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

第1章 发酵工程 1.3发酵工程及应用 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？ 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 2024/1/9 一、发酵工程的基本环节 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； 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？ 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 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。 3.配制培养基： ①在菌种确定之后，要_________制备培养基。 ②在生产实践中，培养基的配方要经过________才能确定。 4.灭菌： 选择原料 反复试验 （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_____________。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. 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 5.接种： 将__________的菌种投放到______中 发酵罐 扩大培养后 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________培养液中___________、________等，以____________； ②要及时添加_______________，要严格控制_____、____和______等发酵条件； 随时检测 微生物数量 产物浓度 了解发酵进程 必需的营养物质 温度 pH 溶氧量 （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 电动机 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 放料管 阀门 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 温度传感器和控制装置 冷却水进入口 （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 监测 控制 反馈控制 最佳状态 7.分离、提纯产物 方法： ①发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用_____、_____等方法将菌体_____和_____； ②发酵产品是代谢物时，可______________采取____的_____、_____和_____措施来获得产品； 过滤 沉淀 分离 干燥 根据产物的性质 适当 提取 分离 纯化 8.获得产品： 单细胞蛋白 味精 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生产所需代谢物的产量高； ③发酵条件易控制； 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？ ①反复试验确定培养基的配方；②对培养基和发酵设备进行严格的灭菌；③随时检测培养液中微生物的数量、产物浓度等；④及时添加必需的营养组分；⑤严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件，使用计算机控制系统对各种条件进行监测和控制，以及反馈控制 3.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