【課件】1.3發(fā)酵工程及其應(yīng)用（人教版2019選擇性必修3）

1、第3節(jié) 發(fā)酵工程及其應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 概述發(fā)酵工程及其基本環(huán)節(jié)。2. 舉例說(shuō)明發(fā)酵工程在食品、醫(yī)藥、農(nóng)牧業(yè)等方面的應(yīng)用。3.嘗試對(duì)發(fā)酵工程的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。情境導(dǎo)入問(wèn)題：?jiǎn)栴}：在工業(yè)上，青霉素究竟是怎樣生產(chǎn)的呢？在工業(yè)上，青霉素究竟是怎樣生產(chǎn)的呢？即利用微生物的特定的功能，通過(guò)現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)?；a(chǎn)即利用微生物的特定的功能，通過(guò)現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)?；a(chǎn)對(duì)人類有用的產(chǎn)品。對(duì)人類有用的產(chǎn)品。利用微生物，在適宜條件下，將原料經(jīng)過(guò)利用微生物，在適宜條件下，將原料經(jīng)過(guò)特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物特定的代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過(guò)程。的過(guò)程。發(fā)酵：谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)味精谷氨酸棒狀桿

2、菌生產(chǎn)味精黃色短桿菌生產(chǎn)賴氨酸黃色短桿菌生產(chǎn)賴氨酸又如：發(fā)酵工程：那么發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)是什么呢？應(yīng)用發(fā)酵工程能夠生成哪些產(chǎn)品呢？一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)選育高選育高產(chǎn)菌種產(chǎn)菌種擴(kuò)大擴(kuò)大培養(yǎng)培養(yǎng)配制培配制培養(yǎng)基養(yǎng)基滅菌滅菌接種接種發(fā)酵罐發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵內(nèi)發(fā)酵分離、提分離、提純產(chǎn)物純產(chǎn)物獲得獲得產(chǎn)品產(chǎn)品自主閱讀教材自主閱讀教材P22-23頁(yè)，寫(xiě)出發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)。頁(yè)，寫(xiě)出發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)。1.選育菌種（1）目的： 獲得_性狀優(yōu)良的菌種怎樣才能得到優(yōu)良菌種？怎樣才能得到優(yōu)良菌種？（2）菌種來(lái)源關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)例若生產(chǎn)的是微生物直接合成的產(chǎn)物，如青霉素、谷氨酸等，可從自然界中先分離出相應(yīng)菌種，再用物理或化學(xué)方

3、法誘變育種，從突變個(gè)體中篩選出符合生產(chǎn)要求的優(yōu)良菌種。若生產(chǎn)的是微生物不能合成的產(chǎn)品，可用基因工程、細(xì)胞工程的方法對(duì)菌種的遺傳特性進(jìn)行定向改造，以構(gòu)建工程細(xì)胞或工程菌，從而達(dá)到生產(chǎn)相應(yīng)產(chǎn)品的目的。從自然界中篩選誘變育種基因工程育種篩選產(chǎn)酸量高的黑曲霉用來(lái)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)周期微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時(shí)，需要考慮哪些因素？微生物菌種資源豐富，選擇發(fā)酵工程用的菌種時(shí)，需要考慮哪些因素？1.生產(chǎn)需要(在低成本的培養(yǎng)基上能迅速生長(zhǎng)繁殖、代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量高等)2.菌種不易變異、退化等3.發(fā)酵條件易控制4.考慮氣候條件、發(fā)酵裝置等 某鎮(zhèn)特產(chǎn)一種美酒某鎮(zhèn)特

4、產(chǎn)一種美酒 ，以下是對(duì)該鎮(zhèn)環(huán)境的描述：四面環(huán)山，地勢(shì)低洼，氣候炎熱，具有獨(dú)特的微，以下是對(duì)該鎮(zhèn)環(huán)境的描述：四面環(huán)山，地勢(shì)低洼，氣候炎熱，具有獨(dú)特的微生物種群，因?yàn)榕c外界的空氣對(duì)流循環(huán)較緩慢，所以微生物種群較穩(wěn)定。這對(duì)你理解發(fā)酵工程中菌種選生物種群，因?yàn)榕c外界的空氣對(duì)流循環(huán)較緩慢，所以微生物種群較穩(wěn)定。這對(duì)你理解發(fā)酵工程中菌種選育的重要性有什么啟示？育的重要性有什么啟示？ 優(yōu)良的菌種不僅具有健壯，不易退化，其發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，它往往還會(huì)賦予發(fā)酵產(chǎn)品獨(dú)特的風(fēng)味，因此菌種選育環(huán)節(jié)在很大程度上決定了生物發(fā)酵產(chǎn)物的成敗。提示：提示：我國(guó)幅員遼闊，地理生態(tài)環(huán)境多樣，為各種微生物的生長(zhǎng)繁殖提

