1.3 发酵工程及其应用（教学讲义）-2023-2024学年高二生物下学期同步教学讲义（2019人教版选择性必修3）

第1章 发酵工程 第3节 发酵工程及其应用 学习目标 必备知识 一、发酵工程的基本环节 二、发酵罐 三、发酵工程的应用 拓展延伸 高考链接 模拟演练 1. 掌握发酵工程的基本环节 2.理解发酵工程在农业、食品工业、医药工业及其他工业生产上有重要的应用价值 一、发酵工程的基本环节 1．选育菌种：性状优良的菌种可以从 中筛选出来，也可以通过 或 获得。 2．扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行 。 3．配制培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。培养基的配方要经过 才能确定。 4．灭菌： 和 都必须经过严格的灭菌。 5．接种：扩大培养的菌种和灭菌后的 加入发酵罐中 6．发酵罐内发酵：在发酵过程中，要随时检测培养液中的 、 等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的 ，要严格控制 、 和溶解氧等发酵条件。 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 等方法将菌体分离和干燥得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的 措施来获得产品。 2、 发酵罐 1.发酵装置分析 发酵装置 作用 （1） 培养物或营养物质的加入口，阀门和放料口：控制培养物以一定 进入、流出发酵罐，实现 。 （2） 空气入口：控制 。 （3） 观察孔、取样管、温度传感器和控制装置、生物传感器装置、pH计：通过肉眼观察、仪器检测等 ，取样管处抽取样品进一步检测。 （4） 冷却水进入口和排出口：通过控制冷水流速调节 。 （5） 排气管：调节罐压 （6） 电动机和搅拌叶轮：电机带动叶轮转动进行搅拌，使 ，加快 以及散热。 2.发酵罐使用注意事项： (1)发酵罐在使用前要进行 ，培养基和发酵设备一般用 灭菌，空气采用 的方法除菌。 原因分析：在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成 关系，对发酵过程造成不良影响；要在发酵前对培养基和发酵设施进行严格的灭菌处理；用 、 的方式，杀死所有 的胞体、芽孢和孢子。 (2)对于需氧发酵，为了防止杂菌污染。应该从空气入口通入 空气。 三、发酵工程的应用 1.发酵工程的特点： （1）生产条件 。 （2）原料来源丰富且价格低廉。 （3）产物 。 （4）废弃物对环境 和容易处理。 (1)在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品 a．以 为主要原料，利用产生 的霉菌生产酱油。 b．以谷物或 等为原料，利用酿酒酵母发酵生产各种酒类。 ②生产各种各样的食品添加剂 食品添加剂不仅可以增加食品的 ，改善食品的 、色泽和品质，有时还可以延长食品的 。 a．柠檬酸可以通过 的发酵制得。 b．由 发酵可以得到谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。 ③生产酶制剂 常用酶制剂有α­淀粉酶、 、果胶酶、 和脂肪酶等。目前，已有50多种酶制剂成功用于食品的直接生产、改进 、简化生产过程、改善产品的 和口味、延长食品储存期和提高产品 等方面。 (2)在医药工业上的应用 ①发酵工程可以生产抗生素、 、激素和 等。 ②基因工程、 工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。 ③应用实例 a．生长激素释放抑制激素最初从 中提取，远远不能满足需要，利用经过 改造的微生物进行发酵生产，产量大幅提升，价格降为原来的几百分之一。 b．将乙型肝炎病毒的抗原基因转入 ，再通过发酵生产乙型肝炎疫苗。 c．未来甚至还可能用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的 、 等化合物。 (3)在农牧业上的应用 ①生产微生物肥料 a．作用：利用微生物在代谢过程中产生的 、 等来增进土壤肥力，改良土壤 ，促进植株生长。有的微生物肥料还可以抑制土壤中 的生长，从而减少病害的发生。 b．类型：常见的有 肥和 肥等。 ②生产微生物农药 a．