1.3发酵工程及其应用课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

1.3发酵工程及其应用 1 目录 01. 导入 03. 发酵工程的应用 02. 发酵工程的基本环节 行业PPT模板http:///hangye/ 2 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？ 3 01. 导入 4 02. 发酵工程的基本环节 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。 结合图1-9“发酵工程的基本环节和发酵罐示意图”，回答下列问题 1.选育菌种时，菌种来源有哪些？你能否举例? 2.为什么要对菌种进行扩大培养？选择什么培养基扩大培养？ 3.菌种确定之后，培养基的配方如何才能确定？ 4.培养基和发酵设备都必须经过严格的什么处理？为什么？ 5.发酵罐内发酵需要注意哪些问题？ 6.用什么手段对产品进行分离、提纯 扩大培养 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 选育菌种 来源 ①自然界筛选 ②诱变育种 ③基因工程育种 实例 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 培养基的配制 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 灭菌和接种 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。 灭菌原因 接种 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。 发酵罐内发酵 中心环节 地位 注意事项 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 实例 谷氨酸发酵 分离提纯产物 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 ②代谢物: 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。 11 02. 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 结合所看视频和发酵罐示意图介绍尝试解释发酵罐的构造及各部分的作用 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； 菌种不易变异、退化等。 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。 传统发酵技术：产物一般是复杂的混合物，一般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、过滤等方法来分离和提纯产物。 发酵工程：使用的分离和提纯产物的方法较多。常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换，液相层析法、结晶法等方法。最后需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。 不能。因为为了减少或避免污染物的产生和排放，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。 17 03. 发酵工程的应用 特点 (1)生产条件温和。 (2)原料来源丰富且价格低廉。 (3)产物专一、废弃物对环境的污染小且容易处理。 在食品工业上的应用 ①生产传统的发酵产品 大豆中蛋白 小分子肽和氨基酸 酱油 黑曲霉 淋洗、调制 各种谷物、水果 酿酒酵母 各种酒类 ②生产各种各样的食品添加剂 表1-2 常用的几种食品添加剂 添加剂类型 举例 酸度调节剂 L-苹果酸、柠檬酸、乳酸 增味剂 5‵-肌苷酸二钠、谷氨酸钠 着色剂 β-胡萝卜素、红曲黄色素 增稠剂 黄原胶、β-环状糊精、结冷胶 防腐剂 乳酸链球菌素、溶菌酶 在食品工业上的应用 生产柠檬酸 生产味精 黑曲霉 谷氨酸 棒状杆菌 有些增稠剂，如明胶、琼脂等溶液，在温热条件下为黏稠流体，当温度降低时，溶液分子连接成网状结构，溶剂和其他分散介质全部被包含在网状结构之中，整个体系形成了没有流动性的半固体，即凝胶 在食品工业上的应用 ③生产酶制剂 酶制剂是指酶经过提纯、加工后具有催化功能的生物制品，主要用于催化生产过程中的各种化学反应。 目前已有50多种酶制剂用于食品生产。如α­淀粉酶、β­淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等； 啤酒的工业化生产流程 啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的。其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。主发酵阶段: 酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成。后发酵阶段：发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 主发酵 消毒 终止