5、供了條件，這有利于發(fā)酵工程選我國(guó)幅員遼闊，地理生態(tài)環(huán)境多樣，為各種微生物的生長(zhǎng)繁殖提供了條件，這有利于發(fā)酵工程選育菌種。優(yōu)良的菌種不僅具有健壯，不易退化，其發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，它往往還會(huì)賦育菌種。優(yōu)良的菌種不僅具有健壯，不易退化，其發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，它往往還會(huì)賦予發(fā)酵產(chǎn)品獨(dú)特的風(fēng)味，因此菌種選育環(huán)節(jié)很大程度上決定了生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品的成敗。予發(fā)酵產(chǎn)品獨(dú)特的風(fēng)味，因此菌種選育環(huán)節(jié)很大程度上決定了生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品的成敗。2.擴(kuò)大培養(yǎng)（1）目的：獲得_更多的菌種在發(fā)酵之前還需要對(duì)菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。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工業(yè)發(fā)酵罐

6、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。立方米。工業(yè)發(fā)酵要想在短時(shí)間內(nèi)得到大量的發(fā)酵產(chǎn)物，需要大量的菌體。如何得到工業(yè)發(fā)酵要想在短時(shí)間內(nèi)得到大量的發(fā)酵產(chǎn)物，需要大量的菌體。如何得到大量菌體縮短生產(chǎn)周期？大量菌體縮短生產(chǎn)周期？（2 2）怎樣對(duì)菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？）怎樣對(duì)菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？將培養(yǎng)到生長(zhǎng)速度最快時(shí)期的菌體分開(kāi)，再進(jìn)行培養(yǎng)。（3 3）擴(kuò)大培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基，從性質(zhì)上分類，是什么類型的培養(yǎng)基？擴(kuò)大培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基，從性質(zhì)上分類，是什么類型的培養(yǎng)基？液體培養(yǎng)基?？梢允刮⑸锱c營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分接觸，提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率，有利于微生物的繁殖。3.配制培養(yǎng)基：在菌種確定之

7、后，結(jié)合菌種代謝特點(diǎn)，結(jié)合菌種代謝特點(diǎn)，要_制備培養(yǎng)基。在生產(chǎn)實(shí)踐中，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過(guò)_才能確定。（即不斷（即不斷優(yōu)化培養(yǎng)基優(yōu)化培養(yǎng)基）選擇原料反復(fù)試驗(yàn)4.滅菌：原因：發(fā)酵工程種所用的菌種大多是發(fā)酵工程種所用的菌種大多是_，一旦有雜菌污染，可能，一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致導(dǎo)致_。為什么？。為什么？單一菌種產(chǎn)量大大降低_ _都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌；培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備滅菌目的：避免因雜菌污染而影響產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量雜菌和菌種形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，對(duì)發(fā)酵過(guò)程造成不良影響例如：1.在谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中混入放線菌，放線菌會(huì)分泌抗生素使大量谷氨世事難料棒狀桿菌死亡。2.在青霉素生產(chǎn)過(guò)程中混入雜菌，雜菌分泌青霉素酶，分解青

8、霉素。如何防止雜菌污染如何防止雜菌污染？如何徹底滅菌如何徹底滅菌？ 用高溫高壓方式，殺死所有雜菌的胞體、芽孢和孢子。5.接種：將_的菌種投放到_ _中。發(fā)酵罐擴(kuò)大培養(yǎng)后發(fā)酵罐發(fā)酵罐電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)D1D1排氣管排氣管C3C3pHpH計(jì)計(jì)B3B3冷卻水排出口冷卻水排出口C2C2冷卻夾層冷卻夾層發(fā)酵液發(fā)酵液攪拌葉輪攪拌葉輪D2D2生物傳感器生物傳感器裝置裝置B4B4空氣入口空氣入口A4A4放料管放料管A2A2A3 A3 閥門(mén)閥門(mén)A1A1培養(yǎng)物或營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)物或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的加入口物質(zhì)的加入口B1B1觀察孔觀察孔B2B2取樣管取樣管B5B5溫度傳感器和溫度傳感器和控制裝置控制裝置C1C1冷卻水進(jìn)冷卻水進(jìn)入口入口

