1.3發(fā)酵工程及其應(yīng)用課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修33

第一章發(fā)酵工程1.3發(fā)酵工程及其應(yīng)用發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)發(fā)酵工程的應(yīng)用0102本節(jié)聚焦基于發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和應(yīng)用實(shí)例，闡明發(fā)酵工程的概念。根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)品和利用微生物的不同，討論發(fā)酵工程中的發(fā)酵條件及控制方法。（測(cè)定微生物數(shù)量的常用方法有哪些？從社會(huì)中來

青霉素是世界上第一個(gè)應(yīng)用于臨床的抗生素。早期科學(xué)家只能從青霉菌中提取少量，價(jià)格貴如金。隨著高產(chǎn)菌種的選育、發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展等，青霉素步入了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的道路。如今，1瓶規(guī)格160萬單位的青霉素注射劑的價(jià)格只要1元左右。

在工業(yè)上，青霉素究竟是怎樣生產(chǎn)的呢？選育菌種擴(kuò)大培養(yǎng)配制培養(yǎng)基滅菌接種發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵

分離、提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品01發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)對(duì)發(fā)酵原理的認(rèn)識(shí)微生物純培養(yǎng)技術(shù)建立密閉式發(fā)酵罐成功設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制環(huán)境條件（溫度、pH、溶解氧、壓強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)物、泡沫等）大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品現(xiàn)代化工程技術(shù)微生物的特定功能發(fā)酵工程：是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。

接種選育菌種制備培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離、提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品在青霉素生產(chǎn)過程中如果有雜菌污染，某些雜菌會(huì)分泌青霉素酶，將青霉素分解掉。生產(chǎn)檸檬酸生產(chǎn)啤酒生產(chǎn)青霉素生產(chǎn)味精黑曲霉啤酒酵母黃青霉谷氨酸棒狀桿菌在菌種確定之后，要選擇原料制備培養(yǎng)基。在生產(chǎn)實(shí)踐中，培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才能確定。性狀優(yōu)良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得。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立方米。所以，在發(fā)酵之前還需要對(duì)菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)發(fā)酵工程中所用的菌種大多數(shù)是單一菌種，一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降。因此，培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌?，F(xiàn)代發(fā)酵工程使用的大型發(fā)酵罐均有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能對(duì)發(fā)酵過程中的溫度、pH、溶解氧、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)酵全過程處于最佳狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)排氣管pH計(jì)冷卻水排出口冷卻夾層發(fā)酵液攪拌葉輪生物傳感器裝置空氣入口放料管閥門培養(yǎng)物或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的加入口觀察孔取樣管溫度傳感器和控制裝置冷卻水進(jìn)入口

這是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。在發(fā)酵過程中，要隨時(shí)檢測(cè)培養(yǎng)液中微生物的數(shù)量、產(chǎn)物的濃度等，以了解發(fā)酵進(jìn)程。還要及時(shí)添加必需的營(yíng)養(yǎng)組分，要嚴(yán)格控制溫度、pH和溶解氧等發(fā)酵條件。

環(huán)境條件不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，而且會(huì)影響微生物代謝物的形成。發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)實(shí)例——谷氨酸發(fā)酵：在中性和弱堿性條件下會(huì)積累谷氨酸；在酸性條件下則容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；培養(yǎng)物或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的加入口觀察孔取樣管溫度傳感器及控制裝置冷卻水進(jìn)入口閥門空氣入口放料管生物傳感器裝置攪拌葉輪發(fā)酵液冷卻夾層冷卻水排出口pH計(jì)排氣管電動(dòng)機(jī)抽取樣本進(jìn)行檢測(cè)調(diào)節(jié)罐溫調(diào)節(jié)罐壓控制溶解氧含量不斷攪拌的目的：①使菌種與發(fā)酵液混合均勻，提高原料利用率；②加快O2的溶解以及散熱?？刂婆囵B(yǎng)物以一定速度進(jìn)入、流出發(fā)酵罐，實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵接種選育菌種制備培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離、提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來獲得產(chǎn)品。01發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)1.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在低成本的培養(yǎng)基上能迅速生長(zhǎng)繁殖；②生產(chǎn)所需代謝物的產(chǎn)量高；③發(fā)酵條件易控制；④菌種不易變異，退化等。2.怎樣對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行調(diào)控以滿足微生物的生長(zhǎng)需要？

