高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1章 发酵工程第3节 发酵工程及其应用授课课件ppt

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第1章 发酵工程第3节 发酵工程及其应用授课课件ppt，共18页。PPT课件主要包含了1选育菌种，2扩大培养，3培养基配制，4灭菌，5接种，6发酵罐内发酵，提纯产物，8获得产品，啤酒的工业化生产流程等内容，欢迎下载使用。

青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。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。如今，1瓶规格160万单位的青霉素注射剂的价格只要1元左右。那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？
第3节 发酵工程及其应用
1．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。
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。生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的黑曲霉。在啤酒生产中，使用基因工程改造的啤酒酵母，可以加速发酵过程，缩短生产周期。
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。
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。
发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。例如，在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，某些杂菌会分泌青霉素酶将青霉素分解掉。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的微生物数量、产物浓度等，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。例如，谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
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。
1．发酵工程的特点 （1）生产条件温和 （2）原料来源丰富且价格低廉 （3）产物专一 （4）废弃物对环境的污染小以及容易处理
2．发酵工程的应途 （1）在食品工业上的应用 （2）在医药工业上的应用 （3）在农牧业上的应用 （4）在其他方面的应用
3．在食品工业上的应用
（1）生产传统的发酵产品 如酱油，酒等等。
（1）采用基因工程的方法,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。如利用工程菌发酵生产生长激素释放抑制激。
（2）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。如通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素。
（3）未来可能用微生物生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等。
（4）利用基因工程将病原体的抗原基因转入微生物细胞，制成生物疫苗。
4．在农牧业上的应用
微生物肥料利用了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，常见的有根瘤菌肥、固氮菌肥等。有的微生物肥料还可以抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。
（1）生产微生物肥料。
（2）生产微生物农药。
与传统的化学农药不同，微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的。
以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物菌体，即单细胞蛋白，用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
（3）生产微生物饲料。
发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。
5．在其他方面的应用
（1）解决资源短缺和环境污染问题。如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。如利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂。