【課件】1.3發(fā)酵工程及其應用（人教版2019選擇性必修3）

1、第3節(jié) 發(fā)酵工程及其應用 學習目標1. 概述發(fā)酵工程及其基本環(huán)節(jié)。2. 舉例說明發(fā)酵工程在食品、醫(yī)藥、農(nóng)牧業(yè)等方面的應用。3.嘗試對發(fā)酵工程的實際應用進行實地調(diào)查。情境導入問題：問題：在工業(yè)上，青霉素究竟是怎樣生產(chǎn)的呢？在工業(yè)上，青霉素究竟是怎樣生產(chǎn)的呢？即利用微生物的特定的功能，通過現(xiàn)代工程技術，規(guī)?；a(chǎn)即利用微生物的特定的功能，通過現(xiàn)代工程技術，規(guī)模化生產(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。對人類有用的產(chǎn)品。利用微生物，在適宜條件下，將原料經(jīng)過利用微生物，在適宜條件下，將原料經(jīng)過特定的代謝途徑轉化為人類所需要的產(chǎn)物特定的代謝途徑轉化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。的過程。發(fā)酵：谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)味精谷氨酸棒狀桿

2、菌生產(chǎn)味精黃色短桿菌生產(chǎn)賴氨酸黃色短桿菌生產(chǎn)賴氨酸又如：發(fā)酵工程：那么發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)是什么呢？應用發(fā)酵工程能夠生成哪些產(chǎn)品呢？一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)選育高選育高產(chǎn)菌種產(chǎn)菌種擴大擴大培養(yǎng)培養(yǎng)配制培配制培養(yǎng)基養(yǎng)基滅菌滅菌接種接種發(fā)酵罐發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵內(nèi)發(fā)酵分離、提分離、提純產(chǎn)物純產(chǎn)物獲得獲得產(chǎn)品產(chǎn)品自主閱讀教材自主閱讀教材P22-23頁，寫出發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)。頁，寫出發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)。1.選育菌種（1）目的： 獲得_性狀優(yōu)良的菌種怎樣才能得到優(yōu)良菌種？怎樣才能得到優(yōu)良菌種？（2）菌種來源關鍵點實例若生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物，如青霉素、谷氨酸等，可從自然界中先分離出相應菌種，再用物理或化學方

3、法誘變育種，從突變個體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。若生產(chǎn)的是微生物不能合成的產(chǎn)品，可用基因工程、細胞工程的方法對菌種的遺傳特性進行定向改造，以構建工程細胞或工程菌，從而達到生產(chǎn)相應產(chǎn)品的目的。從自然界中篩選誘變育種基因工程育種篩選產(chǎn)酸量高的黑曲霉用來生產(chǎn)檸檬酸使用基因工程改造的啤酒酵母，加速發(fā)酵、縮短生產(chǎn)周期微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時，需要考慮哪些因素？微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時，需要考慮哪些因素？1.生產(chǎn)需要(在低成本的培養(yǎng)基上能迅速生長繁殖、代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量高等)2.菌種不易變異、退化等3.發(fā)酵條件易控制4.考慮氣候條件、發(fā)酵裝置等 某鎮(zhèn)特產(chǎn)一種美酒某鎮(zhèn)特

4、產(chǎn)一種美酒 ，以下是對該鎮(zhèn)環(huán)境的描述：四面環(huán)山，地勢低洼，氣候炎熱，具有獨特的微，以下是對該鎮(zhèn)環(huán)境的描述：四面環(huán)山，地勢低洼，氣候炎熱，具有獨特的微生物種群，因為與外界的空氣對流循環(huán)較緩慢，所以微生物種群較穩(wěn)定。這對你理解發(fā)酵工程中菌種選生物種群，因為與外界的空氣對流循環(huán)較緩慢，所以微生物種群較穩(wěn)定。這對你理解發(fā)酵工程中菌種選育的重要性有什么啟示？育的重要性有什么啟示？ 優(yōu)良的菌種不僅具有健壯，不易退化，其發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量高、質量穩(wěn)定等優(yōu)點，它往往還會賦予發(fā)酵產(chǎn)品獨特的風味，因此菌種選育環(huán)節(jié)在很大程度上決定了生物發(fā)酵產(chǎn)物的成敗。提示：提示：我國幅員遼闊，地理生態(tài)環(huán)境多樣，為各種微生物的生長繁殖提

