1.3 发酵工程及其应用（课件）-【帮课堂】2023-2024学年高二生物同步学与练（人教版2019选择性必修3）

第1章 发酵工程 1.3 发酵工程及其应用 发酵工程：是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。 1 2 概述发酵工程及其基本环节 举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值 学习目标 目 生物学 高中 世界上第一种应用于临床的抗生素——青霉素 从社会中来 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? 亚历山大·弗莱明 一、发酵工程的基本环节 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。 一、发酵工程的基本环节 接种 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 排气管 排出口 温度 进入口 空气 一、发酵工程的基本环节 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。 接种 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 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 营养成分 溶解氧 溶解氧 营养 反馈 一、发酵工程的基本环节 接种 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 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。 过滤 干燥 性质 纯化 一、发酵工程的基本环节 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。 2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 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。 一、发酵工程的基本环节 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的组分，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，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离提纯产物。 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，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附或离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品 一、发酵工程的基本环节 4.在进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液等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气培养液进行二次清洁或灭菌处理。 二、发酵工程的特点和应用 产物专一 生产条件温和 原料来源丰富且价格低廉 废弃物对环境污染小且容易处理 发酵工程的特点 在食品工业上的应用 在医药工业上的应用 在农牧业上的应用 在其他方面的应用 发酵工程的应用 二、发酵工程的应用 利用霉菌发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产各种酒类： 生产各种各样的食品添加剂，如食品酸度调节剂——柠檬酸，增味剂——谷氨酸钠等。 生产传统的发酵产品，如酱油、各种酒类等 生产酶制剂，如淀粉酶、果