《高中生物 第3章 生物科學與工業(yè) 3.1 微生物發(fā)酵及其應用課件 新人教選修2(00001)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物 第3章 生物科學與工業(yè) 3.1 微生物發(fā)酵及其應用課件 新人教選修2(00001)（31頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第1節(jié)微生物發(fā)酵及其應用節(jié)微生物發(fā)酵及其應用課程目標課程目標導航導航1.說出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程。說出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程。2.舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。3.參與有關(guān)微生物發(fā)酵的調(diào)查活動。參與有關(guān)微生物發(fā)酵的調(diào)查活動。4.通過發(fā)酵工程發(fā)展的歷史，體驗科學、技術(shù)、社會三者間的緊通過發(fā)酵工程發(fā)展的歷史，體驗科學、技術(shù)、社會三者間的緊密聯(lián)系和互動。密聯(lián)系和互動。知識點知識點1發(fā)酵工程史話發(fā)酵工程史話知識梳理知識梳理1.四千年以前，我們的祖先就會利用四千年以前，我們的祖先就會利用將谷物發(fā)將谷物發(fā)酵成酒類。酵成酒類。2.1857年，法國微生物學家巴
2、斯德用實驗證明，酒精發(fā)酵是由活年，法國微生物學家巴斯德用實驗證明，酒精發(fā)酵是由活的的引起的。引起的。3.1897年德國畢希納進一步發(fā)現(xiàn)了年德國畢希納進一步發(fā)現(xiàn)了在酵母發(fā)酵中的作用。在酵母發(fā)酵中的作用。4.20世紀世紀40年代初，弗洛里和錢恩與許多科學家合作，研究出大年代初，弗洛里和錢恩與許多科學家合作，研究出大規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)的方法。的方法。微生物微生物酵母酵母酶酶青霉素青霉素5.20世紀世紀50年代起，年代起，發(fā)酵工業(yè)、酶制劑工業(yè)、多糖發(fā)酵工業(yè)、酶制劑工業(yè)、多糖和維生素發(fā)酵工業(yè)相繼誕生。和維生素發(fā)酵工業(yè)相繼誕生。6.20世紀世紀70年代以后，獲得具有特殊生產(chǎn)能力的基因工程菌發(fā)酵年代以后，獲得
3、具有特殊生產(chǎn)能力的基因工程菌發(fā)酵產(chǎn)生產(chǎn)生、等。等。氨基酸氨基酸胰島素胰島素生長激素生長激素活學活用活學活用1.在將鮮牛奶制成酸奶的過程中，盛鮮奶的容器必須密封的主要在將鮮牛奶制成酸奶的過程中，盛鮮奶的容器必須密封的主要原因是防止原因是防止()A.空氣進入容器空氣進入容器 B.B.產(chǎn)生的乳酸分解產(chǎn)生的乳酸分解C.水分過度蒸發(fā)水分過度蒸發(fā) D.D.灰塵掉入容器灰塵掉入容器思維導圖：思維導圖：解析解析酸奶中含有乳酸酸奶中含有乳酸，而乳酸是無氧呼吸產(chǎn)物而乳酸是無氧呼吸產(chǎn)物，有氧存在時有氧存在時會抑制乳酸的生成。故制酸奶時容器應密封。會抑制乳酸的生成。故制酸奶時容器應密封。答案答案A歸納總結(jié)歸納總結(jié)發(fā)酵
4、對周圍環(huán)境的物理和化學條件十分敏感，任何發(fā)酵對周圍環(huán)境的物理和化學條件十分敏感，任何一種微生物發(fā)酵均需要適宜的溫度、一種微生物發(fā)酵均需要適宜的溫度、pH、溶解氧、營養(yǎng)物質(zhì)、溶解氧、營養(yǎng)物質(zhì)等，保證最適的發(fā)酵條件是發(fā)酵成功獲得高產(chǎn)產(chǎn)品的關(guān)鍵。等，保證最適的發(fā)酵條件是發(fā)酵成功獲得高產(chǎn)產(chǎn)品的關(guān)鍵。2.下列不需要利用發(fā)酵工程的是下列不需要利用發(fā)酵工程的是()A.生產(chǎn)單細胞蛋白飼料生產(chǎn)單細胞蛋白飼料B.通過生物技術(shù)培育可移植的皮膚通過生物技術(shù)培育可移植的皮膚C.利用工程菌生產(chǎn)胰島素利用工程菌生產(chǎn)胰島素D.工廠化生產(chǎn)青霉素工廠化生產(chǎn)青霉素思維導圖：思維導圖：解析解析生產(chǎn)單細胞蛋白是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)微生物菌
