《高中生物 第3章 生物科學(xué)與工業(yè) 3.1 微生物發(fā)酵及其應(yīng)用課件 新人教選修2(00001)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物 第3章 生物科學(xué)與工業(yè) 3.1 微生物發(fā)酵及其應(yīng)用課件 新人教選修2(00001)（31頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第第1節(jié)微生物發(fā)酵及其應(yīng)用節(jié)微生物發(fā)酵及其應(yīng)用課程目標(biāo)課程目標(biāo)導(dǎo)航導(dǎo)航1.說(shuō)出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過(guò)程。說(shuō)出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過(guò)程。2.舉例說(shuō)出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。舉例說(shuō)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(dòng)。參與有關(guān)微生物發(fā)酵的調(diào)查活動(dòng)。4.通過(guò)發(fā)酵工程發(fā)展的歷史，體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者間的緊通過(guò)發(fā)酵工程發(fā)展的歷史，體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者間的緊密聯(lián)系和互動(dòng)。密聯(lián)系和互動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1發(fā)酵工程史話發(fā)酵工程史話知識(shí)梳理知識(shí)梳理1.四千年以前，我們的祖先就會(huì)利用四千年以前，我們的祖先就會(huì)利用將谷物發(fā)將谷物發(fā)酵成酒類(lèi)。酵成酒類(lèi)。2.1857年，法國(guó)微生物學(xué)家巴

2、斯德用實(shí)驗(yàn)證明，酒精發(fā)酵是由活年，法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德用實(shí)驗(yàn)證明，酒精發(fā)酵是由活的的引起的。引起的。3.1897年德國(guó)畢希納進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了年德國(guó)畢希納進(jìn)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(jì)世紀(jì)40年代初，弗洛里和錢(qián)恩與許多科學(xué)家合作，研究出大年代初，弗洛里和錢(qián)恩與許多科學(xué)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(jì)世紀(jì)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(jì)世紀(jì)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(zhǎng)激素生長(zhǎng)激素活學(xué)活用活學(xué)活用1.在將鮮牛奶制成酸奶的過(guò)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(guò)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(jìn)入容器空氣進(jìn)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(guò)度蒸發(fā)水分過(guò)度蒸發(fā) D.D.灰塵掉入容器灰塵掉入容器思維導(dǎo)圖：思維導(dǎo)圖：解析解析酸奶中含有乳酸酸奶中含有乳酸，而乳酸是無(wú)氧呼吸產(chǎn)物而乳酸是無(wú)氧呼吸產(chǎn)物，有氧存在時(shí)有氧存在時(shí)會(huì)抑制乳酸的生成。故制酸奶時(shí)容器應(yīng)密封。會(huì)抑制乳酸的生成。故制酸奶時(shí)容器應(yīng)密封。答案答案A歸納總結(jié)歸納總結(jié)發(fā)酵

4、對(duì)周?chē)h(huán)境的物理和化學(xué)條件十分敏感，任何發(fā)酵對(duì)周?chē)h(huán)境的物理和化學(xué)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、溶解氧、營(yíng)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(xì)胞蛋白飼料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料B.通過(guò)生物技術(shù)培育可移植的皮膚通過(guò)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(dǎo)圖：思維導(dǎo)圖：解析解析生產(chǎn)單細(xì)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(xì)胞蛋白是利用發(fā)酵工程生產(chǎn)微生物菌體本身的過(guò)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(guò)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(guò)生物技術(shù)培育可移植的皮膚是利用細(xì)胞工程的動(dòng)物工程。通過(guò)生物技術(shù)培育可移植的皮膚是利用細(xì)胞工程的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。細(xì)胞培養(yǎng)。答案答案B反思領(lǐng)悟反思領(lǐng)悟發(fā)酵工程應(yīng)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(yīng)用已非常廣泛，現(xiàn)代發(fā)酵工程不但生產(chǎn)酒精類(lèi)飲料、醋酸等，還生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長(zhǎng)激素、抗酒精類(lèi)飲料、醋酸等，還生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長(zhǎng)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(shí)期原始發(fā)展時(shí)期人類(lèi)有意無(wú)意地利用微生物已經(jīng)有幾千年的歷史，在長(zhǎng)期的生人類(lèi)有意無(wú)意地利用微生物已經(jīng)有幾千年的歷史，在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。最初可能是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)存水果會(huì)產(chǎn)實(shí)踐中，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。最初可能是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)存水果會(huì)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(jì)至公元前世紀(jì)至公元前30世紀(jì)已開(kāi)始釀酒。我國(guó)利世紀(jì)已開(kāi)始釀酒。我國(guó)利用微生物進(jìn)行谷物酒類(lèi)發(fā)酵，至少是在四千年前的龍山文化時(shí)用微生物進(jìn)行谷物酒類(lèi)發(fā)酵，至少是在四千年前的龍山文化時(shí)期。在夏禹時(shí)期已有了關(guān)于儀俠釀旨酒，夏少

