1.3 发酵工程及其应用-2023-2024学年高二生物同步优选备课一点通（人教版2019选择性必修3）

第3节 发酵工程及应用 1 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，一瓶规格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？ 选育菌种 扩大培养 培养基的配制、灭菌 接种 发酵罐内发酵 产品的分离、提纯 1、随着人们对 的认识， 技术的建立，以及 的设计成功，人们能够在严格控制的环境条件下，大规模生产发酵产品，发酵工程逐步形成。 发酵原理 微生物纯培养 密闭式发酵罐 2、发酵工程的环节： 一般包括：菌种的选育 扩大培养 培养基的配制、灭菌 接种 发酵 产品的分离、提纯等 一、发酵工程的基本环节 一、发酵工程的基本环节 1.选育菌种 （1）目的：获得 。 （2）菌种来源 、________或 。 自然界中筛选 诱变育种 基因工程育种 性状优良的菌种 （3）菌种选育的重要性（意义） 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。 （4）实例 生产柠檬酸需要筛选产酸量高的黑曲霉。 使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵过程、缩短生产周期。 2.扩大培养 （1）目的：获得 。 （2）原因： 一般较大，因此，需要接入的 大（数目多） （3）扩大培养的培养基一般为 。 工业发酵罐的体积 菌种总体积 更多的菌种 液体培养基 一、发酵工程的基本环节 3.配制培养基、灭菌 （1）配制要求 ①在 ，（结合菌种代谢特点）选择原料制备培养基；②在生产实践中，培养基的配方要经过 才能确定 （即不断优化培养基）； （2）灭菌原因 发酵工程中所用的菌种大多是 ，一旦有杂菌污染，可能导致 。 （3）灭菌目的 。 反复试验 菌种确定之后 单一菌种 产量大大下降 避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量 培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。 一、发酵工程的基本环节 电动机D1 排气管C3 pH计B3 冷却水排出口C2 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮D2 生物传感器装置B4 空气入口A4 放料管A2 A3阀门 A1培养物或营养物质的加入口 B1观察孔 B2取样管 B5温度传感器和控制装置 C1冷却水进入口 发酵容器：________ 发酵罐 装置编号 主要用途 A1-A3 A4 B1-B5 C1、C2 C3 D1、D2 控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养 控制溶解氧 通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程，B2处抽取样品进一步检测 通过控制冷水流速调节罐温 调节罐压 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 一、发酵工程的基本环节 4.接种 将 的菌种投放到 中 发酵罐 扩大培养后 一、发酵工程的基本环节 5.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节 （1）地位 发酵罐内发酵是发酵工程的 。 （2）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。 （3）严格控制发酵条件的原因 随时检测 中心环节 微生物数量 产物浓度 了解发酵进程 必需的营养组分 温度 pH 溶解氧 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 5.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节 （4）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 ①谷氨酸发酵常用菌种为谷氨酸棒状杆菌。 ②谷氨酸棒状杆菌的代谢类型为异养需氧型，其与有氧呼吸有关