3發(fā)酵工程及其應用課件高二下學期生物人教版選擇性必修3

第十單元生物技術與工程第33講

發(fā)酵工程微生物的基本培養(yǎng)技術01微生物的選擇培養(yǎng)和計數(shù)02傳統(tǒng)發(fā)酵技術應用03發(fā)酵工程及其應用04目錄考點四發(fā)酵工程及其應用04[概念摘要]發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產品。大規(guī)模生產發(fā)酵產品微生物的特定功能現(xiàn)代化工程技術對發(fā)酵原理的認識微生物純培養(yǎng)技術建立密閉式發(fā)酵罐設計成功嚴格控制環(huán)境條件(溫度、pH、溶解氧、壓強、營養(yǎng)物、泡沫等)1、發(fā)酵工程指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術，規(guī)?；a對人類有用的產品。它涉及菌種的選育和培養(yǎng)，產物的分離和提純等方面。（1）概念：1、發(fā)酵工程（2）對發(fā)酵工程概念的理解①微生物：包括來自自然界的微生物(即“常規(guī)菌”)和基因重組的微生物(即“工程菌”)。②產品：通過微生物的大量繁殖獲得所需產品。包括利用酵母菌發(fā)酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌發(fā)酵制造的酸奶，及利用工程菌生產的人胰島素。③實質：利用微生物進行產品生產(如次生代謝物和菌體本身)。01發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)菌種選育擴大培養(yǎng)發(fā)酵罐內發(fā)酵配制培養(yǎng)基滅菌接種分離、提純產物獲得產品影響2、發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析（1）選育菌種①目的：獲得_________________性狀優(yōu)良的菌種②菌種來源：從自然界中篩選、

或

。誘變育種基因工程育種③實例：篩選產酸量高的黑曲霉用來生產檸檬酸；使用基因工程改造的啤酒酵母，加速發(fā)酵、縮短生產周期。優(yōu)點：經濟實惠缺點：自發(fā)突變頻率低，出現(xiàn)優(yōu)良性狀可能性小，需要時間長自然篩選誘變育種或基因工程育種優(yōu)點：育種時間短、提高發(fā)酵產物純度、減少副產物缺點：技術要求高2、發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析（2）擴大培養(yǎng)①目的：獲得

。更多的菌種②原因：工業(yè)發(fā)酵罐的體積一般為幾十到幾百立方米，接入的菌種總體積需要幾立方米到幾十立方米。所以，在發(fā)酵之前還需要對菌種進行擴大培養(yǎng)。（3）配制培養(yǎng)基①要根據確定的菌種選擇合適的原料制備培養(yǎng)基。②在生產實踐中，培養(yǎng)基的配方要經過

才能確定。反復試驗2、發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析（4）滅菌①滅菌原因：發(fā)酵工程種所用的菌種大多是

，一旦有雜菌污染，可能導致

。單一菌種產量大大降低②

都必須經過嚴格的滅菌。培養(yǎng)基和發(fā)酵設備例如，在青霉素生產過程中如果污染了雜菌，某些雜菌會分泌青霉素酶將青霉素分解掉。（5）接種將

的菌種投放到

中。發(fā)酵罐擴大培養(yǎng)后2、發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析（6）發(fā)酵罐內發(fā)酵——發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)①發(fā)酵過程中，要隨時檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產物濃度等以了解發(fā)酵進程。②要及時添加必需的營養(yǎng)組分，來延長菌體生長穩(wěn)定期的時間，以得到更多發(fā)酵產物。③要嚴格控制發(fā)酵溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件，以保證產品質量和產量。2、發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析（7）分離、提純產物方法：①發(fā)酵產品是微生物細胞本身時，可在發(fā)酵結束之后，采用

、

等方法將菌體

和

；②發(fā)酵產品是微生物代謝物時，可根據

采取

的

、

和

措施來獲得產品。過濾沉淀分離干燥產物的性質適當提取分離純化（8）獲得產品啤酒味精2、發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析3、發(fā)酵工程的應用【概念辨析】1．在發(fā)酵工程中，可通過誘變育種、基因工程育種獲得菌種。(