7、康期。在夏禹時(shí)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(huì)的發(fā)展，又出現(xiàn)制醬和醬油、醋、泡菜、酒的記載。隨著社會(huì)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(tuán)發(fā)酵。奶酒、干酪技術(shù)和面團(tuán)發(fā)酵。這個(gè)時(shí)期，發(fā)酵技術(shù)原始，頂多是家庭小制作，技術(shù)進(jìn)步緩慢，這個(gè)時(shí)期，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。在幾千年的文明史中，人們只知道這樣做可完全是經(jīng)驗(yàn)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(shí)期傳統(tǒng)發(fā)酵工業(yè)時(shí)期1857年法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德通過(guò)實(shí)驗(yàn)

8、證明了酒精發(fā)酵是由活年法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(guó)的畢希納進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，即使將酵母年德國(guó)的畢希納進(jìn)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(kāi)始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質(zhì)。質(zhì)稱為酶。從而人們才開(kāi)始了解發(fā)酵現(xiàn)象的本質(zhì)。從從19世紀(jì)末到世紀(jì)末到20世紀(jì)世紀(jì)30年代，隨著人們對(duì)微生物世界認(rèn)識(shí)的不年代，隨著人們對(duì)微生物世界認(rèn)識(shí)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(kāi)放式的發(fā)酵方式，生產(chǎn)過(guò)程較為等。這些產(chǎn)品的生產(chǎn)，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，因此被稱為傳統(tǒng)簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)設(shè)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(shí)期現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)時(shí)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(lái)巨大啟迪。不久，鏈霉素、金霉素、土霉素等產(chǎn)，給人們帶來(lái)巨大啟迪。不久，鏈霉素、金霉素、土霉素等相繼問(wèn)世，從

10、而興起了一個(gè)新的工業(yè)相繼問(wèn)世，從而興起了一個(gè)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(yàn)和設(shè)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(yàn)和設(shè)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(jìn)了這些產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，從而形成了一個(gè)全新的產(chǎn)業(yè)地促進(jìn)了這些產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，從而形成了一個(gè)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(jì)世紀(jì)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(gè)時(shí)期生產(chǎn)技術(shù)要求高相繼誕生。這個(gè)時(shí)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(wú)菌空氣和保持無(wú)菌條件需要通入無(wú)菌空氣和保持無(wú)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(dá)到生產(chǎn)的攪拌通氣發(fā)酵罐的體積達(dá)到500 m3，單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)用，單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)用的氣升式發(fā)酵罐已達(dá)到的氣升式發(fā)酵罐已達(dá)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(shè)備的應(yīng)用達(dá)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。到前所未有的程度。(4)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)時(shí)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)時(shí)代現(xiàn)在人們可以將源于動(dòng)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(dòng)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(dá)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(dá)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(zhǎng)激如人胰島素、人干擾素、人生長(zhǎng)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?；?，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(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品外，利用基因工程對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵和現(xiàn)代發(fā)酵基因工程開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品外，利用基因工程對(duì)傳統(tǒng)發(fā)酵和現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)上使用的菌種進(jìn)行改造，也獲得了巨大成功。工業(yè)上使用的菌種進(jìn)行改造，也獲得了巨大成功。知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)2發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程探秘與食品生產(chǎn)發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程探秘與食品生產(chǎn)知識(shí)梳理知識(shí)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(guò)特定的

