【课件】1.3发酵工程及其应用（课件）-（人教版2019选择性必修3）

1、1.3发酵工程及其应用LOGO从社会中来 青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。早期科学家只能从青霉菌中提取少量青霉素，他的价格贵如金。随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步入了产业化生产的道路。如今，1瓶规格160万单位的青霉素注射剂的价格只要1元左右。那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？目 录01发酵工程的基本环节02发酵工程的应用03总结04习题巩固发酵工程的基本环节选育菌种自然界筛选诱变育种基因工程育种扩大培养缩短菌种发酵时间接种提前要配制培养基，培养基及发酵设备要灭菌发酵罐内的发酵中心环节，严格控温、ph，溶解氧等条件分离、提纯产物过滤、沉淀等方法什么是发酵工程 发酵

2、工程，是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产 过程的一种新技术。 定义 发酵工程 思考 讨论 发酵罐示意图思考 讨论 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？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？怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？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？ 思考 讨论 1.需要考虑的需要考虑的因素因素包括：在包括：在低成本的培养低成本的培养基上能迅速生基上能迅速生长繁殖；生产长繁殖；生产所需代谢物的所需代谢物的产量高；发酵产

3、量高；发酵条件容易控制；条件容易控制；菌种不易变异、菌种不易变异、退化等。退化等。2.要对要对温度、温度、pH、溶解氧、溶解氧等发酵条件进等发酵条件进行严格控制，行严格控制，使其最适合微使其最适合微生物的生长繁生物的生长繁殖，同时及时殖，同时及时添加必要的营添加必要的营养组分。养组分。3.传统发酵技术获得的产物一般传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。在等方法来分离和提纯产物。

4、在发酵工程中使用的分离和提纯发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用分离阶段，常采用沉淀、萃取、沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换膜分离、吸附和离子交换等方等方法；在进一步纯化阶段，会采法；在进一步纯化阶段，会采用用液相层析法、结晶法液相层析法、结晶法等方法。等方法。发酵工程产物无论是代谢物还发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量是菌体本身，都需要进行质量检査检査,合格后才能成为正式产品。合格后才能成为正式产品。4.不能。因为在进不能。因为在进行发酵生产时，微行发酵生产时，微生物及其代谢物中生物及其代谢物中都可能含有危害环都可

5、能含有危害环境的物质。为了减境的物质。为了减少或避免污染物的少或避免污染物的产生和排放，实现产生和排放，实现清洁生产清洁生产,应该对应该对排出的气体和废弃排出的气体和废弃培养液进行培养液进行二次清二次清洁或灭菌处理洁或灭菌处理。影响发酵生产的因素1.菌种的选育菌种的选育工业上生产工业上生产青霉素青霉素的微生物主要是的微生物主要是产黄青霉产黄青霉 味精味精 谷氨酸棒状杆菌谷氨酸棒状杆菌 柠檬酸柠檬酸 黑曲霉黑曲霉2.发酵培养基的组成发酵培养基的组成3.纯种发酵与灭菌纯种发酵与灭菌 120以上的高压蒸汽灭菌以上的高压蒸汽灭菌4.不同阶段的温度不同阶段的温度5.培养基的培养基的pH6.溶解氧量的影响

6、溶解氧量的影响如何调控？温度冷却水冷却水PH在培养基中添加缓冲液在培养基中添加缓冲液,在发酵过程中加酸或碱在发酵过程中加酸或碱溶解氧发酵罐的通气口控发酵罐的通气口控制氧气的量制氧气的量发酵工程的应用 食品医药农牧业发酵工程的特点 生产条件温和生产条件温和 原料丰富且价格原料丰富且价格低廉低廉 产物专一产物专一 废弃物对环境影废弃物对环境影响小且容易处理响小且容易处理发酵工程的应用 酱油（霉菌黑曲霉），酱油（霉菌黑曲霉），酒类（酿酒酵母）酒类（酿酒酵母）柠檬酸（黑曲霉），味柠檬酸（黑曲霉），味精（谷氨酸棒状杆菌）精（谷氨酸棒状杆菌）-淀粉酶，淀粉酶，-淀粉酶，果胶淀粉酶，果胶酶，氨基肽酶，脂肪酶

