【生物】发酵工程及其应用课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第一章第三节发酵工程行业PPT模板http:///hangye/01发酵工程的基本环节发酵工程的基本应用02CONTENTS目录YOUCANALSOFORMATTHEAPPROPRIATETEXTANDADJUSTYOUCANALSOFORMATTHEAPPROPRIATETEXTANDADJUST01发酵工程的基本环节JULYHELLO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，它的价格贵如金。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。青霉素问题探讨新课导入讨论：那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？发酵工程JULYHELLO选育菌种扩大培养接种灭菌配制培养基发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品一、发酵工程的基本环节JULYHELLO（1）目的:获得性状优良的菌种。（2）菌种来源：自然界中筛选、诱变育种或基因工程育种。（3）实例：筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸；使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期。1.选育菌种JULYHELLO2.扩大培养（1）目的:

获得更多的菌种，缩短时间，提高效率。（2）培养基：一般为液体培养基。（1）将培养到生长速度最快时期的菌体分开，再进行培养。（2）增加菌种数量，缩短生产周期JULYHELLO（1）配制要求①在菌种确定之后，（结合菌种代谢特点）选择原料制备培养基；②在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定（即不断优化培养基）；*培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌；3.培养基的配制、灭菌JULYHELLO（2）灭菌原因发酵工程种所用的菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大降低。*培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌；3.培养基的配制、灭菌②②①发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种。②灭菌的原因分析：杂菌与菌种之间形成的种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。④实例：在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，杂菌分泌青霉素酶就会将青霉素分解掉。③灭菌的目的：防止杂菌污染而影响产品的质量和品质。JULYHELLO均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶氧量、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。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冷却水进入口一、发酵工程的基本环节4.接种：现代发酵工程使用的发酵罐的优点：JULYHELLO（1）地位：

发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节。（2）要求：

①发酵过程中，要随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程；②要及时添加必需的营养物质，要严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件。（3）严格控制发酵条件的原因：

①环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成；②严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态。一、发酵工程的基本环节5.发酵罐内发酵JULYHELLO（4）不同发酵条件的影响（实例——谷氨酸发酵）①在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；②在条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；一、发酵工程的基本环节5.发酵罐内发酵JULYHELLO（1）产品的两种形式（2）采取手段①发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。②发酵产品是代谢物时，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。7.获得产品一、发酵工程的基本环节6.产品的分离、提纯JULYHELLO②发酵工程基本环节分析选育菌种扩大培养配置培养基灭菌接种发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品①从自然界中筛选的常规菌种①配置原则：目的明确、营养协调、pH适宜①目的：防止杂菌污染①检测培养液中的微生物数量、产物浓度等地位：中心环节②通过诱变育种或基因工程育种获得②营养构成：水、无机盐、碳源、氮源等②对象：培养基和发酵罐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②代谢物：适当的提取、分离和纯化措施③严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件③注意：培养基使用前要经过反复试验才能用于大规模生产条件：环境条件稳定、温和，利于菌种生长繁殖目的：增加菌种数量所用培养基：液体培养基或固体培基①菌体本身：过滤、沉淀监控途径课堂小结JULYHELLO1.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生产所需代谢物的产量高；③发酵条件易控制；④菌种不易变异，退化等。①反复试验确定培养基的配方；②对培养基和发酵设备进行严格的灭菌；③随时检测培养液中微生物的数量、产物浓度等；④及时添加必需的营养组分；⑤严格控制温度、pH和溶氧量等发酵条件，使用计算机控制系统对各种条件进行监测和控制，以及反馈控制2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？一、发酵工程的基本环节JULYHELLO3.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，仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离提纯产物。发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。一、发酵工程的基本环节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,应该对排出的气体和废气培养液进行二次清洁或灭菌处理。YOUCANALSOFORMATTHEAPPROPRIATETEXTANDADJUSTYOUCANALSOFORMATTHEAPPROPRIATETEXTANDADJUST02发酵工程的应用JULYHELLO二、发酵工程的应用【任务二】阅读课本24页第一段，说出发酵工程的优点及应用。（一）优点：产物专一生产条件温和原料来源丰富且价格低廉废弃物对环境污染小且容易处理（二）运用：医药其他食品农牧JULYHELLO1.在食品工业上的应用二、发酵工程的应用传统的发酵产品食品添加剂酶制剂利用黑曲霉生产酱油利用酵母菌生产酒类利用黑曲霉生产柠檬酸利用谷氨酸棒状杆菌生产味精淀粉酶、果胶酶、脂肪酶和氨基肽酶等明显提高产品的产量和质量增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等方面二、发酵工程的应用