要對(duì)溫度、pH、溶解氧等發(fā)酵條件進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其最適合微生物的生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)及時(shí)添加必要的營(yíng)養(yǎng)組分。思考討論④實(shí)例——谷氨酸發(fā)酵：在中性和弱堿性條件下會(huì)積累谷氨酸；在酸性條件下則容易生成谷氨酰胺和N-乙酰谷胺酰胺；01發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)思考討論3.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？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。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、過濾等方法來分離提純產(chǎn)物。4.在進(jìn)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環(huán)境中嗎？為什么？不能。因?yàn)樵谶M(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，微生物及其代謝物中都可能含有危害環(huán)境的物質(zhì)。為了減少或避免污染物的產(chǎn)生和排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),應(yīng)該對(duì)排出的氣體和廢棄培養(yǎng)液進(jìn)行二次清潔或滅菌處理。發(fā)酵工程原理概念基本環(huán)節(jié)實(shí)質(zhì)產(chǎn)物發(fā)酵原理和工程學(xué)原理通過微生物的大量繁殖獲得所需產(chǎn)品代謝物或微生物細(xì)胞本身小結(jié)02發(fā)酵工程的應(yīng)用(1)生產(chǎn)條件溫和。(2)原料來源豐富且價(jià)格低廉。(3)產(chǎn)物專一(4)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染小且容易處理。優(yōu)點(diǎn)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)。02發(fā)酵工程的應(yīng)用食品工業(yè)（1）生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品：（2）生產(chǎn)食品添加劑（3）生產(chǎn)酶制劑如醬油各種酒類等如食品酸度調(diào)節(jié)劑——檸檬酸，增味劑——谷氨酸鈉等。如淀粉酶、果膠酶等。食品工業(yè)是微生物最早開發(fā)和應(yīng)用的領(lǐng)域02發(fā)酵工程的應(yīng)用食品工業(yè)（1）生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品：利用霉菌發(fā)酵生產(chǎn)醬油、利用釀酒酵母發(fā)酵生產(chǎn)各種酒類：大豆中蛋白質(zhì)小分子肽和氨基酸醬油黑曲霉淋洗、調(diào)制各種谷物、水果釀酒酵母各種酒類（主要原料）02發(fā)酵工程的應(yīng)用食品工業(yè)（2）生產(chǎn)食品添加劑添加劑類型舉例酸度調(diào)節(jié)劑L-蘋果酸、檸檬酸、乳酸增味劑5'-肌苷酸二鈉、谷氨酸鈉著色劑β-胡蘿卜素、紅曲黃色素增稠劑黃原膠、β-環(huán)狀糊精、結(jié)冷膠防腐劑乳酸鏈球菌素、溶菌酶增加食品的營(yíng)養(yǎng);改善食品的口味、色澤和品質(zhì);延長(zhǎng)食品的保存。食品添加劑的作用①利用黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸；檸檬酸是一種食品酸度調(diào)節(jié)劑②利用谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，經(jīng)處理制成味精。02發(fā)酵工程的應(yīng)用食品工業(yè)（3）生產(chǎn)酶制劑α-淀粉酶、β-淀粉酶、果膠酶脂肪酶、氨基肽酶種類作用可以用于食品直接生產(chǎn)；改進(jìn)生產(chǎn)工藝；簡(jiǎn)化生產(chǎn)過程；改善產(chǎn)品的品質(zhì)；延長(zhǎng)食品儲(chǔ)存期；提高產(chǎn)品產(chǎn)量。02發(fā)酵工程的應(yīng)用食品工業(yè)思考·討論啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵消毒終止我國(guó)是世界上啤酒的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。啤酒是以大麥為主要原料經(jīng)酵母菌發(fā)酵制成的。工業(yè)流程發(fā)芽12焙烤大麥種子發(fā)芽，釋放

