1.什么是發酵工程？2.發酵工程的一般流程是什么？3.發酵工程在生產上有哪些重要的價值？第2節發酵工程及其應用青霉素是世界上第一個應用于臨床的抗生素。早期科學家只能從青霉菌中提取少量青霉素，它的價格貴如金。隨著高產菌種的選育、發酵技術的發展等，青霉素步入了產業化生產的道路。如今，1瓶規格160萬單位的青霉素注射劑的價格只要1元左右。那么，在工業上，青霉素究竟是怎樣生產的呢？從社會中來一、發酵工程的基本環節1.發酵工程的概念：利用微生物的特定功能，通過現代化工程技術，規模化生產對人類有用的產品。2.發酵工程的特點：生產條件溫和；原料來源豐富且價格低廉；產物專一；廢棄物對環境的污染小、容易處理等3.發酵工程的基本環節：發酵工程一般包括菌種的選育，擴大培養，培養基的配制、滅菌，接種，發酵，產品的分離、提純等方面（1）選育菌種和擴大培養：性狀優良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得。（3）滅菌：發酵工程中所用的菌種大多是單一菌種，為避免雜菌污染，培養基和發酵設備都必須經過嚴格的滅菌。（2）配制培養基：在菌種確定之后，要選擇原料制備培養基。在生產實踐中，培養基的配方要經過反復試驗才能確定。（4）接種和發酵：發酵是發酵工程的中心環節。①發酵過程中需要隨時取樣，檢測培養液中的微生物數量、產物濃度等，以了解發酵進程；②要及時添加必需的培養基成分，以滿足菌種的營養需求，要嚴格控制溫度、pH、溶解氧等發酵條件。（5）分離、提純產物：①如果發酵產品是微生物細胞本身，可在發酵結束之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產品②如果產品是代謝物，可根據產物的性質采取適當的提取、分離和純化措施來獲得產品思考：1.微生物菌種資源豐富，選擇發酵工程用的菌種時需要考慮哪些因素？（需要考慮的因素包括：在低成本的培養基上能迅速生長繁殖；生產所需代謝物的產量高；發酵條件容易控制：菌種不易變異、退化等。）2.怎樣對發酵條件進行調控以滿足微生物的生長需要？（要對溫度、pH、溶解氧等發酵條件進行嚴格控制，使其最適合微生物的生長繁殖，同時及時添加必要的營養組分。）3.在產物分離和提純方面，發酵工程與傳統發酵技術相比有哪些改進之處？（傳統發酵技術的發酵產物不是單一的組分，而是成分復雜的混合物，基本沒有經過產物分離和提純等步驟。發酵工程的發酵產物根據產物的種類采取不同的分離、提純方法，若發酵產物是微生物細胞本身，則采用過濾、沉淀等方法將菌體分離、提純；若發酵產物是代謝物，則根據代謝物性質采用蒸餾、萃取、離子交換等方法分離、提純）4.在進行發酵生產時，排出的氣體和廢棄培養液等能直接排放到外界環境中嗎？為什么？（不能，發酵生產時，排出的氣體可能含有有毒氣體，廢棄培養液可能含有有毒物質，這些都可能會污染環境，對人體健康造成危害，此外，廢棄培養液中的微生物也可能會污染水體、感染人體。因此，排出的氣體和廢棄培養液等需經檢測、處理后才能排到外界環境中）二、發酵工程的應用1.在食品工業上的應用第一：生產傳統發酵產品小分子肽和氨基酸谷物或水果各種酒類醬油的生產各種酒類的生產黑曲霉（蛋白酶）淋洗、調制釀酒酵母①發芽大麥種子發芽釋放淀粉酶②焙烤加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活③碾磨將干燥的麥芽碾磨成麥芽粉④糖化淀粉水解形成糖漿啤酒的工業化生產流程思考·討論⑤蒸煮產生風味組分終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌⑥發酵酵母菌將糖轉化為酒精和CO2⑦消毒殺死啤酒中的大多數微生物，延長它的保存期⑧終止過濾、調節、分裝啤酒進行出售1.與傳統的手工發酵相比，啤酒發酵生產過程中，哪些工程手段使啤酒的產量和質量明顯提高？（菌種的選育、對原材料的處理、發酵過程的控制、產品的消毒等，都有助于提高啤酒的產量和品質）2現在市面上流行一種“精釀”啤酒，它的制作工藝與普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加劑、不進行過濾和消毒處理等有人認為飲用“精釀”啤酒比飲用“工業”啤酒更健康，你怎么看待這個問題？“精釀”啤酒是小規模釀造產品，發酵時間長、產量低和價格高，卻依然有著市場需求，我們如何辯證地看待大規模生產與小規模制作？（應該辯證地看待這一產品。一方面：這類產品具有多樣化的特點，能夠滿足一些人對獨特口感的需求，或者滿足一些人的時尚追求。另一方面：這類產品是手工作坊式生產的，存在啤酒品質不穩定，價格昂貴的問題）添加了檸檬酸的飲料第二：生產各種各樣的食品添加劑添加劑類型舉例酸度調節劑L-蘋果酸、檸檬酸、乳酸增味劑5`-肌酐酸二鈉、谷氨酸鈉著色劑β-胡蘿卜素、紅曲黃色素增稠劑黃原膠、β-環狀糊精、結冷膠防腐劑乳酸鏈球菌、溶菌酶食品添加劑的作用：·增加食品的營養·延長食品的保存期·改善食品的口味、色澤和品質第三：生產酶制劑①酶制劑·果膠酶·脂肪酶·α-淀粉酶·β-淀粉酶·氨基酸肽酶

