1.3发酵工程及其应用课件2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第4课时 第1章 发酵工程 发酵工程及其应用 人教版选择性必修3 1 1.能概述发酵工程及其基本环节 2.能举例说明发酵工程在生产上有重要的应用 学习活动 学习总结 学习目标 能概述发酵工程及其基本环节 任务：（一）带着以下问题观看醋厂制醋视频，构建发酵基本环节的流程图 目标 一 1.醋厂制醋主要包括哪些环节？ 2.醋厂生产时使用的原料是什么？使用了哪些菌种？生产过程中如何防止杂菌污染？ 3.醋厂如何控制发酵条件？怎样对发酵产物进行检测？又是如何分离和提纯发酵产物的？ 4.对于发酵产生的气体和废弃的培养液，醋厂是怎样处理的？ 【思考】 【提示】 学习目标 学习总结 学习活动 2024/1/16 1.选育菌种：性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的黑曲霉。在啤酒生产中，使用基因工程改造的啤酒酵母，可以加速发酵过程，缩短生产周期。 2.扩大培养：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：在菌种确定之后，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。 4.灭菌：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。例如，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。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 5.接种：将扩大培养的菌种投放到发酵罐中 发酵工程的基本环节 学习目标 学习总结 学习活动 6.发酵罐内发酵：这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、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，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。例如，谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。 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 优点：现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、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。 学习目标 学习总结 学习活动 2024/1/16 7.分离、提纯产物： 如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。 如果产品是代谢物，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。 8.获得产品 学习目标 学习总结 学习活动 （二）请根据发酵工程的基本环节和发酵罐的结构,思考回答下列问题 【提示】①原料方面：广，转化率高； ②产物方面：目的产物含量高，副产物少； ③菌体方面：菌体生长快，繁殖力强，耐受力强，抗污染、抗噬菌体能力强，遗传特征稳定； 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？ 【思考与讨论】 ④设备方面：产泡沫少，适宜大罐生产；生产周期短，需氧量少，抗污染能力强。 学习目标 学习总结 学习活动 2.怎么对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 【思考与讨论】 【提示】①水分调节 ②发酵温度调节 ③PH值 ④溶解氧 ⑤营养物质等 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？ 【提示】传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候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。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。 学习目标 学习总结 学习活动 【知识生成】 学习目标 学习总结 学习活动 任务：自主学习课本P24—27，举例概括发酵工程在食品、医药、农牧业及其他方面的应用，并完成相关表格。 能举例说明发酵工程在生产上有重要的应用 目标 二 具体应用 成果 在食品工业上的应用 生产传统的发酵产品 生产各种各样的食品添加剂 生产酶制剂 在医药工业上的应用 通过工程菌生产药物 通过改造菌种生产药物 在农牧业上的应用 生产微生物肥料 生产微生物农药 在农牧业上的应用 生产微生物饲料 在其他方面的应用 解决资源短缺和环境污染问题 对极端微生物的利用