【課件】1.3發(fā)酵工程及其應(yīng)用（課件）-（人教版2019選擇性必修3）

1、1.3發(fā)酵工程及其應(yīng)用LOGO從社會(huì)中來(lái) 青霉素是世界上第一個(gè)應(yīng)用于臨床的抗生素。早期科學(xué)家只能從青霉菌中提取少量青霉素，他的價(jià)格貴如金。隨著高產(chǎn)菌種的選育、發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展等，青霉素步入了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的道路。如今，1瓶規(guī)格160萬(wàn)單位的青霉素注射劑的價(jià)格只要1元左右。那么，在工業(yè)上，青霉素究竟是怎樣生產(chǎn)的呢？目 錄01發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)02發(fā)酵工程的應(yīng)用03總結(jié)04習(xí)題鞏固發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)選育菌種自然界篩選誘變育種基因工程育種擴(kuò)大培養(yǎng)縮短菌種發(fā)酵時(shí)間接種提前要配制培養(yǎng)基，培養(yǎng)基及發(fā)酵設(shè)備要滅菌發(fā)酵罐內(nèi)的發(fā)酵中心環(huán)節(jié)，嚴(yán)格控溫、ph，溶解氧等條件分離、提純產(chǎn)物過(guò)濾、沉淀等方法什么是發(fā)酵工程 發(fā)酵

2、工程，是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn) 過(guò)程的一種新技術(shù)。 定義 發(fā)酵工程 思考 討論 發(fā)酵罐示意圖思考 討論 微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時(shí)需要考慮哪些因素？在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比有哪些改進(jìn)之處？怎樣對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)控以滿足微生物的生長(zhǎng)需要？在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎？為什么？ 思考 討論 1.需要考慮的需要考慮的因素因素包括：在包括：在低成本的培養(yǎng)低成本的培養(yǎng)基上能迅速生基上能迅速生長(zhǎng)繁殖；生產(chǎn)長(zhǎng)繁殖；生產(chǎn)所需代謝物的所需代謝物的產(chǎn)量高；發(fā)酵產(chǎn)

3、量高；發(fā)酵條件容易控制；條件容易控制；菌種不易變異、菌種不易變異、退化等。退化等。2.要對(duì)要對(duì)溫度、溫度、pH、溶解氧、溶解氧等發(fā)酵條件進(jìn)等發(fā)酵條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，行嚴(yán)格控制，使其最適合微使其最適合微生物的生長(zhǎng)繁生物的生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)及時(shí)殖，同時(shí)及時(shí)添加必要的營(yíng)添加必要的營(yíng)養(yǎng)組分。養(yǎng)組分。3.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)獲得的產(chǎn)物一般傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)獲得的產(chǎn)物一般不是單一的組分，而是成分復(fù)不是單一的組分，而是成分復(fù)雜的混合物，很多時(shí)候不會(huì)再雜的混合物，很多時(shí)候不會(huì)再對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分離和提純處理，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分離和提純處理，或者僅采用簡(jiǎn)單的沉淀、過(guò)濾或者僅采用簡(jiǎn)單的沉淀、過(guò)濾等方法來(lái)分離和提純產(chǎn)物。在等方法來(lái)分離和提純產(chǎn)物。

4、在發(fā)酵工程中使用的分離和提純發(fā)酵工程中使用的分離和提純產(chǎn)物的方法較多。在產(chǎn)物的初產(chǎn)物的方法較多。在產(chǎn)物的初分離階段，常采用分離階段，常采用沉淀、萃取、沉淀、萃取、膜分離、吸附和離子交換膜分離、吸附和離子交換等方等方法；在進(jìn)一步純化階段，會(huì)采法；在進(jìn)一步純化階段，會(huì)采用用液相層析法、結(jié)晶法液相層析法、結(jié)晶法等方法。等方法。發(fā)酵工程產(chǎn)物無(wú)論是代謝物還發(fā)酵工程產(chǎn)物無(wú)論是代謝物還是菌體本身，都需要進(jìn)行質(zhì)量是菌體本身，都需要進(jìn)行質(zhì)量檢査檢査,合格后才能成為正式產(chǎn)品。合格后才能成為正式產(chǎn)品。4.不能。因?yàn)樵谶M(jìn)不能。因?yàn)樵谶M(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，微行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，微生物及其代謝物中生物及其代謝物中都可能含有危害環(huán)都可

