1.3 发酵技术及应用- 2023-2024学年高二生物同步备课优质课件（人教版2019选择性必修3）

第1章 第3节 发酵工程及应用 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。 那么在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢? 一代神药——青霉素（视频） 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。 学习目标 目标 01 02 03 根据发酵产品和利用微生物的不同，讨论发酵工程中的发酵条件及控制方法。（科学探究） 基于发酵工程的基本环节和应用实例，阐明发酵工程的概念。（科学思维） 认可发酵工程在生产上重要的应用价值。（社会责任） 3 微生物纯培养技术的建立 密闭式发酵罐的设计成功 人们对发酵原理的认识 发酵工程形成 发酵工程：是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。 一、发酵工程的形成 那么发酵工程的基本环节是什么呢？应用发酵工程能够生成哪些产品呢？ 二、发酵工程的基本环节 醋厂制醋主要包括哪些环节? 选育菌种时，菌种来源有哪些？你能否举例 为什么要进行扩大培养？ 菌种确定之后，培养基的配方如何才能确定？ 培养基和发酵设备都必须经过严格的什么处理？为什么？ 发酵罐内发酵需要注意哪些问题？ 用什么手段对产品进行分离、提纯 请结合教材22-23页发酵工程的基本环节和发酵罐示意图,回答以下问题： 接种 灭菌 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 目的: 菌种来源： 实例： 选育菌种 扩大培养 配制培养基 (1)醋厂制醋主要包括哪些环节? (2)选育菌种时，菌种来源有哪些？你能否举例 获得性状优良的菌种。 自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种。 筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸； 使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期。 二、发酵工程的基本环节 中心环节 接种 灭菌 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 选育菌种 扩大培养 配制培养基 二、发酵工程的基本环节 (3)为什么要进行扩大培养？ (4)菌种确定之后，培养基的配方如何才能确定？ 目的:获得更多的菌种 原因：工业发酵罐的体积一般较大，因此，需要接入的菌种总体积大 扩大培养的培养基：一般为液体培养基。 选择原料制备培养基（结合菌种代谢特点）；在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定 二、发酵工程的基本环节 接种 灭菌 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 选育菌种 扩大培养 配制培养基 青霉素生产中被杂菌污染，杂菌分泌青霉素酶，将青霉素分解。 对生产环境需进行消毒处理 (5)培养基和发酵设备都必须经过严格的什么处理？为什么？ 培养基和发酵设备 对通入的空气进行灭菌 ①灭菌原因: ②灭菌对象: ③实例: 所用菌种多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大降低。 ①灭菌目的: 避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量 二、发酵工程的基本环节 接种 灭菌 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 选育菌种 扩大培养 配制培养基 (6)发酵罐内发酵需要注意哪些问题？ 随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程； 要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件。 及时添加必需的营养组分， 地位： ② 注意事项： 接种 灭菌 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 选育菌种 扩大培养 配制培养基 (6)发酵罐内发酵需要注意哪些问题？ 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成； ③ 严格控制： 在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸； 在条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺； ④实例——谷氨酸发酵： 二、发酵工程的基本环节 二、发酵工程的基本环节 接种 灭菌 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 选育菌种 扩大培养 配制培养基 (7)用什么手段对产品进行分离、提纯？ ①微生物细胞本身: 发酵结束之后,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥 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。 ②代谢物: 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 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 温度传感器和控制装置 冷却水进入口 阀门 放料管 编号 主要用途 A区 B区 C区 D区 控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养 通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程。 取样器也可以通过取样判断发酵状态和程度。 通过控制冷水流速调节罐温 电机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气溶解以及散热。 二、发酵工程的基本环节 调节罐压 需要考虑的因素包括： 在低成本的培养基上能迅速生长繁殖； 生产所需代谢物的产量高； 发酵条件容易控制； 菌种不易