5、體本身的生產(chǎn)單細胞蛋白是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)微生物菌體本身的過程。利用工程菌生產(chǎn)胰島素和工廠化生產(chǎn)青霉素是利用發(fā)酵過程。利用工程菌生產(chǎn)胰島素和工廠化生產(chǎn)青霉素是利用發(fā)酵工程。通過生物技術(shù)培育可移植的皮膚是利用細胞工程的動物工程。通過生物技術(shù)培育可移植的皮膚是利用細胞工程的動物細胞培養(yǎng)。細胞培養(yǎng)。答案答案B反思領悟反思領悟發(fā)酵工程應用已非常廣泛，現(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)發(fā)酵工程應用已非常廣泛，現(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類飲料、醋酸等，還生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長激素、抗酒精類飲料、醋酸等，還生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫(yī)療保健藥物。生素和疫苗等多種醫(yī)療保健藥物。歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)原始
6、發(fā)展時期原始發(fā)展時期人類有意無意地利用微生物已經(jīng)有幾千年的歷史，在長期的生人類有意無意地利用微生物已經(jīng)有幾千年的歷史，在長期的生產(chǎn)實踐中，積累了豐富經(jīng)驗。最初可能是人類發(fā)現(xiàn)儲存水果會產(chǎn)實踐中，積累了豐富經(jīng)驗。最初可能是人類發(fā)現(xiàn)儲存水果會自然發(fā)酵變酒，而逐漸形成釀酒技術(shù)。相傳，在埃及和中亞兩自然發(fā)酵變酒，而逐漸形成釀酒技術(shù)。相傳，在埃及和中亞兩河流域，在公元前河流域，在公元前40世紀至公元前世紀至公元前30世紀已開始釀酒。我國利世紀已開始釀酒。我國利用微生物進行谷物酒類發(fā)酵，至少是在四千年前的龍山文化時用微生物進行谷物酒類發(fā)酵，至少是在四千年前的龍山文化時期。在夏禹時期已有了關(guān)于儀俠釀旨酒，夏少
7、康期。在夏禹時期已有了關(guān)于儀俠釀旨酒，夏少康(即杜康即杜康)造秫造秫酒的記載。隨著社會的發(fā)展，又出現(xiàn)制醬和醬油、醋、泡菜、酒的記載。隨著社會的發(fā)展，又出現(xiàn)制醬和醬油、醋、泡菜、奶酒、干酪技術(shù)和面團發(fā)酵。奶酒、干酪技術(shù)和面團發(fā)酵。這個時期，發(fā)酵技術(shù)原始，頂多是家庭小制作，技術(shù)進步緩慢，這個時期，發(fā)酵技術(shù)原始，頂多是家庭小制作，技術(shù)進步緩慢，完全是經(jīng)驗式的。在幾千年的文明史中，人們只知道這樣做可完全是經(jīng)驗式的。在幾千年的文明史中，人們只知道這樣做可以得到所需的東西，并不知道其中的原理。以得到所需的東西，并不知道其中的原理。(2)傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)時期傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)時期1857年法國微生物學家巴斯德通過實驗
8、證明了酒精發(fā)酵是由活年法國微生物學家巴斯德通過實驗證明了酒精發(fā)酵是由活的酵母引起的。的酵母引起的。1897年德國的畢希納進一步發(fā)現(xiàn)，即使將酵母年德國的畢希納進一步發(fā)現(xiàn)，即使將酵母磨碎，仍然能使糖發(fā)酵形成酒精，他將這種具有發(fā)酵能力的物磨碎，仍然能使糖發(fā)酵形成酒精，他將這種具有發(fā)酵能力的物質(zhì)稱為酶。從而人們才開始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質(zhì)。質(zhì)稱為酶。從而人們才開始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質(zhì)。從從19世紀末到世紀末到20世紀世紀30年代，隨著人們對微生物世界認識的不年代，隨著人們對微生物世界認識的不斷深入和發(fā)展，利用微生物生產(chǎn)的新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，例如，酒斷深入和發(fā)展，利用微生物生產(chǎn)的新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，例如，酒精、乳酸、