5、供了條件，這有利于發(fā)酵工程選我國幅員遼闊，地理生態(tài)環(huán)境多樣，為各種微生物的生長繁殖提供了條件，這有利于發(fā)酵工程選育菌種。優(yōu)良的菌種不僅具有健壯，不易退化，其發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量高、質量穩(wěn)定等優(yōu)點，它往往還會賦育菌種。優(yōu)良的菌種不僅具有健壯，不易退化，其發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量高、質量穩(wěn)定等優(yōu)點，它往往還會賦予發(fā)酵產(chǎn)品獨特的風味，因此菌種選育環(huán)節(jié)很大程度上決定了生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品的成敗。予發(fā)酵產(chǎn)品獨特的風味，因此菌種選育環(huán)節(jié)很大程度上決定了生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品的成敗。2.擴大培養(yǎng)（1）目的：獲得_更多的菌種在發(fā)酵之前還需要對菌種進行擴大培養(yǎng)。工業(yè)發(fā)酵罐的體積一般為幾十到幾百立方米，接入的菌種總體積需要幾立方米到幾十工業(yè)發(fā)酵罐

6、的體積一般為幾十到幾百立方米，接入的菌種總體積需要幾立方米到幾十立方米。立方米。工業(yè)發(fā)酵要想在短時間內(nèi)得到大量的發(fā)酵產(chǎn)物，需要大量的菌體。如何得到工業(yè)發(fā)酵要想在短時間內(nèi)得到大量的發(fā)酵產(chǎn)物，需要大量的菌體。如何得到大量菌體縮短生產(chǎn)周期？大量菌體縮短生產(chǎn)周期？（2 2）怎樣對菌種進行擴大培養(yǎng)？）怎樣對菌種進行擴大培養(yǎng)？將培養(yǎng)到生長速度最快時期的菌體分開，再進行培養(yǎng)。（3 3）擴大培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基，從性質上分類，是什么類型的培養(yǎng)基？擴大培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基，從性質上分類，是什么類型的培養(yǎng)基？液體培養(yǎng)基?？梢允刮⑸锱c營養(yǎng)物質充分接觸，提高營養(yǎng)物質的利用率，有利于微生物的繁殖。3.配制培養(yǎng)基：在菌種確定之

7、后，結合菌種代謝特點，結合菌種代謝特點，要_制備培養(yǎng)基。在生產(chǎn)實踐中，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過_才能確定。（即不斷（即不斷優(yōu)化培養(yǎng)基優(yōu)化培養(yǎng)基）選擇原料反復試驗4.滅菌：原因：發(fā)酵工程種所用的菌種大多是發(fā)酵工程種所用的菌種大多是_，一旦有雜菌污染，可能，一旦有雜菌污染，可能導致導致_。為什么？。為什么？單一菌種產(chǎn)量大大降低_ _都必須經(jīng)過嚴格的滅菌；培養(yǎng)基和發(fā)酵設備滅菌目的：避免因雜菌污染而影響產(chǎn)品的品質和產(chǎn)量雜菌和菌種形成競爭關系，對發(fā)酵過程造成不良影響例如：1.在谷氨酸發(fā)酵過程中混入放線菌，放線菌會分泌抗生素使大量谷氨世事難料棒狀桿菌死亡。2.在青霉素生產(chǎn)過程中混入雜菌，雜菌分泌青霉素酶，分解青

