第3节 发酵工程及其应用 【学习目标】 1.基于发酵工程的基本环节和应用实例,阐明发酵工程的概念。(科学思维) 2.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。(科学探究) 3.认可发酵工程在生产上重要的应用价值。(社会责任) 【自主预习】 一、发酵工程的概念 发酵工程是指利用 微生物 的特定功能,通过 现代工程技术 ,规模化生产对人类有用的产品。 二、发酵工程的基本环节 1.基本环节 2.下列关于发酵工程基本环节的描述,正确的是 ②④⑤ 。 ①用于发酵工程的菌种应该具备优良性状,并且只能从自然界中筛选。 ②在进行发酵前,需要对选育的菌种进行扩大培养。 ③发酵工程所用的菌种大多是单一菌种,所以没有必要进行严格的灭菌。 ④发酵工程所用的培养基是液体培养基。 ⑤在发酵过程中要随时进行检测,还需要对发酵条件进行严格的控制。 ⑥发酵结束后即可得到发酵产品。 三、发酵工程的应用 1.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且容易处理。 2.在食品工业上的应用 (1)生产传统的 发酵产品 。 ①优点:能明显提高产品的 产量和质量 。 ②实例 a.大豆中的 蛋白质小分子的肽和氨基酸 酱油。 b.啤酒的工业化生产流程 (2)生产各种各样的食品添加剂:酸度调节剂、 增味剂 、着色剂、 增稠剂 、防腐剂等。 (3)生产 酶制剂 :在食品工业中,经常用到一些酶制剂,如α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶和脂肪酶等。 3.在医药工业上的应用 (1)发酵工程可以生产抗生素、 多种氨基酸 、激素和 免疫调节剂 等。 (2)基因工程与 发酵技术 相结合生产所需要的产品。 4.在农牧业上的应用 (1)生产微生物肥料,如根瘤菌肥、 固氮菌肥 等。 (2)生产微生物农药,如苏云金杆菌、 白僵菌 、井冈霉素等。 (3)生产 微生物饲料 ,如单细胞蛋白等。 5.在其他方面的应用 (1)利用纤维废料发酵生产 酒精、乙烯 等能源物质。 (2)嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产 洗涤剂 ,嗜低温菌有助于提高 热敏性产品 的产量。 【合作探究】 任务1 了解发酵工程的基本环节 活动1 阅读教材,思考发酵工程的基本环节 →接种→发酵罐内发酵→分离、提纯产物→获得产品 1.微生物菌种资源丰富,选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素 提示 在低成本的培养基上能迅速生长繁殖;生产所需代谢物的产量高;发酵条件容易控制;菌种遗传性能相对稳定,不易变异、退化等。 2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要 提示 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;要及时添加必需的营养组分,以满足微生物的营养需要;还要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。 3.在产物分离和提纯方面,发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处 提示 利用传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分,而是成分复杂的混合物,很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理,或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。而在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段,常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法;在进一步纯化阶段,会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程的产物无论是代谢物还是菌体本身,都需要进行质量检查,合格后才能成为正式产品。 4.发酵工程所用的菌种大多是单一菌种,整个发酵过程中不能混入杂菌,这是为什么 如何防止杂菌的污染 怎样才算灭菌彻底 提示 在发酵过程中,一旦有杂菌污染,可能导致产量大大下降。在发酵前对培养基和发酵设备进行严格的灭菌处理。用高温、高压的方式,杀死所有微生物,包括芽孢和孢子。 5.进行发酵生产时,排出的气体和废弃培养液能直接排放到外界环境中吗 为什么 提示 ... ...
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