9、裝置編號(hào)裝置編號(hào)主要用途主要用途A1-A3A1-A3A4A4B1-B5B1-B5C1C1、C2C2C3C3D1D1、D2D2控制控制培養(yǎng)物以一定培養(yǎng)物以一定速度速度進(jìn)入、進(jìn)入、流出發(fā)酵罐，流出發(fā)酵罐，實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)控制溶解氧控制溶解氧通過(guò)肉眼觀察、儀器檢測(cè)等通過(guò)肉眼觀察、儀器檢測(cè)等監(jiān)控發(fā)酵條件以及發(fā)酵過(guò)程監(jiān)控發(fā)酵條件以及發(fā)酵過(guò)程，B2B2處處抽取樣品抽取樣品進(jìn)一步檢測(cè)。進(jìn)一步檢測(cè)。通過(guò)通過(guò)控制冷水流速調(diào)節(jié)罐溫控制冷水流速調(diào)節(jié)罐溫調(diào)節(jié)罐壓調(diào)節(jié)罐壓電機(jī)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行電機(jī)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行攪拌攪拌，使微生物與發(fā)酵液使微生物與發(fā)酵液混合均勻混合均勻，加快氧氣溶解以及散熱。加快氧氣溶解以及散熱

10、。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(guò)程的監(jiān)控：發(fā)酵過(guò)程中，要_培養(yǎng)液中_、_等，以_；要及時(shí)添加_，要嚴(yán)格控制_、_和_等發(fā)酵條件；隨時(shí)檢測(cè)微生物數(shù)量 產(chǎn)物濃度了解發(fā)酵進(jìn)程必需的營(yíng)養(yǎng)成分溫度pH溶氧量（2 2）為什么要嚴(yán)格控制發(fā)酵條件？）為什么要嚴(yán)格控制發(fā)酵條件？環(huán)境條件不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，而且影響微生物代謝物的形成；嚴(yán)格控制發(fā)酵條件，有利于使發(fā)酵全過(guò)程處于最佳狀態(tài)。實(shí)例谷氨酸發(fā)酵在_和_條件下會(huì)積累谷氨酸；在_條件下則容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；中性弱堿性酸性補(bǔ)充內(nèi)容：補(bǔ)充內(nèi)容： 谷氨酸發(fā)酵常用菌種為谷氨酸發(fā)酵常用菌種為谷氨酸棒狀桿菌谷氨酸棒狀桿菌； 谷氨酸棒狀桿

11、菌的代謝類型為谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型為異養(yǎng)需氧型異養(yǎng)需氧型，其，其與有氧呼與有氧呼吸有關(guān)的酶吸有關(guān)的酶主要存在于主要存在于細(xì)胞膜細(xì)胞膜上；上； C:N C:N的數(shù)值也會(huì)影響谷氨酸發(fā)酵過(guò)程：的數(shù)值也會(huì)影響谷氨酸發(fā)酵過(guò)程： C:N=4:1C:N=4:1時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸產(chǎn)生量較少；時(shí)，菌體大量繁殖，谷氨酸產(chǎn)生量較少； C:N=3:1C:N=3:1時(shí)，菌體繁殖受抑制，谷氨酸產(chǎn)生量較多。時(shí)，菌體繁殖受抑制，谷氨酸產(chǎn)生量較多。（3 3）怎樣對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)控以滿足微生物生長(zhǎng)的需要？）怎樣對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)控以滿足微生物生長(zhǎng)的需要？ 反復(fù)試驗(yàn)確定培養(yǎng)基的配方； 對(duì)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌； 隨

12、時(shí)檢測(cè)培養(yǎng)液中微生物的數(shù)量、產(chǎn)物濃度等（了解發(fā)酵進(jìn)程）； 及時(shí)添加必需的營(yíng)養(yǎng)組分； 與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比，現(xiàn)代發(fā)酵工程使用的發(fā)酵罐均有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能對(duì)發(fā)酵過(guò)程中的溫度、pH、溶氧量、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營(yíng)養(yǎng)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，還可以進(jìn)行反饋控制，使發(fā)酵全過(guò)程處于最佳狀態(tài)。（4 4）發(fā)酵過(guò)程的影響因素）發(fā)酵過(guò)程的影響因素? ?溫度：有機(jī)物氧化分解釋放能量，引起發(fā)酵溫度升高；機(jī)械攪拌也會(huì)產(chǎn)生熱引起溫度升高。發(fā)酵罐壁散溫度：有機(jī)物氧化分解釋放能量，引起發(fā)酵溫度升高；機(jī)械攪拌也會(huì)產(chǎn)生熱引起溫度升高。發(fā)酵罐壁散熱和水分蒸發(fā)帶走熱量，使發(fā)酵溫度下降。熱和水分蒸發(fā)帶走熱量，使發(fā)酵溫度下降?？捎美鋮s水進(jìn)

