发酵工程及其应用 高二下学期生物人教版选择性必修3

第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用什么是发酵工程？发酵工程的一般流程是什么？本节聚焦12一发

酵人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。利用微生物，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、产物的分享和提纯等方面。发酵工程（微生物工程）直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术。传统发酵技术基础：1）微生物纯培养技术的建立2）密闭式发酵罐的成功设计一、什么是发酵工程选育高产菌种扩大培养配制培养基灭菌接种发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品发酵工程基本环节：结合教科书第22~23页图1-9思考下列问题：1.可通过哪些途径获得发酵工程使用的优良菌种?选择菌种时要考虑哪些因素？2.获得优良菌种后为什么要对菌种进行扩大培养？选择什么培养基扩大培养？为什么选择此类型的培养基？扩大培养的最佳时期？3.配制培养基的要求？4.为什么要灭菌？5.为什么要严格控制发酵条件？6.发酵过程中，温度、pH变化的原因以及控制的措施？7.结合发酵罐示意图解释发酵罐的构造及各部分的作用8.发酵生产排出的气体和废弃培养液等不能直接排放到外界环境，需如何处理?温度：原因：微生物分解有机物释放的能量，机械搅拌也会引起温度升高。方法：常用冷却水进行温度的调节。

pH:原因：培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。方法：是在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中加酸或碱。6.发酵过程中，温度、pH变化的原因以及控制的措施？电动机D1排气管C3pH计B3冷却水排出口C2冷却夹层发酵液搅拌叶轮D2生物传感器装置B4空气入口A4放料管A2A3

阀门A1培养物或营养物质的加入口B1观察孔B2取样管B5温度传感器和控制装置C1冷却水进入口—发酵工程的中心环节发酵罐发酵装置编号主要用途A1-A3A4B1-B5C1、C2C3D1、D2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。通过控制冷水流速调节罐温调节罐压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.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？①在低成本的培养基上能迅速生长繁殖②产量高；③发酵条件容易控制；④菌种不易变异、退化等。2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？要对温度、pH和溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必需的营养组分。

发酵工程的基本环节分析4.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是成分复杂的混合物，一般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。在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。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，进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。最后需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。发酵工程的基本环节分析3.引起发酵罐内培养液的温度和pH变化的原因有哪些？

发酵工程中如何调节温度和pH?温度：原因：微生物分解有机物释放的能量，机械搅拌也会引起温度升高。

方法：常用冷却水进行温度的调节

pH：原因：培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。

方法：是在培养基中添加缓冲液，在发酵过程中加酸或碱一、过程概述：1.啤酒的发酵过程分为_______和_______两个阶段；2.主发酵阶段完成__________________________；3.后发酵的条件__________________________；4.焙烤的目的：___________________________；5.蒸煮的目的：____________________________。主发酵后发酵酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成低温、密闭的环境下储存一段时间加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌阅读课本P24从社会中来：

二、思考1.酵母菌酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”？

2.啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？“通气”：酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；“密封”：酵母菌进行酒精发酵产生酒精。酒精在醋酸菌的作用下产生醋酸。阅读教材24-27页回答以下问题：二、发酵工程的应用1.发酵工程有哪些方面的应用？2.在食品工业上的应用有哪些？3.在医药工业上的应用有哪些？4.在农牧业上的应用有哪些？

发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点，在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛应用，形成了规模庞大的分解工业。合作探究2将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物通过发酵技术大量生产所需要的产品直接对菌种进行改造基因工程将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物作为疫苗可能用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物未来在医药工业上的应用1.2

发酵工程的应用生产微生物农药生产微生物肥料生产微