1、第第1 1节节 微生物发酵及其应用微生物发酵及其应用第第2 2节节 酶在工业生产中的应用酶在工业生产中的应用第第3 3节节 生物技术药物与疫苗生物技术药物与疫苗第第1节节 微生物发酵及其应用微生物发酵及其应用从社会中来从社会中来 我们经常食用的食品中有哪些我们经常食用的食品中有哪些是由微生物发酵生产而来的？是由微生物发酵生产而来的？一、发酵工程史话一、发酵工程史话阅读教材中有关阅读教材中有关“发酵工程史话发酵工程史话”的内容，并思考：的内容，并思考：1.1.发酵工程历经了哪些阶段？发酵工程历经了哪些阶段？2.2.从中你可以得到什么启示？从中你可以得到什么启示？发酵工业经历了哪几个阶段？特点？发
2、酵工业经历了哪几个阶段？特点？原始发展阶段原始发展阶段传统发酵工业阶段传统发酵工业阶段现代发酵工业阶段现代发酵工业阶段生物技术产业阶段生物技术产业阶段（发酵技术原始，顶多是家庭小制（发酵技术原始，顶多是家庭小制 作，技术进步缓慢，完作，技术进步缓慢，完全是经验式的，并不知道其中的原理）全是经验式的，并不知道其中的原理）（人们开始了解发酵现象的本质（人们开始了解发酵现象的本质，采用开放式的发酵方式，生，采用开放式的发酵方式，生产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模一般不大）产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模一般不大）（生产技术要求高；生产规模大；技术发展速度快；菌种的生（生产技术要求高；
3、生产规模大；技术发展速度快；菌种的生产能力大幅度提高，新产品、新技术、新设备的应用达到前所产能力大幅度提高，新产品、新技术、新设备的应用达到前所未有的程度）未有的程度）（利用构建的具有特殊生产能力的基因工程菌来进行生产）（利用构建的具有特殊生产能力的基因工程菌来进行生产）二、发酵生产过程探密二、发酵生产过程探密发发 酵酵 发酵是指利用发酵是指利用微生物微生物，在适宜的条，在适宜的条件下，将原料经过件下，将原料经过特定的代谢途径特定的代谢途径转转化为人类所需要的产物的过程。化为人类所需要的产物的过程。需氧发酵需氧发酵厌氧发酵厌氧发酵二、发酵生产过程探密二、发酵生产过程探密1 1、选育菌种、选育菌
4、种2 2、配制培养基、配制培养基3 3、灭菌、灭菌4 4、扩大培养和接种、扩大培养和接种5 5、发酵罐内发酵、发酵罐内发酵6 6、分离、提纯产物、分离、提纯产物好氧微生物发酵生产的步骤好氧微生物发酵生产的步骤：二、发酵生产过程探密二、发酵生产过程探密以味精生产为例以味精生产为例 味精是日常生活中不可缺少的味精是日常生活中不可缺少的调味剂，它的化学成分是什么？调味剂，它的化学成分是什么？谷氨酸钠谷氨酸钠(谷氨酸和谷氨酸和Na2CO3中和中和而成而成)1 1、菌种的选育、菌种的选育菌种：菌种：如何获得：如何获得：谷氨酸棒状杆菌谷氨酸棒状杆菌黄色短杆菌黄色短杆菌先从自然界中分离出来，先从自然界中分离
5、出来，然后用诱变育种、细胞工然后用诱变育种、细胞工程和基因工程等现代生物程和基因工程等现代生物技术处理，得到高产菌种技术处理，得到高产菌种谷氨酸棒状杆菌的选育要求：谷氨酸棒状杆菌的选育要求：细胞膜通透较强，在细胞内不积累细胞膜通透较强，在细胞内不积累谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌。谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌。需氧异养需氧异养型细菌型细菌2 2、培养基的配制、培养基的配制 碳源碳源、氮源氮源、生长因子生长因子、无机盐无机盐、水水五大类营养要素物质：五大类营养要素物质：培养基的种类：培养基的种类：依依物理性质物理性质划分：划分：液体液体 半固体半固体 固体固体依依化学成分化学成分划分：划分：合成合成 天然天然
