發(fā)酵工程及其應(yīng)用課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修34

1.3發(fā)酵工程及其應(yīng)用青霉素是世界上第一個應(yīng)用于臨床的抗生素。思考:你知道青霉素的歷史嗎？從社會中來—教材P22早期科學(xué)家只能從青霉菌中提取少量青霉素，它的價格貴如金。早期1瓶規(guī)格大概20萬單位的青霉素最高賣到如今1瓶規(guī)格160萬單位的青霉素注射劑在工業(yè)上青霉素究竟是怎樣生產(chǎn)的呢？從社會中來對發(fā)酵原理的認識微生物純培養(yǎng)技術(shù)建立密閉式發(fā)酵罐設(shè)計成功嚴格控制環(huán)境條件(溫度、pH、溶解氧、壓強、營養(yǎng)物、泡沫等)大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品微生物的特定功能現(xiàn)代化工程技術(shù)利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)，生產(chǎn)對人類有用的物質(zhì)的技術(shù)體系?！l(fā)酵工程發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)1.基本環(huán)節(jié)選育菌種擴大培養(yǎng)接種滅菌配制培養(yǎng)基發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)（1）目的：獲得性狀優(yōu)良的菌種。（2）菌種來源：自然界中篩選、誘變育種或基因工程育種。（3）菌種選育的重要性（意義）：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(zhì)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(fēng)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。（教材P22旁欄思考）（4）實例：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。選育菌種發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)工業(yè)發(fā)酵罐體積幾十~幾百m3幾~幾十m3接入的菌種總體積思考：怎樣對菌種進行擴大培養(yǎng)？將培養(yǎng)到增長速率最快時期的菌體分開，再進行培養(yǎng)。（1）目的:

獲得更多的菌種（2）原因：工業(yè)發(fā)酵罐的體積一般較大，因此，需要接入的菌種總體積大（數(shù)目多）。（3）擴大培養(yǎng)的培養(yǎng)基：一般為液體培養(yǎng)基。發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)擴大培養(yǎng)（1）配制要求①在菌種確定之后，（結(jié)合菌種代謝特點）選擇原料制備培養(yǎng)基；②在生產(chǎn)實踐中，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過反復(fù)試驗才能確定（即不斷優(yōu)化培養(yǎng)基）；（2）滅菌原因發(fā)酵工程種所用的菌種大多是單一菌種，一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大降低。例如：在青霉素生產(chǎn)過程中如果有雜菌污染，某些雜菌會分泌青霉素酶，將青霉素分解掉。（3）滅菌目的：避免因雜菌污染而影響產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量*培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴格的滅菌發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)培養(yǎng)基的配制、滅菌電動機D1排氣管C3pH計B3冷卻水排出口C2冷卻夾層發(fā)酵液攪拌葉輪D2生物傳感器裝置B4空氣入口A4放料管A2A3閥門A1培養(yǎng)物或營養(yǎng)物質(zhì)的加入口B1觀察孔B2取樣管B5溫度傳感器和控制裝置C1冷卻水進入口裝置編號主要用途A1-A3A4B1-B5C1、C2C3D1、D2控制培養(yǎng)物以一定速度進入、流出發(fā)酵罐，實現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)控制溶解氧通過肉眼觀察、儀器檢測等監(jiān)控發(fā)酵條件以及發(fā)酵過程，B2處抽取樣品進一步檢測通過控制冷水流速調(diào)節(jié)罐溫調(diào)節(jié)罐壓電機帶動葉輪轉(zhuǎn)動進行攪拌，使微生物與發(fā)酵液混合均勻，加快氧氣溶解以及散熱將擴大培養(yǎng)后的菌種投放到發(fā)酵罐中。發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)接種（1）地位：

發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。（2）要求：

①發(fā)酵過程中，要隨時檢測培養(yǎng)液中微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進程；②要及時添加必需的營養(yǎng)物質(zhì)，要嚴格控制溫度、pH和溶氧量等發(fā)酵條件。發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵

（3）嚴格控制發(fā)酵條件的原因：①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；②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)。（4）不同發(fā)酵條件的影響（實例——谷氨酸發(fā)酵）①在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸；②在酸性條件下則容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵谷氨酸棒狀桿菌培養(yǎng)物或營養(yǎng)物質(zhì)的加入口觀察孔取樣管溫度傳感器及控制裝置冷卻水進入口閥門空氣入口放料管生物傳感器裝置攪拌葉輪發(fā)酵液冷卻夾層冷卻水排出口pH計排氣管電動機抽取樣本進行檢測調(diào)節(jié)罐溫調(diào)節(jié)罐壓控制溶解氧含量不斷攪拌的目的：①使菌種與發(fā)酵液混合均勻，提高原料利用率；②加快O2的溶解以及散熱。(5)發(fā)酵條件及相應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制方法：發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)微生物分解有機物釋放的能量；機械攪拌也會產(chǎn)生一部分熱量。pH：在培養(yǎng)基中加入緩沖液，在發(fā)酵過程中加酸或堿；PH變化主要原因：

培養(yǎng)基中營養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累。需氧型：通過空氣入口通入空氣，并調(diào)整攪拌葉輪轉(zhuǎn)速增加溶解氧。厭氧型：需封閉空氣入口，建立厭氧環(huán)境等。電動機D1排氣管C3pH計B3冷卻水排出口C2冷卻夾層發(fā)酵液攪拌葉輪D2生物傳感器裝置B4空氣入口A4放料管A2A3閥門A1培養(yǎng)物或營養(yǎng)物質(zhì)的加入口B1觀察孔B2取樣管B5溫度傳感器和控制裝置C1冷卻水進入口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)?，F(xiàn)代發(fā)酵工程使用的發(fā)酵罐的優(yōu)點：發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)

①如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品。②如果產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。分離、提純產(chǎn)物發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)獲得產(chǎn)品任務(wù)：發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析及應(yīng)用1.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的因素：能在低成本的

上生長，且大量高效地合成產(chǎn)物；發(fā)酵條件如

、

、

等易控制；遺傳性能穩(wěn)定；抗噬菌體及雜菌污染能力強等。2.需要控制發(fā)酵條件的原因：環(huán)境條件不僅會影響

，而且會影響

。培養(yǎng)基溫度pH溶解氧微生物的生長繁殖微生物代謝物的形成探究—學(xué)習(xí)筆記P163.在產(chǎn)物分離和提純方面，與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比，發(fā)酵工程的改進之處：傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)獲得的產(chǎn)物一般不是單一組分，而是

，很多時候不會再對產(chǎn)物進行分離和提純處理。在發(fā)酵工程中，如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用

等方法將菌體從發(fā)酵液中分離出來。如果產(chǎn)品是代謝物，可采用______________

等方法進行提取。成分復(fù)雜的混合物過濾、沉淀蒸餾、萃取、離子交換探究—學(xué)習(xí)筆記P164.在進行發(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環(huán)境中嗎？為什么？不能；因為發(fā)酵過程可能產(chǎn)生一些有害物質(zhì)，會污染環(huán)境。為了減少或避免污染物的產(chǎn)生和排放，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，應(yīng)該對排出的氣體和廢氣培養(yǎng)液進行二次清潔或滅菌處理。探究—學(xué)習(xí)筆記P16二發(fā)酵工程的特點：發(fā)酵工程這么好，在我們生活中有哪些應(yīng)用呢？發(fā)酵工程的應(yīng)用產(chǎn)物專一生產(chǎn)條件溫和原料來源豐富且價格低廉廢棄物對環(huán)境污染小且容易處理通過這張表格你能總結(jié)發(fā)酵工程在哪些領(lǐng)域應(yīng)用嗎？在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用在其他方面的應(yīng)用在食品工業(yè)上的應(yīng)用醬油大豆(主要原料)黑曲霉(蛋白酶)小分子肽和氨基酸淋洗、調(diào)制醬油的生產(chǎn)谷物或水果釀酒酵母各種酒類各種酒類的生產(chǎn)（1）生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品：如醬油、各種酒類等。發(fā)酵工程使這些產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。發(fā)酵工程的應(yīng)用在食品工業(yè)上的應(yīng)用啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程發(fā)酵工程的應(yīng)用發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵消毒終止加啤酒花冷卻接種過濾主發(fā)酵后發(fā)酵1.啤酒的發(fā)酵過程分為

