1.3发酵工程及其应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第三节发酵工程及其应用1.掌握发酵工程的基本环节。2.分析并掌握发酵工程在工业上的应用。自学指导一自学课本P22-23，解决下列问题。限时4分钟1.发酵工程的概念。2.发酵工程的基本环节有哪些？中心环节是？3.选育菌种的目的、菌种来源、实例、意义。4.扩大培养的目的、原因、培养基。5.配置培养基的要求？灭菌的目的和原因？6.发酵罐的示意图：各个结构的作用？计算机控制系统能对哪些方面进行检测和控制？发酵的要求、严格控制发酵条件的原因、谷氨酸发酵受什么影响？7.产品分离提纯的目的、产品的两种形式、采取的手段？1.发酵工程的概念(1)基本概念：发酵工程是指利用

的特定功能，通过

，规模化生产对人类有用的产品。(2)主要内容：发酵工程一般包括

，

，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的

等方面。微生物现代工程技术菌种的选育扩大培养分离、提纯2.发酵工程的基本环节选育菌种①从

中筛选②通过

获得↓扩大培养：增加菌种数量

↓配制培养基：在菌种确定后选择原料，反复试验确定____________

↓自然界诱变育种或基因工程育种培养基配方发酵罐内发酵(发酵工程的中心环节)↓①了解发酵进程：随时检测培养液中的________________

等②及时添加必需的营养组分③严格控制

等发酵条件灭菌：

都必须严格灭菌

↓

：无菌操作

↓培养基和发酵设备接种微生物数量、产物浓度温度、pH和溶解氧分离、提纯产物①发酵产品是微生物细胞本身：在发酵结束之后，采用_____

等方法将菌体分离和干燥②发酵产品是代谢物：根据产物的性质采取适当的_________

措施来获得产品

↓获得产品过滤、沉淀提取、分离和纯化环节目的菌种选育扩大培养培养基的配制灭菌产品的分离、提纯性状优良菌种可从自然界筛选，也可通过诱变育种或基因工程育种获得。工业发酵罐体积大，接种菌种总体积大。发酵前需对菌种扩大培养。选原料制备培养基。生产实践中，培养基配方要经过反复实验才能确定。发酵工程所用大多为单一菌种，有杂菌污染影响产量，培养基和设备需严格灭菌现代发酵工程的大型发酵罐有计算机控制系统，能对温度、PH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养进行监测和控制。还可以进行反馈控制，使发酵全过程处于最佳状态。发酵工程的中心环节，发酵过程中，要随时检测培养液中微生物数量、产品浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，严格控制温度、PH和溶解氧等发酵条件。环境条件不仅影响微生物生长繁殖，还影响微生物代谢物的形成。如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束后，采用过滤、沉淀方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可据产物性质采取适当提取、分离纯化措施来获得产品。接种发酵罐发酵自学指导二自学课本P24-26，思考下列问题。时4分钟1.发酵工程的特点是？2.在食品工业上的应用主要包括几个方面？3.发酵工程在医药工业上的应用有哪些？举例。4.发酵工程在农牧业上的应用有哪些？5.发酵工程在其他方面的应用？3.啤酒的工业化生产流程(1)啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的淀粉酶淀粉分解，形成糖浆酒精和二氧化碳提醒啤酒发酵的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，阅读教材“啤酒的工业化生产流程”，思考回答下列问题：(1)制麦过程需促使大麦种子萌发，发芽大麦合成大量淀粉酶直接促进糖化，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵，为什么？提示酵母菌不能直接利用淀粉做碳源。(2)大麦发芽会消耗部分储存的有机物，影响产量，提高了生产成本，如何解决以上问题？提示用赤霉素处理大麦，可以使大麦种子无须发芽就能产生α-淀粉酶。(3)与传统的手工发酵相比，在啤酒的工业化生产流程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？提示接种单一高质量纯种、严格的消毒灭菌措施、培养基营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。(2)“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别长短低高

发酵工程传统发酵技术不同点菌种通过微生物

技术筛选或其它技术生产的优良菌种，大多是________菌种原材料中天然存在的

菌种发酵方式

发酵为主固体发酵或__________发酵为主对发酵条件的控制严格_____操作，防止杂菌污染。通过

技术对发酵条件精确地控制，使发酵条件处于最佳状态。不是无菌操作，容易受到_______

污染。对发酵条件不能严格控制，易受

影响。生产规模和产品生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本_____，产物_____，产量_____。通常是

或作坊式的，产量低。生产往往受

和原料限制。产品风味品种比较_____，质量

。相同点都是利用了__________的作用联系发酵工程是在传统发酵技术的基础上发展起来的纯培养单一混合液体半固体无菌现代工程杂菌外界条件低多样高家庭式季节单一不稳定微生物4.发酵工程的特点温和丰富低廉专一污染小容易处理5.发酵工程的应用(1)在食品工业上的应用①生产传统的发酵产品。②生产各种各样的

。③生产

。食品添加剂酶制剂(2)在医药工业上的应用①获得具有

生产能力的微生物。②直接对

进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。③利用基因工程，将病原体的

基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物可以作为疫苗使用。(3)在农牧业上的应用：生产微生物

。某种药物菌种某个或某几个抗原肥料、农药和饲料(4)在其他方面的应用①利用纤维废料发酵生产

等能源物质。②极端微生物的应用：嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产

，嗜低温菌有助于提高

的产量。酒精、乙烯洗涤剂热敏性产品食品工业医药工业生产传统发酵食品农牧业其他方面生产食品添加剂发酵工程应用生产酶制剂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生产微生物肥料生产微生物农药生产微生物饲料解决资源短缺与环境污染问题将极端微生物应用于生产实践(2)在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌酶将青霉素分解掉(

)(3)谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N－乙酰谷氨酰胺(

)提示谷氨酸的发酵生产中，酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺；在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸。×√(1)与家庭传统发酵一样，发酵工程所用的菌种绝大多数是混合菌种(

)×提示发酵工程所用的菌种绝大多数是单一菌种。(4)单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白(

)提示单细胞蛋白是微生物菌体。×(5)发酵工程一般用半固体培养基(

)提示发酵工程应用于生产实践一般用液体培养基，可以连续培养，提高产量。×2.(2022·湖南，21节选)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是

，工艺b是

(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是

。酵母菌消毒杀死黄酒中的大