8、霉素。如何防止雜菌污染如何防止雜菌污染？如何徹底滅菌如何徹底滅菌？ 用高溫高壓方式，殺死所有雜菌的胞體、芽孢和孢子。5.接種：將_的菌種投放到_ _中。發(fā)酵罐擴大培養(yǎng)后發(fā)酵罐發(fā)酵罐電動機電動機D1D1排氣管排氣管C3C3pHpH計計B3B3冷卻水排出口冷卻水排出口C2C2冷卻夾層冷卻夾層發(fā)酵液發(fā)酵液攪拌葉輪攪拌葉輪D2D2生物傳感器生物傳感器裝置裝置B4B4空氣入口空氣入口A4A4放料管放料管A2A2A3 A3 閥門閥門A1A1培養(yǎng)物或營養(yǎng)培養(yǎng)物或營養(yǎng)物質的加入口物質的加入口B1B1觀察孔觀察孔B2B2取樣管取樣管B5B5溫度傳感器和溫度傳感器和控制裝置控制裝置C1C1冷卻水進冷卻水進入口入口

9、裝置編號裝置編號主要用途主要用途A1-A3A1-A3A4A4B1-B5B1-B5C1C1、C2C2C3C3D1D1、D2D2控制控制培養(yǎng)物以一定培養(yǎng)物以一定速度速度進入、進入、流出發(fā)酵罐，流出發(fā)酵罐，實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)控制溶解氧控制溶解氧通過肉眼觀察、儀器檢測等通過肉眼觀察、儀器檢測等監(jiān)控發(fā)酵條件以及發(fā)酵過程監(jiān)控發(fā)酵條件以及發(fā)酵過程，B2B2處處抽取樣品抽取樣品進一步檢測。進一步檢測。通過通過控制冷水流速調(diào)節(jié)罐溫控制冷水流速調(diào)節(jié)罐溫調(diào)節(jié)罐壓調(diào)節(jié)罐壓電機帶動葉輪轉動進行電機帶動葉輪轉動進行攪拌攪拌，使微生物與發(fā)酵液使微生物與發(fā)酵液混合均勻混合均勻，加快氧氣溶解以及散熱。加快氧氣溶解以及散熱

10、。6.發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)（1）發(fā)酵過程的監(jiān)控：發(fā)酵過程中，要_培養(yǎng)液中_、_等，以_；要及時添加_，要嚴格控制_、_和_等發(fā)酵條件；隨時檢測微生物數(shù)量 產(chǎn)物濃度了解發(fā)酵進程必需的營養(yǎng)成分溫度pH溶氧量（2 2）為什么要嚴格控制發(fā)酵條件？）為什么要嚴格控制發(fā)酵條件？環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且影響微生物代謝物的形成；嚴格控制發(fā)酵條件，有利于使發(fā)酵全過程處于最佳狀態(tài)。實例谷氨酸發(fā)酵在_和_條件下會積累谷氨酸；在_條件下則容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；中性弱堿性酸性補充內(nèi)容：補充內(nèi)容： 谷氨酸發(fā)酵常用菌種為谷氨酸發(fā)酵常用菌種為谷氨酸棒狀桿菌谷氨酸棒狀桿菌； 谷氨酸棒狀桿

11、菌的代謝類型為谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型為異養(yǎng)需氧型異養(yǎng)需氧型，其，其與有氧呼與有氧呼吸有關的酶吸有關的酶主要存在于主要存在于細胞膜細胞膜上；上； C:N C:N的數(shù)值也會影響谷氨酸發(fā)酵過程：的數(shù)值也會影響谷氨酸發(fā)酵過程： C:N=4:1C:N=4:1時，菌體大量繁殖，谷氨酸產(chǎn)生量較少；時，菌體大量繁殖，谷氨酸產(chǎn)生量較少； C:N=3:1C:N=3:1時，菌體繁殖受抑制，谷氨酸產(chǎn)生量較多。時，菌體繁殖受抑制，谷氨酸產(chǎn)生量較多。（3 3）怎樣對發(fā)酵條件進行調(diào)控以滿足微生物生長的需要？）怎樣對發(fā)酵條件進行調(diào)控以滿足微生物生長的需要？ 反復試驗確定培養(yǎng)基的配方； 對培養(yǎng)基和發(fā)酵設備進行嚴格的滅菌； 隨

