3發(fā)酵工程及其應(yīng)用課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第十單元生物技術(shù)與工程第33講

發(fā)酵工程微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)01微生物的選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)02傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用03發(fā)酵工程及其應(yīng)用04目錄考點(diǎn)四發(fā)酵工程及其應(yīng)用04[概念摘要]發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品。大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品微生物的特定功能現(xiàn)代化工程技術(shù)對(duì)發(fā)酵原理的認(rèn)識(shí)微生物純培養(yǎng)技術(shù)建立密閉式發(fā)酵罐設(shè)計(jì)成功嚴(yán)格控制環(huán)境條件(溫度、pH、溶解氧、壓強(qiáng)、營(yíng)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(shù)，規(guī)?；a(chǎn)對(duì)人類有用的產(chǎn)品。它涉及菌種的選育和培養(yǎng)，產(chǎn)物的分離和提純等方面。（1）概念：1、發(fā)酵工程（2）對(duì)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(chǎn)品：通過微生物的大量繁殖獲得所需產(chǎn)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(chǎn)的人胰島素。③實(shí)質(zhì)：利用微生物進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)(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(kuò)大培養(yǎng)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵配制培養(yǎng)基滅菌接種分離、提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)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(shí)例：篩選產(chǎn)酸量高的黑曲霉用來生產(chǎn)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(chǎn)周期。優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)實(shí)惠缺點(diǎn)：自發(fā)突變頻率低，出現(xiàn)優(yōu)良性狀可能性小，需要時(shí)間長(zhǎng)自然篩選誘變育種或基因工程育種優(yōu)點(diǎn)：育種時(shí)間短、提高發(fā)酵產(chǎn)物純度、減少副產(chǎn)物缺點(diǎn)：技術(shù)要求高2、發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析（2）擴(kuò)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(duì)菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。（3）配制培養(yǎng)基①要根據(jù)確定的菌種選擇合適的原料制備培養(yǎng)基。②在生產(chǎn)實(shí)踐中，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過

才能確定。反復(fù)試驗(yàn)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(dǎo)致

。單一菌種產(chǎn)量大大降低②

都必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌。培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備例如，在青霉素生產(chǎn)過程中如果污染了雜菌，某些雜菌會(huì)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(kuò)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(nèi)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(shí)檢測(cè)培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等以了解發(fā)酵進(jìn)程。②要及時(shí)添加必需的營(yíng)養(yǎng)組分，來延長(zhǎng)菌體生長(zhǎng)穩(wěn)定期的時(shí)間，以得到更多發(fā)酵產(chǎn)物。③要嚴(yán)格控制發(fā)酵溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。2、發(fā)酵工程基本環(huán)節(jié)分析（7）分離、提純產(chǎn)物方法：①發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身時(shí)，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用

、

等方法將菌體

和

；②發(fā)酵產(chǎn)品是微生物代謝物時(shí)，可根據(jù)

采取

的

、

和

措施來獲得產(chǎn)品。過濾沉淀分離干燥產(chǎn)物的性質(zhì)適當(dāng)提取分離純化（8）獲得產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)的單細(xì)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(bǔ)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(zhǎng)繁殖、代謝物的形成速度都與攪拌速度有關(guān)。(

