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选择性必修3

第3节 发酵工程及其应用 传统发酵技术 利用天然存在的菌种、菌种差异、杂菌情况不明、发酵过程的控制却乏标准，发酵食品的品质不一。 发酵工程 缩短发酵时间，确保品质稳定 微生物培养，筛选单一菌种，再接种到物料中发酵 发酵工程 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。 发酵工程的基本环节有哪些？ 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 发酵工程基本环节： 1.选育菌种 产柠檬酸量高的黑曲霉 基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵过程，缩短生产周期 1）发酵工程选用的菌种时需要考虑哪些因素? ①大量高效合成目的产物(副产的少)； ②菌种不易变异、退化等； ③能在低成本的培养基上快速生长繁殖； ④发酵条件易控制 。 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。 菌种来源 2.扩大培养 快速增加菌种数量，确保有充足的菌体参与发酵 目 的： 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。 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 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。 1)工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，在进行接种前，要对菌种进行扩大培养。 3.配制培养基 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。 优化培养基设计（成分、比例等） 4.灭 菌 避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。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。 将 的菌种投放到 中。 发酵罐 扩大培养后 5.接 种 目 的： 实例： 在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，杂菌分泌青霉素酶就会将青霉素分解掉。 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 温度传感器及控制装置 冷却水进入口 阀门 空气入口 放料管 生物传感器装置 搅拌叶轮 发酵液 冷却夹层 冷却水排出口 pH计 排气管 电动机 6.发酵罐发酵 —发酵工程的中心环节 及时添加必需的营养组分 了解发酵进程：随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等 同种微生物生长繁殖所需的最适温度和积累代谢物所需的最适温度往往不同。 排出气体，调节罐压 同一微生物由于培养环境PH不同，可能会积累不同的代谢物。 1.使微生物充分与原料接触，提高原料利用率。 2.增加培养液中氧气含量 通入氧气，增加培养液的溶氧量 发酵过程的监控： a、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； b、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； c、严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与搅拌等发酵条件，已获得所需的发酵产物。 方法： 发酵液 预处理 细胞分离 细胞破碎 初步纯化 高度纯化 成品加工 细胞破碎分离 胞外产物 加热 调pH 沉降 离心 过滤 研磨 离心 萃取 过滤 沉淀 吸附 萃取 层析 电泳 结晶 离子交换 干燥 结晶 1）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得到产品。 2）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。 7.分离、提纯，获得产品 发酵生产排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境，需如何处理? 二次清洁或灭菌处理。达到清洁生产的要求。 发酵工程的应用 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 02 1、在食品工业上的应用 （1）生产传统的发酵产品 ①实例1——生产酱油 大豆 黑曲霉产生 蛋白酶 小分子肽和氨基酸 淋洗、 调制 酱油 ②实例2——酿酒 谷物、水果 酿酒酵母无氧条件 酒精+CO2 各种酒类 生产传统的发酵产品，如酱油、各种酒类等 思考·讨论：啤酒的工业生产流程 【酿制啤酒的原理】 啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的。 思考·讨论 啤酒的工业化生产流程 主发酵 发芽 焙烤 碾磨 糖化 蒸煮 发酵 消毒 终止 后发酵 完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成。 主发酵结束后，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。 啤酒的工业化流程 （2)生产食品添加剂 ①食品添加剂作用 增加食物的营养，改善食品的口