第3節(jié)發(fā)酵工程及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo):1.概述發(fā)酵工程的一般流程2.闡明發(fā)酵工程利用現(xiàn)代工程技術(shù)及微生物的特定功能,工業(yè)化生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品3.舉例說明發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要的應(yīng)用價(jià)值一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)1.發(fā)酵工程一般包括，，，，等方面。(1)配制培養(yǎng)基：結(jié)合特點(diǎn)配制培養(yǎng)基(2)：避免因雜菌污染而影響產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量(3)選育菌種：菌種的三個(gè)來源:，，(4)：快速增加菌種數(shù)量(5)：避免因雜菌污染而影響產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量(6)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵：a.監(jiān)測(cè)并控制溫度、pH、、罐壓等發(fā)酵條件使發(fā)酵全過程處于最佳狀態(tài)b.隨時(shí)檢測(cè)培養(yǎng)液中、等,以了解發(fā)酵進(jìn)程,還要及時(shí)添加必需的營養(yǎng)組分等。(7)分離、提純產(chǎn)物：a.若發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身,可在發(fā)酵結(jié)束之后采用、等方法將菌體分離、干燥b.若發(fā)酵產(chǎn)品是代謝物,可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)奶崛　⒎蛛x和純化措施來獲得產(chǎn)品2.發(fā)酵罐(1)溫度、pH、溶解氧是影響代謝途徑的重要因素。應(yīng)根據(jù)代謝途徑控制發(fā)酵條件，如谷氨酸發(fā)酵過程需要供應(yīng)，在性條件下會(huì)積累谷氨酸；在性條件下則容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺。(2)傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)得到的產(chǎn)品一般不進(jìn)行分離、提純，而發(fā)酵工程得到的產(chǎn)品需根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)品類型進(jìn)行分離、提純。(3)發(fā)酵生產(chǎn)排出的氣體和廢棄物（能不能）直接排放到外界環(huán)境中。(4)培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過嚴(yán)格的。(5)的控制直接影響發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)和量。(6)發(fā)酵工程可大批量生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品，降低相應(yīng)的生產(chǎn)成本和使用成本。二、發(fā)酵工程的應(yīng)用1.在食品工業(yè)上的應(yīng)用(1)生產(chǎn)產(chǎn)品,如醬油、各種酒、醋等(2)生產(chǎn)食品添加劑，如檸檬酸、(加工成味精)等(3)生產(chǎn):如淀粉酶、果膠酶、氨基肽酶、脂肪酶等2.在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用(1)生產(chǎn)抗生素,如誘變青霉菌得到高產(chǎn)菌株用于生產(chǎn)(2)結(jié)合工程培育能夠生產(chǎn)動(dòng)植物激素的“工程菌",用來生產(chǎn)激素(3)結(jié)合基因工程生產(chǎn)疫苗等3.在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用(1)生產(chǎn):利用微生物在代謝過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)等來增進(jìn)土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)植株生長常見的有根瘤菌肥、固氧菌肥等(2)生產(chǎn):利用微生物或其代謝物來防治病蟲害.如利用蘇云金桿菌產(chǎn)生毒蛋白來防治多種農(nóng)林蟲害(3)生產(chǎn)：如用單細(xì)胞蛋白制成的微生物飼料,能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高,在青貯飼料中添加乳酸菌,可以提高飼料的品質(zhì),使飼料保鮮,動(dòng)物食用后還能提高免疫力4.在其他方面的應(yīng)用(1)對(duì)解決資源短缺與環(huán)境污染問題有重要意義,如利用纖維廢料發(fā)酵生產(chǎn)等能源物質(zhì)(2)一些極端微生物的應(yīng)用,如利用嗜熱菌、嗜鹽菌來生產(chǎn)洗滌劑,嗜低溫菌有助于提高產(chǎn)品的產(chǎn)量三、課堂練習(xí)1.下列有關(guān)發(fā)酵工程應(yīng)用的敘述，正確的是()A.發(fā)酵完成后分離出的菌體均可作為動(dòng)物飼料B.發(fā)酵工程不能用于傳統(tǒng)發(fā)酵食品的生產(chǎn)C.利用基因工程選育的菌種可用于酶制劑、疫苗、激素等的生產(chǎn)D.將發(fā)酵液中的微生物分離出來就是微生物肥料，可大大增進(jìn)土壤肥力2．發(fā)酵工程廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．黑曲霉可作為釀制醬油、生產(chǎn)檸檬酸的菌種B．啤酒釀制終止后，可得到啤酒、單細(xì)胞蛋白等產(chǎn)品C．用纖維廢料發(fā)酵得到酒精，可減少環(huán)境污染、減緩能源短缺問題D．用液體培養(yǎng)基可大規(guī)模生產(chǎn)新冠病毒減毒疫苗3．目前發(fā)酵工程在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用還沒有實(shí)現(xiàn)的是()A．生產(chǎn)抗生素 B．生產(chǎn)免疫調(diào)節(jié)劑C．生產(chǎn)激素 D．生產(chǎn)紫杉醇答案一、1.菌種的選育擴(kuò)大培養(yǎng)培養(yǎng)基的配制、滅菌接種發(fā)酵產(chǎn)品的分離、提純(1)菌種的代謝(2)滅菌(3)從自然界中篩選透變育種基因工程育種(4)擴(kuò)大培養(yǎng)(5)接種(6)a.溶解氧b.微生物數(shù)量產(chǎn)物濃度(7)a.過濾沉淀2.排氣管排出口溫度進(jìn)入口空氣(1)充足的氧氣中性和弱堿酸(3)不能(4)滅菌(5)發(fā)酵條件二、1.(1)傳統(tǒng)發(fā)酵(2)食品添加劑谷氨酸(3)酶制劑2.(1)青霉素(2)基因3.在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用(1)微生物肥料(2)微生物農(nóng)藥(3)微生物飼料4.(1)酒精、乙烯(2)熱敏性三、1.答案C解析有些微生物的菌體含有激素、抗生素等，不適合作為動(dòng)物飼料，A錯(cuò)誤；利用發(fā)酵工程能生產(chǎn)傳統(tǒng)發(fā)酵食品，B錯(cuò)誤；微生物肥料是指微生物代謝產(chǎn)生的有機(jī)酸、生物活性物質(zhì)等，D錯(cuò)誤。2.答案D解析黑曲霉產(chǎn)生的蛋白酶可將大豆中的蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸，進(jìn)一步加工為醬油，檸檬酸也可通過黑曲霉發(fā)酵獲得，A正確；啤酒釀制終止后，可通過過濾、沉淀等手段獲得酵母細(xì)胞(單細(xì)胞蛋白)，將濾液加工后得到啤酒，B正確；纖維廢料分解得到葡萄糖，其經(jīng)過發(fā)酵得到酒精，既減少了