1.3发酵工程及其应用（第1课时） 课件高二下学期人教版生物选择性必修3

第1章第3节人教版选择性必修3传统发酵技术发酵工程利用天然存在的混合菌种，菌种差异、杂菌情况不明，发酵过程的控制缺乏标准，发酵食品的品质不一。优势：缩短发酵时间，确保品质稳定微生物培养，筛选单一菌种，再接种到物料中发酵利用微生物的特定功能，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、产物的分离和提纯等方面。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的基本环节(中心环节)选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品①目的：获得性状优良的菌种②菌种来源：①自然界中筛选②诱变育种③基因工程育种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；通过不断诱变选育，得到青霉素产量高的菌株。发酵工程的基本环节选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品①目的：获得更多的菌种②原因：工业发酵罐的体积一般为几十到几百立方米，接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米。所以，在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。发酵工程的基本环节选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品①培养基应包括微生物生长所需的

要求。②在生产实践中，培养基的配方要经过___________才能确定。反复试验碳源、氮源、水、无机盐及特殊营养③从物理性质上分，工业生产用的培养基通常是

。液体培养基发酵工程的基本环节选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品在发酵之前必须对培养基和发酵设备进行灭菌。杂菌与菌种之间形成的种间竞争关系使产量下降杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降原因：发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降实例：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发酵工程的基本环节选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品将_____________的菌种投放到

中发酵罐扩大培养后发酵工程的基本环节D1C3B3C2D2B4A4A2A3A1B1B2B5C1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搅拌，使微生物与发酵液混合均匀；加快氧气溶解；散热；使原料处于悬浮状态。选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品这是发酵工程的中心环节注意：①要在发酵过程中随时取样，检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程；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；③严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，已获得所需的发酵产物。发酵工程的基本环节选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品为什么要对发酵条件进行调控？环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。谷氨酸的发酵生产，在中性和弱碱性条件下会积累

；在酸性条件下则容易生成

和

；谷氨酸谷氨酰胺N-乙酰谷胺酰胺发酵工程的基本环节选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品现代发酵工程使用的大型发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、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。例如:氧含量的调节可以通过通气量和搅拌的速度来实现温度的调节可以通过发酵罐夹层或蛇形管中的冷却水的热交换作用来实现ｐＨ的调节可以通过在培养基中添加酸或碱等来实现.发酵工程的基本环节10.味精的主要成分是谷氨酸，利用谷氨酸棒状杆菌通过发酵可以产生谷氨酸，进而获得味精，通过发酵罐发酵可以大规模生产谷氨酸。下列有关谷氨酸发酵过程的叙述，不正确的是AA．配制高浓度营养物质的培养基，会使谷氨酸棒状杆菌大量繁殖B．常用的谷氨酸棒状杆菌为好氧细菌，因此培养基中需严格控制溶解氧、通气量等发酵条件C．排出发酵罐中的谷氨酸，有利于谷氨酸的合成和产量的提高D．谷氨酸发酵的培养基成分主要有水、碳源、氮源、无机盐等外界溶液渗透压过大，会导致谷氨酸棒状杆菌失水维持在一个特定、稳定的最佳范围即可选育菌种扩大培养灭菌配制培养基接种发酵罐内发酵分离提纯产物获得产品发酵产品是微生物细胞本身发酵产品是代谢物（根据产物的性质）发酵结束之后过滤、沉淀等方法菌体分离和干燥产品发酵结束之后提取、分离和纯化产品发酵工程的基本环节发酵工程的基本环节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？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、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。来源广，低成本、转化率高目的产物多，副产物少繁殖快、代谢旺盛、菌种不易变异、退化发酵条件容易控制；②产物方面：④设备方面：③菌体方面：①原料方面：发酵工程的基本环节3.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？项目发酵工程传统发酵技术区别菌种对发酵条件的控制产品处理生产规模和产品分离和提纯产物的方法较多。最后需要进行质量检查不会再对产物进行分离和提纯处理，或仅采用简单沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。通过微生物纯培养技术筛选或其他技术生产的优良菌种，大多是单一菌种原材料中天然存在的混合菌种严格无菌操作，防止杂菌污染。通过现代工程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，容易受到杂菌污染，对发酵条件不能严格控制，易受外界条件影响生产规模大，实现了工业化生产。原料来源丰富，成本低，产物多样，产量高通常是家庭式或作坊式的，产量低，生产往往受季节和原料限制，产品风味品种比较单一，质量不稳定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。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产,应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。发酵工程的基本环节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发酵工程的特点在食品工业上的应用在医药工业上的应用在农牧业上的应用在其他方面的应用发酵工程的应用3.云南民间常用酸角汁参与传统腐乳的制作，其独特风味深受喜爱。下列叙述错误的是BA．酸角汁中的酵母菌等多种微生物可参与豆腐的发酵B．高盐腌制的目的是抑制杂菌并促进毛霉繁殖C．豆腐可为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源和能量D．腐乳易消化与蛋白质被分解成小分子有关18（1）从微生物培养的角度来看，豆腐应该属于