。淀粉酶加熱

，

但

。3碾磨糖化罐4糖化殺死種子胚不使淀粉酶失活將干燥的麥芽碾磨成麥芽粉。淀粉水解形成糖漿。蒸煮5糖漿啤酒花產(chǎn)生風(fēng)味組分，終止酶的進(jìn)一步作用，并對(duì)糖漿滅菌。冷卻6發(fā)酵過濾7消毒裝瓶裝罐儲(chǔ)存罐8終止

將糖轉(zhuǎn)化為

和CO2酵母菌酒精殺死啤酒中的大多數(shù)微生物，延長(zhǎng)它的保存期。過濾、調(diào)節(jié)、分裝啤酒進(jìn)行出售。啤酒的發(fā)酵過程分：為_______和_______兩個(gè)階段；主發(fā)酵階段完成______________________________________；后發(fā)酵的條件__________________________________________；主發(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低溫、密閉的環(huán)境下儲(chǔ)存一段時(shí)間思考·討論啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程不適合飲用才能形成澄清、成熟的啤酒產(chǎn)生風(fēng)味組分，終止酶的作用對(duì)糖漿滅菌加啤酒花主發(fā)酵發(fā)芽焙烤碾磨糖化蒸煮發(fā)酵消毒終止后發(fā)酵冷卻過濾接種加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活

啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程（視頻）

1.與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，啤酒發(fā)酵生產(chǎn)過程中，哪些工程手段使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高？菌種的選育、對(duì)原材料的處理、發(fā)酵過程的控制、產(chǎn)品的消毒等，都有助于提高啤酒的產(chǎn)量和品質(zhì)。02發(fā)酵工程的應(yīng)用食品工業(yè)思考·討論啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程討論

2.現(xiàn)在市面上流行一種“精釀”啤酒，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)行過濾和消毒處理等。有人認(rèn)為飲用“精釀”啤酒比飲用“工業(yè)”啤酒更健康，你怎么看待這個(gè)問題？“精釀”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證地看待大規(guī)模生產(chǎn)與小規(guī)模制作？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,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)格昂貴的問題。類別“精釀”啤酒“工業(yè)”啤酒原料是否添加食品添加劑麥芽汁濃度發(fā)酵時(shí)間特點(diǎn)只使用麥芽、啤酒花、酵母菌和水麥芽、啤酒花、酵母菌、水、大米、玉米、淀粉等不添加添加

較高，口味濃郁較低，口味清淡長(zhǎng)，可達(dá)2個(gè)月短，通常7天左右產(chǎn)量低、價(jià)格高產(chǎn)量高、價(jià)格低02發(fā)酵工程的應(yīng)用02發(fā)酵工程的應(yīng)用醫(yī)藥工業(yè)（1）發(fā)酵工程可以生產(chǎn)抗生素、多種氨基酸、激素和免疫調(diào)節(jié)劑等。

通過誘變的青霉菌發(fā)酵生產(chǎn)青霉素，青霉素的發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)推動(dòng)了發(fā)酵工程在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。（2）基因工程、蛋白質(zhì)工程與發(fā)酵工程相結(jié)合動(dòng)植物的基因微生物直接改造微生物轉(zhuǎn)入微生物病原體的抗原基因轉(zhuǎn)入發(fā)酵工程藥物藥物疫苗

例：生產(chǎn)生長(zhǎng)激素釋放抑制激素。治療肢端肥大癥例：生產(chǎn)紫杉醇、青蒿素前體等化合物。例：生產(chǎn)乙肝疫苗的方法。02發(fā)酵工程的應(yīng)用農(nóng)牧業(yè)（1）生產(chǎn)微生物肥料①微生物肥料的種類：②微生物肥料的作用：

