人教版 (2019)选择性必修3第3节 发酵工程及其应用精品课件ppt

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高中生物 / 人教版 / 选择性必修三/第一章第三节
本节聚焦:1.什么是发酵工程？2.发酵工程的一般流程是什么？3.发酵工程在生产上有哪些重要的价值？
严格控制环境条件(温度、pH、溶解氧、压强、营养物、泡沫等)
一、发酵工程的基本环节
发酵工程一般包括①菌种的选育，②扩大培养，③培养基的配制、灭菌，④接种，⑤发酵，⑥产品的分离、提纯等方面。
在青霉素生产过程中如果有杂菌污染，某些杂菌会分泌青霉素酶，将青霉素分解掉。
在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。在生产实践中，培养基的配方要经过反复试验才能确定。
性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
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
发酵工程中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。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
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。
这是发酵工程的中心环节。在发酵过程中，要随时检测培养液中微生物的数量、产物的浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 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。
如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
思考：1.扩大培养目的是什么？2.扩大培养所用的培养基，从物理性质上，一般选 培养基进行培养。
液体培养基使微生物与营养物质接触更充分，提高营养物质的利用率，利于微生物的繁殖。
3.为什么要严格控制发酵条件？
环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且影响微生物代谢物的形成；
①在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；②生产所需代谢物的产量高；③发酵条件容易控制；④菌种不易变异、退化等。
要对温度、pH和溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其适合微生物的生长繁殖，同时及时添加必需的营养组分。
传统发酵技术获得的产物一般是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。
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。要进行二次清洁或灭菌处理后才能排放。
在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法，在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物，无论是代谢物还是菌体本身，最后都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。
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
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
1. 生产传统发酵产品
（一）、在食品工业上的应用
啤酒的工业化生产流程视频
大麦种子发芽，释放淀粉酶。
加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活。
将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉。
产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。
酵母菌将糖转化为酒精和CO2
杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。
过滤、调节、分装啤酒进行出售。
酵母菌繁殖，大部分糖分解和代谢物生成。
在低温、密闭的环境下储存一段时间，形成澄清、成熟的啤酒。
1.与传统的手工发酵相比，啤酒发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？
菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。
2.现在市面上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理等。有人认为饮用“精酿”啤酒比饮用“工业”啤酒更健康,你怎么看待这个问题?“精酿”啤酒是小规模酿造产品,发酵时间长、产量低和价格高,却依然有着市场需求,我们如何辩证地看待大规模生产与小规模制作?
应该辩证地看待这一产品。
一方面：这类产品具有多样化的特点，能够满足一些人对独特口感的需求，或者满足一些人的时尚追求。
另一方面：这类产品是手工作坊式生产的，存在啤酒品质不稳定，价格昂贵的问题。
2. 生产各种各样的食品添加剂
增加食品的营养延长食品的保存期改善食品的口味、色泽和品质
食品直接生产改进生产工艺简化生产过程提高产品产量延长食品储存期改善产品的品质和口味
果胶酶脂肪酶α-淀粉酶β-淀粉酶氨基酸肽酶 … …
(二）、在医药工业上的应用
基因工程、蛋白质工程与发酵工程相结合
各种抗生素多种氨基酸多种激素多种免疫调节剂
（三）、在农牧业上的应用
利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力、改良土壤结构、促进植株生长；抑制土壤中病原微生物的生长，减少病虫害的发生。
利用微生物或其代谢物来防治病虫害。
以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业废料等为原料，通过发酵获得的大量微生物菌体，即单细胞蛋白。
（四）在其他方面的应用
1.解决资源短缺和环境污染问题
利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质
2.对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用
利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量
与传统发酵技术相比，发酵工程的产品种类更加丰富，产量和质量明显提高。判断下列相关表述是否正确。(1)发酵工程与传统发酵技术最大的区别就是前者可以利用微生物来进行发酵（ ）(2)发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。（ ）(3)在发酵工程的发酵环节中,发酵条件变化不仅会影响微生物的生长繁殖,也会影响微生物的代谢途径。（ ）(4)通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白。（ ）
①菌种纯、产量大、质量稳定；
②大规模生产、高度自动化控制
②固体发酵、半固体发酵