1.3发酵工程及其应用课件--高二下学期生物人教版选择性必修3

这是一份1.3发酵工程及其应用课件--高二下学期生物人教版选择性必修3，共15页。

青霉素 青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。 随着人们对发酵原理的认识，微生物纯培养技术的建立，以及密闭式发酵罐的成功设计，人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品，发酵工程逐步形成。 一、发酵工程的基本环节 发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方面。
早期科学家只能从青霉菌中提取少量青霉素，它的价格贵如金。随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步入了产业化生产的道路。
一、发酵工程的基本环节
发酵工程的基本环节和发酵罐示意图
一、发酵工程的基本环节 发酵工程基本环节分析 结合教材图1－9，分析和讨论以下问题。 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？ 需要考虑的因素包括：在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。 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。
一、发酵工程的基本环节 发酵工程基本环节分析 结合教材图1－9，分析和讨论以下问题。 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之处。 传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而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。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，都需要进行质量检查，合格后才能成为正式产品。
一、发酵工程的基本环节 发酵工程基本环节分析 结合教材图1－9，分析和讨论以下问题。 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，实现清洁生产时，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。 二、发酵工程的应用 发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点，在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。
二、发酵工程的应用 1．在食品工业上的应用 ⑴生产传统的发酵产品 ①酱油的发酵： 　　②啤酒的工业化生产流程 啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和品味要求的不同而有所差异。
二、发酵工程的应用啤酒的工业化生产流程及操作目的分析
二、发酵工程的应用啤酒的工业化生产流程及操作目的分析 讨论1 与传统的手工发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，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。 讨论2 “精酿”啤酒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。
二、发酵工程的应用 1．在食品工业上的应用 ⑵生产各种各样的食品添加剂 ①食品添加剂的作用 增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期。 ②通过发酵工程生产的常见食品添加剂
二、发酵工程的应用 1．在食品工业上的应用 ⑵生产各种各样的食品添加剂 ③生产食品添加剂的实例 实例1：柠檬酸的发酵 实例2：味精的生产
二、发酵工程的应用 1．在食品工业上的应用 ⑶生产酶制剂 目前，已有50多种酶制剂成功用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产品产量等方面。这些酶制剂除少数由动植物生产外，绝大多数也是通过发酵工程生产的。
//////////请你回忆一下自己做过的生物学实验，想一想曾经使用过哪些酶制剂。////////// 探究温度对酶活性的影响实验中的淀粉酶；探究pH对酶活性的影响实验中的过氧化氢酶等。
二、发酵工程的应用 2．在医药工业上的应用 青霉素的发现和产业化生产推动了发酵工程在医药领域的应用和发展。之后，发酵工程逐步扩展到了其他抗生素、多种氨基酸、激素和免疫调节剂等的生产领域。 ⑴利用基因工程，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 ⑵直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。 ⑶利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，再通过发酵技术大量获得疫苗。
二、发酵工程的应用 3．在农牧业上的应用 从自然界选育出优良菌株，再通过发酵工程大规模发酵生产制成的活菌或其代谢物产品等正在用于现代农牧业的很多方面。 ⑴生产微生物肥料 ①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，促进植物生长。 ②利用微生物代谢物抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。 ⑵生产微生物农药 利用微生物或其代谢物来防治病虫害。