12、時檢測培養(yǎng)液中微生物的數(shù)量、產(chǎn)物濃度等（了解發(fā)酵進程）； 及時添加必需的營養(yǎng)組分； 與傳統(tǒng)發(fā)酵技術相比，現(xiàn)代發(fā)酵工程使用的發(fā)酵罐均有計算機控制系統(tǒng)，能對發(fā)酵過程中的溫度、pH、溶氧量、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營養(yǎng)等進行監(jiān)測和控制，還可以進行反饋控制，使發(fā)酵全過程處于最佳狀態(tài)。（4 4）發(fā)酵過程的影響因素）發(fā)酵過程的影響因素? ?溫度：有機物氧化分解釋放能量，引起發(fā)酵溫度升高；機械攪拌也會產(chǎn)生熱引起溫度升高。發(fā)酵罐壁散溫度：有機物氧化分解釋放能量，引起發(fā)酵溫度升高；機械攪拌也會產(chǎn)生熱引起溫度升高。發(fā)酵罐壁散熱和水分蒸發(fā)帶走熱量，使發(fā)酵溫度下降。熱和水分蒸發(fā)帶走熱量，使發(fā)酵溫度下降?？捎美鋮s水進

13、行溫度調(diào)節(jié)可用冷卻水進行溫度調(diào)節(jié)。PHPH：培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累，使：培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累，使PHPH改變。如當谷氨酸棒狀桿菌利用糖類物質不斷生改變。如當谷氨酸棒狀桿菌利用糖類物質不斷生成谷氨酸時，培養(yǎng)液成谷氨酸時，培養(yǎng)液PHPH就會下降；堿性物質的消耗和氨的生成會使就會下降；堿性物質的消耗和氨的生成會使PHPH上升。上升?？稍谂囵B(yǎng)基中添加緩沖液；可在培養(yǎng)基中添加緩沖液；發(fā)酵過程中加酸或堿。發(fā)酵過程中加酸或堿。溶解氧：不同微生物對氧的需求不同，溶解氧：不同微生物對氧的需求不同，通過發(fā)酵罐的通氣口來控制通過發(fā)酵罐的通氣口來控制。（5 5）在進行發(fā)酵生產(chǎn)時）在進

14、行發(fā)酵生產(chǎn)時, , 排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎環(huán)境中嗎? ? 為什么為什么? ?不能。發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體和廢棄培養(yǎng)液需經(jīng)過相應的凈化設備,達到國家排放要求后才能排放到外界環(huán)境中。因為有些氣體和廢棄培養(yǎng)液對人和生物有害或對環(huán)境有毒害作用。7.分離、提純產(chǎn)物方法：發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身時，可在發(fā)酵結束之后，采用_、_等方法將菌體_和_；發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物時，可_ _采取_ _的_、_和_措施來獲得產(chǎn)品；過濾沉淀分離干燥根據(jù)產(chǎn)物的性質適當提取分離純化發(fā)酵產(chǎn)物不同，分離、提純的方法也不同。 在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術相比

15、有哪些改進之處？在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術相比有哪些改進之處？ 傳統(tǒng)發(fā)酵技術獲得的產(chǎn)物一般不是單一的組分，而是成分復雜的混合物，很多時候不會再對產(chǎn)物進行分離和提純處理，或者僅采用簡單的沉淀、過濾等方法來分離提純產(chǎn)物。 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)物的初分離階段，常采用沉淀、萃取、膜分離、吸附或離子交換等方法；在進一步純化階段，會采用液相層析法、結晶法等方法。發(fā)酵工程產(chǎn)物無論是代謝物還是菌體本身，都需要進行質量檢查，合格后才能成為正式產(chǎn)品。8.獲得產(chǎn)品：啤酒味精結合剛剛的分析，思考發(fā)酵工程相比傳結合剛剛的分析，思考發(fā)酵工程相比傳統(tǒng)發(fā)酵技術，統(tǒng)發(fā)酵技術，有什么優(yōu)