生物肥料利用了微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)等來增進(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抑制土壤中病原微生物的生長(zhǎng)，從而減少病害的發(fā)生.根瘤菌肥、固氮菌肥。02發(fā)酵工程的應(yīng)用農(nóng)牧業(yè)（2）生產(chǎn)微生物農(nóng)藥①作用機(jī)理：利用微生物或其代謝物來防治病蟲害②實(shí)例：③防治類型：生物防治微生物或代謝產(chǎn)物防治病蟲害種類蘇云金桿菌80多種農(nóng)林害蟲白僵菌玉米螟、松毛蟲一種放線菌產(chǎn)生的抗生素（井岡霉素）水稻枯紋病02發(fā)酵工程的應(yīng)用農(nóng)牧業(yè)（3）生產(chǎn)微生物飼料①原理：微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，且繁殖速度快②實(shí)例1——單細(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，通過發(fā)酵獲得了大量的微生物菌體，即單細(xì)胞蛋白；應(yīng)用：生產(chǎn)過程：食品添加劑、微生物飼料；成分：不僅含有豐富的蛋白質(zhì)，還含有糖類、脂質(zhì)和維生素等物質(zhì)。③實(shí)例2——乳酸菌單細(xì)胞蛋白在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質(zhì)，使飼料保鮮，動(dòng)物食用后還能提高免疫力還需要鐵、鋅等微量元素02發(fā)酵工程的應(yīng)用其他方面②對(duì)極端微生物（生活在高溫、高壓、高鹽和低溫等環(huán)境）的利用①解決資源短缺與環(huán)境污染問題利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)酒精、乙烯等能源物質(zhì)利用嗜熱菌、嗜鹽菌生產(chǎn)洗滌劑，嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量

發(fā)酵工程正滲透到幾乎所有的工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在助力解決糧食、環(huán)境、健康和能源等方面的重大問題上，作出了越來越大的貢獻(xiàn)。截止2015年，我國(guó)生物發(fā)酵生產(chǎn)年總值近2900億元，產(chǎn)品總量位居世界第一。我國(guó)是名副其實(shí)的發(fā)酵大國(guó)。食品工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵食品農(nóng)牧業(yè)其他方面生產(chǎn)食品添加劑發(fā)酵工程應(yīng)用生產(chǎn)酶制劑采用基因工程的方法，將植物或動(dòng)物的基因轉(zhuǎn)移到微生物中，獲得具有某種藥物生產(chǎn)能力的微生物直接對(duì)菌種進(jìn)行改造，再通過發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品生產(chǎn)微生物肥料生產(chǎn)微生物農(nóng)藥生產(chǎn)微生物飼料解決資源短缺與環(huán)境污染問題將極端微生物應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐小結(jié)1.與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)相比，發(fā)酵工程的產(chǎn)品種類更加豐富，產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)發(fā)酵工程與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)最大的區(qū)別就是前者可以利用微生物來進(jìn)行發(fā)酵（）(2)發(fā)酵工程的產(chǎn)品主要包括微生物的代謝物、酶及菌體本身。（）(3)在發(fā)酵工程的發(fā)酵環(huán)節(jié)中,發(fā)酵條件變化不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖,也會(huì)影響微生物的代謝途徑。（）(4)通過發(fā)酵工程可以從微生物細(xì)胞中提取單細(xì)胞蛋白。（）×√×√練習(xí)與應(yīng)用（2）在發(fā)酵過程中，總有頭孢霉素產(chǎn)生。人們通過對(duì)青霉素生產(chǎn)菌代謝途徑的研究發(fā)現(xiàn)，在青霉素與頭孢霉素的合成過程中，它們有一個(gè)共同的前體，這個(gè)前體經(jīng)過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)頭孢霉素呢？

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，從而使青霉素生產(chǎn)菌只生產(chǎn)一種產(chǎn)物。1.在青霉素的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，人們遇到了兩個(gè)問題。請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)知識(shí)或查閱資料，并發(fā)揮想象力，提出解決這些問題的思路。（1）青霉素發(fā)酵是高耗氧過程，如何能夠保證在發(fā)酵過程中給微生物持續(xù)高效地供氧呢？（提示：血紅蛋口具有攜帶O2的能力）

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)菌來提高菌體對(duì)氧的吸收和利用率。2.通過微生物發(fā)酵，可以將糧食（如玉米、小麥等）及各種植物纖維加工成燃料乙醇；將燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配，就形成了目前在我國(guó)多地廣泛使用的乙醇汽油。乙醇汽油的環(huán)保性令人稱道。調(diào)査顯示，使用乙醇汽油與使用普通汽油相比，排放到空氣中的NO2、CO等均有不同程度下降。有人認(rèn)為燃料乙醇“可再生”；但也有人認(rèn)為，生產(chǎn)燃料乙醇需要消耗大量糧食，會(huì)增加糧食短缺的風(fēng)險(xiǎn)。請(qǐng)你嘗試通過查閱資料，評(píng)估這一風(fēng)險(xiǎn)，并說明在生產(chǎn)時(shí)應(yīng)如何規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)。