7、酶，氨基肽酶，脂肪酶生长激素，乙型肝炎疫苗生长激素，乙型肝炎疫苗（酵母菌）（酵母菌）有根瘤菌肥，固氮菌肥有根瘤菌肥，固氮菌肥苏云金杆菌，放线菌的苏云金杆菌，放线菌的井冈霉素井冈霉素单细胞蛋白（酵母菌等）单细胞蛋白（酵母菌等）总结 习题巩固1关于发酵工程说法错误的是关于发酵工程说法错误的是()A依赖微生物纯培养技术的建立依赖微生物纯培养技术的建立B发酵设备都是密封的发酵设备都是密封的C食品、医药工业离不开发酵工程食品、医药工业离不开发酵工程D发酵工程与工农业生产也有密切关系发酵工程与工农业生产也有密切关系B发酵设备是密闭的，不是密封的。发酵设备是密闭的，不是密封的。习题巩固2关于发酵工程的菌种说

8、法错误的是关于发酵工程的菌种说法错误的是()A发酵工程的菌种可以从自然界中筛选出来发酵工程的菌种可以从自然界中筛选出来B发酵工程可以利用原材料中含有的菌种发酵工程可以利用原材料中含有的菌种C发酵工程的菌种可以来自基因工程发酵工程的菌种可以来自基因工程D发酵工程的菌种可以来自诱变育种发酵工程的菌种可以来自诱变育种B传统发酵技术利用的是原材料中的菌种，发酵工程利传统发酵技术利用的是原材料中的菌种，发酵工程利用的是经过筛选或培育的菌种中含有。用的是经过筛选或培育的菌种中含有。习题巩固3关于啤酒生产的流程说法错误的是关于啤酒生产的流程说法错误的是()A让大麦种子发芽的目的是释放淀粉酶让大麦种子发芽的目

9、的是释放淀粉酶B焙烤发芽的大麦种子时，淀粉酶丧失活性焙烤发芽的大麦种子时，淀粉酶丧失活性C糖化的目的是让淀粉分解糖化的目的是让淀粉分解D蒸煮时终止了酶的作用，并对糖浆进行灭菌蒸煮时终止了酶的作用，并对糖浆进行灭菌B焙烤发芽的大麦种子是杀死大麦种子，但不能使淀粉焙烤发芽的大麦种子是杀死大麦种子，但不能使淀粉酶丧失活性。酶丧失活性。习题巩固4啤酒是发酵工程的主要产品，关于啤酒发酵的说法错误的是啤酒是发酵工程的主要产品，关于啤酒发酵的说法错误的是()A啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的B酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵阶段酵母菌的大量繁殖在啤酒发酵主发酵

10、阶段C啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行有氧呼吸啤酒生产的主发酵阶段酵母菌主要进行有氧呼吸D啤酒生产的后发酵阶段是在低温度和密闭环境下进行的啤酒生产的后发酵阶段是在低温度和密闭环境下进行的C啤酒生产的主发酵阶段，大部分糖分解和代谢产物生啤酒生产的主发酵阶段，大部分糖分解和代谢产物生成，此时酵母菌主要进行无氧呼吸。成，此时酵母菌主要进行无氧呼吸。习题巩固5发酵法生产酒精后的废液发酵法生产酒精后的废液(pH 4.3)含有大量有机物，可用于培含有大量有机物，可用于培养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图如下。请据图回答下列问题：实验过程示意图如下。请据图回答下列问题：习题巩固(1)实验过程中培养白地霉的培养基是实验过程中培养白地霉的培养基是_ 。培养基定。培养基定量分装前，先调节量分装前，先调节_ ，分装后用棉塞封瓶口，最后，分装后用棉塞封瓶口，最后_处理。处理。(2)图中过程称为图中过程称为_ ，从甲到丁的培养过程是为了，从甲到丁的培养过程是为了_ 。白地霉菌的代谢类型为。白地霉菌的代谢类型为_ 。(3)为确定菌体产量，图中操作之前，应先称量为确定菌体产量，图中操作之前，应先称量_