16、點？有什么優(yōu)點？ 生產(chǎn)條件溫和； 原料來源豐富且價格低廉； 產(chǎn)物專一； 廢棄物對環(huán)境的污染小和容易處理；二、發(fā)酵工程的應用發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)等許多領域得到了廣泛的應用，形成了規(guī)模龐大的發(fā)酵工業(yè)。自主閱讀教材自主閱讀教材P24-27頁的內(nèi)容，完成下列表格。頁的內(nèi)容，完成下列表格。具體應用具體應用成果成果食食品品生產(chǎn)生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品醬油醬油（霉菌）、（霉菌）、酒類酒類（酵母）（酵母）醫(yī)醫(yī)藥藥食品添加劑食品添加劑酶制劑酶制劑工程菌工程菌改造菌種改造菌種食品酸度調(diào)節(jié)劑：食品酸度調(diào)節(jié)劑：檸檬酸（黑曲霉）檸檬酸（黑曲霉）增味劑：增味劑：谷氨酸（谷氨酸棒狀桿菌）谷氨酸（谷氨

17、酸棒狀桿菌）淀粉酶、果膠酶、脂肪酶和氨基肽酶等淀粉酶、果膠酶、脂肪酶和氨基肽酶等生長激素釋放抑制激素生長激素釋放抑制激素青霉素青霉素疫苗疫苗乙型肝炎疫苗乙型肝炎疫苗食品添加劑優(yōu)點食品添加劑優(yōu)點: :增加食物的營養(yǎng)，改善食增加食物的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質，品的口味、色澤和品質，延長食品的保存期。延長食品的保存期。具體應用具體應用成果成果農(nóng)牧業(yè)農(nóng)牧業(yè)肥料肥料農(nóng)藥農(nóng)藥飼料飼料其他方面其他方面解決資源短缺和解決資源短缺和環(huán)境污染問題環(huán)境污染問題對極端微生物的對極端微生物的利用利用根瘤菌肥、固氮菌肥（根瘤菌肥、固氮菌肥（根瘤菌和固氮菌根瘤菌和固氮菌）多種農(nóng)林蟲害（多種農(nóng)林蟲害（蘇云金桿菌蘇云金

18、桿菌）、玉米螟和）、玉米螟和松毛蟲（松毛蟲（白僵菌白僵菌）、水稻枯紋?。ň畬顾兀⑺究菁y?。ň畬顾兀┑矸刍蚶w維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液通過淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液通過發(fā)酵獲得微生物菌體發(fā)酵獲得微生物菌體酒精、乙烯（纖維素廢料）酒精、乙烯（纖維素廢料）洗滌劑（洗滌劑（嗜熱菌、嗜鹽菌嗜熱菌、嗜鹽菌）啤酒的工業(yè)化流程完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代謝物的生成。完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代謝物的生成。主發(fā)酵主發(fā)酵結束后，發(fā)酵液還不適合飲用，要在低溫、密閉的結束后，發(fā)酵液還不適合飲用，要在低溫、密閉的環(huán)境下儲存一段時間進行環(huán)境下儲存一段時間進行后發(fā)酵后發(fā)酵，這樣才能形成澄

19、清、成，這樣才能形成澄清、成熟的啤酒。熟的啤酒。發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵主發(fā)酵冷卻消毒終止后發(fā)酵過濾(1)在食品工業(yè)上的應用1.1.與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在下面啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，哪些工程手段使啤與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在下面啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，哪些工程手段使啤 酒的產(chǎn)量和質量明顯提高？酒的產(chǎn)量和質量明顯提高？提示：提示：菌種的選育、對原材料的處理、發(fā)酵過程的控制，產(chǎn)品的消菌種的選育、對原材料的處理、發(fā)酵過程的控制，產(chǎn)品的消毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和品質。毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和品質。2.2.現(xiàn)在市面上流行一種現(xiàn)在市面上流行一種“精釀精釀”啤酒，它的制作工藝與普通啤酒有所不同，如啤

20、酒，它的制作工藝與普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加劑、不進行過濾和消毒處理等。有人認為飲用一般不添加食品添加劑、不進行過濾和消毒處理等。有人認為飲用“精釀精釀”啤啤酒比飲用酒比飲用“工業(yè)工業(yè)”啤酒更健康，你怎么看待這個問題？啤酒更健康，你怎么看待這個問題？“精釀精釀”啤酒是小規(guī)模啤酒是小規(guī)模釀造產(chǎn)品，發(fā)酵時間長、產(chǎn)量低和價格高，卻依然有著市場需求，我們?nèi)绾无q釀造產(chǎn)品，發(fā)酵時間長、產(chǎn)量低和價格高，卻依然有著市場需求，我們?nèi)绾无q證地看待大規(guī)模生產(chǎn)與小規(guī)模制作？證地看待大規(guī)模生產(chǎn)與小規(guī)模制作？提示：提示：應該辯證地看待這一產(chǎn)品。一方面，這類產(chǎn)品具有多樣化的應該辯證地看待這一產(chǎn)品。一方面，這類產(chǎn)

21、品具有多樣化的特點，能夠滿足一些人對獨特口感的需求，或者滿足一些人的時尚特點，能夠滿足一些人對獨特口感的需求，或者滿足一些人的時尚追求。另一方面追求。另一方面, ,這類產(chǎn)品是手工作坊式生產(chǎn)的，存在啤酒品質不穩(wěn)這類產(chǎn)品是手工作坊式生產(chǎn)的，存在啤酒品質不穩(wěn)定、價格昂貴的問題。定、價格昂貴的問題。3 3. .酵母菌酒精發(fā)酵過程中為什么要酵母菌酒精發(fā)酵過程中為什么要“先通氣后密封先通氣后密封”？4 4. .啤酒生產(chǎn)中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)，發(fā)酵后期，如果密封啤酒生產(chǎn)中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)，發(fā)酵后期，如果密封不嚴，會使啤酒變酸，你知道這是發(fā)生了什么變化嗎？不嚴，會使啤酒變酸，你知道這是發(fā)生了什么變化嗎？“通氣”的

22、目的是使酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖；“密封”的目的是使酵母菌進行酒精發(fā)酵產(chǎn)生酒精。酒精在醋酸菌的作用下被氧化產(chǎn)生乙醛，最后變?yōu)榇姿?。小結：小結：1.1.啤酒的發(fā)酵過程分為啤酒的發(fā)酵過程分為_和和_兩個階段；兩個階段；2.2.主發(fā)酵階段完成主發(fā)酵階段完成_；3.3.后發(fā)酵的條件后發(fā)酵的條件_；4.4.焙烤的目的：焙烤的目的：_；5.5.蒸煮的目的：蒸煮的目的：_。主發(fā)酵主發(fā)酵后發(fā)酵后發(fā)酵酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成低溫、密閉的環(huán)境下儲存一段時間低溫、密閉的環(huán)境下儲存一段時間加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活產(chǎn)生風味

23、組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌產(chǎn)生風味組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌(2)在醫(yī)藥工業(yè)上的應用（1 1）采用基因工程的方法）采用基因工程的方法, ,將植物或動物的將植物或動物的基因轉移到基因轉移到微生物微生物中中, ,獲得具有某種藥物生獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物。產(chǎn)能力的微生物。（2 2）直接對菌種進行改造）直接對菌種進行改造, ,再通過發(fā)酵技術再通過發(fā)酵技術大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。拓展應用拓展應用在青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)過程中在青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)過程中,人們遇到了兩個問題。請你運用所學人們遇到了兩個問題。請你運用所學知識或查閱資料知識或查閱資料,并發(fā)揮想象力并

24、發(fā)揮想象力,提出解決這些問題的思路。提出解決這些問題的思路。(1)青霉素發(fā)酵是高耗氧過程青霉素發(fā)酵是高耗氧過程,如何能夠乙醇保證在發(fā)酵過程中給微如何能夠乙醇保證在發(fā)酵過程中給微生物持續(xù)高效地供氧呢生物持續(xù)高效地供氧呢?(提示提示:血紅蛋白具有攜帶血紅蛋白具有攜帶O2的能力的能力)可以用基因工程的方法可以用基因工程的方法,將血紅蛋白基因轉入青霉素生產(chǎn)菌來提高菌將血紅蛋白基因轉入青霉素生產(chǎn)菌來提高菌體對氧的吸收和利用率。體對氧的吸收和利用率。(2)在發(fā)酵過程中在發(fā)酵過程中,總有頭孢霉素產(chǎn)生。人們通過對青霉素生產(chǎn)菌代謝總有頭孢霉素產(chǎn)生。人們通過對青霉素生產(chǎn)菌代謝途徑的研究發(fā)現(xiàn)途徑的研究發(fā)現(xiàn),在青霉素

