1.3发酵工程为人类提供多样的生物产品课件2023-2024学年高二下学期生物浙科版选择性必修3

发酵工程为人类提供多样的生物产品 第2课时 第3节 浙科版 选择性必修3 1 1.能概述发酵工程的基本过程 2.能举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值 学习目标 新知学习 课堂总结 2024/2/1 ？ 问题探讨 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。那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？ 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 学习目标 新知学习 课堂总结 发酵工程的基本过程 微生物纯培养技术的建立 密闭式发酵罐的设计成功 1.人们对发酵原理的认识： 发酵工程形成 现代发酵工业大多是采用好氧、液体、深层、分批及单一纯种发酵的方式组合进行的 学习目标 新知学习 课堂总结 2.发酵工程的基本过程 选育菌种 配制培养基 接种 灭菌 扩大培养 在自然界中筛选或通过诱变育种、基因工程育种等方式获得优良菌种 菌种确定后，要选择原料制备培养基。配方往往要反复试验才能确定 工业发酵罐体积大，接入的菌种多，发酵前要对菌种扩大培养 发酵工程使用的菌种多为单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大降低。培养基和发酵设备均需严格灭菌 学科网原创 学习目标 新知学习 课堂总结 接种 发酵罐内发酵 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。 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。 发酵罐示意图 学习目标 新知学习 课堂总结 分离、提纯 产物 获得产品 发酵罐内发酵 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。 学习目标 新知学习 课堂总结 控制发酵过程是保证发酵生产高效顺利进行的重要措施 （1）pH、氧气、温度等会影响微生物的发酵产物 酿酒酵母 中性或酸性条件下 碱性条件下 -----产生乙醇和二氧化碳 -----产生甘油 （2）菌种在不同的发酵阶段要求的环境条件是不同的 谷氨酸发酵中 适量通气 通气不足 -----生成谷氨酸 -----生成乳酸或琥珀酸 学习目标 新知学习 课堂总结 分离或提纯发酵产品是工业发酵制取产品必经的步骤 （1）发酵的产品是菌体本身-------采用过滤、沉淀等方法 （2）发酵的产品是微生物的代谢产物 -------采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法 学习目标 新知学习 课堂总结 微生物工业发酵的基本过程 学习目标 新知学习 课堂总结 选育高产、优质的菌种----是发酵工业的前提条件 第一，应选择高产的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物少 第二，培养基来源充足且廉价，被转化的效率高 第三，菌种发酵产物易于分离 第四，菌种对环境没有明显或潜在的危害 第五，菌种的遗传特性和生产能力稳定 思考·讨论 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? 学习目标 新知学习 课堂总结 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? 2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要? 需要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，同时添加必要的营养组分，保证发酵生产高效顺利进行。 传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是复杂的混合物，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，常采用过滤、离心、沉淀、萃取和蒸馏等方法；在进一步纯化阶段，会采用离子交换、层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢产物还是菌体本身，都需要经讨质检合格后才能成为正式产品。 学习目标 新知学习 课堂总结 4、进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液能直接排放到外界环境中吗？为什么？ 不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理 学习目标 新知学习 课堂总结 发酵工程的的应用 ①生产条件温和； ②原料来源丰富且价格低廉； ③废弃物对环境的污染小和容易处理。 因此，发酵工程在食品工业、医药