高中生物第3章生物科学与工业31微生物发酵及其应用课件新人教选修2.ppt

1、微生物发酵及其应用1.说出微生物发酵生产的基本过程。2.举例说出微生物发酵与食品生产的关系。3.参与有关微生物发酵的调查活动。4通过发酵工程发展的历史，体验科学、技术、社会三者间的紧密联系和互动。学习目标发酵工程发展史1.1857年,法国微生物学家巴斯德通过实验证明,酒精发酵是由活的酵母引起的。2.1897年，德国的毕希纳进一步发现了酶在发酵中的作用，人们开始了解发酵现象的本质。3.20世纪40年代，弗洛里和钱恩与许多的可学家合作，研究出了大规模生产青霉素的方法，使青霉素的生产实现了产业化。4.从20世纪50年代起，氨基酸发酵工业、酶制剂工业、多糖和维生素发酵工业相继诞生。5.20世纪70年代

2、以后，分子生物学的发展，促进了基因工程的发展和应用。像牛顿开辟出经典力学一样，巴斯德像牛顿开辟出经典力学一样，巴斯德开辟了微生物领域，他也是一位科学开辟了微生物领域，他也是一位科学巨人巨人 巴斯德巴斯德路易斯路易斯（LouisPasteur），法国微），法国微生物学家、化学家，近代微生物学家、化学家，近代微生物学的奠基人生物学的奠基人 我国战国时期的盛酒容器酒具较传统的酿酒作坊发酵罐的结构菌种选育：菌种选育：一般有诱一般有诱变育种，基因工程和变育种，基因工程和细胞工程等细胞工程等培养基配制培养基配制灭菌：灭菌：包括设备灭菌包括设备灭菌和培养基灭菌和培养基灭菌扩大培养和扩大培养和接种接种发酵过程

3、：发酵过程：随时了解发酵随时了解发酵进程，及时添加必需的培进程，及时添加必需的培养基组分，严格控制温度、养基组分，严格控制温度、pH、溶氧、通气量与转速、溶氧、通气量与转速等发酵条件。等发酵条件。分离提纯分离提纯菌体：用过滤、沉淀方法菌体：用过滤、沉淀方法代谢产物：用蒸馏、萃取、离子代谢产物：用蒸馏、萃取、离子交换等方法交换等方法扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同呢？扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同呢？扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖，扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖，而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物，目的而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物，目的不 同 采 用 的

4、培 养 条 件 就 有 可 能 不 同。不 同 采 用 的 培 养 条 件 就 有 可 能 不 同。例如：在酒精发酵过程中，扩大培养是为了促例如：在酒精发酵过程中，扩大培养是为了促使酵母菌快速增殖，因此是在有氧条件下进行。使酵母菌快速增殖，因此是在有氧条件下进行。而在发酵产生酒精的过程中则必须在无氧条件下而在发酵产生酒精的过程中则必须在无氧条件下进行以获得大量的酒精。进行以获得大量的酒精。发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢？发酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢？在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形在发酵过程中

5、如混入其他微生物，将与菌种形成竞争关系，对发酵过程造成不良影响。成竞争关系，对发酵过程造成不良影响。例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则放线菌分泌的则放线菌分泌的抗生素抗生素就会使大量的谷氨酸棒就会使大量的谷氨酸棒状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了状杆菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌，这些杂菌则会分泌杂菌，这些杂菌则会分泌青霉素酶青霉素酶，将合成的，将合成的青霉素分解掉。青霉素分解掉。发酵工程的应用（1 1）医药工业：）医药工业：1发酵工程能生产人们所需的药品。发酵工程能生产人们所需的药品。例如：通过青霉发酵能生产青霉素。例如：通过青

6、霉发酵能生产青霉素。2通过发酵工程能生产基因药品。通过发酵工程能生产基因药品。例如：将合成的人的胰岛素基因转例如：将合成的人的胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成移到大肠杆菌细胞内构建成“工程工程菌菌”，再通过培养，再通过培养“工程菌工程菌”即可即可获得人的胰岛素。获得人的胰岛素。（2）食品工业：）食品工业：传统发酵产品传统发酵产品 生产各种食品添加剂生产各种食品添加剂 解 决 粮 食 短 缺 问 题解 决 粮 食 短 缺 问 题 （如单细胞蛋白的生产）（如单细胞蛋白的生产）通过发酵可获得大量的通过发酵可获得大量的微生物菌体微生物菌体单细胞蛋白。单细胞蛋白。v20世纪世纪80年代中期全世界的单

7、细胞蛋白年产量已达年代中期全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0 x107t，广泛用于食品加工和饲料中。，广泛用于食品加工和饲料中。v单细胞蛋白食品优点单细胞蛋白食品优点:高蛋白高蛋白,低脂肪低脂肪常见的几类食品添加剂【例1】(04年上海试题)在将鲜牛奶制成酸奶的过程中，盛鲜奶的的容器必须密封的主要原因是防止 （）A.空气进入容器 B.产生的乳酸分解C.水分过渡蒸发 D.灰尘调入容器A(04年广东高考题)利用酵母菌发酵长生酒精时，投放的适宜原料和产生酒精阶段要控制的必要条件分别是 （）A.玉米粉和氧 B.大豆粉和有氧C.玉米粉和无氧 D.大豆粉和无氧C右图是人们利用黄色短杆菌合成赖氨酸的途径。请回

8、答下列问题：黄色短杆菌中含有遗传物质的结构分别是_和_。用黄色短杆菌生产赖氨酸，培养基按物理性质分属于_。含C、H、O、N的某相对大分子化合物可以为黄色短杆菌提供哪些营养要素物质？_。由图可知，要增加赖氨酸产量，就必须_。为了培育新品种，科学家通常采用的方法是_。赖氨酸是黄色短杆菌的_产物，在生产实际中，人们通过黄色短杆菌的培养，大量生产赖氨酸的过程叫_。在黄色短杆菌培养过程中要进行灭菌。灭菌是指杀死一定环境中所有微生物的_。在黄色短杆菌培养过程中，如果培养基的pH发生变化，将影响黄色短杆菌细胞中的_等，从而影响黄色短杆菌对营养物质的吸收。核区，质粒 液体培养基碳源、氮源、能源、生长因素消除高丝氨酸脱氢酶诱变育种初级代谢，发酵细胞、芽孢、孢子 酶的活性、细胞膜的稳定性