14、在適宜的條件下，將原料經(jīng)過(guò)特定的轉(zhuǎn)化為人類(lèi)所需要的產(chǎn)物的過(guò)程。轉(zhuǎn)化為人類(lèi)所需要的產(chǎn)物的過(guò)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(guò)程發(fā)酵過(guò)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(yíng)養(yǎng)需要提供配制培養(yǎng)基：根據(jù)微生物的營(yíng)養(yǎng)需要提供、氮源、氮源、無(wú)機(jī)鹽和水。、無(wú)機(jī)鹽和水。(3)滅菌：培養(yǎng)基和發(fā)

15、酵設(shè)備均需嚴(yán)格滅菌。滅菌：培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備均需嚴(yán)格滅菌。(4)擴(kuò)大培養(yǎng)和接種：大規(guī)模生產(chǎn)中需要使擴(kuò)大培養(yǎng)和接種：大規(guī)模生產(chǎn)中需要使達(dá)到一達(dá)到一定數(shù)量；將菌種接種到培養(yǎng)基上，接種時(shí)防止雜菌污染。定數(shù)量；將菌種接種到培養(yǎng)基上，接種時(shí)防止雜菌污染。(5)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵：要隨時(shí)檢測(cè)發(fā)酵進(jìn)程，要及時(shí)滿足發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵：要隨時(shí)檢測(cè)發(fā)酵進(jìn)程，要及時(shí)滿足需求，還要嚴(yán)格控制需求，還要嚴(yán)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(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子菌種菌種營(yíng)養(yǎng)營(yíng)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(lái)獲得產(chǎn)品。和純化措施來(lái)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(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)劑，食品防腐如味精、醋、醬油等調(diào)味劑，各種食品營(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)劑，食品防腐劑，劑，。過(guò)濾過(guò)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(xué)活用活學(xué)活用1.19世紀(jì)初，德國(guó)一位科學(xué)家發(fā)明了微生物分離與純化技術(shù)，開(kāi)世紀(jì)初，德國(guó)一位科學(xué)家發(fā)明了微生物分離與純化技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了人為控制微生物的時(shí)代。這位科學(xué)家是創(chuàng)了人為控制微生物的時(shí)代。這位科學(xué)家是()A.科赫

17、科赫 B.B.施萊登施萊登C.施旺施旺 D.D.達(dá)爾文達(dá)爾文解析解析1905年德國(guó)微生物學(xué)家科赫建立了微生物的培養(yǎng)技術(shù)年德國(guó)微生物學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)家是這位微生物學(xué)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(xué)家巴斯德通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明酒精是由活的微生物學(xué)家巴斯德通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shuō)明好氧微生物發(fā)酵生產(chǎn)的流程圖及其分析說(shuō)明(1)選育菌種選育菌種 根據(jù)微生物遺傳變異的特點(diǎn)，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)試驗(yàn)出一根據(jù)微生物遺傳變異的特點(diǎn)，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)試驗(yàn)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(kuò)大培養(yǎng)擴(kuò)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(yīng)包含微生物需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如碳源、

19、氮源、養(yǎng)基。培養(yǎng)基中應(yīng)包含微生物需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水等。生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水等。配制培養(yǎng)基的原則：目的明確、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)協(xié)調(diào)、配制培養(yǎng)基的原則：目的明確、營(yíng)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(shí)，細(xì)菌繁殖較快；真菌在時(shí)，細(xì)菌繁殖較快；真菌在C/N10時(shí)，生長(zhǎng)較快。谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，時(shí)，生長(zhǎng)較快。谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)，C/N4時(shí)，菌體時(shí)，菌體繁殖快、產(chǎn)物少；繁殖快、產(chǎn)物少；C/N3時(shí)，菌體繁殖慢、產(chǎn)物多。細(xì)菌適時(shí)，菌體繁殖慢、產(chǎn)物多。細(xì)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(shè)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(shè)備都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌，并進(jìn)行無(wú)菌操作，一般采用高壓蒸汽都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌，并進(jìn)行無(wú)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(kuò)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(kuò)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(guò)程中，要隨時(shí)檢測(cè)培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，發(fā)酵過(guò)程中，要隨時(shí)檢測(cè)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(jìn)程。還要及時(shí)添加必需的營(yíng)養(yǎng)組分，以滿足微生以了解發(fā)酵進(jìn)程。還要及時(shí)添加必需的營(yíng)養(yǎng)組分，以滿足微生

