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

第三节 发酵工程及其应用 第1章　发酵工程 人教版高中生物 选择性必修3 学习目标 1.通过分析现代工业发酵的原理、它与传统发酵技术的区别及其用到的现代化的工程技术，建构发酵工程的概念，概述发酵工程的基本环节。 2.发展工程思维，认同发酵工程为人类提供了多样的生物产品。 情境视频 发酵工程 发酵工程的基本环节 一 发酵工程的应用 二 目录 一 发酵工程的基本环节 一 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) 大规模生产 发酵产品 微生物的特定功能 现代化工程技术 利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术， 生产对人类有用的物质的技术体系。 ——发酵工程 一 发酵工程的基本环节 一 生产柠檬酸 生产啤酒 生产味精 黑曲霉 啤酒酵母 谷氨酸 棒状杆菌 接种 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 现代发酵工程使用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、　　　　　、罐压、通气量、搅拌、泡沫和　　　等进行监测和控制；还可以进行　　控制，使发酵全过程处于最佳状态。 发酵罐内发酵 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 发酵工程中所用的菌种大多数是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 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。 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。 生产青霉素 黄青霉 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。 一 发酵工程的基本环节 一 接种 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 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、　　　　、罐压、通气量、搅拌、泡沫和　　　等进行监测和控制；还可以进行　　控制，使发酵全过程处于最佳状态。 分离、提纯产物 获得产品 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微生物的数量、　　　　等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的　 ，要严格控制温度、pH和　 __ 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。 产物浓度 营养组分 溶解氧 如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用　　　、沉淀等方法将菌体分离和　　　，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的　　　采取适当的提取、分离和　　措施来获得产品。 溶解氧 营养 反馈 过滤 干燥 性质 纯化 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 一边阅读，一边完成学案上的表格 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? 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，这有利于发酵工程选育菌种。 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。 一 发酵工程的基本环节 一 8 发酵工程基本环节分析及应用 任务 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。 9 发酵工程基本环节分析及应用 任务 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 要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。 10 发酵工程基本环节分析及应用 任务 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物一般不是单一组分，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。 在发酵工程中，如