科技探索之路——从传统发酵技术导发酵工程 课件 2024—2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

科技探索之路 ——从传统发酵技术到发酵工程 人类很早就认识到发酵现象，几千年前就已经利用发酵技术了，不过发酵工程的形成，却是建立在有关科学和工程技术发展的基础上的。 约 9000 年前 约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其它食品，如酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不明白其中的原理。 我国战国时期 盛酒的青铜器和其中的酒 汉代砖刻上的酿酒图 约 9000 年前 约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其它食品，如酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不明白其中的原理。 汉代砖画酿酒图 约 9000 年前 约9000年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其它食品，如酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。这种传统发酵技术促进了中华民族特有的饮食文化的形成，但在几千年的时间里，人们并不明白其中的原理。 酱油 醋 豆豉 固体发酵 1850 年 1857年，法国生物学家巴斯德（L. Pasteur，1822-1895）通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的，从而将酵母菌与发酵联系起来。 巴斯德正在做实验 1900 年 1897年，科学家发现了酶在酵母菌发酵中的作用，逐渐了解了发酵的本质。之后的30多年间，微生物的分离和纯化技术不断完善，传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变。同时，作坊式的手工生产向近代工业化生产方向发展。利用微生物生产的新产品，如酒精、柠檬酸和淀粉酶等不断出现。 电镜下的酿酒酵母（照片经后期人工上色处理） 1940 年 20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气发酵技术，使青霉素生产实现了产业化。不久，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现和生产，抗生素发酵工业兴起。 第一批青霉素发酵罐 1940 年 20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素成为主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术的基础上，建立了深层通气发酵技术，使青霉素生产实现了产业化。不久，随着链霉素、金霉素和土霉素等抗生素的发现和生产，抗生素发酵工业兴起。 1960 年 1957年，用微生物生产谷氨酸获得成功。20世纪60年代，科学家通过研究微生物的代谢途径，继续改进发酵技术，通过人工诱变特定微生物，获得了具有更高生产能力的突变类型。之后，酶制剂、多糖、维生素发酵工业相继兴起。 生产氨基酸的工厂一角 1970 年 20世纪70年代以后，基因工程、细胞工程等的发展，使发酵工程进入了定向育种的新阶段。例如，运用基因工程将动植物的基因转移到微生物中，获得具有特殊生产能力的微生物，大量生产人们需要的产品，如人胰岛素、干扰素等。 利用微生物发酵生产干扰素的车间 1980 年 20世纪80年代，科学家开始运用数学、动力学、化学工程原理以及计算机技术对发酵工程进行综合研究，以更加合理地控制发酵过程。目前，人们已经能够记录和控制发酵的全部参数。 部分发酵工程产品 现在，发酵工程已经与我们的生活密不可分了，它还在继续发展，未来需要你们去探索。 $$