9、面包酵母、丙酮、丁醇、檸檬酸、淀粉酶和蛋白酶精、乳酸、面包酵母、丙酮、丁醇、檸檬酸、淀粉酶和蛋白酶等。這些產(chǎn)品的生產(chǎn)，采用開放式的發(fā)酵方式，生產(chǎn)過程較為等。這些產(chǎn)品的生產(chǎn)，采用開放式的發(fā)酵方式，生產(chǎn)過程較為簡單，對生產(chǎn)設備要求不高，規(guī)模一般不大，因此被稱為傳統(tǒng)簡單，對生產(chǎn)設備要求不高，規(guī)模一般不大，因此被稱為傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)。發(fā)酵工業(yè)。(3)現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)時期現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)時期1928年，弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素能殺菌。青霉素的發(fā)現(xiàn)和工業(yè)化生年，弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素能殺菌。青霉素的發(fā)現(xiàn)和工業(yè)化生產(chǎn)，給人們帶來巨大啟迪。不久，鏈霉素、金霉素、土霉素等產(chǎn)，給人們帶來巨大啟迪。不久，鏈霉素、金霉素、土霉素等相繼問世，從
10、而興起了一個新的工業(yè)相繼問世，從而興起了一個新的工業(yè)抗生素工業(yè)。生產(chǎn)抗抗生素工業(yè)。生產(chǎn)抗生素的經(jīng)驗和設備很快被引用到其他發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)上，極大生素的經(jīng)驗和設備很快被引用到其他發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)上，極大地促進了這些產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，從而形成了一個全新的產(chǎn)業(yè)地促進了這些產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，從而形成了一個全新的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)?，F(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)。20世紀世紀50年代的氨基酸發(fā)酵工業(yè)，年代的氨基酸發(fā)酵工業(yè)，60年代的酶制劑工業(yè)，年代的酶制劑工業(yè)，70年年代的多糖、維生素發(fā)酵工業(yè)，代的多糖、維生素發(fā)酵工業(yè)，70年代以后生物大分子發(fā)酵技術(shù)年代以后生物大分子發(fā)酵技術(shù)相繼誕生。這個時期生產(chǎn)技術(shù)要求高相繼誕生。這個時期生產(chǎn)技
11、術(shù)要求高(由于多為好氧純種發(fā)酵，由于多為好氧純種發(fā)酵，需要通入無菌空氣和保持無菌條件需要通入無菌空氣和保持無菌條件)；生產(chǎn)規(guī)模大；生產(chǎn)規(guī)模大(用于青霉素用于青霉素生產(chǎn)的攪拌通氣發(fā)酵罐的體積達到生產(chǎn)的攪拌通氣發(fā)酵罐的體積達到500 m3，單細胞蛋白生產(chǎn)用，單細胞蛋白生產(chǎn)用的氣升式發(fā)酵罐已達到的氣升式發(fā)酵罐已達到2 000 m3)；技術(shù)發(fā)展速度快。因此，菌；技術(shù)發(fā)展速度快。因此，菌種的生產(chǎn)能力大幅度提高，新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設備的應用達種的生產(chǎn)能力大幅度提高，新產(chǎn)品、新技術(shù)、新設備的應用達到前所未有的程度。到前所未有的程度。(4)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)時代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)時代現(xiàn)在人們可以將源于動物或植物，甚至源于