……②酶制劑的作用·食品直接生產·改進生產工藝·簡化生產過程·提高產品產量·延長食品儲存期

·改善產品的品質和口味2.在醫藥工業上的應用（1）將動植物目的基因轉移到微生物中，獲得具有某種藥物生產能力的微生物，通過發酵技術獲得所需藥物（2）將菌種直接改造，通過發酵技術獲得藥物（3）將病原體的抗體基因轉入微生物中，或得表達產物即可作為疫苗使用生長激素釋放抑制激素3.在農牧業上的應用（1）生產微生物肥料微生物肥料利用了微生物在代謝過程中產生有有機酸、生物活性物質等來增進土壤肥力，改料土壤結構，促進植株生長（2）生產微生物農藥a.用蘇云金桿菌防治農林害蟲b.用白僵菌防治玉米螟、松毛蟲等玉米螟松毛蟲（3）生產微生物飼料a.單細胞蛋白作為食品添加劑b.單細胞蛋白制成生物飼料單細胞蛋白不僅含有豐富的蛋白質，還有糖類、脂質和維生素等物質，以后我老牛是不是吃點微生物菌體就可以健康的活下去呢？4.在其他方面的應用a.利用纖維廢料發酵生產酒精、乙烯等能源物質已取得成功b.嗜熱菌、嗜鹽菌可以用來生產洗滌劑，嗜低溫菌有助于提高熱敏性產品的產量課堂練習1.下列關于發酵工程基本環節的敘述，正確的是()A.需要根據確定的菌種選擇合適的原料配制培養基B.需要對培養基和發酵設備進行消毒，以防止雜菌污染，導致產量下降C.選育出的菌種可以直接接種，也可以先進行擴大培養后再進行接種D.計算機控制系統可以通過正反饋機制，使發酵罐內的發酵全過程處于最佳狀態A2.下面圖1為谷氨酸發酵裝置示意圖，圖2為谷氨酸產生機理圖。據圖分析，下列對谷氨酸發酵的敘述，正確的是()A.菌體是異養厭氧型微生物

B.培養基屬于化學成分已知的液體培養基C.谷氨酸的形成與攪拌速度無關

D.提高產物產量的關鍵是改變菌體膜的通透性D3.啤酒生產的簡要流程如圖所示，制麥時用赤霉素溶液浸泡大麥種子，糖化主要將麥芽中的淀粉等有機物水解為小分子。下列說法錯誤的是()A.在整個發酵過程中，要始終保持嚴格的無菌、厭氧環境B.用赤霉素溶液浸泡大麥種子，目的是促進α-淀粉酶合成C.在接種酵母菌前進行冷卻處理，是為了避免殺死酵母菌種D.為了長期保存酵母菌種，常用甘油管藏法將菌種置于-20℃冷凍箱中A4.下列關于發酵工程的應用的說法，正確的是()A.食品添加劑由于可以增加食品營養，改善食品的色、香、味，還可延長保存期，使用時應盡量多添加B.加酶洗衣粉使用時用沸水洗滌效果最好C.在青貯飼料中添加乳酸菌，可以提高飼料的品質，使飼料保鮮，同時提高動物免疫力D.與使用化學農藥相比，使用微生物農藥具有成本高、見效快、無污染的特點C5.