5、能含有危害環(huán)境的物質(zhì)。為了減境的物質(zhì)。為了減少或避免污染物的少或避免污染物的產(chǎn)生和排放，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生和排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)清潔生產(chǎn),應(yīng)該對(duì)應(yīng)該對(duì)排出的氣體和廢棄排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)液進(jìn)行二次清二次清潔或滅菌處理潔或滅菌處理。影響發(fā)酵生產(chǎn)的因素1.菌種的選育菌種的選育工業(yè)上生產(chǎn)工業(yè)上生產(chǎn)青霉素青霉素的微生物主要是的微生物主要是產(chǎn)黃青霉產(chǎn)黃青霉 味精味精 谷氨酸棒狀桿菌谷氨酸棒狀桿菌 檸檬酸檸檬酸 黑曲霉黑曲霉2.發(fā)酵培養(yǎng)基的組成發(fā)酵培養(yǎng)基的組成3.純種發(fā)酵與滅菌純種發(fā)酵與滅菌 120以上的高壓蒸汽滅菌以上的高壓蒸汽滅菌4.不同階段的溫度不同階段的溫度5.培養(yǎng)基的培養(yǎng)基的pH6.溶解氧量的影響

6、溶解氧量的影響如何調(diào)控？溫度冷卻水冷卻水PH在培養(yǎng)基中添加緩沖液在培養(yǎng)基中添加緩沖液,在發(fā)酵過(guò)程中加酸或堿在發(fā)酵過(guò)程中加酸或堿溶解氧發(fā)酵罐的通氣口控發(fā)酵罐的通氣口控制氧氣的量制氧氣的量發(fā)酵工程的應(yīng)用 食品醫(yī)藥農(nóng)牧業(yè)發(fā)酵工程的特點(diǎn) 生產(chǎn)條件溫和生產(chǎn)條件溫和 原料豐富且價(jià)格原料豐富且價(jià)格低廉低廉 產(chǎn)物專一產(chǎn)物專一 廢棄物對(duì)環(huán)境影廢棄物對(duì)環(huán)境影響小且容易處理響小且容易處理發(fā)酵工程的應(yīng)用 醬油（霉菌黑曲霉），醬油（霉菌黑曲霉），酒類（釀酒酵母）酒類（釀酒酵母）檸檬酸（黑曲霉），味檸檬酸（黑曲霉），味精（谷氨酸棒狀桿菌）精（谷氨酸棒狀桿菌）-淀粉酶，淀粉酶，-淀粉酶，果膠淀粉酶，果膠酶，氨基肽酶，脂肪酶

7、酶，氨基肽酶，脂肪酶生長(zhǎng)激素，乙型肝炎疫苗生長(zhǎng)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，固氮菌肥蘇云金桿菌，放線菌的蘇云金桿菌，放線菌的井岡霉素井岡霉素單細(xì)胞蛋白（酵母菌等）單細(xì)胞蛋白（酵母菌等）總結(jié) 習(xí)題鞏固1關(guān)于發(fā)酵工程說(shuō)法錯(cuò)誤的是關(guān)于發(fā)酵工程說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A依賴微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立依賴微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立B發(fā)酵設(shè)備都是密封的發(fā)酵設(shè)備都是密封的C食品、醫(yī)藥工業(yè)離不開發(fā)酵工程食品、醫(yī)藥工業(yè)離不開發(fā)酵工程D發(fā)酵工程與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也有密切關(guān)系發(fā)酵工程與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也有密切關(guān)系B發(fā)酵設(shè)備是密閉的，不是密封的。發(fā)酵設(shè)備是密閉的，不是密封的。習(xí)題鞏固2關(guān)于發(fā)酵工程的菌種說(shuō)