12、人的基因轉(zhuǎn)移到諸如現(xiàn)在人們可以將源于動物或植物，甚至源于人的基因轉(zhuǎn)移到諸如大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌等微生物中，獲得具有特殊生產(chǎn)能大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌等微生物中，獲得具有特殊生產(chǎn)能力的基因工程菌。由于基因表達的產(chǎn)物均為蛋白質(zhì)，因此在工業(yè)力的基因工程菌。由于基因表達的產(chǎn)物均為蛋白質(zhì)，因此在工業(yè)上利用基因工程菌大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品，主要是用于治療各種疾病上利用基因工程菌大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品，主要是用于治療各種疾病的藥物，又稱為基因工程藥物的藥物，又稱為基因工程藥物(如人胰島素、人干擾素、人生長激如人胰島素、人干擾素、人生長激素等，大約有素等，大約有40多種多種)，同樣也可以用于不同目的的酶，同樣也可
13、以用于不同目的的酶(比如用于比如用于將葡萄糖轉(zhuǎn)化為高果糖糖漿的葡萄糖異構(gòu)酶，用于生產(chǎn)青霉素母將葡萄糖轉(zhuǎn)化為高果糖糖漿的葡萄糖異構(gòu)酶，用于生產(chǎn)青霉素母核的青霉素酰化酶，用在洗衣粉中的堿性蛋白酶等等核的青霉素?；?，用在洗衣粉中的堿性蛋白酶等等)。除了利用。除了利用基因工程開發(fā)新的產(chǎn)品外，利用基因工程對傳統(tǒng)發(fā)酵和現(xiàn)代發(fā)酵基因工程開發(fā)新的產(chǎn)品外，利用基因工程對傳統(tǒng)發(fā)酵和現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)上使用的菌種進行改造，也獲得了巨大成功。工業(yè)上使用的菌種進行改造，也獲得了巨大成功。知識點知識點2發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘與食品生產(chǎn)發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘與食品生產(chǎn)知識梳理知識梳理1.發(fā)酵發(fā)酵是利用是利用在適宜的條件下，將原料經(jīng)過特定的
14、在適宜的條件下，將原料經(jīng)過特定的轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。2.原理原理不同的微生物具有產(chǎn)生不同不同的微生物具有產(chǎn)生不同的能力。例如：的能力。例如：谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵可以生產(chǎn)谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵可以生產(chǎn)；黃色短桿菌發(fā)酵可；黃色短桿菌發(fā)酵可以生產(chǎn)以生產(chǎn)。微生物微生物代謝途徑代謝途徑代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物味精味精賴氨酸賴氨酸3.發(fā)酵過程發(fā)酵過程(1)選育菌種：可采用自然界選種、選育菌種：可采用自然界選種、_育種、育種、_育種等。育種等。(2)配制培養(yǎng)基：根據(jù)微生物的營養(yǎng)需要提供配制培養(yǎng)基：根據(jù)微生物的營養(yǎng)需要提供、氮源、氮源、無機鹽和水。、無機鹽和水。(3)滅菌：培養(yǎng)基和發(fā)
15、酵設備均需嚴格滅菌。滅菌：培養(yǎng)基和發(fā)酵設備均需嚴格滅菌。(4)擴大培養(yǎng)和接種：大規(guī)模生產(chǎn)中需要使擴大培養(yǎng)和接種：大規(guī)模生產(chǎn)中需要使達到一達到一定數(shù)量；將菌種接種到培養(yǎng)基上，接種時防止雜菌污染。定數(shù)量；將菌種接種到培養(yǎng)基上，接種時防止雜菌污染。(5)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵：要隨時檢測發(fā)酵進程，要及時滿足發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵：要隨時檢測發(fā)酵進程，要及時滿足需求，還要嚴格控制需求，還要嚴格控制、pH、等發(fā)酵等發(fā)酵條件。條件。誘變誘變基因工程基因工程碳源碳源生長因子生長因子菌種菌種營養(yǎng)營養(yǎng)溫度溫度溶解氧溶解氧4.生產(chǎn)日常食品生產(chǎn)日常食品5.生產(chǎn)食品添加劑生產(chǎn)食品添加劑(6)分離、提純產(chǎn)物：如果產(chǎn)品是菌體，可采用分離、提
