1.3 发酵工程及其原理-【点亮课堂】2023-2024学年高二生物优选备课课件（人教版2019选择性必修3）

第1章　发酵工程 人教版高中生物 选择性必修3 发酵工程及其应用 科学探究、科学思维 根据发酵产品和利用微生物的不同，讨论发酵工程中的发酵条件及控制方法。 生命观念 基于发酵工程的基本环节和应用实例，阐明发酵工程的概念。 社会责任 认可发酵工程在生产上重要的应用价值。 目标要求 从社会中来 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； 农业沼气发酵罐 使用了食品工业发酵产生的添加剂的果汁 医药工业中的发酵工程产药 农牧业中发酵工程产生的微生物肥料 发酵工程的基本环节 结合图1-9，完成P23【思考.讨论】 怎样对菌种进行扩大培养？扩大培养所用的培养基，从性质上分类，是什么类型的培养基？ 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？ 怎样对发酵条件进行调控以满足微生物生长的需要？ 简述发酵工程的基本环节的具体内容。发酵工程的中心环节？ 怎样才能得到优良菌种？ 配制培养基需要考虑哪些因素？ 发酵排出气体和废弃培养液等是否可以直接排入外界环境中？ 发酵工程的基本环节 选育菌种 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？ 优良菌种特点 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。 发酵工程的基本环节 选育菌种 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。 生产微生物直接合成的产物 生产微生物不能合成的产品 如青霉素、谷氨酸等，则可从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学的方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。 用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程细胞或工程菌，从而达到生产相应产品目的。 例：生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的黑曲霉。 例：使用基因工程改造的啤酒酵母生产啤酒。 获得性状优良的菌种 目的： 7 发酵工程的基本环节 扩大培养 选育菌种 获得更多的菌种 将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。 发酵工程一般使用液体培养基 ② 增加菌种数量，缩短生产周期 怎样对菌种进行扩大培养？ 扩大培养所用的培养基，从性质上分类，是什么类型的培养基？ 目的： 发酵工程的基本环节 配制培养基 扩大培养 在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。 生产实践中，培养基配方要经过反复实验才能确定（即不断优化培养基） 配制培养基需要考虑哪些因素？ 发酵工程的基本环节 配制培养基 扩大培养 在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。 生产实践中，培养基配方要经过反复实验才能确定（即不断优化培养基） 配制培养基需要考虑哪些因素？ 灭菌 为什么要灭菌？ 发酵工程所用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。 发酵工程的基本环节 接种 灭菌 将扩大培养的菌种投放到发酵罐中。 发酵工程的基本环节 发酵罐内发酵 接种 监控要点一 监控要点二 监控要点三 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 实例：谷氨酸的发酵生产： 在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。 发酵工程的基本环节 分离、产物提纯 发酵罐内发酵 发酵产品是微生物细胞本身 发酵产品是代谢物 （根据产物的性质） 发酵结束之后 过滤、沉淀等方法 菌体分离和干燥 产品 发酵结束之后 提取、分离和纯化 产品 发酵工程的基本环节 获得产品 分离、产物提纯 发酵罐内发酵 接种 配制培养基 扩大培养 灭菌 选育菌种 发酵工程的改进方面 项目 发酵工程 传统发酵技术 区别 菌种 对发酵条件的控制 产品 处理 生产规模和产品 分离和提纯产物的方法较多。最后需要进行质量检查。 不会再对产物进行分离和提纯处理，或仅采用简单沉淀、过滤等