发酵工程及应用-高二生物课件（人教版2019选择性必修3）.pptx

1.3发酵工程及其应用

青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素，早期只能从青霉菌中提取少量青霉素，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，一瓶规格160万单位的青霉素注射剂的价格只要一元左右。发酵工程什么是发酵工程？发酵工程的基本环节有哪些？发酵工程能生产哪些产品呢？从生活中来那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？

微生物纯培养技术的建立密闭式发酵罐的成功设计人们对发酵原理的认识发酵工程发酵工程的形成和概念人们利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，规模化生产对人类有用的产品。

配置培养基选育菌种扩大培养灭菌接种发酵罐内发酵分离、提纯产物获得产品一、发酵工程的基本环节

一、发酵工程的基本环节（1）目的：获得__________________性状优良的菌种（2）菌种来源：（3）实例：①筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸；②使用基因工程改造的啤酒酵母生产啤酒，加速发酵、缩短生产周期。产柠檬酸量高的黑曲霉基因工程改造的啤酒酵母1.选育菌种①自然界中筛选②诱变育种③基因工程育种

2.扩大培养扩大培养工业发酵罐体积几十~几百m3几~几十m3接入的菌种总体积思考:怎样对菌种进行扩大培养？将培养到增长速率最快时期的菌体分开，再进行培养。（1）目的:（2）原因：（3）扩大培养的培养基：获得更多的菌种工业发酵罐的体积一般较大，因此，需要接入的菌种总体积大（数目多）。一般为液体培养基

3.配制培养基配置原则：营养构成：注意：配置的培养基要经过反复试验才能大规模应用。目的明确、营养协调、PH适宜。原因：实例：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。水、无机盐、碳源、氮源4.灭菌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。5.接种将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。

6.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节（1）了解发酵进程：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。（2）严格控制发酵条件：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。（3）不同发酵条件的影响实例：谷氨酸发酵①在_______和条件下会积累谷氨酸；②在_______条件下则容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；中性弱碱性酸性谷氨酸棒状杆菌原因：①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；②严格控制发酵条件，有利于使发酵全过程处于最佳状态。

培养物或营养物质的加入口观察孔取样管电动机排气管pH计冷却水排出口冷却夹层发酵液搅拌叶轮生物传感器装置空气入口温度传感器和控制装置冷却水进入口阀门放料管抽取样本进行检测调节罐温（放气）调节罐压使微生物与发酵液混合均匀，加快O2的溶解以及散热控制溶解氧

电动机D1排气管C3pH计B3冷却水排出口C2冷却夹层发酵液搅拌叶轮D2生物传感器装置B4空气入口A4放料管A2A3阀门A1培养物或营养物质的加入口B1观察孔B2取样管B5温度传感器和控制装置C1冷却水进入口装置编号主要用途A1-A3A4B1-B5C1、C2C3D1、D2控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养控制溶解氧通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程，B2处抽取样品进一步检测通过控制冷水流速调节罐温调节罐压电机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气溶解以及散热

发酵条件包括温度、pH、溶解氧、通气量(4)发酵条件及相应的调节和控制方法：③需氧型：厌氧型：①温度：②pH：PH变化主要原因：培养基中营养成分的利用和代谢产物的积累。温度升高原因：微生物分解有机物释放的能量；机械搅拌也会产生一部分热量。6.发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节通过向冷却夹层通入冷水来调控；在培养基中加入缓冲液，在发酵过程中加酸或碱；通过空气入口通入空气，并调整搅拌叶轮转速增加溶解氧。需封闭空气入口，建立厌氧环境等。

7.分离、提纯产物（1）如果发酵产品是微生物细胞本身，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品。（2）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。8.获得产品

1.下列关于微生物发酵过程的说法，正确的是()A．菌种选育、扩大培养及配制培养基和灭菌是发酵工程的中心环节B．只要不断地向发酵罐中通入液体培养基，就能保证发酵的正常进行C．在发酵工程的发酵环节中，发酵条件会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物的代谢途径D．在发酵过程中，要严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，不需添加营养组分