16、純產(chǎn)物：如果產(chǎn)品是菌體，可采用、沉淀、沉淀等方法；如果產(chǎn)品是等方法；如果產(chǎn)品是，可采用提取、，可采用提取、和純化措施來獲得產(chǎn)品。和純化措施來獲得產(chǎn)品。如饅頭、面包、如饅頭、面包、泡菜、泡菜、等。等。如味精、醋、醬油等調(diào)味劑，各種食品營養(yǎng)增強劑，食品防腐如味精、醋、醬油等調(diào)味劑，各種食品營養(yǎng)增強劑，食品防腐劑，劑，。過濾過濾代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物分離分離腐乳腐乳葡萄酒葡萄酒食品色素食品色素活學活用活學活用1.19世紀初，德國一位科學家發(fā)明了微生物分離與純化技術(shù)，開世紀初，德國一位科學家發(fā)明了微生物分離與純化技術(shù)，開創(chuàng)了人為控制微生物的時代。這位科學家是創(chuàng)了人為控制微生物的時代。這位科學家是()A.科赫
17、科赫 B.B.施萊登施萊登C.施旺施旺 D.D.達爾文達爾文解析解析1905年德國微生物學家科赫建立了微生物的培養(yǎng)技術(shù)年德國微生物學家科赫建立了微生物的培養(yǎng)技術(shù)，故選故選A。答案答案A2.1857年，微生物學家發(fā)現(xiàn)了發(fā)酵原理后才逐步形成了發(fā)酵工程，年，微生物學家發(fā)現(xiàn)了發(fā)酵原理后才逐步形成了發(fā)酵工程，這位微生物學家是這位微生物學家是()A.巴斯德巴斯德 B.B.拉馬克拉馬克C.列文虎克列文虎克 D.D.科赫科赫解析解析1857年年，微生物學家巴斯德通過實驗證明酒精是由活的微生物學家巴斯德通過實驗證明酒精是由活的酵母引起的酵母引起的，發(fā)現(xiàn)了發(fā)酵的原理。，發(fā)現(xiàn)了發(fā)酵的原理。答案答案A歸納總結(jié)歸納總結(jié)
18、1.好氧微生物發(fā)酵生產(chǎn)的流程圖及其分析說明好氧微生物發(fā)酵生產(chǎn)的流程圖及其分析說明(1)選育菌種選育菌種 根據(jù)微生物遺傳變異的特點，人們在生產(chǎn)實踐中已經(jīng)試驗出一根據(jù)微生物遺傳變異的特點，人們在生產(chǎn)實踐中已經(jīng)試驗出一套行之有效的微生物育種方法。主要包括自然選育、誘變育種、套行之有效的微生物育種方法。主要包括自然選育、誘變育種、雜交育種、原生質(zhì)體融合、基因工程等。雜交育種、原生質(zhì)體融合、基因工程等。(2)擴大培養(yǎng)擴大培養(yǎng)(3)配制培養(yǎng)基配制培養(yǎng)基在菌種確定之后，要根據(jù)培養(yǎng)基的配制原則，選擇原料制備培在菌種確定之后，要根據(jù)培養(yǎng)基的配制原則，選擇原料制備培養(yǎng)基。培養(yǎng)基中應包含微生物需要的營養(yǎng)物質(zhì)如碳源、
19、氮源、養(yǎng)基。培養(yǎng)基中應包含微生物需要的營養(yǎng)物質(zhì)如碳源、氮源、生長因子、無機鹽和水等。生長因子、無機鹽和水等。配制培養(yǎng)基的原則：目的明確、營養(yǎng)物質(zhì)協(xié)調(diào)、配制培養(yǎng)基的原則：目的明確、營養(yǎng)物質(zhì)協(xié)調(diào)、pH適宜。如適宜。如培養(yǎng)基中培養(yǎng)基中C/N比影響代謝：比影響代謝：C/N4時，細菌繁殖較快；真菌在時，細菌繁殖較快；真菌在C/N10時，生長較快。谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)時，時，生長較快。谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)時，C/N4時，菌體時，菌體繁殖快、產(chǎn)物少；繁殖快、產(chǎn)物少；C/N3時，菌體繁殖慢、產(chǎn)物多。細菌適時，菌體繁殖慢、產(chǎn)物多。細菌適宜宜pH約為約為4.56.0。(4)滅菌滅菌現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)絕大多數(shù)采用單一菌種發(fā)酵，培養(yǎng)基