25、與頭孢霉素的合成過程中在青霉素與頭孢霉素的合成過程中,它們有一個共同的前它們有一個共同的前體體,這個前體經(jīng)過兩種不同酶的作用分別合成兩個產(chǎn)物。如何改造青霉素這個前體經(jīng)過兩種不同酶的作用分別合成兩個產(chǎn)物。如何改造青霉素生產(chǎn)菌使其只生產(chǎn)青霉素，或者只生產(chǎn)頭孢霉素？生產(chǎn)菌使其只生產(chǎn)青霉素，或者只生產(chǎn)頭孢霉素？可以對兩種酶的基因進行改造或敲除其中一種酶的基因可以對兩種酶的基因進行改造或敲除其中一種酶的基因,從而使青從而使青霉素生產(chǎn)菌只生產(chǎn)一種產(chǎn)物。霉素生產(chǎn)菌只生產(chǎn)一種產(chǎn)物。（3 3）未來可能用微生物生產(chǎn)過去只能從植物）未來可能用微生物生產(chǎn)過去只能從植物中分離提取的中分離提取的紫杉醇、青蒿素前體紫杉醇、

26、青蒿素前體等化合物。等化合物。（4 4）利用基因工程將病原體的）利用基因工程將病原體的抗原基因抗原基因轉入轉入微生物細胞，制成微生物細胞，制成生物疫苗生物疫苗。如一種生產(chǎn)乙。如一種生產(chǎn)乙型肝炎疫苗的方法就是將乙型肝炎病毒的抗型肝炎疫苗的方法就是將乙型肝炎病毒的抗原基因轉入酵母菌，再通過發(fā)酵生產(chǎn)。原基因轉入酵母菌，再通過發(fā)酵生產(chǎn)。(3)在農(nóng)牧業(yè)上的應用生產(chǎn)微生物肥料微生物肥料的種類：微生物肥料的種類： 根瘤菌肥、固氮菌肥根瘤菌肥、固氮菌肥微生物肥料的作用：微生物肥料的作用： 微生物肥料利用了微生物在微生物肥料利用了微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機酸、生物活性物代謝過程中產(chǎn)生的有機酸、生物活性物質質等

27、來增等來增進土壤肥力，改良土壤結構，促進植株生長進土壤肥力，改良土壤結構，促進植株生長。 有的微生物肥料可以有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生長抑制土壤中病原微生物的生長，從而減少病害，從而減少病害的發(fā)生的發(fā)生。生產(chǎn)微生物農(nóng)藥 與傳統(tǒng)的化學農(nóng)藥不同，微生物農(nóng)藥是利用微生物與傳統(tǒng)的化學農(nóng)藥不同，微生物農(nóng)藥是利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的?；蚱浯x物來防治病蟲害的。如：如：利用利用蘇云金桿菌蘇云金桿菌防治多種農(nóng)林蟲害；利用防治多種農(nóng)林蟲害；利用白僵菌白僵菌防治玉米螟和松毛蟲；防治玉米螟和松毛蟲；一種放線菌產(chǎn)生的抗生素一種放線菌產(chǎn)生的抗生素井岡霉素井岡霉素可防治水稻枯紋病?？煞乐嗡究菁y