和

兩個階段；2.主發(fā)酵階段完成

；3.后發(fā)酵的條件________________________________________；4.焙烤的目的：

；5.蒸煮的目的：

。一、過程概述：主發(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產(chǎn)生風(fēng)味組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌發(fā)酵工程的應(yīng)用啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵消毒終止加啤酒花冷卻接種過濾主發(fā)酵后發(fā)酵

①使啤酒具有清爽的芳香氣、苦味和反腐劑②形成啤酒優(yōu)良的泡沫

③有利于麥芽汁的澄清④平衡麥芽汁的自然甜度并激發(fā)食欲1.酵母菌酒精發(fā)酵過程中為什么要“先通氣后密封”？2.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？“通氣”：酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖；“密封”：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?。發(fā)酵工程的應(yīng)用5.與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在啤酒的工廠化生產(chǎn)中，哪些工程手段使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高？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(zhì)。探究—學(xué)習(xí)筆記P16啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程其中酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在主發(fā)酵階段完成。主發(fā)酵結(jié)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后發(fā)酵，才能形成澄清、成熟的啤酒。核心歸納—學(xué)習(xí)筆記P16發(fā)酵工程的應(yīng)用應(yīng)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，這類產(chǎn)品是手工作坊式生產(chǎn)的，存在啤酒品質(zhì)不穩(wěn)定、價格昂貴的問題。（2）生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑增加食物的營養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，延長食品的保存期食品添加劑的作用：實例1——檸檬酸在食品工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)酵工程的應(yīng)用淀粉淀粉酶葡萄糖黑曲霉檸檬酸合成酶檸檬酸檸檬酸是一種食品酸度調(diào)節(jié)劑；可以通過黑曲霉的發(fā)酵制得；食用檸檬酸可以增強食欲、增強人體正常代謝,對消化不良有改善效果。檸檬酸是屬于食品添加劑，尤其是在飲料、果醬中最為常見,使用后不僅能夠讓口感變加好,同時還具有保鮮的作用。（2）生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑在食品工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)酵工程的應(yīng)用實例2——味精由谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵可以得到谷氨酸；谷氨酸經(jīng)過一系列處理就能制成味精。谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵谷氨酸味精處理氧氣味精主要成分是谷氨酸鈉，谷氨酸鈉水解為谷氨酸，而谷氨酸有鮮味，這就是味精之所以能提鮮的原因。（3）生產(chǎn)酶制劑在食品工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)酵工程的應(yīng)用①常見酶制劑α-淀粉酶、β-淀粉酶、果膠酶、氨基肽酶、脂肪酶②酶制劑應(yīng)用食品的直接生產(chǎn)、改進生產(chǎn)工藝、簡化生產(chǎn)過程、改善產(chǎn)品的品質(zhì)和口味、延長食品儲存期和提高產(chǎn)品產(chǎn)量等。③酶制劑來源少數(shù)由動植物生產(chǎn)；絕大多數(shù)通過發(fā)酵工程生產(chǎn)。（3）生產(chǎn)酶制劑在食品工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)酵工程的應(yīng)用①利用基因工程將動植物基因轉(zhuǎn)移至微生物細胞中，通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需產(chǎn)品。運用基因工程可以將動植物的基因轉(zhuǎn)移到微生物中，獲得具有特殊生產(chǎn)能力的微生物，大量生產(chǎn)人們所需要的產(chǎn)品，如人胰島素、干擾素等。在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)酵工程的應(yīng)用二②直接對菌種進行改造，通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需產(chǎn)品。生長激素釋放抑制激素抑制生長激素的不適宜分泌治療肢端肥大癥50萬個羊腦提取生長激素釋放抑制激素5mg7.5L培養(yǎng)液提取生長激素釋放抑制激素5mg在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)酵工程的應(yīng)用（可能用微生物來生產(chǎn)過去只能從植物中分離提取的紫杉醇、青蒿素前體等化合物）二③利用基因工程，將病原體的某個或某幾個抗原基因轉(zhuǎn)移至微生物中，通過發(fā)酵技術(shù)大量獲得疫苗。乙型肝炎病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入酵母菌生產(chǎn)乙型肝炎病毒的抗原疫苗在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)酵工程的應(yīng)用二1.生產(chǎn)微生物肥料利用微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機酸、生活活性物質(zhì)等來增進土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進植株生長。利用微生物代謝物抑制土壤中病原微生物的生長，從而減少病害的發(fā)生。發(fā)酵工程的應(yīng)用在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用①微生物農(nóng)藥的作用利用微生物或其代謝物來防治病蟲害②實例③防治類型