20、和發(fā)酵設備現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)絕大多數(shù)采用單一菌種發(fā)酵，培養(yǎng)基和發(fā)酵設備都必須經(jīng)過嚴格的滅菌，并進行無菌操作，一般采用高壓蒸汽都必須經(jīng)過嚴格的滅菌，并進行無菌操作，一般采用高壓蒸汽滅菌法。滅菌法。(5)接種接種將多次擴大培養(yǎng)后的菌種接入工業(yè)發(fā)酵罐中，菌種的體積與發(fā)將多次擴大培養(yǎng)后的菌種接入工業(yè)發(fā)酵罐中，菌種的體積與發(fā)酵罐的體積比約為酵罐的體積比約為110。(6)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵發(fā)酵過程中，要隨時檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，發(fā)酵過程中，要隨時檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進程。還要及時添加必需的營養(yǎng)組分，以滿足微生以了解發(fā)酵進程。還要及時添加必需的營養(yǎng)組分，以滿足微生
21、物的營養(yǎng)需求。同時，要嚴格控制溫度、物的營養(yǎng)需求。同時，要嚴格控制溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵、溶解氧等發(fā)酵條件。這是因為環(huán)境條件的變化，不僅會影響微生物的生長繁條件。這是因為環(huán)境條件的變化，不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物代謝產(chǎn)物的形成。殖，而且會影響微生物代謝產(chǎn)物的形成。(7)分離、提純產(chǎn)物分離、提純產(chǎn)物將發(fā)酵液中的發(fā)酵產(chǎn)物進行分離純化，是制取發(fā)酵產(chǎn)品不可缺將發(fā)酵液中的發(fā)酵產(chǎn)物進行分離純化，是制取發(fā)酵產(chǎn)品不可缺少的階段。產(chǎn)品不同，分離提純的方法也不同。如果發(fā)酵產(chǎn)品少的階段。產(chǎn)品不同，分離提純的方法也不同。如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細胞本身，可在發(fā)酵之后，采用過濾、沉淀等方法將是微生物細胞
22、本身，可在發(fā)酵之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離，干燥即可得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝產(chǎn)物，可根據(jù)菌體分離，干燥即可得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝產(chǎn)物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當?shù)奶崛 ⒎蛛x和純化措施來獲得產(chǎn)品。2.影響發(fā)酵的因素影響發(fā)酵的因素(1)菌種菌種發(fā)酵是利用微生物來生產(chǎn)產(chǎn)品，因此菌種至關(guān)重要。現(xiàn)在工業(yè)發(fā)酵是利用微生物來生產(chǎn)產(chǎn)品，因此菌種至關(guān)重要。現(xiàn)在工業(yè)上用于生產(chǎn)青霉素的微生物主要是青霉菌，生產(chǎn)味精的微生物上用于生產(chǎn)青霉素的微生物主要是青霉菌，生產(chǎn)味精的微生物是谷氨酸棒狀桿菌，生產(chǎn)檸檬酸的微生物主要是黑曲霉。這是是谷氨酸棒狀桿菌，生產(chǎn)檸檬酸的
23、微生物主要是黑曲霉。這是因為每一種微生物的代謝特征不同，它們產(chǎn)生特定產(chǎn)物的能力因為每一種微生物的代謝特征不同，它們產(chǎn)生特定產(chǎn)物的能力也不同。為了利用發(fā)酵生產(chǎn)所需的產(chǎn)物，不是隨便拿來一個菌也不同。為了利用發(fā)酵生產(chǎn)所需的產(chǎn)物，不是隨便拿來一個菌種就行。直接從自然界分離到的微生物不一定具有生產(chǎn)特定產(chǎn)種就行。直接從自然界分離到的微生物不一定具有生產(chǎn)特定產(chǎn)物的能力，須在實驗室里對幾百株、數(shù)千株微生物進行篩選。物的能力，須在實驗室里對幾百株、數(shù)千株微生物進行篩選。(2)純種發(fā)酵與滅菌純種發(fā)酵與滅菌現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)絕大多數(shù)采用純種發(fā)酵，可以保證高產(chǎn)及生產(chǎn)過現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)絕大多數(shù)采用純種發(fā)酵，可以保證高產(chǎn)及生產(chǎn)過程