13、行溫度調(diào)節(jié)可用冷卻水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。PHPH：培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累，使：培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分的利用和代謝產(chǎn)物的積累，使PHPH改變。如當(dāng)谷氨酸棒狀桿菌利用糖類物質(zhì)不斷生改變。如當(dāng)谷氨酸棒狀桿菌利用糖類物質(zhì)不斷生成谷氨酸時(shí)，培養(yǎng)液成谷氨酸時(shí)，培養(yǎng)液PHPH就會(huì)下降；堿性物質(zhì)的消耗和氨的生成會(huì)使就會(huì)下降；堿性物質(zhì)的消耗和氨的生成會(huì)使PHPH上升。上升?？稍谂囵B(yǎng)基中添加緩沖液；可在培養(yǎng)基中添加緩沖液；發(fā)酵過(guò)程中加酸或堿。發(fā)酵過(guò)程中加酸或堿。溶解氧：不同微生物對(duì)氧的需求不同，溶解氧：不同微生物對(duì)氧的需求不同，通過(guò)發(fā)酵罐的通氣口來(lái)控制通過(guò)發(fā)酵罐的通氣口來(lái)控制。（5 5）在進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)）在進(jìn)

14、行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí), , 排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液等能直接排放到外界環(huán)境中嗎環(huán)境中嗎? ? 為什么為什么? ?不能。發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的氣體和廢棄培養(yǎng)液需經(jīng)過(guò)相應(yīng)的凈化設(shè)備,達(dá)到國(guó)家排放要求后才能排放到外界環(huán)境中。因?yàn)橛行怏w和廢棄培養(yǎng)液對(duì)人和生物有害或?qū)Νh(huán)境有毒害作用。7.分離、提純產(chǎn)物方法：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_；發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物時(shí)，可_ _采取_ _的_、_和_措施來(lái)獲得產(chǎn)品；過(guò)濾沉淀分離干燥根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)適當(dāng)提取分離純化發(fā)酵產(chǎn)物不同，分離、提純的方法也不同。 在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比

15、有哪些改進(jìn)之處？在產(chǎn)物分離和提純方面，發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比有哪些改進(jìn)之處？ 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)獲得的產(chǎn)物一般不是單一的組分，而是成分復(fù)雜的混合物，很多時(shí)候不會(huì)再對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分離和提純處理，或者僅采用簡(jiǎn)單的沉淀、過(guò)濾等方法來(lái)分離提純產(chǎn)物。 發(fā)酵工程中使用的分離和提純產(chǎn)物的方法較多。在產(chǎn)物的初分離階段，常采用沉淀、萃取、膜分離、吸附或離子交換等方法；在進(jìn)一步純化階段，會(huì)采用液相層析法、結(jié)晶法等方法。發(fā)酵工程產(chǎn)物無(wú)論是代謝物還是菌體本身，都需要進(jìn)行質(zhì)量檢查，合格后才能成為正式產(chǎn)品。8.獲得產(chǎn)品：啤酒味精結(jié)合剛剛的分析，思考發(fā)酵工程相比傳結(jié)合剛剛的分析，思考發(fā)酵工程相比傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，有什么優(yōu)

16、點(diǎn)？有什么優(yōu)點(diǎn)？ 生產(chǎn)條件溫和； 原料來(lái)源豐富且價(jià)格低廉； 產(chǎn)物專一； 廢棄物對(duì)環(huán)境的污染小和容易處理；二、發(fā)酵工程的應(yīng)用發(fā)酵工程在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，形成了規(guī)模龐大的發(fā)酵工業(yè)。自主閱讀教材自主閱讀教材P24-27頁(yè)的內(nèi)容，完成下列表格。頁(yè)的內(nèi)容，完成下列表格。具體應(yīng)用具體應(yīng)用成果成果食食品品生產(chǎn)生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品醬油醬油（霉菌）、（霉菌）、酒類酒類（酵母）（酵母）醫(yī)醫(yī)藥藥食品添加劑食品添加劑酶制劑酶制劑工程菌工程菌改造菌種改造菌種食品酸度調(diào)節(jié)劑：食品酸度調(diào)節(jié)劑：檸檬酸（黑曲霉）檸檬酸（黑曲霉）增味劑：增味劑：谷氨酸（谷氨酸棒狀桿菌）谷氨酸（谷氨

