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(共22张PPT)
1.3 发酵工程及其应用
世界上第一个应用于临床的抗生素(主要治疗细菌感染类疾病)
早期：从青霉菌中提取得到少量青霉素，价格贵如金。
近现代：利用发酵工程产业化生产，一瓶青霉素注射剂只要1元左右。
青霉素:
一、发酵工程
发酵工程：是指采用现代工程技术，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的技术
选育菌种
扩大培养
配制培养基
接种
二、发酵工程的基本环节
灭菌
1.从自然界中筛选
2.诱变育种
3.基因工程育种等
工业发酵一般是用液体培养基
发酵罐内发酵
中心环节
电动机
排气管
pH计
冷却水排出口
冷却夹层
发酵液
搅拌叶轮
生物传感器装置
空气入口
放料管
阀门
培养物或营养物质的加入口
观察孔
取样管
温度传感器和控制装置
冷却水进入口
发酵罐内发酵
在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、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，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。
环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。
如谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N -乙酰谷氨酰胺。
发酵罐示意图
二、发酵工程的基本环节
二、发酵工程的基本环节
产品的分离、提纯
微生物细胞本身：过滤、沉淀
代谢物：据性质进行提取、分离和纯化
三、发酵工程的特点
1.生产条件温和
2.原料来源丰富且价格低廉
3.产物专一
4.废弃物对环境的污染小和容易处理
选育菌种
扩大培养
配制培养基
接种
二、发酵工程的基本环节
灭菌
1.从自然界中筛选
2.诱变育种
3.基因工程育种等
工业发酵一般是用液体培养基
发酵罐内发酵
中心环节
产品的分离、提纯
1.在食品工业上的应用
四、发酵工程的应用
2.在医药工业上的应用
3.在农牧业上的应用
发酵工程使这些产品的产量和质量明显提高
四、发酵工程的应用
大豆中蛋白质
肽和氨基酸
酱油
淋洗、调制
各种谷物、水果
各种酒类
1.在食品工业上的应用
黑曲霉
酿酒酵母
①生产传统的发酵产品
啤酒的工业化生产流程
应用实践：
(1)利用酵母菌进行酒精发酵过程中为什么要“先通气后密封”？
“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；
“密封”的目的是使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。
(2)啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？
醋酸菌是一种好氧菌，若发酵罐密封不严，酒精就会在醋酸菌的作用下被氧化产生乙醛，最后变为醋酸。
(3)与传统的手工发酵相比，在工业啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高
菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等。
②生产各种各样的食品添加剂
有些食品添加剂不仅可以增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期。
四、发酵工程的应用
添加剂类型 举例
酸度调节剂 L-苹果酸、柠檬酸、乳酸
增味剂 5-肌苷酸二钠、谷氨酸钠
着色剂 β-胡萝卜素、红曲黄色素
增稠剂 黄原胶、β-环状糊精、结冷胶
防腐剂 乳酸链球菌素、溶菌酶
1.在食品工业上的应用
谷氨酸
味精
一系列处理
谷氨酸棒状杆菌
柠檬酸
黑曲霉
③生产酶制剂
a -淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。
四、发酵工程的应用
1.在食品工业上的应用
采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物；
直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品。
四、发酵工程的应用
例如：利用工程菌发酵生产 生长激素释放抑制激素
例如：通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素
2.在医药工业上的应用
肢端肥大症
科学家还利用基因工程，将病原体的 转入适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以 使用。
四、发酵工程的应用
2.在医药工业上的应用
抗原基因
作为疫苗
①生产微生物肥料
四、发酵工程的应用
利用根瘤菌和固氮菌生产的根瘤菌肥、固氮菌肥
3.在农牧业上的应用
②生产微生物农药
生物防治
四、发酵工程的应用
例：利用苏云金杆菌防治多种农林虫害；
利用白僵菌防治玉米螟和松毛虫；
3.在农牧业上的应用
与传统的化学农药不同，微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害。
③生产微生物饲料
微生物含有丰富的蛋白质，如细菌的蛋白质含量占细胞干重的60%-80%，而且细菌生长繁殖速度很快。
单细胞蛋白
四、发酵工程的应用
通过发酵获得了大量的 ，即单细胞蛋白； 单细胞蛋白应用——食品添加剂、微生物饲料；
3.在农牧业上的应用
微生物菌体
4.其他应用
四、发酵工程的应用
1、解决资源短缺和环境污染问题
利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质
2、对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用
利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂
谢谢观看
Thank you

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