。培养基19（2）从微生物培养的角度分析，黑枸杞果汁能够为酵母菌的生长提供水、无机盐和

_。氮源、碳源腐乳发酵原理：蛋白质小分子肽+氨基酸脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶蛋白酶腐乳的特点：味道鲜美，有机物种类

，含量

，营养价值高，易于消化吸收，而腐乳本身又便于保存。增加减少B．高盐腌制的目的是抑制杂菌并促进毛霉繁殖（×）让豆腐长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制4.下列关于腐乳和臭豆腐制作的叙述正确的是CA．腐乳和臭豆腐都是经过微生物发酵制作并具有独特风味的淀粉食品B．多种微生物参与了腐乳和臭豆腐的发酵过程，起主要作用的都是真菌C．控制发酵温度的主要目的是利于参与腐乳和臭豆腐发酵微生物的生长和代谢D．与发酵之前的物料相比，腐乳和臭豆腐中的有机物种类和能量都有所增加（主要含蛋白质和脂肪）能量减少臭豆腐发酵：核心发酵过程由细菌主导，尤其是厌氧菌（如变形杆菌、大肠杆菌等）。这些细菌能分解蛋白质产生氨基酸（增加鲜味），同时分解含硫有机物产生硫化氢（形成特殊“臭味”）。12.下列有关实验室微生物培养的操作的叙述正确的是AA．抗生素通常是在培养基灭菌完稍冷却后，经过滤除菌后加入的B．培养乳酸菌时，平板倒置培养是为了给乳酸菌创造无氧环境C．牛肉膏蛋白胨培养基有丰富的碳源、氮源，常用于接种蓝细菌、酵母菌D．干热灭菌比湿热灭菌的温度高、时间长，培养基干热灭菌效果更好平板倒置：防止皿盖上的冷凝水落入培养基，造成污染。防止水分过快蒸发高压蒸汽灭菌压力为100kPa，温度为121℃的条件下，维持15～30min补充信息：抗生素在高温下易失活微生物纯培养的步骤：配置培养基、（调pH）、灭菌、接种、分离和培养等滤膜的孔径为0.1-0.3µm（细菌等过不去）过滤灭菌9.为研究添加有机酸对泡菜品质的影响，研究者以未添加有机酸的发酵萝卜泡菜为对照，在老母水（反复使用的泡菜水）中添加0.089mol/L的不同有机酸（乳酸、乙酸、柠檬酸）来制作发酵萝卜泡菜，错误的是D

B．加入柠檬酸能促进泡菜的发酵，且比CK组的亚硝酸盐含量低D．加入3种有机酸，均可加速发酵进程且加入乙酸效果最佳还原糖的作用：提供能量和原料17.（9分）泡菜含有丰富的维生素和钙、磷等。如图表示不同蔬菜组合发酵泡菜中亚硝酸盐