17、酸棒狀桿菌）淀粉酶、果膠酶、脂肪酶和氨基肽酶等淀粉酶、果膠酶、脂肪酶和氨基肽酶等生長(zhǎng)激素釋放抑制激素生長(zhǎng)激素釋放抑制激素青霉素青霉素疫苗疫苗乙型肝炎疫苗乙型肝炎疫苗食品添加劑優(yōu)點(diǎn)食品添加劑優(yōu)點(diǎn): :增加食物的營(yíng)養(yǎng)，改善食增加食物的營(yíng)養(yǎng)，改善食品的口味、色澤和品質(zhì)，品的口味、色澤和品質(zhì)，延長(zhǎng)食品的保存期。延長(zhǎng)食品的保存期。具體應(yīng)用具體應(yīng)用成果成果農(nóng)牧業(yè)農(nóng)牧業(yè)肥料肥料農(nóng)藥農(nóng)藥飼料飼料其他方面其他方面解決資源短缺和解決資源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題環(huán)境污染問(wèn)題對(duì)極端微生物的對(duì)極端微生物的利用利用根瘤菌肥、固氮菌肥（根瘤菌肥、固氮菌肥（根瘤菌和固氮菌根瘤菌和固氮菌）多種農(nóng)林蟲(chóng)害（多種農(nóng)林蟲(chóng)害（蘇云金桿菌蘇云金

18、桿菌）、玉米螟和）、玉米螟和松毛蟲(chóng)（松毛蟲(chóng)（白僵菌白僵菌）、水稻枯紋?。ň畬顾兀?、水稻枯紋病（井岡霉素）淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液通過(guò)淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液通過(guò)發(fā)酵獲得微生物菌體發(fā)酵獲得微生物菌體酒精、乙烯（纖維素廢料）酒精、乙烯（纖維素廢料）洗滌劑（洗滌劑（嗜熱菌、嗜鹽菌嗜熱菌、嗜鹽菌）啤酒的工業(yè)化流程完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代謝物的生成。完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代謝物的生成。主發(fā)酵主發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液還不適合飲用，要在低溫、密閉的結(jié)束后，發(fā)酵液還不適合飲用，要在低溫、密閉的環(huán)境下儲(chǔ)存一段時(shí)間進(jìn)行環(huán)境下儲(chǔ)存一段時(shí)間進(jìn)行后發(fā)酵后發(fā)酵，這樣才能形成澄

19、清、成，這樣才能形成澄清、成熟的啤酒。熟的啤酒。發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵主發(fā)酵冷卻消毒終止后發(fā)酵過(guò)濾(1)在食品工業(yè)上的應(yīng)用1.1.與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在下面啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中，哪些工程手段使啤與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在下面啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中，哪些工程手段使啤 酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高？酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高？提示：提示：菌種的選育、對(duì)原材料的處理、發(fā)酵過(guò)程的控制，產(chǎn)品的消菌種的選育、對(duì)原材料的處理、發(fā)酵過(guò)程的控制，產(chǎn)品的消毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。2.2.現(xiàn)在市面上流行一種現(xiàn)在市面上流行一種“精釀精釀”啤酒，它的制作工藝與普通啤酒有所不同，如啤

20、酒，它的制作工藝與普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加劑、不進(jìn)行過(guò)濾和消毒處理等。有人認(rèn)為飲用一般不添加食品添加劑、不進(jìn)行過(guò)濾和消毒處理等。有人認(rèn)為飲用“精釀精釀”啤啤酒比飲用酒比飲用“工業(yè)工業(yè)”啤酒更健康，你怎么看待這個(gè)問(wèn)題？啤酒更健康，你怎么看待這個(gè)問(wèn)題？“精釀精釀”啤酒是小規(guī)模啤酒是小規(guī)模釀造產(chǎn)品，發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)量低和價(jià)格高，卻依然有著市場(chǎng)需求，我們?nèi)绾无q釀造產(chǎn)品，發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)量低和價(jià)格高，卻依然有著市場(chǎng)需求，我們?nèi)绾无q證地看待大規(guī)模生產(chǎn)與小規(guī)模制作？證地看待大規(guī)模生產(chǎn)與小規(guī)模制作？提示：提示：應(yīng)該辯證地看待這一產(chǎn)品。一方面，這類產(chǎn)品具有多樣化的應(yīng)該辯證地看待這一產(chǎn)品。一方面，這類產(chǎn)