24、和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。污染是發(fā)酵工業(yè)的大敵，它會使發(fā)酵失程和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。污染是發(fā)酵工業(yè)的大敵，它會使發(fā)酵失敗，造成巨大損失。因此，滅菌和無菌操作成為發(fā)酵工業(yè)的重敗，造成巨大損失。因此，滅菌和無菌操作成為發(fā)酵工業(yè)的重要環(huán)節(jié)。要環(huán)節(jié)。(3)發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基現(xiàn)在大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)，多采用液體培養(yǎng)基進行深層現(xiàn)在大規(guī)模工業(yè)發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)，多采用液體培養(yǎng)基進行深層發(fā)酵。使用的培養(yǎng)基必須滿足微生物細胞生長、繁殖的需要，發(fā)酵。使用的培養(yǎng)基必須滿足微生物細胞生長、繁殖的需要，因為沒有大量的細胞就不可能產(chǎn)生大量的產(chǎn)物；但是細胞的過因為沒有大量的細胞就不可能產(chǎn)生大量的產(chǎn)物；但是細胞的過分生長會消耗大量的營
25、養(yǎng)物，有時又會影響細胞的生產(chǎn)能力，分生長會消耗大量的營養(yǎng)物，有時又會影響細胞的生產(chǎn)能力，會使產(chǎn)物的產(chǎn)量和產(chǎn)率下降。使用的培養(yǎng)基還必須有利于微生會使產(chǎn)物的產(chǎn)量和產(chǎn)率下降。使用的培養(yǎng)基還必須有利于微生物大量合成產(chǎn)物。因此，培養(yǎng)基的組成十分關(guān)鍵。物大量合成產(chǎn)物。因此，培養(yǎng)基的組成十分關(guān)鍵。(4)溫度對微生物生長的影響溫度對微生物生長的影響溫度主要是通過影響微生物細胞內(nèi)生物大分子的活性來影響微溫度主要是通過影響微生物細胞內(nèi)生物大分子的活性來影響微生物的生命活動。一方面，隨著溫度的升高，細胞內(nèi)的酶反應生物的生命活動。一方面，隨著溫度的升高，細胞內(nèi)的酶反應速度加快；另一方面，隨著溫度的進一步升高，生物活性
26、物質(zhì)速度加快；另一方面，隨著溫度的進一步升高，生物活性物質(zhì)(蛋白質(zhì)、核酸等蛋白質(zhì)、核酸等)發(fā)生變性，細胞功能下降，甚至死亡。所以，發(fā)生變性，細胞功能下降，甚至死亡。所以，每種微生物都有最適生長溫度。每種微生物都有最適生長溫度。(5)pH對微生物生長的影響對微生物生長的影響培養(yǎng)基的培養(yǎng)基的pH對微生物生長的影響主要是引起細胞膜電荷變化，對微生物生長的影響主要是引起細胞膜電荷變化，以及影響營養(yǎng)物離子化程度，從而影響微生物對營養(yǎng)物的吸收；以及影響營養(yǎng)物離子化程度，從而影響微生物對營養(yǎng)物的吸收；pH也會影響生物活性物質(zhì)，如酶的活性。與溫度對微生物的也會影響生物活性物質(zhì)，如酶的活性。與溫度對微生物的影響
27、類似，微生物存在最低生長影響類似，微生物存在最低生長pH、最適生長、最適生長pH和最高生長和最高生長pH。不同微生物對環(huán)境。不同微生物對環(huán)境pH適應的范圍不同。一般微生物生長適應的范圍不同。一般微生物生長的最適的最適pH在在4.09.0范圍內(nèi)。真菌生長的范圍寬，細菌較窄范圍內(nèi)。真菌生長的范圍寬，細菌較窄(pH在在3.04.0范圍內(nèi)范圍內(nèi))，細菌、放線菌一般適應于中性偏堿性，細菌、放線菌一般適應于中性偏堿性環(huán)境，而酵母菌、霉菌適應于偏酸性環(huán)境。環(huán)境，而酵母菌、霉菌適應于偏酸性環(huán)境。(6)溶氧的影響溶氧的影響工業(yè)上大部分為好氧發(fā)酵，如抗生素、氨基酸、維生素、多糖、工業(yè)上大部分為好氧發(fā)酵，如抗生素、
