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

第十单元　生物技术与工程 第33讲 发酵工程 微生物的基本培养技术 01 微生物的选择培养和计数 02 传统发酵技术应用 03 发酵工程及其应用 04 目录 考点四　 发酵工程及其应用 04 [概念摘要]发酵工程为人类提供多样的生物产品。 大规模生产发酵产品 微生物的特定功能 现代化工程技术 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) 1、发酵工程 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。 （1）概念： 4 1、发酵工程 （2）对发酵工程概念的理解 ①微生物：包括来自自然界的微生物(即“常规菌”)和基因重组的微生物(即“工程菌”)。 ②产品：通过微生物的大量繁殖获得所需产品。包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。 ③实质：利用微生物进行产品生产(如次生代谢物和菌体本身)。 5 01 发酵工程的基本环节 菌种选育 扩大培养 发酵罐内发酵 配制培养基 灭菌 接种 分离、提纯产物 获得产品 影响 2、发酵工程基本环节分析 （1）选育菌种 ①目的： 获得_________________ 性状优良的菌种 ②菌种来源： 从自然界中筛选、 或 。 诱变育种 基因工程育种 ③实例： 筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸； 使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期。 优点：经济实惠 缺点：自发突变频率低，出现优良性状可能性小，需要时间长 自然筛选 诱变育种或基因工程育种 优点：育种时间短、提高发酵产物纯度、减少副产物 缺点：技术要求高 2、发酵工程基本环节分析 （2）扩大培养 ①目的： 获得 。 更多的菌种 ②原因： 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。 （3）配制培养基 ①要根据确定的菌种选择合适的原料制备培养基。 ②在生产实践中，培养基的配方要经过 才能确定。 反复试验 2、发酵工程基本环节分析 （4）灭菌 ①灭菌原因： 发酵工程种所用的菌种大多是 ，一旦有杂菌污染，可能导致 。 单一菌种 产量大大降低 ② 都必须经过严格的灭菌。 培养基和发酵设备 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。 （5）接种 将 的菌种投放到 中。 发酵罐 扩大培养后 2、发酵工程基本环节分析 （6）发酵罐内发酵 ——发酵工程的中心环节 ①发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等以了解发酵进程。 ②要及时添加必需的营养组分，来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多发酵产物。 ③要严格控制发酵温度、pH、溶解氧等发酵条件，以保证产品质量和产量。 2、发酵工程基本环节分析 （7）分离、提纯产物 方法： ①发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用 、 等方法将菌体 和 ； ②发酵产品是微生物代谢物时，可根据 采取 的 、 和 措施来获得产品。 过滤 沉淀 分离 干燥 产物的性质 适当 提取 分离 纯化 （8）获得产品 啤酒 味精 2、发酵工程基本环节分析 3、发酵工程的应用 【概念辨析】 1．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。( ) 2．分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。( ) 3．在连续培养过程中补充的同种培养液和空气须先灭菌。( ) 4．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。( ) 5．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。( ) √ √ √ √ × 生产流程 操作目的 发芽 产生淀粉酶分解淀粉 焙烤 加热杀死胚，终止麦芽生长，减少有机物消耗，保留营养物质，但不使淀粉酶失活 碾磨 使干燥的麦芽研磨成麦芽粉，便于糖化 糖化 淀粉酶将淀粉分解，形成糖浆 蒸煮 ①产生风味组分；②使酶失活；③灭菌 发酵 酵母菌将糖转化为酒精和CO2 消毒 杀死啤酒中的大多数微生物，延长保存期 终止 过滤、调节、分装、出售 1、啤酒的工业化生产流程及发酵过程 （1）啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的 14 1、啤酒的工业化生产流程及发酵过程 （2）“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别 15 2、基因工程