第三节　发酵工程简介

课题

发酵工程简介

日期

年  月  日

课时

１

教法

指导，发现

学法

归纳，综合

教具

示意图

教材分析

重点

发酵工程的概念和内容。

难点

在发酵过程中，如何保证菌种生长和代谢的正常进行。

考点

发酵工程的具体内容。

教

学

目

标

知识
目标

1.发酵工程的概念和内容（知道）。

2.发酵工程在医药工业和食品工业中的应用（知道）。

能力
目标

通过让学生收集发酵工程的相关资料，培养学生获取，分析与处理信息的能力，提高其自学的能力。

情感
目标

通过发酵工程相关资料的收集，培养学生STS的观点。

教学内

容

一．应用发酵工程的生产实例：谷氨酸的生产。

1．谷氨酸的产生菌：谷氨酸棒状杆菌，黄色短杆菌。均为异养需氧型。

2．培养基：液体培养基（培养液）。成分：常用豆饼或马铃薯等的水解液，玉米浆，尿素，磷酸氢二钾，氧化钾，硫酸镁，生物素等。

3．生产过程：工业生产可在发酵罐中进行。

4．培养条件控制：

（1）温度：最适温度为30~37 ℃。

产热：微生物分解有机物释放能量（呼吸），搅拌。

散热：发酵罐弊散热，水分蒸发散热。

（2）pH：最适pH为7~8，加缓冲液。

（3）氧：通入无菌空气并搅拌。

二．发酵工程的概念和内容

（一）概念：发酵工程是指采用现代工程技术手段，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一种新技术。

（二）内容：

1．菌种的选育：

2．培养基的配置：

（1）原料：碳源，氮源，生长因子，无机盐和水。

（2）原则：目的要明确，营养要协调，PH要适宜。

3．灭菌：

发酵过程中不能有杂菌污染，不仅要对培养基进行灭菌，还要对发酵装置进行灭菌，通入的空气也要进行灭菌。灭菌不仅要杀死杂菌细胞，还要杀死芽孢和孢子。

4．扩大培养和接种：扩大培养可以缩短微生物生长的调整期。

5．发酵过程：是发酵的中心阶段。

关键是控制发酵的条件，如温度，pH，溶氧，通气量与转速等。原因是环境条件的变化，不仅会影响菌种的生长繁殖，还会影响菌种代谢产物的形成。

6．分离提纯：发酵工程产品
     代谢产物：可采用蒸馏，萃取，离子交换等方法提取。
     菌体自身：可采用过滤，沉淀等方法从培养液中分离出来。

三．发酵工程的应用

发酵工程以其生产条件温和，原料来源丰富且价格低廉，产物专一，废弃物对环境的污染小和容易处理等特点，在医药工业，食品工业，农业，冶金工业，环境保护等诸多领域得到了广泛的应用。

1．  在医药工业上的应用：

生产出了种类繁多的药品，如抗生素，维生素，动物激素，药用氨基酸，核苷酸等

基因工程药品：如人生长激素，重组乙肝疫苗，某些种类的单抗，白细胞介素—2，抗血友病因子等。

2．在食品工业上的应用：

（1）生产传统的发酵产品：如啤酒，果酒，食醋等。

（2）生产各种各样的食品添加剂：如L—苹果酸。

（3）解决粮食问题开辟新途径：单细胞蛋白（微生物菌体）

典型例题

1．(2007全国Ⅰ理综)通过发酵罐发酵可大规模生产谷氨酸，生产中常用的菌种是好氧的谷氨酸棒状杆菌。下面有关谷氨酸发酵过程的叙述，正确的是  

A.溶氧充足时，发酵液中有乳酸的积累

B.发酵液中碳源和氮源比例的变化不影响谷氨酸的产量

C.菌体中谷氨酸的排出，有利于谷氨酸的合成和产量的提高

D.发酵液pH值呈碱性时，有利于谷氨酸棒状杆菌生成乙酰谷氨酰胺

2．（2007北京理综）发酵法生产酒精后的废液(pH4.3)含有大量有机物，可用于培养、获得白地霉菌体，生产高蛋白饲料。培养、制取白地霉菌体的实验过程示意图如下：

请据图分析回答问题：

（1）实验过程中培养白地霉的培养基是_____________________。培养基定量分装前，先调节____________, 分装后用棉塞封瓶口，最后______________________处理。

（2）图中 ① 过程称为________________，从甲到丁的培养过程是为了____________。白地霉的代谢类型为__________________。

（3）为确定菌体产量，图中②操作之前，应先称量__________________的质量。过滤后需反复烘干称量，直至__________________________________________。所得菌体干重等于_____________________________________________________________。

【答案】（1）废液上清液    pH    灭菌  （2）接种    扩大培养    异养需氧型

（3）滤纸    恒重（质量基本不变）   恒重时的质量与滤纸质量之差（合理答案均给分）

3．（2007江苏生物）发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答相关问题。

(2)在发酵过程中，产物源源不断地产生。这说明赖氨酸或谷氨酸的生产采用了         的发酵方式。在生产过程中，由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为              ，常需增加通氧量。当发酵生产的产品是代谢产物时，还要采用②                     等分离提纯的方法进行提取。

【答案】(1)改变微生物遗传特性   控制生产过程中的各种条件   诱变育种   黄色短杆菌

 (2)连续培养   好氧菌    萃取(或蒸馏或离子交换等)

教学后记

理论联系实际，结合谷氨酸的生产让学生明确发酵工程的具体内容。