高中生物《微生物發(fā)酵及其應(yīng)用》課件六（28張PPT）（人教版選修2）

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歡迎進(jìn)入生物課堂 3 1微生物發(fā)酵及其應(yīng)用 為什么要利用微生物 抗生素 氨基酸 酶制劑等產(chǎn)品為什么能通過(guò)微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn) 這與微生物的生長(zhǎng)和代謝特點(diǎn)有什么關(guān)系 1 某些微生物因爭(zhēng)奪生存環(huán)境或營(yíng)養(yǎng)物 會(huì)產(chǎn)生抗生素將其他種類(lèi)的微生物殺死 2 微生物會(huì)產(chǎn)生蛋白酶 纖維素酶和淀粉酶 將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水解成可吸收的小分子的多肽或氨基酸 葡萄糖 3 微生物細(xì)胞會(huì)通過(guò)合成或分解代謝生產(chǎn)它必需的一些物質(zhì) 包括氨基酸 核苷酸等 為什么要利用微生物 微生物繁殖非常迅速微生物培養(yǎng)易于控制微生物本身也容易改造 什么是發(fā)酵 利用微生物 在適宜的條件下 將原料經(jīng)過(guò)特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類(lèi)所需要的產(chǎn)物的過(guò)程 微生物的生長(zhǎng)規(guī)律 細(xì)胞數(shù)調(diào)整期對(duì)數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線(xiàn) 調(diào)整期的特點(diǎn) 生長(zhǎng)速度為零細(xì)胞體積急劇增大細(xì)胞內(nèi)的RNA尤其是rRNA含量增高 細(xì)胞呈嗜堿性合成代謝活躍 易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶對(duì)外界不良環(huán)境條件敏感 影響調(diào)整期長(zhǎng)短的因素 接種齡接種量培養(yǎng)基成分發(fā)酵工業(yè)上需盡量縮短該期 以降低生產(chǎn)成本在食品工業(yè)上 盡量在此期進(jìn)行消毒或滅菌 對(duì)數(shù)期的特點(diǎn)生長(zhǎng)速度常數(shù)R最大細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)酶系活躍 代謝旺盛影響對(duì)數(shù)期微生物增代時(shí)間的因素菌種營(yíng)養(yǎng)成分營(yíng)養(yǎng)物的濃度發(fā)酵工業(yè)上盡量延長(zhǎng)該期 以達(dá)到較高的菌體密度食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期 穩(wěn)定期 特點(diǎn) 1生長(zhǎng)速率常數(shù)R等于02菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高值3合成次生代謝產(chǎn)物4細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)儲(chǔ)藏物質(zhì) 芽孢菌內(nèi)開(kāi)始產(chǎn)生芽孢產(chǎn)生原因 營(yíng)養(yǎng)物尤其是生長(zhǎng)限制因子的耗盡營(yíng)養(yǎng)物的比例失調(diào) 如碳氮比不合適有害代謝廢物的積累 酸 醇 毒素等 物化條件 pH 氧化還原勢(shì)等 不合適 衰亡期 特點(diǎn) 1R為負(fù)值2細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生變化 出現(xiàn)不規(guī)則的衰退形3釋放次生代謝產(chǎn)物 芽孢等4菌體開(kāi)始自溶產(chǎn)生原因 生長(zhǎng)條件的進(jìn)一步惡化 使細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過(guò)合成代謝 繼而導(dǎo)致菌體的死亡 發(fā)酵培養(yǎng)基的配制 微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有六大類(lèi)要素 即水 碳源 氮源 無(wú)機(jī)鹽 生長(zhǎng)因子和能源 生長(zhǎng)因子 某些微生物本身不能從普通的碳源 氮源合成 需要額外少量加入才能滿(mǎn)足需要的有機(jī)物質(zhì) 包括氨基酸 維生素 嘌呤 嘧啶及其衍生物 有時(shí)也包括一些脂肪酸及其他膜成分 發(fā)酵培養(yǎng)基的配制原則 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)滿(mǎn)足微生物的需要 