第1节　微生物发酵及其应用 (2).pptx

1.说出微生物发酵的基本过程。2.举例说出微生物发酵与食品生产的关系。3.参与有关微生物发酵的调查活动。4.通过发酵工程发展的历史，体验科学、技术、社会三者间的紧密联系和互动。,教学目标,01科技发展之窗,02发酵工程史话,03发酵生产过程,04发酵与食品生产,PART01,科技发展之窗,生物技术产业的兴起。,孟德尔遗传规律的发现，使人们能够更有效地培育动植物及微生物品种。,生物技术及其产业取得了突飞猛进的发展。,巴斯德对微生物的研究，为应用微生物来解决工农业生产和医疗问题开辟了崭新的途径。,沃森和克里克建立DNA双螺旋结构模型，为基因工程奠定了理论基础，促进了以基因工程为核心的生物技术和相关产业的诞生。,孟德尔,上世纪70年代以来,巴斯德,沃森和克里克,科技发展之窗,科技发展之窗,生物技术是通过技术和工程手段，改造和利用微生物及其生命活动，以满足人类生活和社会发展需求的技术。生物技术的主要内容包括基因工程、细胞工程、微生物工程、蛋白质工程、酶工程、代谢工程和生化工程等等。随着生物科学和生物技术的不断发展、新的内容不断出现，特别是基因组学，蛋白质组学，生物信息学等新学科的出现，大大扩展了生物技术的涵盖范围。,科技发展之窗,生物技术产业主要包括：生物药物、基因工程药物、疫苗、诊断试剂等医药生物技术产业；转基因植物和动物、细胞培养、生物农药、兽用疫苗、饲料添加剂等农业生物技术产业；发酵产品、生物加工产品等工业生物技术产业；其他产业，如环保产业、生物能源、生物材料等,科技发展之窗,生物技术产业的发展将有助于解决世界人口、粮食、环境、健康和能源等影响人类生存的重大问题，并与我们每一个人的生活息息相关。,生物技术产业的现状,生物技术产业的前景,科技发展之窗,科技发展之窗,生物技术产业的现状我国的生物技术产业已经初具规模，发展迅速。目前，获得批准的基因工程药物和疫苗有几十种，销售额为几十亿元；诊断试剂的销售额也达几十亿元。工业技术产业中的氨基酸的年销售额已逾100亿元，味精产量居世界首位，柠檬酸产量占世界总产量的三分之一，出口量世界第一。2001年，我国的医药生物技术产业产值达200亿元。,科技发展之窗,生物技术产业的前景生物技术的发展已经为人类展示了十分美好的前景。在21世纪，谁占据生物学和生物技术的优势地位，谁就会在未来生物经济时代占据主导和优势地位。以生物技术为主要内容之一的科技革命方兴未艾，生物技术已经成为许多国家研究发展的重点，成为国际科技竞争、经济竞争的热点。推进生物技术及其产业的发展，已不是一般意义上的技术和经济问题，而是关系到国计民生和国家长远利益，关系到实现中华民族伟大复兴宏伟目标的战略问题。,PART02,发酵工程史话,人类有意无意的利用微生物发酵生产食品，已经有几千年的历史。,发酵工程史话,随着人们对微生物世界认识的不断深入，利用微生物生产的新产品不断出现，如酒精、乳酸、面包酵母、丙酮、丁醇、柠檬酸、淀粉酶和蛋白酶等。,从19世纪末到20世纪30年代,PART03,发酵生产过程,发酵生产过程,发酵生产过程,灭菌,接种,发酵生产过程,选育菌种,从自然界中分离出特定的微生物、在从中筛选出具有特定产物能力的菌种。如果这样的菌种还不能满足生产要求。就要进行诱变育种或基因工程育种等，以得到高产的菌种。,发酵生产过程,扩大培养,工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种（也叫种子），总体积需要几立方米到几十立方米，所以，在发酵之前还需要利用种子培养罐大量培养菌种。,发酵生产过程,配制培养基,微生物需要的营养物质包括碳源（如糖类、脂肪酸等）、氮源（如铵盐、硝酸盐、尿素、肉胨等）、生长因子（如维生素、氨基酸等）、无机盐和水。,发酵生产过程,灭菌,现代发酵工业绝大多数采用单一菌种发酵，发酵过程不能混入其他微生物。例如，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。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌并进行无菌操作。,发酵生产过程,发酵罐内发酵,现代发酵工业使用的大型发酵罐，均有计算机控制系统，能对发酵过程的温度、PH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫、营养等及时进行检测和控制，从而对发酵过程的各种参数进行测定。还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态，从而大幅度的提高发酵生产率。,发酵生产过程,发酵罐内发酵,发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物的数量、产物浓度等，以了解发酵进程，还要及时添加必需的营养组分，以满足菌种的营养需求。同时，要严格控制温度、PH、溶解氧等发酵条件。这是因为环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，而且会影响菌种代谢产物的形成。,发酵生产过程,分离、提纯产物,将发酵液中的发酵产物进行分离纯化，是制取发酵产品不可缺少的阶段。产品不同，分离提纯的方法也不同。如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离、干燥即可得到产品。如果产品是代谢产物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离、和纯化措施来获得产品。,PART04,发酵与食品生产,发酵与食品生产,发酵与食品生产,日常食品中，有许多是直接利用微生物发酵的产品，例如馒头、面包、腐乳、泡菜、葡萄酒。,发酵与食品生产,许多食品添加剂都是利用发酵生产的，如味精、醋、酱油、酱等调味剂，赖氨酸、维生素等食品营养增强剂，乳酸、链球菌肽等食品防腐剂，胡萝卜素等食品色素。在果酱、果汁、饮料、罐头、糖果和人造奶油等产品的生产中广泛应用的柠檬酸、L-苹果酸、乳酸等有机酸，也都是发酵生产的。这些食品添加剂不仅改善了食品的营养、口感、风味、色泽和性状，有的还可以延长