8、法錯(cuò)誤的是關(guān)于發(fā)酵工程的菌種說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A發(fā)酵工程的菌種可以從自然界中篩選出來(lái)發(fā)酵工程的菌種可以從自然界中篩選出來(lái)B發(fā)酵工程可以利用原材料中含有的菌種發(fā)酵工程可以利用原材料中含有的菌種C發(fā)酵工程的菌種可以來(lái)自基因工程發(fā)酵工程的菌種可以來(lái)自基因工程D發(fā)酵工程的菌種可以來(lái)自誘變育種發(fā)酵工程的菌種可以來(lái)自誘變育種B傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)利用的是原材料中的菌種，發(fā)酵工程利傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)利用的是原材料中的菌種，發(fā)酵工程利用的是經(jīng)過(guò)篩選或培育的菌種中含有。用的是經(jīng)過(guò)篩選或培育的菌種中含有。習(xí)題鞏固3關(guān)于啤酒生產(chǎn)的流程說(shuō)法錯(cuò)誤的是關(guān)于啤酒生產(chǎn)的流程說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A讓大麥種子發(fā)芽的目的是釋放淀粉酶讓大麥種子發(fā)芽的目

9、的是釋放淀粉酶B焙烤發(fā)芽的大麥種子時(shí)，淀粉酶喪失活性焙烤發(fā)芽的大麥種子時(shí)，淀粉酶喪失活性C糖化的目的是讓淀粉分解糖化的目的是讓淀粉分解D蒸煮時(shí)終止了酶的作用，并對(duì)糖漿進(jìn)行滅菌蒸煮時(shí)終止了酶的作用，并對(duì)糖漿進(jìn)行滅菌B焙烤發(fā)芽的大麥種子是殺死大麥種子，但不能使淀粉焙烤發(fā)芽的大麥種子是殺死大麥種子，但不能使淀粉酶喪失活性。酶喪失活性。習(xí)題鞏固4啤酒是發(fā)酵工程的主要產(chǎn)品，關(guān)于啤酒發(fā)酵的說(shuō)法錯(cuò)誤的是啤酒是發(fā)酵工程的主要產(chǎn)品，關(guān)于啤酒發(fā)酵的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A啤酒是以大麥為主要原料經(jīng)酵母菌發(fā)酵制成的啤酒是以大麥為主要原料經(jīng)酵母菌發(fā)酵制成的B酵母菌的大量繁殖在啤酒發(fā)酵主發(fā)酵階段酵母菌的大量繁殖在啤酒發(fā)酵主發(fā)酵

10、階段C啤酒生產(chǎn)的主發(fā)酵階段酵母菌主要進(jìn)行有氧呼吸啤酒生產(chǎn)的主發(fā)酵階段酵母菌主要進(jìn)行有氧呼吸D啤酒生產(chǎn)的后發(fā)酵階段是在低溫度和密閉環(huán)境下進(jìn)行的啤酒生產(chǎn)的后發(fā)酵階段是在低溫度和密閉環(huán)境下進(jìn)行的C啤酒生產(chǎn)的主發(fā)酵階段，大部分糖分解和代謝產(chǎn)物生啤酒生產(chǎn)的主發(fā)酵階段，大部分糖分解和代謝產(chǎn)物生成，此時(shí)酵母菌主要進(jìn)行無(wú)氧呼吸。成，此時(shí)酵母菌主要進(jìn)行無(wú)氧呼吸。習(xí)題鞏固5發(fā)酵法生產(chǎn)酒精后的廢液發(fā)酵法生產(chǎn)酒精后的廢液(pH 4.3)含有大量有機(jī)物，可用于培含有大量有機(jī)物，可用于培養(yǎng)、獲得白地霉菌體，生產(chǎn)高蛋白飼料。培養(yǎng)、制取白地霉菌體的養(yǎng)、獲得白地霉菌體，生產(chǎn)高蛋白飼料。培養(yǎng)、制取白地霉菌體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖如下。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)過(guò)程示意圖如下。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：習(xí)題鞏固(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)白地霉的培養(yǎng)基是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)白地霉的培養(yǎng)基是_ 。培養(yǎng)基定。培養(yǎng)基定量分裝前，先調(diào)節(jié)量分裝前，先調(diào)節(jié)_ ，分裝后用棉塞封瓶口，最后，分裝后用棉塞封瓶口，最后_處理。處理。(2)圖中過(guò)程稱為圖中過(guò)程稱為_ ，從甲到丁的培養(yǎng)過(guò)程是為了，從甲到丁的培養(yǎng)過(guò)程是為了_ 。白地霉菌的代謝類型為。白地霉菌的代謝類型為_ 。(3)為確定菌體產(chǎn)量，圖中操作之前，應(yīng)先稱量為確定菌體產(chǎn)量，圖中操作之前，應(yīng)先稱量_