不同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求差異很大 應(yīng)根據(jù)菌種對(duì)各營(yíng)養(yǎng)要素的不同要求進(jìn)行配制 營(yíng)養(yǎng)物的濃度及配比應(yīng)恰當(dāng) 營(yíng)養(yǎng)物濃度太低 不能滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)的需要 濃度太高 又會(huì)抑制微生物生長(zhǎng) 物理 化學(xué)條件適宜 pH 水活度 滲透壓 在設(shè)計(jì)培養(yǎng)基時(shí) 必須考慮是要培養(yǎng)菌體 還是要積累菌體代謝產(chǎn)物 是實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng) 還是大規(guī)模發(fā)酵等問(wèn)題 哪些不同類(lèi)型 發(fā)酵工業(yè)經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段 原始發(fā)展階段 發(fā)酵技術(shù)原始 頂多是家庭小制作 技術(shù)進(jìn)步緩慢 完全是經(jīng)驗(yàn)式的 并不知道其中的原理 傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)階段 人們才開(kāi)始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質(zhì) 采用開(kāi)放式的發(fā)酵方式 生產(chǎn)過(guò)程較為簡(jiǎn)單 對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求不高 規(guī)模一般不大 現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)階段 生產(chǎn)技術(shù)要求高 生產(chǎn)規(guī)模大 技術(shù)發(fā)展速度快 菌種的生產(chǎn)能力大幅度提高 新產(chǎn)品 新技術(shù) 新設(shè)備的應(yīng)用達(dá)到前所未有的程度 生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)階段 利用構(gòu)建的基因工程菌生產(chǎn) 什么是發(fā)酵工程 采用現(xiàn)代化工程技術(shù)手段 利用微生物的某些特定功能 為人類(lèi)生產(chǎn)有用的產(chǎn)品 或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的一種新技術(shù) 發(fā)酵工程 我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)味精使用的菌種主要是經(jīng)過(guò)誘變育種得到的營(yíng)養(yǎng)缺陷型的北京谷氨酸棒狀桿菌 發(fā)酵工程生產(chǎn)實(shí)例 1 菌種的選擇 2 培養(yǎng)基的選擇 選擇細(xì)胞膜通透較強(qiáng) 在細(xì)胞內(nèi)不積累谷氨酸的谷氨酸棒狀桿菌做菌種 發(fā)酵工程 啤酒制造工藝流程 發(fā)酵工程 啤酒制造工藝流程 微生物的應(yīng)用 酒類(lèi) 包括果酒 啤酒 白酒及其他酒均是利用釀酒酵母 在厭氧條件下進(jìn)行發(fā)酵 將葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精生產(chǎn)的 白酒經(jīng)過(guò)蒸餾 因此酒的主要成分是水和酒精 以及一些加熱后易揮發(fā)物質(zhì) 如各種酯類(lèi) 其他醇類(lèi)和少量低碳醛酮類(lèi)化合物 果酒和啤酒是非蒸餾酒 發(fā)酵時(shí)酵母將果汁中或發(fā)酵液中的葡萄糖 轉(zhuǎn)化為酒精 而其他營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)部分被酵母利用 產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物 如氨基酸 維生素等 也會(huì)進(jìn)入發(fā)酵的酒液中 因此 果酒和啤酒營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高 微生物的應(yīng)用 醋 食品店或超市出售的醋中 除了白醋是由化學(xué)合成的食品級(jí)醋酸勾兌的外 其他的則是由醋酸菌在好氧條件下發(fā)酵 將固體發(fā)酵產(chǎn)生的酒精轉(zhuǎn)化為醋酸生產(chǎn)的 由于使用的微生物菌種或曲種的差異 在葡萄糖發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生乳酸或其他有機(jī)酸 