啤酒的工业化生产流程（视频）JULYHELLO发芽焙烤碾磨糖化蒸煮发酵主发酵消毒终止后发酵啤酒的工业化生产流程主要分为主发酵和后发酵两个阶段。1.在食品工业上的应用二、发酵工程的应用主发酵后发酵酵母菌繁殖，大部分糖分解和代谢物生成。在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。JULYHELLO具体为发芽，焙烤，碾磨，糖化，蒸煮，发酵，消毒，终止环节。发芽12焙烤3碾磨4糖化大麦水糖化罐大麦种子发芽，释放淀粉酶。加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。淀粉水解形成糖浆。1.在食品工业上的应用二、发酵工程的应用JULYHELLO蒸煮56发酵7消毒8终止产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。酵母菌将糖转化为酒精和CO2杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。过滤、调节、分装啤酒进行出售。糖浆啤酒花过滤冷却装瓶装罐储存罐具体为发芽，焙烤，碾磨，糖化，蒸煮，发酵，消毒，终止环节。1.在食品工业上的应用二、发酵工程的应用JULYHELLO讨论1.酵母菌酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”？“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；“密封”的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。酒精在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为醋酸。讨论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？1.在食品工业上的应用二、发酵工程的应用讨论3.与传统的手工发酵相比，在上面啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高?菌种的选育；对原材料的处理；发酵过程的控制；产品的消毒等。JULYHELLO①食品添加剂优点增加食物的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期。②实例1——柠檬酸

柠檬酸是一种食品酸度调节剂；可以通过黑曲霉的发酵制得；③实例2——味精谷氨酸经过一系列处理就能制成味精；由谷氨酸棒状杆菌发酵可以得到谷氨酸；1.在食品工业上的应用（2）生产食品添加剂。二、发酵工程的应用JULYHELLO①常见酶制剂α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶②酶制剂应用食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等。③酶制剂来源少数由动植物生产；

绝大多数通过发酵工程生产。（3）生产酶制剂1.在食品工业上的应用二、发酵工程的应用2.在医药工业上的应用：人们可以采用基因工程等的方法直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。改造菌种02人们可以采用基因工程的方法，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;工程菌01科学家还利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以作为疫苗使用疫苗03利用经过基因改造的微生物进行发酵生产生长激素释放抑制激素未来可能用微生物来生产过去只能从植物中提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物将乙型肝炎病毒的抗原基因转入酵母菌，再通过发酵生产疫苗JULYHELLO①微生物肥料的种类根瘤菌肥、固氮菌肥②微生物肥料的作用微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长；有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生.3.在农牧业上的应用二、发酵工程的应用（1）生产微生物肥料JULYHELLO①微生物农药的作用利用微生物或其代谢物来防治病虫害②防治类型属于生物防治③实例微生物或代谢产防治病虫害种类苏云金杆菌80多种农林害虫白僵菌玉米螟、松毛虫一种放线菌产生的抗生素（井冈霉素）水稻枯纹病3.在农牧业上的应用二、发酵工程的应用（2）生产微生物农药JULYHELLO①原理：微生物含有丰富的蛋白质，且繁殖速度快。②实例1——单细胞蛋白许多国家以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白。

单细胞蛋白应用——食品添加剂、微生物饲料；③实例2-乳酸菌在青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。单细胞蛋白3.在农牧业上的应用二、发酵工程的应用（3）生产微生物饲料JULYHELLO4.在其他方面的应用二、发酵工程的应用解决资源短缺和环境污染问题对极端微生物的利用利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量JULYHELLOJULYHELLO实战训练

1.发酵工程的正确操作过程是()①发酵②培养基的配制③灭菌④产品的分离与提纯⑤菌种的选育⑥接种⑦扩大培养A.①③④⑤⑦②⑥ B.⑤⑦②③⑥①④C.②⑤⑦③①⑥④ D.⑥⑤⑦②④③①JULYHELLO2.土壤中含有丰富的磷资源，其中只有1%左右能被植物吸收利用，其他以无机磷酸盐固体形式存在。解磷细菌可以溶解磷酸盐固体，提高土壤肥力，促进农作物的生长。某企业使用发酵工程生产解磷细菌菌肥，企业标准规定当发酵液解磷细菌的浓度达到2×108个/mL时，发酵结束，分装入库，经质量抽查合格之后，投放市场。下列叙述错误的是（

）A．获得解磷细菌的纯培养物的关键是防止外来杂菌的污染B．使用平板划线法进