21、品具有多樣化的特點(diǎn)，能夠滿足一些人對(duì)獨(dú)特口感的需求，或者滿足一些人的時(shí)尚特點(diǎn)，能夠滿足一些人對(duì)獨(dú)特口感的需求，或者滿足一些人的時(shí)尚追求。另一方面追求。另一方面, ,這類產(chǎn)品是手工作坊式生產(chǎn)的，存在啤酒品質(zhì)不穩(wěn)這類產(chǎn)品是手工作坊式生產(chǎn)的，存在啤酒品質(zhì)不穩(wěn)定、價(jià)格昂貴的問(wèn)題。定、價(jià)格昂貴的問(wèn)題。3 3. .酵母菌酒精發(fā)酵過(guò)程中為什么要酵母菌酒精發(fā)酵過(guò)程中為什么要“先通氣后密封先通氣后密封”？4 4. .啤酒生產(chǎn)中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)，發(fā)酵后期，如果密封啤酒生產(chǎn)中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)，發(fā)酵后期，如果密封不嚴(yán)，會(huì)使啤酒變酸，你知道這是發(fā)生了什么變化嗎？不嚴(yán)，會(huì)使啤酒變酸，你知道這是發(fā)生了什么變化嗎？“通氣”的

22、目的是使酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖；“密封”的目的是使酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵產(chǎn)生酒精。酒精在醋酸菌的作用下被氧化產(chǎn)生乙醛，最后變?yōu)榇姿?。小結(jié)：小結(jié)：1.1.啤酒的發(fā)酵過(guò)程分為啤酒的發(fā)酵過(guò)程分為_(kāi)和和_兩個(gè)階段；兩個(gè)階段；2.2.主發(fā)酵階段完成主發(fā)酵階段完成_；3.3.后發(fā)酵的條件后發(fā)酵的條件_；4.4.焙烤的目的：焙烤的目的：_；5.5.蒸煮的目的：蒸煮的目的：_。主發(fā)酵主發(fā)酵后發(fā)酵后發(fā)酵酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成低溫、密閉的環(huán)境下儲(chǔ)存一段時(shí)間低溫、密閉的環(huán)境下儲(chǔ)存一段時(shí)間加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活產(chǎn)生風(fēng)味

23、組分，終止酶的進(jìn)一步作用，并對(duì)糖漿滅菌產(chǎn)生風(fēng)味組分，終止酶的進(jìn)一步作用，并對(duì)糖漿滅菌(2)在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用（1 1）采用基因工程的方法）采用基因工程的方法, ,將植物或動(dòng)物的將植物或動(dòng)物的基因轉(zhuǎn)移到基因轉(zhuǎn)移到微生物微生物中中, ,獲得具有某種藥物生獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物。產(chǎn)能力的微生物。（2 2）直接對(duì)菌種進(jìn)行改造）直接對(duì)菌種進(jìn)行改造, ,再通過(guò)發(fā)酵技術(shù)再通過(guò)發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品。拓展應(yīng)用拓展應(yīng)用在青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中在青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程中,人們遇到了兩個(gè)問(wèn)題。請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)人們遇到了兩個(gè)問(wèn)題。請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)知識(shí)或查閱資料知識(shí)或查閱資料,并發(fā)揮想象力并

24、發(fā)揮想象力,提出解決這些問(wèn)題的思路。提出解決這些問(wèn)題的思路。(1)青霉素發(fā)酵是高耗氧過(guò)程青霉素發(fā)酵是高耗氧過(guò)程,如何能夠乙醇保證在發(fā)酵過(guò)程中給微如何能夠乙醇保證在發(fā)酵過(guò)程中給微生物持續(xù)高效地供氧呢生物持續(xù)高效地供氧呢?(提示提示:血紅蛋白具有攜帶血紅蛋白具有攜帶O2的能力的能力)可以用基因工程的方法可以用基因工程的方法,將血紅蛋白基因轉(zhuǎn)入青霉素生產(chǎn)菌來(lái)提高菌將血紅蛋白基因轉(zhuǎn)入青霉素生產(chǎn)菌來(lái)提高菌體對(duì)氧的吸收和利用率。體對(duì)氧的吸收和利用率。(2)在發(fā)酵過(guò)程中在發(fā)酵過(guò)程中,總有頭孢霉素產(chǎn)生。人們通過(guò)對(duì)青霉素生產(chǎn)菌代謝總有頭孢霉素產(chǎn)生。人們通過(guò)對(duì)青霉素生產(chǎn)菌代謝途徑的研究發(fā)現(xiàn)途徑的研究發(fā)現(xiàn),在青霉素