)5．單細(xì)胞蛋白是從微生物細(xì)胞中提取出來的。(

)√√√√×生產(chǎn)流程操作目的發(fā)芽產(chǎn)生淀粉酶分解淀粉焙烤加熱殺死胚，終止麥芽生長(zhǎng)，減少有機(jī)物消耗，保留營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，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(chǎn)生風(fēng)味組分；②使酶失活；③滅菌發(fā)酵酵母菌將糖轉(zhuǎn)化為酒精和CO2消毒殺死啤酒中的大多數(shù)微生物，延長(zhǎng)保存期終止過濾、調(diào)節(jié)、分裝、出售1、啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程及發(fā)酵過程（1）啤酒發(fā)酵的工業(yè)化生產(chǎn)流程及操作目的1、啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)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(duì)發(fā)酵工程制藥的促進(jìn)（1）利用基因工程，將植物或動(dòng)物的基因轉(zhuǎn)移到微生物中，獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物，如利用基因改造后的微生物生產(chǎn)生生長(zhǎng)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(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)奈⑸锛?xì)胞，通過發(fā)酵生產(chǎn)疫苗，如乙型肝炎疫苗的生產(chǎn)。考法1圍繞發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)，考查實(shí)驗(yàn)探究能力1．(2022·山東聊城期末)下列有關(guān)發(fā)酵工程及其應(yīng)用的敘述，錯(cuò)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(chǎn)物可以獲得微生物細(xì)胞本身或其代謝產(chǎn)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(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，也會(huì)影響微生物代謝產(chǎn)物的形成D．利用發(fā)酵工程大規(guī)模發(fā)酵可以生產(chǎn)利用微生物或其代謝物來防治病蟲害的微生物農(nóng)藥B考法1圍繞發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)，考查實(shí)驗(yàn)探究能力2．(2022·山東模擬)檸檬酸是一種廣泛應(yīng)用的食品酸度調(diào)節(jié)劑，可通過黑曲霉發(fā)酵制得。如圖為生產(chǎn)檸檬酸的連續(xù)發(fā)酵裝置。下列說法錯(cuò)誤的是()BA．該發(fā)酵過程要嚴(yán)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(shù)最大的區(qū)別是可以利用微生物進(jìn)行發(fā)酵C．發(fā)酵前應(yīng)選育產(chǎn)酸量高的黑曲霉菌種D．發(fā)酵罐內(nèi)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(yīng)用，考查生命觀念和社會(huì)責(zé)任3．(不定項(xiàng))(2022·山東模擬)中國(guó)科學(xué)家運(yùn)用合成生物學(xué)方法構(gòu)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(shí)驗(yàn)室通過發(fā)酵生產(chǎn)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(jià)值。具體的工藝流程如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．為提高菌株H對(duì)蔗糖的耐受能力和利用效率，應(yīng)在液體培養(yǎng)基中添加包含蔗糖在內(nèi)的多種有機(jī)物作為碳源，并不斷提高蔗糖的濃度B．為統(tǒng)計(jì)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(jìn)行菌落計(jì)數(shù)C．若菌株H具有嗜鹽、酸堿耐受能力強(qiáng)等特性，則發(fā)酵系統(tǒng)不需要進(jìn)行滅菌處理D．若在適宜營(yíng)養(yǎng)物濃度、溫度和pH條件下發(fā)酵，菌株H細(xì)胞增殖和PHA產(chǎn)量均未達(dá)到預(yù)期且產(chǎn)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(yīng)用，考查生命觀念和社會(huì)責(zé)任考法2圍繞發(fā)酵工程的應(yīng)用，考查生命觀念和社會(huì)責(zé)任3．(不定項(xiàng))(2022·山東模擬)中國(guó)科學(xué)家運(yùn)用合成生物學(xué)方法構(gòu)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(shí)驗(yàn)室通過發(fā)酵生產(chǎn)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(jià)值。具體的工藝流程如下圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)ABC考法2圍繞發(fā)酵工程的應(yīng)用，考查生命觀念和社會(huì)責(zé)任4．(不定項(xiàng))(2022·山東卷)啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)中，大麥經(jīng)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(diào)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(chǎn)生α-淀粉酶B．焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進(jìn)行滅菌C．糖漿經(jīng)蒸煮、冷卻后需接種酵母菌進(jìn)行發(fā)酵D．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)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(yīng)用的是()A．生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如醬油、酒類等B．生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑，如增味劑、增稠劑等C．生產(chǎn)各種酶制劑，如果膠酶、脂肪酶、α－淀粉酶等D．生產(chǎn)抗生素、多種氨基酸和免疫抑制劑等D作業(yè)2、關(guān)于發(fā)酵工程應(yīng)用的說法錯(cuò)誤的是()A．發(fā)酵工程的產(chǎn)品可以是微生物的代謝產(chǎn)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(xì)胞蛋白D．發(fā)酵工程的產(chǎn)品可以是微生物的菌體C3、下列關(guān)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(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程C．發(fā)酵就是只獲得微生物的代謝產(chǎn)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(dòng)物細(xì)胞融合④菌種的選育⑤接種⑥滅菌⑦擴(kuò)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(chǎn)物A．①⑦⑥⑤⑩ B．①④⑥⑦⑤⑩C．④⑥⑦⑤⑩ D．④⑦⑨⑥⑤②⑩DB作業(yè)5、下列有關(guān)發(fā)酵過程的做法中，符合生產(chǎn)實(shí)際的是()A．通過人工誘變、雜交、基因工程和細(xì)胞工程選育菌種B．生產(chǎn)過程中排出的廢棄物可直接排入附近農(nóng)田作肥料C．分離單細(xì)胞蛋