6、(玉米粉玉米粉,牛肉牛肉膏等膏等)成成 分分酸碱度酸碱度 豆饼水解液、玉米浆、豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸二氢钾、氧尿素、磷酸二氢钾、氧化钾、硫酸镁、生物素化钾、硫酸镁、生物素pHpH：7-87-8生产生产“谷氨酸谷氨酸”的培养基成分：的培养基成分：从化学成分和物理性质来看从化学成分和物理性质来看,上述培养基分别属于什么类型的上述培养基分别属于什么类型的培养基？培养基？液体培养基、天然培养基液体培养基、天然培养基3 3、灭菌、灭菌配制好培养液后，是否可以立即加入菌种？配制好培养液后，是否可以立即加入菌种？为什么要灭菌？如何灭菌才算彻底？为什么要灭菌？如何灭菌才算彻底？防止杂菌污染，对发酵过程
7、造成防止杂菌污染，对发酵过程造成不良影响；杀死所有杂菌的细胞体、不良影响；杀死所有杂菌的细胞体、芽孢和孢子。芽孢和孢子。怎样灭菌？怎样灭菌？将培养液投放将培养液投放到发酵罐中，到发酵罐中，通入通入98kPa的的蒸汽进行灭菌蒸汽进行灭菌4 4、扩大培养和接种、扩大培养和接种为何要进行扩大培养？目的？为何要进行扩大培养？目的？因为发酵罐的体积很大，需因为发酵罐的体积很大，需要接入的菌种量很多要接入的菌种量很多(总体积：几立总体积：几立方米几十立方米方米几十立方米)。所以要经过。所以要经过“种子培养罐种子培养罐”培养培养，达到一定数达到一定数量后，再接入到发酵罐中，即先经量后，再接入到发酵罐中，即先
8、经过扩大培养再接种过扩大培养再接种。目的是为了提目的是为了提高发酵效率，缩短生产时间。高发酵效率，缩短生产时间。5.5.发酵罐内发酵发酵罐内发酵加料口加料口放料口放料口无菌空气入口无菌空气入口排气口排气口冷却水进口冷却水进口冷却水出口冷却水出口PHPH检测及控制装置检测及控制装置搅拌器搅拌器5 5、发酵罐内发酵、发酵罐内发酵 发酵罐内发酵均由计算机系统发酵罐内发酵均由计算机系统控制，你知道计算机系统能对发酵控制，你知道计算机系统能对发酵过程的哪些条件进行控制吗？与人过程的哪些条件进行控制吗？与人工控制相比，它的优越性表现在哪工控制相比，它的优越性表现在哪些方面？些方面？谷氨酸棒状杆菌发酵的基本
9、条件谷氨酸棒状杆菌发酵的基本条件温度温度3037pH78时间时间2832h6 6、分离、提纯产物、分离、提纯产物 根据产品的不同，分离提纯产根据产品的不同，分离提纯产物的方法一样吗？味精生产中所需物的方法一样吗？味精生产中所需的产物又属于哪种情况呢？的产物又属于哪种情况呢？产物若为微生物细胞本身：产物若为微生物细胞本身：过滤、沉淀等方法将菌体分离过滤、沉淀等方法将菌体分离产物若为微生物的代谢产物：产物若为微生物的代谢产物：提取、分离和纯化等方法提取、分离和纯化等方法味精生产中产品的形成：味精生产中产品的形成：将谷氨酸从培养液中分离出来，将谷氨酸从培养液中分离出来，通常每升培养液中能得到谷氨酸通
10、常每升培养液中能得到谷氨酸50100g，提取出来的谷氨酸用，提取出来的谷氨酸用适量的适量的NaCO3溶液中和，形成溶液中和，形成谷谷氨酸纳结晶氨酸纳结晶，在经过过滤、浓缩，在经过过滤、浓缩、离心等步骤，便成了味精。离心等步骤，便成了味精。到社会中去到社会中去讨论：讨论：1 1、哪些食品是直接由微生物发酵、哪些食品是直接由微生物发酵 生产的？生产的？2 2、哪些食品中添加了经发酵生产、哪些食品中添加了经发酵生产 的食品添加剂？的食品添加剂？思考与探究：思考与探究：3.3.在馒头的制作过程中，如果面团在馒头的制作过程中，如果面团 放置时间过长，做出的馒头有酸味放置时间过长，做出的馒头有酸味 可能的原因是什么？可能的原因是什么？1.1.发酵工业经历了哪几个阶段？发酵工业经历了哪几个阶段？每个阶段有什么特点？每个阶段有什么特点？2.2.请举一例说出发酵生产的过程中，请举一例说出发酵生产的过程中，可以控制哪些条件以影响微生物可以控制哪些条件以影响微生物 生长、繁殖和代谢？生长、繁殖和代谢？