21、物的營(yíng)養(yǎng)需求。同時(shí)，要嚴(yán)格控制溫度、物的營(yíng)養(yǎng)需求。同時(shí)，要嚴(yán)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?yàn)榄h(huán)境條件的變化，不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁條件。這是因?yàn)榄h(huán)境條件的變化，不僅會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)繁殖，而且會(huì)影響微生物代謝產(chǎn)物的形成。殖，而且會(huì)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(jìn)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(jìn)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(xì)胞本身，可在發(fā)酵之后，采用過(guò)濾、沉淀等方法將是微生物細(xì)胞

22、本身，可在發(fā)酵之后，采用過(guò)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(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來(lái)獲得產(chǎn)品。產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛?、分離和純化措施來(lái)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(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品，因此菌種至關(guān)重要?，F(xiàn)在工業(yè)發(fā)酵是利用微生物來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品，因此菌種至關(guān)重要?，F(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?yàn)槊恳环N微生物的代謝特征不同，它們產(chǎn)生特定產(chǎn)物的能力因?yàn)槊恳环N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(lái)一個(gè)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(lái)一個(gè)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(shí)驗(yàn)室里對(duì)幾百株、數(shù)千株微生物進(jìn)行篩選。物的能力，須在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)幾百株、數(shù)千株微生物進(jìn)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(guò)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(guò)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(huì)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(huì)使發(fā)酵失敗，造成巨大損失。因此，滅菌和無(wú)菌操作成為發(fā)酵工業(yè)的重?cái)。斐删薮髶p失。因此，滅菌和無(wú)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(jìn)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(jìn)行深層發(fā)酵。使用的培養(yǎng)基必須滿足微生物細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖的需要，發(fā)酵。使用的培養(yǎng)基必須滿足微生物細(xì)胞生長(zhǎng)、繁殖的需要，因?yàn)闆](méi)有大量的細(xì)胞就不可能產(chǎn)生大量的產(chǎn)物；但是細(xì)胞的過(guò)因?yàn)闆](méi)有大量的細(xì)胞就不可能產(chǎn)生大量的產(chǎn)物；但是細(xì)胞的過(guò)分生長(zhǎng)會(huì)消耗大量的營(yíng)

25、養(yǎng)物，有時(shí)又會(huì)影響細(xì)胞的生產(chǎn)能力，分生長(zhǎng)會(huì)消耗大量的營(yíng)養(yǎng)物，有時(shí)又會(huì)影響細(xì)胞的生產(chǎn)能力，會(huì)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(huì)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(duì)微生物生長(zhǎng)的影響溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響溫度主要是通過(guò)影響微生物細(xì)胞內(nèi)生物大分子的活性來(lái)影響微溫度主要是通過(guò)影響微生物細(xì)胞內(nèi)生物大分子的活性來(lái)影響微生物的生命活動(dòng)。一方面，隨著溫度的升高，細(xì)胞內(nèi)的酶反應(yīng)生物的生命活動(dòng)。一方面，隨著溫度的升高，細(xì)胞內(nèi)的酶反應(yīng)速度加快；另一方面，隨著溫度的進(jìn)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(jìn)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(xì)胞功能下降，甚至死亡。所以，發(fā)生變性，細(xì)胞功能下降，甚至死亡。所以，每種微生物都有最適生長(zhǎng)溫度。每種微生物都有最適生長(zhǎng)溫度。(5)pH對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響培養(yǎng)基的培養(yǎng)基的pH對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響主要是引起細(xì)胞膜電荷變化，對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響主要是引起細(xì)胞膜電荷變化，以及影響營(yíng)養(yǎng)物離子化程度，從而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的吸收；以及影響營(yíng)養(yǎng)物離子化程度，從而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的吸收；pH也會(huì)影響生物活性物質(zhì)，如酶的活性。與溫度對(duì)微生物的也會(huì)影響生物活性物質(zhì)，如酶的活性。與溫度對(duì)微生物的影響