屬于生物防治微生物或代謝產(chǎn)物防治病蟲害種類蘇云金桿菌80多種農(nóng)林害蟲白僵菌玉米螟、松毛蟲一種放線菌產(chǎn)生的抗生素（井岡霉素）水稻枯紋?。?）生產(chǎn)微生物農(nóng)藥發(fā)酵工程的應(yīng)用在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用二1.生產(chǎn)微生物肥料3.生產(chǎn)微生物飼料項目微生物農(nóng)藥防治化學(xué)農(nóng)藥防治防治機理優(yōu)點缺點利用微生物或代謝物進行防治成本低、無污染，可以維持生態(tài)平衡防治速度慢利用化學(xué)藥劑（如殺蟲劑、殺鼠劑）等進行防治見效快，操作簡單成本高，污染環(huán)境，不利于維持生態(tài)平衡（2）生產(chǎn)微生物農(nóng)藥發(fā)酵工程的應(yīng)用在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用微生物農(nóng)藥防治和化學(xué)農(nóng)藥防治的比較二微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，如細菌的蛋白質(zhì)含量占細胞干重的60%?80%，而且細菌生長繁殖速度很快。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，通過發(fā)酵獲得了大量的微生物菌體。用酵母菌生產(chǎn)的單細胞蛋白可以作為食品添加劑；單細胞蛋白制成微生物飼料，提高家禽增重快，產(chǎn)奶量或產(chǎn)蛋量高。青貯飼料中添加乳酸菌:可以提高飼料的品質(zhì)，使飼料保鮮，動物食用后還能提高免疫力。發(fā)酵工程的應(yīng)用在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用（3）生產(chǎn)微生物飼料其原理是利用青貯原料上存在的乳酸菌等微生物，通過厭氧呼吸將青貯原料中的碳水化合物轉(zhuǎn)化成有機酸，使pH值降到3.8～4.2，抑制有害菌的生長，從而實現(xiàn)長期保存飼料及其營養(yǎng)物質(zhì)的目的。發(fā)酵工程的應(yīng)用二(1)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，利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)已取得成功。(2)將極端微生物應(yīng)用于生產(chǎn)實踐①極端微生物：自然界中還存在著一定數(shù)量的極端微生物，它們能在極端惡劣的環(huán)境（高溫、高壓、高鹽和低溫等環(huán)境）中正常生活②舉例：嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產(chǎn)洗滌劑；嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量。發(fā)酵工程的應(yīng)用在其他方面的應(yīng)用發(fā)酵工程正滲透到幾乎所有的工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在助力解決糧食、環(huán)境、健康和能源等方面的重大問題上，作出了越來越大的貢獻。糧食環(huán)境能源健康我國是名副其實的發(fā)酵大國。發(fā)酵工程的應(yīng)用(1)發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)是對微生物細胞本身或其代謝物進行分離、提純(

)提示發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。(2)谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)在酸性條件下容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺(

)(3)現(xiàn)代發(fā)酵工程中所用的菌種大多是復(fù)合菌種以提高生產(chǎn)效率(

)提示發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種?！痢痢膛袛嗾`—學(xué)習(xí)筆記P16(4)發(fā)酵工程生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富，但廢棄物對環(huán)境污染很大，不易處理(

)提示發(fā)酵工程生產(chǎn)條件溫和、原料來源豐富，且廢棄物對環(huán)境污染小，容易處理。(5)生產(chǎn)檸檬酸需要篩選產(chǎn)酸量高的乳酸菌(

