【生物】發(fā)酵工程及其應(yīng)用課件-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用

本節(jié)聚焦:發(fā)酵工程的一般流程是什么？發(fā)酵工程在生產(chǎn)上有哪些重要的價(jià)值？

第一章發(fā)酵工程青霉素是世界上第一個(gè)應(yīng)用于臨床的抗生素。早期科學(xué)家只能從青霉菌中提取少量青霉素，它的價(jià)格貴如金。隨著高產(chǎn)菌種的選育、發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展等，青霉素步入了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的道路。如今，1瓶規(guī)格160萬單位的青霉素注射劑的價(jià)格只要1元左右。青霉素從社會(huì)中來問題：發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)是什么呢？應(yīng)用發(fā)酵工程能夠生成哪些產(chǎn)品呢？發(fā)酵工程包括哪些基本環(huán)節(jié)?選育菌種時(shí)，菌種來源有哪些？你能否舉例為什么要進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？菌種確定之后，培養(yǎng)基的配方如何才能確定？培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴(yán)格的什么處理？為什么？發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵需要注意哪些問題？用什么手段對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分離、提純？【任務(wù)一】閱讀教材22-23頁發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和發(fā)酵罐示意圖,回答以下問題：1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)接種滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品①目的:獲得性狀優(yōu)良的菌種。選育菌種擴(kuò)大培養(yǎng)配制培養(yǎng)基1.發(fā)酵工程包括哪些基本環(huán)節(jié)?2.選育菌種時(shí)，菌種來源有哪些？你能否舉例1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)自然界中篩選、誘變育種或基因工程育種。選育菌種產(chǎn)酸量高的黑曲霉

生產(chǎn)檸檬酸基因工程改造的啤酒酵母加速發(fā)酵、縮短生產(chǎn)周期②菌種來源：③實(shí)例：思考：性狀優(yōu)良的菌種要滿足哪些條件呢？3.為什么要進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？4.菌種確定之后，培養(yǎng)基的配方如何才能確定？目的:獲得更多的菌種選擇原料制備培養(yǎng)基；在生產(chǎn)實(shí)踐中，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才能確定接種滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品選育菌種擴(kuò)大培養(yǎng)配制培養(yǎng)基1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)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配制培養(yǎng)基

新會(huì)李錦記醬油發(fā)酵罐5.培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴(yán)格的什么處理？為什么？培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備青霉素生產(chǎn)中被雜菌污染，雜菌分泌青霉素酶，將青霉素分解。對(duì)通入的空氣進(jìn)行滅菌①滅菌原因:②滅菌對(duì)象:③實(shí)例:所用菌種多是單一菌種，一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大降低。1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)接種滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品選育菌種擴(kuò)大培養(yǎng)配制培養(yǎng)基滅菌6.發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵需要注意哪些問題？1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)接種滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品選育菌種擴(kuò)大培養(yǎng)配制培養(yǎng)基中心環(huán)節(jié)實(shí)例：谷氨酸發(fā)酵在中性和弱堿性條件下會(huì)積累谷氨酸（經(jīng)過一系列處理就能得到味精）；在酸性條件下則容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；（1）隨時(shí)檢測(cè)：培養(yǎng)液中微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進(jìn)程；（2）嚴(yán)格控制：溫度、pH和溶氧量等發(fā)酵條件。（3）及時(shí)添加：必需的營養(yǎng)成分裝置編號(hào)主要用途發(fā)酵罐示意圖及功能電動(dòng)機(jī)D1排氣管C3pH計(jì)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(jìn)入口控制培養(yǎng)物以一定速度進(jìn)入、流出發(fā)酵罐，實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)控制溶解氧通過肉眼觀察、儀器檢測(cè)等監(jiān)控發(fā)酵條件以及發(fā)酵過程，B2處抽取樣品進(jìn)一步檢測(cè)通過控制冷水流速調(diào)節(jié)罐溫調(diào)節(jié)罐壓電機(jī)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行攪拌，使微生物與發(fā)酵液混合均勻，增加溶解氧的含量加快以及散熱A1-A3A4B1-B5C1、C2C3D1、D2【任務(wù)2】找出表中的主要用途所對(duì)應(yīng)的發(fā)酵裝置編號(hào)7.用什么手段對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分離、提純？1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)接種滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品選育菌種擴(kuò)大培養(yǎng)配制培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)品類型獲得產(chǎn)品的方法微生物細(xì)胞代謝物過濾、沉淀等方法適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施應(yīng)用【任務(wù)3】結(jié)合本節(jié)所學(xué)發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)，小組討論出青霉素生產(chǎn)的簡要過程。資料1：由谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵可以得到谷氨酸經(jīng)過一系列處理就能制成味精;谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型為異養(yǎng)需氧型。資料2：檸檬酸是一種廣泛應(yīng)用的食品酸度調(diào)節(jié)劑，它可以通過黑曲霉的發(fā)酵制得；黑曲霉的代謝類型為異養(yǎng)需氧型。添加了檸檬酸的飲料發(fā)酵工程：利用

的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)模化生產(chǎn)

。微生物人類所需產(chǎn)品【變式提高】結(jié)合資料，小組討論出味精、檸檬酸生產(chǎn)的簡要過程。發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)選育菌種擴(kuò)大培養(yǎng)配置培養(yǎng)基滅菌接種發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離、提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品①從自然界中篩選的常規(guī)菌種①目的：防止雜菌污染①檢測(cè)培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等地位：中心環(huán)節(jié)②通過誘變育種或基因工程育種獲得②對(duì)象：培養(yǎng)基和發(fā)酵罐②及時(shí)添加必需的營養(yǎng)物質(zhì)組分來延長菌體生長穩(wěn)定期的時(shí)間，以得到更多的發(fā)酵產(chǎn)物②