27、類(lèi)似，微生物存在最低生長(zhǎng)影響類(lèi)似，微生物存在最低生長(zhǎng)pH、最適生長(zhǎng)、最適生長(zhǎng)pH和最高生長(zhǎng)和最高生長(zhǎng)pH。不同微生物對(duì)環(huán)境。不同微生物對(duì)環(huán)境pH適應(yīng)的范圍不同。一般微生物生長(zhǎng)適應(yīng)的范圍不同。一般微生物生長(zhǎng)的最適的最適pH在在4.09.0范圍內(nèi)。真菌生長(zhǎng)的范圍寬，細(xì)菌較窄范圍內(nèi)。真菌生長(zhǎng)的范圍寬，細(xì)菌較窄(pH在在3.04.0范圍內(nèi)范圍內(nèi))，細(xì)菌、放線菌一般適應(yīng)于中性偏堿性，細(xì)菌、放線菌一般適應(yīng)于中性偏堿性環(huán)境，而酵母菌、霉菌適應(yīng)于偏酸性環(huán)境。環(huán)境，而酵母菌、霉菌適應(yīng)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(jī)酸有機(jī)酸(細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)乳酸例外細(xì)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(wú)菌空氣，以滿足微生物生長(zhǎng)代謝過(guò)程對(duì)氧的需求；而酒精、無(wú)菌空氣，以滿足微生物生長(zhǎng)代謝過(guò)程對(duì)氧的需求；而酒精、丙酮、丁醇和乳酸的細(xì)菌發(fā)酵為厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程不需要氧。丙酮、丁醇和乳酸的細(xì)菌發(fā)酵為厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程不需要氧。發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應(yīng)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(yīng)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(lèi)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(lèi)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(píng)果酸、檸檬酸、乳酸蘋(píng)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(zhǎng)，糧食短缺已成為困擾人類(lèi)的社會(huì)問(wèn)題之一，隨著人口的增長(zhǎng)，糧食短缺已成為困擾人類(lèi)的社會(huì)問(wèn)題之一，而發(fā)酵工程的發(fā)展將為解決這一問(wèn)題開(kāi)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(wèn)題開(kāi)辟新的途徑。研究表明，微生物中含有豐富的蛋白質(zhì)，如細(xì)菌的蛋白質(zhì)含量占細(xì)胞干重微生物中含有豐富的蛋白質(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(zhǎng)繁殖的速度很快。許多國(guó)家通過(guò)發(fā)酵獲得大量的微生物菌生長(zhǎng)繁殖的速度很快。許多國(guó)家通過(guò)發(fā)酵獲得大量的微生物菌體，這種微生物菌體就叫單細(xì)胞蛋白。單細(xì)胞蛋白用作飼料，體，這種微生物菌體就叫單細(xì)

31、胞蛋白。單細(xì)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(xì)胞蛋白可作為食品添加劑。最近國(guó)外市場(chǎng)上出現(xiàn)等生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白可作為食品添加劑。最近國(guó)外市場(chǎng)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(diǎn)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(diǎn)受到了消費(fèi)者的歡迎。費(fèi)者的歡迎。除以上所述，發(fā)酵工程在生產(chǎn)生物殺蟲(chóng)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(chóng)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(kāi)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(kāi)發(fā)方面也發(fā)揮了重要作用。此外，發(fā)酵工程也應(yīng)用于生物冶金作用。此外，發(fā)酵工程也應(yīng)用于生物冶金(如銅、鈾、鈷、錳如銅、鈾、鈷、錳等等)。