)2．分離、提純酵母菌發(fā)酵生產的單細胞蛋白，可采用過濾、沉淀等方法。(

)3．在連續(xù)培養(yǎng)過程中補充的同種培養(yǎng)液和空氣須先滅菌。(

)4．發(fā)酵罐中微生物的生長繁殖、代謝物的形成速度都與攪拌速度有關。(

)5．單細胞蛋白是從微生物細胞中提取出來的。(

)√√√√×生產流程操作目的發(fā)芽產生淀粉酶分解淀粉焙烤加熱殺死胚，終止麥芽生長，減少有機物消耗，保留營養(yǎng)物質，但不使淀粉酶失活碾磨使干燥的麥芽研磨成麥芽粉，便于糖化糖化淀粉酶將淀粉分解，形成糖漿蒸煮①產生風味組分；②使酶失活；③滅菌發(fā)酵酵母菌將糖轉化為酒精和CO2消毒殺死啤酒中的大多數(shù)微生物，延長保存期終止過濾、調節(jié)、分裝、出售1、啤酒的工業(yè)化生產流程及發(fā)酵過程（1）啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產流程及操作目的1、啤酒的工業(yè)化生產流程及發(fā)酵過程（2）“精釀”啤酒與“工業(yè)”啤酒的區(qū)別2、基因工程對發(fā)酵工程制藥的促進（1）利用基因工程，將植物或動物的基因轉移到微生物中，獲得具有某種藥物生產能力的微生物，如利用基因改造后的微生物生產生生長激素釋放抑制激素。（2）利用基因工程，將病原體的抗原基因轉入適當?shù)奈⑸锛毎ㄟ^發(fā)酵生產疫苗，如乙型肝炎疫苗的生產?？挤?圍繞發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)，考查實驗探究能力1．(2022·山東聊城期末)下列有關發(fā)酵工程及其應用的敘述，錯誤的是()A．發(fā)酵工程的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得B．分離、提純產物可以獲得微生物細胞本身或其代謝產物是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)C．發(fā)酵罐培養(yǎng)的環(huán)境條件會影響微生物的生長繁殖，也會影響微生物代謝產物的形成D．利用發(fā)酵工程大規(guī)模發(fā)酵可以生產利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的微生物農藥B考法1圍繞發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)，考查實驗探究能力2．(2022·山東模擬)檸檬酸是一種廣泛應用的食品酸度調節(jié)劑，可通過黑曲霉發(fā)酵制得。如圖為生產檸檬酸的連續(xù)發(fā)酵裝置。下列說法錯誤的是()BA．該發(fā)酵過程要嚴格控制溫度、pH、溶解氧、通氣量和攪拌速度等條件B．發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術最大的區(qū)別是可以利用微生物進行發(fā)酵C．發(fā)酵前應選育產酸量高的黑曲霉菌種D．發(fā)酵罐內發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)考法2圍繞發(fā)酵工程的應用，考查生命觀念和社會責任3．(不定項)(2022·山東模擬)中國科學家運用合成生物學方法構建了一株嗜鹽單胞菌H，其以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實驗室通過發(fā)酵生產出PHA等新型高附加值可降解材料，從而提高了甘蔗的整體利用價值。具體的工藝流程如下圖所示。下列說法錯誤的是(

)A．為提高菌株H對蔗糖的耐受能力和利用效率，應在液體培養(yǎng)基中添加包含蔗糖在內的多種有機物作為碳源，并不斷提高蔗糖的濃度B．為統(tǒng)計培養(yǎng)液中H菌的數(shù)目，可在培養(yǎng)過程中定期取樣并采用平板劃線法進行菌落計數(shù)C．若菌株H具有嗜鹽、酸堿耐受能力強等特性，則發(fā)酵系統(tǒng)不需要進行滅菌處理D．若在適宜營養(yǎng)物濃度、溫度和pH條件下發(fā)酵，菌株H細胞增殖和PHA產量均未達到預期且產生了少量的乙醇，則說明氧氣是高密度培養(yǎng)的限制因素考法2圍繞發(fā)酵工程的應用，考查生命觀念和社會責任考法2圍繞發(fā)酵工程的應用，考查生命觀念和社會責任3．(不定項)(2022·山東模擬)中國科學家運用合成生物學方法構建了一株嗜鹽單胞菌H，其以糖蜜(甘蔗榨糖后的廢棄液，含較多蔗糖)為原料，在實驗室通過發(fā)酵生產出PHA等新型高附加值可降解材料，從而提高了甘蔗的整體利用價值。具體的工藝流程如下圖所示。下列說法錯誤的是(

)ABC考法2圍繞發(fā)酵工程的應用，考查生命觀念和社會責任4．(不定項)(2022·山東卷)啤酒的工業(yè)化生產中，大麥經發(fā)芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、發(fā)酵、消毒等工序后，最終過濾、調節(jié)、分裝。下列說法正確的是(

)A．用赤霉素處理大麥，可使大麥種子無須發(fā)芽就能產生α-淀粉酶B．焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進行滅菌C．糖漿經蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進行發(fā)酵D．通過轉基因技術可減少啤酒酵母雙乙酰的生成，縮短啤酒的發(fā)酵周期ACD1、下列不屬于發(fā)酵工程在食品工業(yè)上應用的是()A．生產傳統(tǒng)的發(fā)酵產品，如醬油、酒類等B．生產各種各樣的食品添加劑，如增味劑、增稠劑等C．生產各種酶制劑，如果膠酶、脂肪酶、α－淀粉酶等D．生產抗生素、多種氨基酸和免疫抑制劑等D作業(yè)2、關于發(fā)酵工程應用的說法錯誤的是()A．發(fā)酵工程的產品可以是微生物的代謝產物B．通過發(fā)酵工程可以從微生物中提取一些酶C．通過發(fā)酵工程可以從微生物中提取單細胞蛋白D．發(fā)酵工程的產品可以是微生物的菌體C3、下列關于發(fā)酵的敘述，正確的是()A．發(fā)酵就是無氧呼吸B．發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉化為人類所需要的產物的過程C．發(fā)酵就是只獲得微生物的代謝產物D．發(fā)酵就是發(fā)酵工程4、下列屬于發(fā)酵工程的過程依次是()①提取目的基因②發(fā)酵過程③動物細胞融合④菌種的選育⑤接種⑥滅菌⑦擴大培養(yǎng)⑧植物組織培養(yǎng)⑨培養(yǎng)基的配制⑩分離、提純產物A．①⑦⑥⑤⑩ B．①④⑥⑦⑤⑩C．④⑥⑦⑤⑩ D．④⑦⑨⑥⑤②⑩DB作業(yè)5、下列有關發(fā)酵過程的做法中，符合生產實際的是()A．通過人工誘變、雜交、基因工程和細胞工程選育菌種B．生產過程中排出的廢棄物可直接排入附近農田作肥料C．分離單細胞蛋