易变异、退化等。 5 一、发酵工程的基本环节 P22-23 选育菌种 ②方法 优点： 缺点： 自然筛选、诱变育种或基因工程育种 自然筛选 诱变育种或基因工程育种 优点： 缺点： 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 经济实惠 自发突变频率低，出现优良性状可能性小，需要时间长。 育种时间短、提高发酵产物纯度、减少副产物 技术要求高 6 一、发酵工程的基本环节 P22-23 选育菌种 灭菌 菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。 ①原因 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。 ②灭菌对象 培养基和发酵设备 ③实例 在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。 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质抑制菌种生长而使产量下降 7 一、发酵工程的基本环节 P22-23 发酵罐内发酵 中心环节 ①随时检测培养液微生物数量、产物浓度，以了解发酵进程。 培养物或营养物质的加入口 取样管 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 温度传感器和控制装置 冷却水进入口 阀门 放料管 ③检测和控制：温度、pH、溶解氧、压强、通气量、搅拌、泡沫和营养等。 ②环境条件不仅影响微生物生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。 8 一、发酵工程的基本环节 P22-23 发酵罐内发酵 中心环节 思考1 发酵过程中为什么还要控制发酵条件？ 发酵生产中温度、pH、溶氧量等对发酵过程有重大影响。随着代谢的进行，产热的增加、营养物质的消耗，以及某些酸性和碱性物质的产生，会使温度、pH等发生变化， 这些都会对微生物的生长造成不利影响。 9 一、发酵工程的基本环节 P22-23 发酵罐内发酵 中心环节 思考2 怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生