25、與頭孢霉素的合成過(guò)程中在青霉素與頭孢霉素的合成過(guò)程中,它們有一個(gè)共同的前它們有一個(gè)共同的前體體,這個(gè)前體經(jīng)過(guò)兩種不同酶的作用分別合成兩個(gè)產(chǎn)物。如何改造青霉素這個(gè)前體經(jīng)過(guò)兩種不同酶的作用分別合成兩個(gè)產(chǎn)物。如何改造青霉素生產(chǎn)菌使其只生產(chǎn)青霉素，或者只生產(chǎn)頭孢霉素？生產(chǎn)菌使其只生產(chǎn)青霉素，或者只生產(chǎn)頭孢霉素？可以對(duì)兩種酶的基因進(jìn)行改造或敲除其中一種酶的基因可以對(duì)兩種酶的基因進(jìn)行改造或敲除其中一種酶的基因,從而使青從而使青霉素生產(chǎn)菌只生產(chǎn)一種產(chǎn)物。霉素生產(chǎn)菌只生產(chǎn)一種產(chǎn)物。（3 3）未來(lái)可能用微生物生產(chǎn)過(guò)去只能從植物）未來(lái)可能用微生物生產(chǎn)過(guò)去只能從植物中分離提取的中分離提取的紫杉醇、青蒿素前體紫杉醇、

26、青蒿素前體等化合物。等化合物。（4 4）利用基因工程將病原體的）利用基因工程將病原體的抗原基因抗原基因轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)入微生物細(xì)胞，制成微生物細(xì)胞，制成生物疫苗生物疫苗。如一種生產(chǎn)乙。如一種生產(chǎn)乙型肝炎疫苗的方法就是將乙型肝炎病毒的抗型肝炎疫苗的方法就是將乙型肝炎病毒的抗原基因轉(zhuǎn)入酵母菌，再通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)。原基因轉(zhuǎn)入酵母菌，再通過(guò)發(fā)酵生產(chǎn)。(3)在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用生產(chǎn)微生物肥料微生物肥料的種類：微生物肥料的種類： 根瘤菌肥、固氮菌肥根瘤菌肥、固氮菌肥微生物肥料的作用：微生物肥料的作用： 微生物肥料利用了微生物在微生物肥料利用了微生物在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)質(zhì)等

27、來(lái)增等來(lái)增進(jìn)土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植株生長(zhǎng)進(jìn)土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植株生長(zhǎng)。 有的微生物肥料可以有的微生物肥料可以抑制土壤中病原微生物的生長(zhǎng)抑制土壤中病原微生物的生長(zhǎng)，從而減少病害，從而減少病害的發(fā)生的發(fā)生。生產(chǎn)微生物農(nóng)藥 與傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥不同，微生物農(nóng)藥是利用微生物與傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥不同，微生物農(nóng)藥是利用微生物或其代謝物來(lái)防治病蟲(chóng)害的?；蚱浯x物來(lái)防治病蟲(chóng)害的。如：如：利用利用蘇云金桿菌蘇云金桿菌防治多種農(nóng)林蟲(chóng)害；利用防治多種農(nóng)林蟲(chóng)害；利用白僵菌白僵菌防治玉米螟和松毛蟲(chóng)；防治玉米螟和松毛蟲(chóng)；一種放線菌產(chǎn)生的抗生素一種放線菌產(chǎn)生的抗生素井岡霉素井岡霉素可防治水稻枯紋病?？煞乐嗡究菁y