在生產(chǎn)燃料乙醇時(shí)，為了規(guī)避這一風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該使用陳化糧食（如陳化的稻谷等）或者非糧食生物材料（如秸稈等）。使用陳化糧食來生產(chǎn)燃料乙醇，還有利于防止問題糧食流入市場(chǎng)。3.發(fā)酵工程廣泛應(yīng)用于農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等工業(yè)生產(chǎn)。下列關(guān)于發(fā)酵工程的敘述錯(cuò)誤的是()A.發(fā)酵工程的形成離不開微生物純培養(yǎng)技術(shù)的建立及發(fā)酵罐等設(shè)備的成功設(shè)計(jì)B.篩選出高產(chǎn)檸檬酸的黑曲霉菌種后可直接接種到發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)C.若培養(yǎng)基或發(fā)酵設(shè)備滅菌不徹底，則可能造成青霉素發(fā)酵的產(chǎn)量降低D.發(fā)酵工程生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白含有糖類、脂質(zhì)等多種化合物，可作為家畜的優(yōu)質(zhì)飼料B核心歸納生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵食品生產(chǎn)食品添加劑發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)生產(chǎn)酶制劑采用基因工程的方法直接對(duì)菌種進(jìn)行改造生產(chǎn)微生物肥料生產(chǎn)微生物農(nóng)藥生產(chǎn)微生物飼料解決資源短缺與環(huán)境污染問題將極端微生物應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)酵工程的應(yīng)用食品工業(yè)醫(yī)藥工業(yè)農(nóng)牧業(yè)其他方面接種滅菌發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵分離提純產(chǎn)物獲得產(chǎn)品選育菌種擴(kuò)大培養(yǎng)配制培養(yǎng)基核心歸納1.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。2.菌種選育：自然界篩選、誘變育種、基因工程育種3.發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。4.發(fā)酵工程的產(chǎn)品：微生物細(xì)胞本身或微生物的代謝物。5.發(fā)酵實(shí)質(zhì)：通過微生物的大量繁殖獲得所需產(chǎn)品。6.發(fā)酵工程的優(yōu)點(diǎn)(1)生產(chǎn)條件溫和。(2)原料來源豐富且價(jià)格低廉。(3)產(chǎn)物專一(4)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染小且容易處理。7.微生物農(nóng)藥的作用：生物防治的重要手段8.微生物飼料實(shí)例：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白（微生物菌體）（注意：?jiǎn)渭?xì)胞蛋白不是蛋白質(zhì)，而是通過發(fā)酵獲得的大量的微生物菌體，即微生物菌體本身）核心歸納9.在我們的日常生活中，利用發(fā)酵工程生產(chǎn)的食品以及與食品有關(guān)的產(chǎn)品比比皆是，主要包括以下三個(gè)方面。第一，生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品。第二，生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑。第三，生產(chǎn)酶制劑。（P24）10.例如，以大豆為主要原料，利用產(chǎn)生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉），將原料中的蛋白質(zhì)水解成小分子的肽和氨基酸，然后經(jīng)淋洗、調(diào)制成的醬油產(chǎn)品；以谷物或水果等為原料，利用釀酒酵母發(fā)酵生產(chǎn)的各種酒類。（P24）11.檸檬酸是一種廣泛應(yīng)用的食品酸度調(diào)節(jié)劑，它可以通過黑曲霉的發(fā)酵制得；由谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵可以得到谷氨酸，谷氨酸經(jīng)過一系列處理就能制成味精。（P25）12.啤酒的工業(yè)化生產(chǎn)流程：分為主發(fā)酵和后發(fā)酵（酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在主發(fā)酵階段完成，后發(fā)酵需要在低溫、密閉的環(huán)境中進(jìn)行。）第一章發(fā)酵工程復(fù)習(xí)與提高1.某化工廠為了處理排出污水中的一種有害的、難以降解的有機(jī)化合物A，其研究團(tuán)隊(duì)用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽和微量元素等配制了培養(yǎng)基，成功地篩選出能高效降解化合物A的細(xì)菌（目的菌）。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下圖所示，請(qǐng)分析冋答問題。（1）在培養(yǎng)基中加入化合物A的目的是

