1.3.1 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 第1课时 第一章 人教版 选择性必修3 青霉素 是世界上第一个应用于临床的抗生素。 你知道青霉素的历史吗？ 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。 早期1瓶规格大概20万单位的青霉素最高卖到 一根金条 如今1瓶规格160万单位的青霉素注射剂 一元 ？ 目录 CONTENTS 发酵工程的应用 2/ 发酵工程的基本环节 1/ 任务一、自主阅读教材P22页，了解发酵工程的概念和基本环节 对发酵原理的认识 微生物纯培养技术建立 密闭式发酵罐设计成功 严格控制环境条件(温度、pH、溶解氧、压强、营养物、泡沫等) 大规模生产发酵产品 微生物的特定功能 现代化工程技术 利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术， 生产对人类有用的物质的技术体系。 ——发酵工程 一、发酵工程的基本技术 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 发酵工程的基本环节一般包括： 有没有你熟悉的环节？ 一、发酵工程的基本技术 5 1.选育菌种 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決定了生产发酵产品的成败。 一、发酵工程的基本技术 例1：生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的黑曲霉。 生产味精就需要筛选谷氨酸棒状杆菌 例：使用基因工程改造的啤酒酵母生产啤酒。 ①.目的： 获得性状优良的菌种 ②.菌种来源： 1.从自然界中筛选 2.诱变育种 3.基因工程育种 例：通过不断诱变选育，得到青霉素产量高的菌株-黄青霉 1.选育菌种 一、发酵工程的基本技术 7 性状优良菌种 发酵工程基本环节： 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）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；发酵条件容易控制； ③菌种不易变异、退化等。 1.选育菌种 3.优良菌种特点（了解，不做考试要求）： 第一，应选择高产的菌种，使菌种的发酵产物中，需要的产物多，不需要的产物少； 第二，培养基来源充足且廉价，被转化的效率高； 第三，菌种发酵产物易于分离； 第四，菌种对环境没有明显或潜在的危害； 第五，菌种的遗传特性和生产能力稳定。 1.选育菌种 选育优良的菌种是发酵工程的首要条件 一、发酵工程的基本技术 2.扩大培养 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，再进行培养。 1.目的： 2.原因： 一间教室如果长为8米,宽为6米,高有4米,概有192立方 3.如何扩大培养： （了解，不做考试要求） 快速增加菌种数量，确保有充足的菌体参与发酵 一、发酵工程的基本技术 3.如何扩大培养： （了解，不做考试要求） 一、发酵工程的基本技术 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。 如：青霉素培养基的碳源主要是工业用葡萄糖或淀粉的酶水解物，氮源为玉米浆、硫酸铵或氨水，无机盐主要有硫酸钠和磷酸二氢钾等。 发酵培养基要求菌种能大量生产目的产物，所用原料廉价且易于获得。 你知道青霉素如何从天价变为白菜价的吗？ 3.配制培养基 一、发酵工程的基本技术 1.灭菌操作： 在发酵之前必须采用高压蒸汽对大型发酵罐、培养基和附属设备进行灭菌。 2.原因： 发酵工程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。 例如，在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉。 4.灭菌 避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量 5.接种 将 的菌种投放到 中。 发酵罐 扩大培养后 一、发酵工程的基本技术 1）随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，了解发酵进程。 2）要及时添加必需的营养成分， 3）要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件； 为什么要严格控制发酵条件？ 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； 实例——谷氨酸发酵 ②严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态。 —发酵工程的中心环节 在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸 在酸性条件下会积累谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺 6.发酵罐发酵 一、发酵工程的基本技术 D1 C3 B3 C2 D2 B4 A4 A2 A3 A1 B1 B2 B5 C1 装置编号 主要用途 A1-A3 A4 B1-B5 C1、C2