28、病。 微生物農(nóng)藥作為微生物農(nóng)藥作為生物防治生物防治的重要手段。將在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)的重要手段。將在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮越來越重要的作用。揮越來越重要的作用。微生物或代謝產(chǎn)物微生物或代謝產(chǎn)物防治病蟲害種類防治病蟲害種類蘇云金桿菌蘇云金桿菌8080多種農(nóng)林害蟲多種農(nóng)林害蟲白僵菌白僵菌玉米螟、松毛蟲玉米螟、松毛蟲一種放線菌產(chǎn)生的抗生素（井岡霉素）一種放線菌產(chǎn)生的抗生素（井岡霉素）水稻枯紋病水稻枯紋病生產(chǎn)微生物飼料 微生物含有豐富的蛋白質，如細菌的蛋白質含量占微生物含有豐富的蛋白質，如細菌的蛋白質含量占細胞干重的細胞干重的 60%60%80% ,80% ,而且細菌生長繁殖速度很快。而且細菌生

29、長繁殖速度很快。單細胞蛋白：單細胞蛋白：以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵獲得了大量的微生物菌體。即單細胞蛋白。發(fā)酵獲得了大量的微生物菌體。即單細胞蛋白。單細胞蛋白的應用：單細胞蛋白的應用：可以作為食品添加劑、微生物飼料等。其中微生物可以作為食品添加劑、微生物飼料等。其中微生物飼料能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。飼料能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。乳酸菌：乳酸菌：在青貯飼料中添加乳酸菌，可以在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質提高飼料的品質，使飼料，使飼料保鮮保鮮，動物食用后還能動物食用后還

30、能提高免疫力提高免疫力。微生物飼料：單細胞蛋白(4)在其他方面的應用解決資源短缺與環(huán)境污染問題解決資源短缺與環(huán)境污染問題 隨著對纖維素水解研究的不斷深入，隨著對纖維素水解研究的不斷深入，利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質烯等能源物質已取得成功。已取得成功。將極端微生物應用于生產(chǎn)實踐將極端微生物應用于生產(chǎn)實踐 自然界中還存在著一定數(shù)量的自然界中還存在著一定數(shù)量的極端微生物極端微生物，它們能在，它們能在極端惡劣的環(huán)境極端惡劣的環(huán)境（高溫、高壓、高鹽和低溫等環(huán)境）（高溫、高壓、高鹽和低溫等環(huán)境）中正常生活中正常生活。 例如嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來例如嗜熱菌、嗜鹽菌可以

31、用來生產(chǎn)洗滌劑生產(chǎn)洗滌劑，嗜低溫菌有助于，嗜低溫菌有助于提高熱敏提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量性產(chǎn)品的產(chǎn)量。思考思考提示提示：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中, ,可以利用農(nóng)作物廢棄物生產(chǎn)食用菌可以利用農(nóng)作物廢棄物生產(chǎn)食用菌, ,利用利用菌糠生產(chǎn)有機肥或部分替代動物飼料菌糠生產(chǎn)有機肥或部分替代動物飼料; ;在植物保護方面在植物保護方面, ,應用微應用微生物產(chǎn)生的抗生素來生產(chǎn)生物農(nóng)藥生物產(chǎn)生的抗生素來生產(chǎn)生物農(nóng)藥, ,治理病蟲害等。治理病蟲害等。1.1.請列舉一下發(fā)酵工程在環(huán)境保護方面的其他應用。請列舉一下發(fā)酵工程在環(huán)境保護方面的其他應用。提示提示：利用微生物發(fā)酵清理城市廢棄物垃圾利用微生物發(fā)酵清理城市廢棄物垃圾, ,利用發(fā)酵工程使利用發(fā)酵工程使煙氣脫硫煙氣脫硫, ,還可以利用微生物工程除臭等。還可以利用微生物工程除臭等。2.2.請列舉一下發(fā)酵工程在其他行業(yè)中的應用。請列舉一下發(fā)酵工程在其他行業(yè)中的應用。如：用大豆來生產(chǎn)醬油產(chǎn)品。谷物或水果生產(chǎn)各種酒類。如：用大豆來生產(chǎn)醬油產(chǎn)品。谷物或水果生產(chǎn)各種酒類。大豆大豆（蛋白質蛋白質) )黑曲霉黑曲霉（蛋白酶）（蛋白酶）小分子的肽小分子的肽和氨基酸和氨基酸醬油醬油淋洗、淋洗、調(diào)制