28、病。 微生物農(nóng)藥作為微生物農(nóng)藥作為生物防治生物防治的重要手段。將在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)的重要手段。將在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。揮越來(lái)越重要的作用。微生物或代謝產(chǎn)物微生物或代謝產(chǎn)物防治病蟲(chóng)害種類防治病蟲(chóng)害種類蘇云金桿菌蘇云金桿菌8080多種農(nóng)林害蟲(chóng)多種農(nóng)林害蟲(chóng)白僵菌白僵菌玉米螟、松毛蟲(chóng)玉米螟、松毛蟲(chóng)一種放線菌產(chǎn)生的抗生素（井岡霉素）一種放線菌產(chǎn)生的抗生素（井岡霉素）水稻枯紋病水稻枯紋病生產(chǎn)微生物飼料 微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，如細(xì)菌的蛋白質(zhì)含量占微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，如細(xì)菌的蛋白質(zhì)含量占細(xì)胞干重的細(xì)胞干重的 60%60%80% ,80% ,而且細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速度很快。而且細(xì)菌生

29、長(zhǎng)繁殖速度很快。單細(xì)胞蛋白：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白：以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過(guò)以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過(guò)發(fā)酵獲得了大量的微生物菌體。即單細(xì)胞蛋白。發(fā)酵獲得了大量的微生物菌體。即單細(xì)胞蛋白。單細(xì)胞蛋白的應(yīng)用：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白的應(yīng)用：可以作為食品添加劑、微生物飼料等。其中微生物可以作為食品添加劑、微生物飼料等。其中微生物飼料能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。飼料能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。乳酸菌：乳酸菌：在青貯飼料中添加乳酸菌，可以在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質(zhì)提高飼料的品質(zhì)，使飼料，使飼料保鮮保鮮，動(dòng)物食用后還能動(dòng)物食用后還

30、能提高免疫力提高免疫力。微生物飼料：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白(4)在其他方面的應(yīng)用解決資源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題解決資源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題 隨著對(duì)纖維素水解研究的不斷深入，隨著對(duì)纖維素水解研究的不斷深入，利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)烯等能源物質(zhì)已取得成功。已取得成功。將極端微生物應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐將極端微生物應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐 自然界中還存在著一定數(shù)量的自然界中還存在著一定數(shù)量的極端微生物極端微生物，它們能在，它們能在極端惡劣的環(huán)境極端惡劣的環(huán)境（高溫、高壓、高鹽和低溫等環(huán)境）（高溫、高壓、高鹽和低溫等環(huán)境）中正常生活中正常生活。 例如嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來(lái)例如嗜熱菌、嗜鹽菌可以

31、用來(lái)生產(chǎn)洗滌劑生產(chǎn)洗滌劑，嗜低溫菌有助于，嗜低溫菌有助于提高熱敏提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量性產(chǎn)品的產(chǎn)量。思考思考提示提示：在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中, ,可以利用農(nóng)作物廢棄物生產(chǎn)食用菌可以利用農(nóng)作物廢棄物生產(chǎn)食用菌, ,利用利用菌糠生產(chǎn)有機(jī)肥或部分替代動(dòng)物飼料菌糠生產(chǎn)有機(jī)肥或部分替代動(dòng)物飼料; ;在植物保護(hù)方面在植物保護(hù)方面, ,應(yīng)用微應(yīng)用微生物產(chǎn)生的抗生素來(lái)生產(chǎn)生物農(nóng)藥生物產(chǎn)生的抗生素來(lái)生產(chǎn)生物農(nóng)藥, ,治理病蟲(chóng)害等。治理病蟲(chóng)害等。1.1.請(qǐng)列舉一下發(fā)酵工程在環(huán)境保護(hù)方面的其他應(yīng)用。請(qǐng)列舉一下發(fā)酵工程在環(huán)境保護(hù)方面的其他應(yīng)用。提示提示：利用微生物發(fā)酵清理城市廢棄物垃圾利用微生物發(fā)酵清理城市廢棄物垃圾, ,利用發(fā)酵工程使利用發(fā)酵工程使煙氣脫硫煙氣脫硫, ,還可以利用微生物工程除臭等。還可以利用微生物工程除臭等。2.2.請(qǐng)列舉一下發(fā)酵工程在其他行業(yè)中的應(yīng)用。請(qǐng)列舉一下發(fā)酵工程在其他行業(yè)中的應(yīng)用。如：用大豆來(lái)生產(chǎn)醬油產(chǎn)品。谷物或水果生產(chǎn)各種酒類。如：用大豆來(lái)生產(chǎn)醬油產(chǎn)品。谷物或水果生產(chǎn)各種酒類。大豆大豆（蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)) )黑曲霉黑曲霉（蛋白酶）（蛋白酶）小分子的肽小分子的肽和氨基酸和氨基酸醬油醬油淋洗、淋洗、調(diào)制