2024届高三生物一轮复习生物：1.3 发酵工程及其应用课件

1.3 发酵工程及其应用 本节聚焦: 什么是发酵工程？ 发酵工程的一般流程是什么？ 发酵工程在生产上有哪些重要的价值？ 1 从社会中来 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 青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素，在“二战”期间，青霉素挽救了数以万计的生命，被称为“有魔力的子弹”。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? 2 3 发酵工程的形成 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 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？ （在严格控制的环境下大规模生产发酵产品的工程） 1.菌种来源于什么？ 3.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 2.为什么要扩大培养？其目的是什么？ 5.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？ 4.发酵产品有哪几类？ 阅读书本P22-23，回答以下问题： 完成《金》P25新知一 一、发酵工程的基本环节 1.选育菌种 （1）目的： 获得_______________________ 性状优良的菌种 （2）菌种来源： 从自然界中筛选、________或____________________。 诱变育种 基因工程育种 （3）实例： 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； 某镇特产一种美酒 ，以下是对该镇环境的描述：四面环山，地势低洼，气候炎热，具有独特的微生物种群，因为与外界的空气对流循环较缓慢，所以微生物种群较稳定。这对你理解发酵工程中菌种选育的重要性有什么启示？ 优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的产量高、质量稳定等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味，因此菌种选育环节在很大程度上决定了生物发酵产物的成败 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 1.菌种来源于什么？ （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。 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。 2.扩大培养 （1）目的： 获得___________ 更多的菌种 （2）原因： 3.配制培养基： ①在菌种确定之后，要_________制备培养基。 ②在生产实践中，培养基的配方要经过________才能确定。 4.灭菌： 选择原料 反复试验 （1）灭菌原因： 发酵工程种所用的菌种大多是________，一旦有杂菌污染，可能导致_____________。 单一菌种 产量大大降低 （2）________________都必须经过严格的灭菌； 培养基和发酵设备 一、发酵工程的基本环节 2.为什么要扩大培养？其目的是什么？ （2）扩大培养所用的培养基，从物理性质上，一般选 培养基进行培养。 （液体使微生物与营养物质接触更充分，提高营养物质的利用率，利于微生物的繁殖。） 3）菌种扩大培养的最佳时期？ 将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。 液体 5.接种： 将__________的菌种投放到______中 发酵罐 扩大培养后 6.发酵罐内发酵 —发酵工程的中心环节 （1）要求： ①发酵过程中，要________培养液中___________、________等，以____________； ②要及时添加_______________，要严格控制_____、____和______等发酵条件； 随时检测 微生物数量 产物浓度 了解发酵进程 必需的营养物质 温度 pH 溶氧量 （2）严格控制发酵条件的原因： ①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； ②严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态 一、发酵工程的基本环节 3.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ （3）不同发酵条件的影响实例——谷氨酸发酵 ①在_____和______条件下会积累谷氨酸； ②在_____条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺； 中性 弱碱性 酸性 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 放料管 阀门 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取