因而使醋有不同的風(fēng)味 微生物的應(yīng)用 醬油 醬油生產(chǎn)以大豆為主要原料 其他有麥麩 小麥 玉米等 將原料經(jīng)粉碎制成固體培養(yǎng)基 在好氧條件下 利用產(chǎn)生蛋白酶的霉菌 如黑曲霉進(jìn)行發(fā)酵 微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的蛋白酶 將培養(yǎng)基中的蛋白質(zhì)水解成小分子的肽和氨基酸 然后淋洗 調(diào)制成醬油產(chǎn)品 醬油富含氨基酸和肽 具有特殊香味 醬 以大豆和少量面粉為原料 蒸煮后在空氣中自然發(fā)酵 發(fā)酵過(guò)程主要是能夠產(chǎn)生蛋白酶 脂肪酶和淀粉酶的霉菌 將大豆中的蛋白質(zhì) 脂肪 淀粉分解 產(chǎn)生出氨基酸 多肽 甘油 脂肪酸等多種物質(zhì) 這些物質(zhì)使醬具有獨(dú)特的醬香味 微生物的應(yīng)用 微生物的應(yīng)用 酸奶 牛奶在厭氧條件下 由乳酸菌發(fā)酵 將乳糖分解 并進(jìn)一步發(fā)酵產(chǎn)生乳酸和其他有機(jī)酸 以及一些芳香物質(zhì)和維生素等 同時(shí)蛋白質(zhì)也部分水解 因此 酸奶是營(yíng)養(yǎng)豐富 易消化 少含乳糖 是適合于有乳糖不適應(yīng)癥者的優(yōu)良食品 醪糟 又稱(chēng)酒釀 是大米經(jīng)蒸煮后 接種根霉 在好氧條件下 發(fā)酵生產(chǎn)的含低濃度酒精和不同糖分的食品 根霉在生長(zhǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的淀粉酶 將大米中的淀粉水解成葡萄糖 同時(shí)利用部分葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精 微生物的應(yīng)用 微生物的應(yīng)用 面包 現(xiàn)在的面包均是利用活性干酵母 面包酵母 經(jīng)活化后 與面粉混合發(fā)酵 再加入各種添加劑 經(jīng)烤制生產(chǎn)的 面粉發(fā)酵后淀粉結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 變得易于消化 營(yíng)養(yǎng)易于吸收 饅頭 以前做饅頭的面粉是經(jīng)自然發(fā)酵后蒸制的 如果連續(xù)使用面肥發(fā)酵 經(jīng)幾代發(fā)酵 微生物會(huì)因生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)而單一化 發(fā)酵的菌種一般多為乳酸菌 因?yàn)榘l(fā)酵產(chǎn)酸 在蒸制前要用堿中和酸 制得的饅頭才松軟適口 帶有特殊香味 現(xiàn)在 大批量生產(chǎn)是采用干酵母發(fā)酵 所以不產(chǎn)酸 不需要再用堿中和即可蒸制 微生物的應(yīng)用 微生物的應(yīng)用 泡菜 請(qǐng)參看 生物技術(shù)實(shí)踐 的專(zhuān)題1的課題3 乳酸菌 腐乳 請(qǐng)參看 生物技術(shù)實(shí)踐 的專(zhuān)題1的課題2 毛霉 青霉 酵母 曲霉等 酸菜 與泡菜類(lèi)似 微生物的應(yīng)用 微生物的應(yīng)用 糖果 餅干 果凍等添加了紅曲色素 以調(diào)節(jié)色澤 果汁 餅干 面包 點(diǎn)心 方便面等添加了黃原膠 起懸浮 穩(wěn)定 增稠 改善口感 防止粘牙 延長(zhǎng)儲(chǔ)存期等作用 各類(lèi)罐頭 包括蔬菜 水果 蘑菇 魚(yú)類(lèi) 肉類(lèi) 蛋類(lèi)罐頭 香腸 包裝奶等添加了乳鏈桿菌肽 以保鮮 防腐 保存營(yíng)養(yǎng)和改善口感等 各種果汁 啤酒和飲料中均需使用檸檬酸或乳酸作為酸味劑調(diào)節(jié)口味 口感 飯店 食堂和家庭制作的菜肴中常加味精或肌苷 以增加鮮味 可以說(shuō)市場(chǎng)上出售的各類(lèi)食品均加有各種食品添加劑 其中約70 80 的食品添加劑是用發(fā)酵法 或發(fā)酵產(chǎn)生的酶 加工生產(chǎn)的 微生物的應(yīng)用 微生物的應(yīng)用 制藥業(yè) 抗生素 氨基酸 維生素的生產(chǎn)廠(chǎng)家 食品業(yè) 醋 醬油 醬 酒等的生產(chǎn)廠(chǎng)家 輕工業(yè) 檸檬酸 乳酸 味精 肌苷酸 干酵母 色素 黃原膠 甘油等的生產(chǎn)廠(chǎng)家 化工業(yè) 酒精 丙酮 丁醇 衣康酸 丙烯酰胺和聚丙烯酰胺等的生產(chǎn)廠(chǎng)家 飼料業(yè) 飼料添加劑的生產(chǎn)廠(chǎng)家 農(nóng)藥業(yè) 農(nóng)用抗生素 微生物肥料 微生物農(nóng)藥等的生產(chǎn)廠(chǎng)家 微生物的應(yīng)用 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全