1.3 发酵工程及其应用-【易备课】2023-2024学年高二生物同步教学精优课件（人教版2019选择性必修3）

第3节 发酵工程及其应用 第1章 发酵工程 选修三 发酵工程的基本环节 1 发酵工程的应用 2 目录 习题检测 3 1.概述发酵工程及其基本环节。 2.举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值。 一、学习目标 二、重点 发酵工程的基本环节、发酵工程的基本应用。 发酵工程的基本环节。 三、难点 发酵工程的基本环节 1 问题探讨 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，1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呢？ 通过发酵工程生产 5 问题探讨 工业上，青霉素的产生按照发酵工程的基本环节进行：首先进行青霉素生产菌高产菌种的选育；然后将高产菌种进行扩大培养增加菌种数量，同时配制适合青霉素生产菌生长的培养基进行灭菌；在无菌条件下将大量 优良高产菌种接种到培养液中， 控制温度、pH、溶解氧等发酵 条件进行发酵；发酵结束后进 行青霉素的分离、提纯，就可 以得到大量青霉素。 6 发酵工程的基本环节 1 一、发酵工程的概念 是指利用 的特定功能，通过现代工程技术， 生产对人类有用的产品。它涉及 、 等方面。 微生物 规模化 菌种的选育和培养 产物的分离和提纯 选育 高产菌种 扩大培养 配制 培养基 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、 提纯产物 获得产品 7 习题巩固 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決定了生产发酵产品的成败。 8 发酵工程及其应用 2 二、发酵工程基本环节分析 选育菌种 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 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。 扩大培养 灭菌 配制培养基 接种 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 9 二、发酵工程基本环节分析 选育菌种 扩大培养 灭菌 配制培养基 接种 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 扩大培养的原因： 工业发酵罐的体积一 般为及时立方米到几百立 方米，接入的菌种总体积 需要几立方米到几十立方米。 怎样扩大培养？ 将培养到增长速率最快时期的菌体分开，再进行培养。 10 二、发酵工程基本环节分析 选育菌种 扩大培养 灭菌 配制培养基 接种 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 1.类型： 2.要求： ①根据菌种的代谢类型，选择不同的材料配制培养基。 ②配置的培养基应包括微生物生长所需的碳源、氮源、 水、无机盐及特殊营养要求。 ③应尽量降低生产成本，以得到更高的经济效益。 ④配置的培养基要经过反复试验才能大规模应用。 发酵工程一般使用液体培养基。 11 二、发酵工程基本环节分析 选育菌种 扩大培养 灭菌 配制培养基 接种 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 ①发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种。 ②灭菌的原因： 杂菌与菌种之间形成种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。 ③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。 12 二、发酵工程基本环节分析 选育菌种 扩大培养 灭菌 配制培养基 接种 发酵罐内发酵 分离提纯产物 获得产品 ①发酵过程的监控： 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。 发酵工程的中心环节 13 发酵罐示意图 抽取样本进行检测 调节罐温 控制溶解氧 使微生物与发酵液混合均匀，加快O2的溶解以及散热 调节罐压 培养物或营养物质的加入口 观察孔 取样管 电动机 排气管 pH计 冷却水排出口 冷却夹层 发酵液 搅拌叶轮 生物传感器装置 空气入口 温