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(共26张PPT)
第一章 发酵工程
第四节 发酵工程及其应用
学习目标 学科核心素养
1.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物
的特定功能，工业化生产人类所需产品。
2.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工
农业生产上有重要的应用价值。 1.科学探究——根据发酵产品和利用
微生物的不同讨论发酵工程中的发酵
条件及控制方法。
2.社会责任——认可发酵工程在生产
上的重要应用价值。
教材预习·必备知识全过关
一、发酵工程利用了微生物的特定功能
生长旺盛、繁殖快
吸收多、转化快
适应性强、易变异
二、发酵工程的一般过程
1. 发酵工程的概念：采用现代工程技术手段，利用________或________细胞的特定功
能，在人工控制的环境下生产满足__________的特定产品等的工程技术。
2. 主要步骤：发酵原料的________、发酵培养基的配制、__________和扩大培养、发
酵生产和产物的分离与提纯等。
微生物
动植物
人类需求
预处理
菌种选育
3. 大型发酵罐
排气口
搅拌器
无菌
通气量
速度
热交换
酸或碱
5. 分批发酵
（1） 概念：______________________________的间歇发酵方式。
一次投料、一次接种、一次收获
（2） 特点：单细胞微生物的生长状况随着发酵罐中各种物质浓度的变化表现出一定的规律。根据不同培养时间里细菌数量的变化，可以作出一条反映细菌在整个培养期间数量变化规律的曲线，称为生长曲线。
分批发酵中的细菌生长曲线
最高
6. 连续发酵
不断地放出老的培养基和代谢产物
不断添加新的培养基
三、发酵工程应用广泛
1. 发酵工程的主要产品
酵母菌
曲类
维生素
2. 发酵工程的应用领域
生产各种抗生素
酶
激素
霉菌
酿酒
酵母
甜味剂
单细胞蛋白
细菌
真菌
固氮菌
微生物饲料
氨基酸
淀粉酶
纤维素酶
污水处理
沼气发酵
核心要点·能力素养全提升
要点 发酵工程
1.发酵工程的基本环节
基本环节 内容
原料的预处理 对原料进行粉碎、蒸煮，水解成葡萄糖等供微生物利用
配制培养基 在菌种确定后，要选择原料制备培养基，培养基的配方要经过反复试
验才能确定
菌种选育 从自然界中筛选、通过诱变育种或基因工程育种获得
扩大培养 在发酵之前需要对菌种进行扩大培养，增加微生物的数量
灭菌 发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致
产量大大下降
接种 扩大培养的菌种和灭菌后的培养基加入发酵罐中
基本环节 内容
发酵生产 ①检测并控制温度、 、溶解氧等发酵条件，使发酵全过程处于最
佳状态；②随时检测培养液中微生物数量、产物浓度等，以了解发酵
进程，还要及时添加必需的营养组分等
产物的分离与
提纯 ①若发酵产品是微生物细胞本身，采用过滤、沉淀等方法将菌体分
离、干燥；②若发酵产品是代谢产物，可根据产物的性质采取适当的
提取、分离和纯化措施来获得产品
续表
（2）由于微生物发酵是多达数十步甚至数百步的生物化学反应，其过程远比普通化学
反应复杂，往往环境条件的微小变化，就会对微生物的生产能力产生明显影响。所以，
为了控制整个发酵过程，必须了解微生物在发酵过程中的代谢变化规律，通过各种检
测方法测定各种发酵参数，如细胞浓度、碳源和氮源等物质的消耗、产物浓度等随时
间变化的情况，以便能够控制发酵过程，使生产菌种的生产能力得到充分发挥。
【点拨】解答发酵工程的流程类试题的“二看一需要”
典例1 下图是利用发酵技术获得产品的过程图，①②都表示这一过程中的步骤或者操作。根据该图以及学过的相关知识回答下列问题：
（1） 写出数字标号处的操作：①__________；②______。其中②的目的是防止发酵
过程中混入______，进而影响生产的效率，甚至导致发酵失败。
扩大培养
灭菌
杂菌
[解析] 图中①为扩大培养，②为灭菌；灭菌是为了防止杂菌污染。
（2） 配制培养基时，一般要保证培养基中具有几类基本成分，分别是碳源、氮源、
____、________。
水
无机盐
[解析] 培养基的基本成分是水、无机盐、碳源、氮源等。
（3） 在发酵过程中，我们要不间断地监测发酵罐中的情况，了解发酵进程，必要时
要添加营养物质，同时要严格控制发酵条件，如温度、____、_____________________
等。因为环境条件的改变，不仅影响菌种的生长繁殖，而且可能会影响____________
的形成。
溶解氧（两空可颠倒）
菌种代谢产物
（4） 为了进一步保持发酵液的无菌环境，我们在培养基中加入了青霉素，则该培养
基不能用来培养______（填“细菌”或“真菌”）类微生物。
细菌
[解析] 在培养基中加入了青霉素，则该培养基不能用来培养细菌类微生物。
对点演练1 ［多选］下列关于发酵工程基本环节的分析，正确的是( )
AC
对点演练2 青霉素是一种常用的抗生素，
其工业化生产流程如图所示。下列相关叙
述错误的是( )
B
[解析] 过程③是配制培养基，需要利用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，以防止培养基中掺杂其他微生物，B项错误。
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