3发酵工程及其应用课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第十单元生物技术与工程第33讲

发酵工程微生物的基本培养技术01微生物的选择培养和计数02传统发酵技术应用03发酵工程及其应用04目录考点四发酵工程及其应用04[概念摘要]发酵工程为人类提供多样的生物产品。大规模生产发酵产品微生物的特定功能现代化工程技术对发酵原理的认识微生物纯培养技术建立密闭式发酵罐设计成功严格控制环境条件(温度、pH、溶解氧、压强、营养物、泡沫等)1、发酵工程指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养，产物的分离和提纯等方面。（1）概念：1、发酵工程（2）对发酵工程概念的理解①微生物：包括来自自然界的微生物(即“常规菌”)和基因重组的微生物(即“工程菌”)。②产品：通过微生物的大量繁殖获得所需产品。包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。③实质：利用微生物进行产品生产(如次生代谢物和菌体本身)。01发酵工程的基本环节菌种选育扩大培养发酵罐内发酵配制培养基灭菌接种分离、提纯产物获得产品影响2、发酵工程基本环节分析（1）选育菌种①目的：获得_________________性状优良的菌种②菌种来源：从自然界中筛选、

或

。诱变育种基因工程育种③实例：筛选产酸量高的黑曲霉用来生产柠檬酸；使用基因工程改造的啤酒酵母，加速发酵、缩短生产周期。优点：经济实惠缺点：自发突变频率低，出现优良性状可能性小，需要时间长自然筛选诱变育种或基因工程育种优点：育种时间短、提高发酵产物纯度、减少副产物缺点：技术要求高2、发酵工程基本环节分析（2）扩大培养①目的：获得

。更多的菌种②原因：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。（3）配制培养基①要根据确定的菌种选择合适的原料制备培养基。②在生产实践中，培养基的配方要经过

才能确定。反复试验2、发酵工程基本环节分析（4）灭菌①灭菌原因：发酵工程种所用的菌种大多是

，一旦有杂菌污染，可能导致

。单一菌种产量大大降低②

都必须经过严格的灭菌。培养基和发酵设备例如，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。（5）接种将

的菌种投放到

中。发酵罐扩大培养后2、发酵工程基本环节分析（6）发酵罐内发酵——发酵工程的中心环节①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。②要及时添加必需的营养组分，来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多发酵产物。③要严格控制发酵温度、pH、溶解氧等发酵条件，以保证产品质量和产量。2、发酵工程基本环节分析（7）分离、提纯产物方法：①发酵产品是微生物细胞本身时，可在发酵结束之后，采用

、

等方法将菌体

和

；②发酵产品是微生物代谢物时，可根据

采取

的

、

和

措施来获得产品。过滤沉淀分离干燥产物的性质适当提取分离纯化（8）获得产品啤酒味精2、发酵工程基本环节分析3、发酵工程的应用【概念辨析】1．在发酵工程中，可通过诱变育种、基因工程育种获得菌种。(