)提示生產(chǎn)檸檬酸需要篩選產(chǎn)酸量高的黑曲霉，而不是乳酸菌?！痢僚袛嗾`—學(xué)習(xí)筆記P161.(2023·山東，20改編)果酒的家庭制作與啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)相比，共同點有A.都利用了酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精的原理B.都需要在無氧環(huán)境供發(fā)酵菌種繁殖C.發(fā)酵前都需要對原料進行滅菌D.發(fā)酵結(jié)束后都必須進行消毒以延長保存期√落實—學(xué)習(xí)筆記P172.下列有關(guān)發(fā)酵工程的敘述，正確的是A.單細胞蛋白就是從人工培養(yǎng)的微生物菌體中提取的蛋白質(zhì)B.可通過誘變育種、基因工程等方法選育出性狀優(yōu)良的菌種進行擴大培養(yǎng)C.發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別是前者可以用微生物進行發(fā)酵D.通常所指的發(fā)酵條件包括溫度、溶解氧、pH和酶的控制等√落實—學(xué)習(xí)筆記P17網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建1.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(xué)知識或查閱資料，并發(fā)揮想象力，提出解決這些問題的思路。(1)青霉素發(fā)酵是高耗氧過程，如何能夠保證在發(fā)酵過程中給微生物持續(xù)高效地供氧呢？(提示：血紅蛋白具有攜帶O2的能力)可以用基因工程的方法，將血紅蛋白基因轉(zhuǎn)入青霉素生產(chǎn)菌來提高菌體對氧的吸收和利用率。(2)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)菌代謝途徑的研究發(fā)現(xiàn)，在青霉素與頭孢霉素的合成過程中，它們有一個共同的前體，這個前體經(jīng)過兩種不同酶的作用分別合成兩個產(chǎn)物。如何改造青霉素生產(chǎn)菌使其只生產(chǎn)生青霉素，或者只產(chǎn)生頭孢霉素呢？可以對兩種酶的基因進行改造或敲除其中一種酶的基因，從而使青霉素生產(chǎn)菌只生產(chǎn)一種產(chǎn)物。練習(xí)與應(yīng)用—教材P282.通過微生物發(fā)酵，可以將糧食(如玉米、小麥等)及各種植物纖維加工成燃料乙醇；將燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配，就形成了目前在我國多地廣泛使用的乙醇汽油。乙醇汽油的環(huán)保性令人稱道。調(diào)查顯示，使用乙醇汽油與使用普通汽油相比，排放到空氣中的NO2、CO等均有不同程度下降。有人認為燃料乙醇“可再生”；但也有人認為，生產(chǎn)燃料乙醇需要消耗大量糧食，會增加糧食短缺的風(fēng)險。請你嘗試通過查閱資料，評估這一風(fēng)險，并說明在生產(chǎn)時應(yīng)如何規(guī)避這風(fēng)險。存在風(fēng)險。在生產(chǎn)燃料乙醇時，為了規(guī)避這一風(fēng)險，應(yīng)該使用陳化糧食(如陳化的稻谷等)或者非糧食生物材料(如秸稈等)。使用陳化糧食來生產(chǎn)燃料乙醇，還有利于防止問題糧食流入市場。練習(xí)與應(yīng)用—教材P281.發(fā)酵工程一般包括菌種的選育、擴大培養(yǎng)、培養(yǎng)基的配制、滅菌、接種、發(fā)酵、產(chǎn)品的分離和提純等方面，其中發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。2.發(fā)酵過程監(jiān)控和發(fā)酵條件控制直接會影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。一方面要隨時檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進程；另一方面要及時添加必需的營養(yǎng)組分；同時要嚴格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件。3.環(huán)境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物代謝物的形成。例如，谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)：在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸；在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺。要語必背4.發(fā)酵產(chǎn)品的分離、提純要根據(jù)產(chǎn)品類型選擇不同方法，若發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。5.微生物肥料利用了微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機酸、生物活性物質(zhì)等來增進土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進植株生長，常見的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。6.與傳統(tǒng)的化學(xué)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。要語必背1.發(fā)酵工程具有_____________________________________________________________________________________的