1.2 发酵工程为人类提供多样化生物产品-2023-2024学年上海地区高二生物同步备课高效课件（沪科2020选择性必修3）

选修3 生物技术与工程 第1章 发酵工程 第2节 发酵工程为人类提供多样化生物产品 本节重点 1、说出常见的传统发酵食品，并说出其制作流程使用的菌种 2、发酵工程的基本环节 3、发酵工程的应用 很早以前，人类就发现熟透或刚开始腐烂的果子会发出醉人的香味。 随着经验的积累，人类逐渐掌握了制作果酒和果醋的技术。 最终形成果酒独特的风味和色泽。 果酒是以新鲜水果或果汁为原料、经酵母发酵而成的、含有一定酒精的发酵酒。 果酒在发酵过程中发生了一系列复杂的生化反应， 果醋是在果酒基础上，进行醋酸发酵酿制而成的饮料醋，兼具水果和醋的香味。 果醋中含有机酸、氨基酸、醇类及多种维生素等成分，营养丰富。 观看《果酒和果醋制作过程》视频 莫名变质 发酸 求助巴斯德 葡萄糖酒变质是由于 有害微生物的作用 如何既能干掉有害微生物 又能尽可能保留葡萄酒的口感 把酒加热到62℃，保持30 min 这种方法就是著名的“巴氏消毒法” 酸奶是以牛奶为主要原料，经乳酸菌发酵生产的一种具有较高营养价值的特殊风味产品。 用于酸奶发酵的是乳酸菌。 发酵过程中，牛奶中的糖类、蛋白质被分解成更易消化和吸收的小分子物质，还可产生多种维生素。 同时，由于乳酸菌可将牛奶中的乳糖转化成乳酸，因此，酸奶还适合乳糖不耐受的人群饮用。 观看《酸奶制作过程》视频 以上生产过程都属于传统发酵， 传统发酵以自然发酵工艺为主，生产过程难以精确控制， 主要依靠操作者的经验判断。 产品产量和质量控制水平都大幅度提高； 摆脱经验限制，精确控制生产过程的现代发酵工业出现在第一次世界大战期间， 由于微生物分离纯化和无杂菌发酵技术的建立， 建立了完整的好氧发酵技术体系和装备，奠定了现代发酵工程技术的理论和实践基础。 在第二次世界大战时期，青霉素需求量的急剧增加推动了好氧液体发酵技术的发展， 观看《使用现代发酵工程生产酸奶》 发酵工业依靠微生物的生命活动，能在生产设备中把各种原料转化成产品。 发酵生产所用的菌种是具有特定功能的微生物。 利用这些特定功能可以生产人们所需的各种产品。 菌种是发酵工业的灵魂。 再经过筛选、纯化和诱变育种后才选育成功的。 而采用基因工程改造或构建工业生产菌种，已成为最新、最有力的育种技术手段。 目前，工业生产应用的优良菌种绝大多数是从自然界中分离得到野生型菌株， 生物工程中为微生物或动植物细胞的生长代谢提供场所，使其大量积累目的产物的装置称为生物反应器。 发酵罐是发酵工业中常用的生物反应器， 现代发酵常用的大型发酵罐，规模可以从几十立方米到几百立方米。 一般采用计算机自动化控制、自动收集和分析数据，并实现最优条件控制。 导致产品产量降低、质量下降，造成严重的经济损失。 因此，在发酵之前必须采用高压蒸汽对大型发酵罐、培养基和附属设备进行灭菌。 现代发酵工业大多数是纯种培养， 发酵过程一旦污染杂菌后，杂菌会与生产菌争夺营养， 并分泌一些抑制生产菌生长、改变培养液性质或抑制产物合成的有毒副作用的物质， 在发酵工业中，从原料到产品的生产过程非常复杂，包含了一系列相对独立的操作环节. 发酵过程控制参数主要包括温度、pH、溶解氧、搅拌转速、营养物浓度和泡沫等。 人们需要采用不同的方法进行分离并提纯，最终得到商品化的产品。 以满足微生物生长和代谢的要求，发挥其最大生产能力，获得目的产物。 这些有机物不仅满足生产者自身生长发育的需要，而且为其他生物类群提供食物和能量。 微生物发酵过程可以通过自动控制技术对参数进行实时检测和调控， 在发酵完成后,根据发酵产物性质的不同， 青霉素作为在临床上广泛应用的抗生素，主要通过微生物发酵进行生产。 最初生产菌为点青霉菌， 生产能力仅为几十单位/mL发酵液。 在发现适合液体培养的产黄青霉后，生产能力达到100单位/mL发酵液。 无机盐主要有硫酸钠和磷酸二氢钾等。 产黄青霉生长的最适温度为30℃，而生产青霉素的最适温度是20℃。 发酵后期的温度控制在23℃左右(既能让青霉素产量较高，繁殖速度也不至于太低)。 青霉素合成的适宜pH为6.5左右。 溶解氧水平主要与无菌空气的通气量及搅拌转速密切相关。 发酵过程中还会产生较多泡沫，需要补入消泡剂。 青霉素培养基的碳源主要是工业用葡萄糖或淀粉的酶水解物， 氮源为玉米浆、硫酸铵或氨水， 因此在生产中，将发酵前期温度控制在26℃左右(既能让青霉素繁殖速度较快，青霉素产量也不至于太低)， 青霉素发酵对溶解氧水平比较敏感， 蒙古酸奶等。 我国劳动人民利用发酵技术生产食品历史悠久，形成了各种各样的具有地方特色的发酵食品。 如山西老陈醋、 绍兴黄酒、 四川泡菜、 北京豆腐乳、 用于延长天然食品的保存期，同时也赋予了食品独特的发酵风味。 而且能发酵生产多种食品添加剂。 传统食品发酵技术起源于食品保藏， 利用现代发酵技术不仅能提高传统