)2．分离、提纯酵母菌发酵生产的单细胞蛋白，可采用过滤、沉淀等方法。(

)3．在连续培养过程中补充的同种培养液和空气须先灭菌。(

)4．发酵罐中微生物的生长繁殖、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关。(

)5．单细胞蛋白是从微生物细胞中提取出来的。(

)√√√√×生产流程操作目的发芽产生淀粉酶分解淀粉焙烤加热杀死胚，终止麦芽生长，减少有机物消耗，保留营养物质，但不使淀粉酶失活碾磨使干燥的麦芽研磨成麦芽粉，便于糖化糖化淀粉酶将淀粉分解，形成糖浆蒸煮①产生风味组分；②使酶失活；③灭菌发酵酵母菌将糖转化为酒精和CO2消毒杀死啤酒中的大多数微生物，延长保存期终止过滤、调节、分装、出售1、啤酒的工业化生产流程及发酵过程（1）啤酒发酵的工业化生产流程及操作目的1、啤酒的工业化生产流程及发酵过程（2）“精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别2、基因工程对发酵工程制药的促进（1）利用基因工程，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，如利用基因改造后的微生物生产生生长激素释放抑制激素。（2）利用基因工程，将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞，通过发酵生产疫苗，如乙型肝炎疫苗的生产。考法1围绕发酵工程的基本环节，考查实验探究能力1．(2022·山东聊城期末)下列有关发酵工程及其应用的叙述，错误的是()A．发酵工程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B．分离、提纯产物可以获得微生物细胞本身或其代谢产物是发酵工程的中心环节C．发酵罐培养的环境条件会影响微生物的生长繁殖，也会影响微生物代谢产物的形成D．利用发酵工程大规模发酵可以生产利用微生物或其代谢物来防治病虫害的微生物农药B考法1围绕发酵工程的基本环节，考查实验探究能力2．(2022·山东模拟)柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂，可通过黑曲霉发酵制得。如图为生产柠檬酸的连续发酵装置。下列说法错误的是()BA．该发酵过程要严格控制温度、pH、溶解氧、通气量和搅拌速度等条件B．发酵工程与传统发酵技术最大的区别是可以利用微生物进行发酵C．发酵前应选育产酸量高的黑曲霉菌种D．发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节考法2围绕发酵工程的应用，考查生命观念和社会责任3．(不定项)(2022·山东模拟)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，其以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室通过发酵生产出PHA等新型高附加值可降解材料，从而提高了甘蔗的整体利用价值。具体的工艺流程如下图所示。下列说法错误的是(

)A．为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，应在液体培养基中添加包含蔗糖在内的多种有机物作为碳源，并不断提高蔗糖的浓度B．为统计培养液中H菌的数目，可在培养过程中定期取样并采用平板划线法进行菌落计数C．若菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，则发酵系统不需要进行灭菌处理D．若在适宜营养物浓度、温度和pH条件下发酵，菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期且产生了少量的乙醇，则说明氧气是高密度培养的限制因素考法2围绕发酵工程的应用，考查生命观念和社会责任考法2围绕发酵工程的应用，考查生命观念和社会责任3．(不定项)(2022·山东模拟)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，其以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室通过发酵生产出PHA等新型高附加值可降解材料，从而提高了甘蔗的整体利用价值。具体的工艺流程如下图所示。下列说法错误的是(

)ABC考法2围绕发酵工程的应用，考查生命观念和社会责任4．(不定项)(2022·山东卷)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是(

)A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期ACD1、下列不属于发酵工程在食品工业上应用的是()A．生产传统的发酵产品，如酱油、酒类等B．生产各种各样的食品添加剂，如增味剂、增稠剂等C．生产各种酶制剂，如果胶酶、脂肪酶、α－淀粉酶等D．生产抗生素、多种氨基酸和免疫抑制剂等D作业2、关于发酵工程应用的说法错误的是()A．发酵工程的产品可以是微生物的代谢产物B．通过发酵工程可以从微生物中提取一些酶C．通过发酵工程可以从微生物中提取单细胞蛋白D．发酵工程的产品可以是微生物的菌体C3、下列关于发酵的叙述，正确的是()A．发酵就是无氧呼吸B．发酵是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程C．发酵就是只获得微生物的代谢产物D．发酵就是发酵工程4、下列属于发酵工程的过程依次是()①提取目的基因②发酵过程③动物细胞融合④菌种的选育⑤接种⑥灭菌⑦扩大培养⑧植物组织培养⑨培养基的配制⑩分离、提纯产物A．①⑦⑥⑤⑩ B．①④⑥⑦⑤⑩C．④⑥⑦⑤⑩ D．④⑦⑨⑥⑤②⑩DB作业5、下列有关发酵过程的做法中，符合生产实际的是()A．通过人工诱变、杂交、基因工程和细胞工程选育菌种B．生产过程中排出的废弃物可直接排入附近农田作肥料C．分离单细胞蛋