28、氨基酸、維生素、多糖、有機酸有機酸(細胞發(fā)酵生產(chǎn)乳酸例外細胞發(fā)酵生產(chǎn)乳酸例外)等發(fā)酵均需要往發(fā)酵液中通入等發(fā)酵均需要往發(fā)酵液中通入無菌空氣，以滿足微生物生長代謝過程對氧的需求；而酒精、無菌空氣，以滿足微生物生長代謝過程對氧的需求；而酒精、丙酮、丁醇和乳酸的細菌發(fā)酵為厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過程不需要氧。丙酮、丁醇和乳酸的細菌發(fā)酵為厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過程不需要氧。發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應用十分廣泛，主要包括以下三方面。發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應用十分廣泛，主要包括以下三方面。生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品：如啤酒、果酒、白酒和食醋等，使產(chǎn)生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品：如啤酒、果酒、白酒和食醋等，使產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)得到明顯的提高，特別
29、是酒精飲料，是食品發(fā)品的產(chǎn)量和品質(zhì)得到明顯的提高，特別是酒精飲料，是食品發(fā)酵工業(yè)中產(chǎn)量最大的一類產(chǎn)品。乳制品是僅次于酒精飲料的第酵工業(yè)中產(chǎn)量最大的一類產(chǎn)品。乳制品是僅次于酒精飲料的第二大食品發(fā)酵產(chǎn)品，其中酸奶是主要產(chǎn)品之一。二大食品發(fā)酵產(chǎn)品，其中酸奶是主要產(chǎn)品之一。生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑(如下表如下表)，改善了食品的品質(zhì)及，改善了食品的品質(zhì)及色、香、味。色、香、味。添加劑添加劑舉例舉例酸味劑酸味劑蘋果酸、檸檬酸、乳酸蘋果酸、檸檬酸、乳酸鮮味劑鮮味劑肌苷酸、谷氨酸肌苷酸、谷氨酸色素色素-胡蘿卜素、紅曲素胡蘿卜素、紅曲素甜味劑甜味劑高果糖漿、甜菜糖高果糖漿、甜菜糖隨著人口
30、的增長，糧食短缺已成為困擾人類的社會問題之一，隨著人口的增長，糧食短缺已成為困擾人類的社會問題之一，而發(fā)酵工程的發(fā)展將為解決這一問題開辟新的途徑。研究表明，而發(fā)酵工程的發(fā)展將為解決這一問題開辟新的途徑。研究表明，微生物中含有豐富的蛋白質(zhì)，如細菌的蛋白質(zhì)含量占細胞干重微生物中含有豐富的蛋白質(zhì)，如細菌的蛋白質(zhì)含量占細胞干重的的60%80%，酵母菌的蛋白質(zhì)含量占，酵母菌的蛋白質(zhì)含量占45%65%，而且它們，而且它們生長繁殖的速度很快。許多國家通過發(fā)酵獲得大量的微生物菌生長繁殖的速度很快。許多國家通過發(fā)酵獲得大量的微生物菌體，這種微生物菌體就叫單細胞蛋白。單細胞蛋白用作飼料，體，這種微生物菌體就叫單細
31、胞蛋白。單細胞蛋白用作飼料，能使家畜、家禽增重快，使產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。用酵母菌能使家畜、家禽增重快，使產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。用酵母菌等生產(chǎn)的單細胞蛋白可作為食品添加劑。最近國外市場上出現(xiàn)等生產(chǎn)的單細胞蛋白可作為食品添加劑。最近國外市場上出現(xiàn)的一種真菌蛋白食品，就以其高蛋白、低脂肪的特點受到了消的一種真菌蛋白食品，就以其高蛋白、低脂肪的特點受到了消費者的歡迎。費者的歡迎。除以上所述，發(fā)酵工程在生產(chǎn)生物殺蟲劑、生物肥料和微生物除以上所述，發(fā)酵工程在生產(chǎn)生物殺蟲劑、生物肥料和微生物除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)物資以及在生物能源開發(fā)方面也發(fā)揮了重要除草劑等農(nóng)用生產(chǎn)物資以及在生物能源開發(fā)方面也發(fā)揮了重要作用。此外，發(fā)酵工程也應用于生物冶金作用。此外，發(fā)酵工程也應用于生物冶金(如銅、鈾、鈷、錳如銅、鈾、鈷、錳等等)。
高中生物 第3章 生物科學與工業(yè) 3.1 微生物發(fā)酵及其應用課件 新人教選修2(00001)