，這種培養(yǎng)基屬于

培養(yǎng)基。（2）培養(yǎng)若干天后，應(yīng)選擇培養(yǎng)瓶中化合物A含量

的培養(yǎng)液，接入新的培養(yǎng)液中連續(xù)培養(yǎng)，使目的菌的數(shù)量

。（3）若要研究目的菌的生長(zhǎng)規(guī)律，可挑取單個(gè)菌落進(jìn)行液體培養(yǎng)，再采用

方法進(jìn)行計(jì)數(shù)。請(qǐng)你預(yù)測(cè)目的菌的種群數(shù)量會(huì)發(fā)生怎樣的變化。（4）將目的菌用于環(huán)境保護(hù)實(shí)踐時(shí)，還有哪些問題需要解決？（5）有人提出，可以通過改造細(xì)菌的基因來獲得能夠降解化合物A的細(xì)菌，請(qǐng)分析這種方法是否可行。篩選出可以降解化合物A的微生物選擇顯著降低擴(kuò)增細(xì)菌計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)

目的菌能否在自然環(huán)境中大量生長(zhǎng)繁殖；是否會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的代謝物；降解化合物A后是否會(huì)產(chǎn)生二次污染等問題。可行。這是后面將要學(xué)習(xí)的基因工程的基本思路。S形增長(zhǎng)

不同意。只檢測(cè)一個(gè)冰激凌數(shù)據(jù)太少，不能排除偶然因素的影響。②有沒有必要對(duì)冰激凌原液進(jìn)行梯度稀釋？為什么？【提示：我國(guó)衛(wèi)生部門規(guī)定了飲用水標(biāo)準(zhǔn)，1mL自來水檢出的菌落總數(shù)不可以超過100個(gè)（37℃培養(yǎng)48h），不得檢出總大腸桿菌群】

沒有必要。

根據(jù)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，自來水中的大腸桿菌數(shù)目應(yīng)該是非常少的。即使冰激凌中大腸桿菌數(shù)目超標(biāo)了，也不可能很離譜，如果進(jìn)行梯度稀釋，最后培養(yǎng)出來的菌落數(shù)可能不在計(jì)數(shù)要求的范圍內(nèi)，從而導(dǎo)致結(jié)果誤差大。2.③他們認(rèn)為，在用該方法統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目時(shí)不需要設(shè)計(jì)對(duì)照組，所以只準(zhǔn)備培養(yǎng)18個(gè)平板。你認(rèn)為在這項(xiàng)檢測(cè)中是否需要對(duì)照組？為什么？（2）下圖所示為4種菌落分布圖，一般不能由涂布平板法得到的是

。

需要。一組為陰性對(duì)照組，不進(jìn)行涂布或者用無菌水涂布平板，說明培養(yǎng)基是否被污染；另一組為陽性對(duì)照組，涂布大腸桿菌。說明該培養(yǎng)基能否培養(yǎng)出大腸桿菌。B2.（3）在完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路后，三位同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)結(jié)果顯示，除了深紫色菌落，還有其他菌落存在，這說明了什么？如果以菌落數(shù)代表樣品中的大腸桿菌數(shù)量，則統(tǒng)計(jì)結(jié)果比實(shí)際值是偏大還是偏小？為什么？（4）如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，檢測(cè)的冰激凌中大腸桿菌含量超標(biāo)了。接下來他們應(yīng)該做什么？

說明冰激凌中不僅有大腸桿菌，還有其他細(xì)菌或真菌等。統(tǒng)計(jì)結(jié)果比實(shí)際值偏少。因?yàn)橛行┚淇赡軙?huì)重疊，統(tǒng)計(jì)時(shí)容易將其誤認(rèn)為是一個(gè)菌落，