1.3.1发酵工程及其应用（第一课时）课件-2026-2027学年高二下学期生物人教版选择性必修3

人教版选择性必修三 第一章 发酵工程 第三节 授课人：xxx 发酵工程及应用 课堂坐标 学习全览 1 发酵工程的基本环节 2 3 啤酒的工业化生产流程（第二课时） 发酵工程的应用（第三课时） 课堂引入 本节聚焦 视频扩展-----趣味教学 课堂引入 从社会中来 青霉素：是世界上第一个应用于临床的抗生素。 过去 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 现在 1瓶规格160万单位的青霉素注射剂约0.75元 1/4棵白菜价 ？ NO.1 发酵工程的基本环节 1 发酵工程的基本环节 什么是发酵工程？ 课本p1 1 发酵工程的基本环节 发酵工程的基本环节： 选育菌种 配制培养基 扩大培养 灭菌 接种 发酵罐内发酵 分离、提纯产物 获得产品 1 发酵工程的基本环节 1.选育菌种 启示： 自然界不同环境中分布着多种多样的微生物，特殊的环境往往能筛选出具有特殊发酵能力的优良菌种。该镇独特封闭、稳定的环境，孕育了适合酿酒的特有微生物，才能酿出特色美酒。 发酵工程的菌种可以从自然界特定环境中分离筛选获得，菌种选育是发酵工程的首要环节，优良菌种是获得高品质发酵产品的关键。 要根据目标产品，到对应的特殊环境去寻找、筛选目的微生物，分离得到性能优良的菌种，才能用于工业化发酵生产。 1 发酵工程的基本环节 1.选育菌种 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： 例：生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的黑曲霉。 2.诱变育种： 例：通过不断诱变选育，得到青霉素产量高的菌株。 3.基因工程育种： 例：使用基因工程改造的啤酒酵母生产啤酒。 地位：选育优良的菌种是发酵工程的首要条件 1 发酵工程的基本环节 2.配制培养基 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。 要求：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。 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。 1 发酵工程的基本环节 3.扩大培养 目的：获得更多的菌种。 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，再进行培养。 ≈2.4个 1 发酵工程的基本环节 如何扩大培养？（了解） 3.扩大培养 知识卡片： 扩大培养核心思想：逐级放大，不要一次性从很小的菌直接接到大体积培养基，防止菌适应差、染菌，目的获得足量、活力强、纯种的种子，接入发酵体系。 步骤：冷冻保藏菌种 → 斜面活化（复苏）→ 一级种子（摇瓶）→ 二级种子（小种子罐）→ 发酵罐（生产） 1 发酵工程的基本环节 4.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。 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：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。 1 发酵工程的基本环节 5.接种 将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中 1 发酵工程的基本环节 6.发酵罐内发酵 了解发酵罐： 控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养 控制溶解氧 通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程，B2处抽取样品进一步检测。 电机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气溶解以及散热。 1 发酵工程的基本环节 其他： 1 发酵工程的基本环节 6.发酵罐内发酵 地位：这是发酵工程的中心环节。 注意：1.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； 2.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； 3.严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，以获得所需的发酵产物。 1 发酵工程的基本环节 3.严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，以获得所需的发酵产物。 资料卡片： 通气影响发酵：在谷氨酸发酵中，适量通气条件下菌种发酵生成谷氨酸，通气不足则发酵生成乳酸或琥珀酸。 发酵温度影响发酵：灰色链霉菌的一种嗜冷突变菌株在其他条件相同，发酵温度不同时，会产生完全不同的抗生素：在12 ℃条件下发酵产物为冷霉素，在28 ℃条件下发酵产物为抗生素M-81。吸水链霉菌在28 ℃时的发酵产物为静丝霉素，在37～40 ℃时的发酵产物为井冈霉素。 1 发酵工程的基本环节 环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。 例如，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。 发酵罐内发酵严格控制条件的原因？ 1 发酵工程的基本环节 现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制；还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最 佳状态。 1 发酵工程的基本环节 7.分离、提纯产物 1.发酵产品是微生物细胞本身： 采用过滤沉淀等方法使菌体分离干燥 1 发酵工程的基本环节 7.分离、提纯产物 2.发酵产品是代谢物： 重点记忆：提取分离纯化 1 发酵工程的基本环节 8.获得产品 结论图： 1 发酵工程的基本环节 思考讨论：（课本23页） 问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？ 答案：需要考虑的因素包括：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。 1 发酵工程的基本环节 问2：怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 答案：要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。 1 发酵工程的基本环节 问3：在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？ 传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。 发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检査,合格后才能成为正式产品。 1 发酵工程的基本环节 问4：在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？ 不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产,应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。 本课结束 谢谢大家 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.31 $