1.3 发酵工程及其应用-2023-2024学年高二生物实践教学优质课件（人教版2019选择性必修3）

第一章 发酵工程 第3节 发酵工程及其应用 青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素，早期只能从青霉菌中提取少量青霉素，价格贵如金。 随着发酵技术的发展，如今一瓶规格160万单位的青霉素注射剂价格只要一元左右，那么工业上究竟是如何生产的呢？ 那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？ 发酵工程 发酵工程是指 ，通过 ， 。（P1） 利用微生物的特定功能 现代化工程技术 规模化生产对人类有用的产品 从社会中来 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 大规模生产发酵产品 问题：发酵工程基本环节是什么？ 新课标素养目标 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？ 我国幅员辽阔，地理生态环境多样，为各种微生物的生长繁殖提供了条件，这有利于发酵工程选育菌种。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，因此菌种选育环节很大程度上决定了生产发酵产品的成败。 二、发酵工程的基本环节 在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。 生产柠檬酸 生产啤酒 生产青霉素 生产味精 黑曲霉 啤酒酵母 黄青霉 谷氨酸 棒状杆菌 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。 接种 选育菌种 制备培养基 扩大培养 灭菌 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 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。 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。 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、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。 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、产物的浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 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。 如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。 课P22 二、发酵工程的基本环节 发酵罐内发酵 练习与应用 5. 发酵罐内发酵 电动机 发酵液 冷却夹层 生物传感器 pH计 冷却水排出口 培养物或营养物质的加入口 观察孔 温度传感器和控制装置 阀门 放料管 搅拌叶轮 空气入口 排气管 取样管 冷却水进入口 抽取样本进行检测 调节罐压 控制冷水流速调节罐温 控制溶解氧含量 使微生物与发酵液混合均匀，加快O2的溶解以及散热 二、发酵工程的基本环节 ① 发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节 ② 发酵过程的监控 5. 发酵罐内发酵 监控要点一 监控要点二 监控要点三 要在发酵过程中随时取样，检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。 及时添加必需的营养物质组分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物。 严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，已获得所需的发酵产物。 二、发酵工程的基本环节 ②② 发酵产物类型 获得产品的方法 微生物细胞 代谢物 过滤、沉淀等方法 适当的提取、分离和纯化措施 分离、提纯产物的方法措施： 6. 分离、提纯产物 二、发酵工程的基本环节 思考·讨论 发酵工程基本环节分析 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？ 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。 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。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 (1)生产条件温