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第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用学习目标必备知识一、发酵工程的基本环节二、发酵罐三、发酵工程的应用拓展延伸高考链接模拟演练1.掌握发酵工程的基本环节2.理解发酵工程在农业、食品工业、医药工业及其他工业生产上有重要的应用价值一、发酵工程的基本环节1．选育菌种：性状优良的菌种可以从中筛选出来，也可以通过或获得。
2．扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行。
3．配制培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。
培养基的配方要经过才能确定。
4．灭菌：和都必须经过严格的灭菌。
5．接种：扩大培养的菌种和灭菌后的加入发酵罐中6．发酵罐内发酵：在发酵过程中，要随时检测培养液中的、等，以了解发酵进程。
还要及时添加必需的，要严格控制、和溶解氧等发酵条件。
7．分离、提纯产物：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用等方法将菌体分离和干燥得到产品。
如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的措施来获得产品。
二、发酵罐1.发酵装置分析（1）培养物或营养物质的加入口，阀门和放料口：控制培养物以一定进入、流出发酵罐，实现。
（2）空气入口：控制。
（3）观察孔、取样管、温度传感器和控制装置、生物传感器装置、pH计：通过肉眼观察、仪器检测等，取样管处抽取样品进一步检测。
（4）冷却水进入口和排出口：通过控制冷水流速调节。
（5）排气管：调节罐压（6）电动机和搅拌叶轮：电机带动叶轮转动进行搅拌，使，加快以及散热。
2.发酵罐使用注意事项：(1)发酵罐在使用前要进行，培养基和发酵设备一般用灭菌，空气采用的方法除菌。
原因分析：在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成关系，对发酵过程造成不良影响；要在发酵前对培养基和发酵设施进行严格的灭菌处理；用、的方式，杀死所有的胞体、芽孢和孢子。
(2)对于需氧发酵，为了防止杂菌污染。
应该从空气入口通入空气。
三、发酵工程的应用1.发酵工程的特点：（1）生产条件。
2019版生物选择性必修3 课后集训第1章发酵工程第3节发酵工程及其应用题组一发酵工程及发酵工程的基本环节1．下列有关发酵工程的叙述，不正确的是()A．发酵工程是通过利用现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品B．发酵工程涉及菌种的选育和扩大培养、产物的分离和提纯等C．发酵工程所用的菌种可以通过诱变育种或基因工程育种获得D．发酵工程所需的培养基可以选用天然的培养基2．下列有关发酵工程的基本环节的叙述，正确的是()A．发酵工程的基本环节有选育菌种、扩大培养、配制培养基、灭菌、接种和发酵、产品的分离和纯化B．接种是发酵工程的中心环节，接种必须在无菌条件下进行C．发酵过程中，不能再向发酵罐中添加营养物质，以免造成污染D．整个发酵过程中通过人工方法对发酵过程中温度、pH、溶解氧等进行检测和控制，从而使发酵过程处于最佳状态题组二发酵工程的应用3．下列有关发酵工程及其应用的叙述中，正确的是()A．发酵工程生产的菌种是对自然界分离的菌种进行定向改造后获得的B．发酵工程生产的单细胞蛋白是从微生物菌体细胞中提取出来的C．利用发酵工程可以产生微生物肥料来增加土壤肥力，改善土壤结构，促进植株生长，如根瘤菌肥、固氮菌肥等D．利用发酵工程生产微生物的代谢产物可以用蒸馏、过滤、沉淀等方法提取4．由于发酵工程生产条件温和，原料来源丰富，价格低廉等，在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用。
下列有关发酵工程在食品工业上的应用描述，正确的是()A．日常生活中食用的酱油以大麦为主要原料，利用产蛋白酶的霉菌的作用，将原料中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸制作而成B．啤酒发酵的过程分为主发酵和后发酵两个阶段，其中，酵母菌的繁殖在主发酵阶段完成，大部分糖的分解和代谢物的生成在后发酵阶段完成C．味精的生产是谷氨酸棒状杆菌在无氧条件下发酵产生谷氨酸，谷氨酸经过一系列处理而获得的D．由于酶制剂催化效率高、专一性强、作用条件温和，因此在使用时要考虑酶制剂的使用量、底物的种类以及适宜的温度和pH5．关于发酵工程应用的说法错误的是()A．发酵工程的产品可以是微生物的代谢产物B．通过发酵工程可以从微生物中提取一些酶C．通过发酵工程可以从微生物中提取单细胞蛋白D．发酵工程的产品可以是微生物的菌体6．下图所示是一个发酵装置，现代发酵工程常常利用计算机系统对发酵过程中的各种指标进行检测和控制，关于发酵过程中发酵条件的描述，不正确的是()A．发酵过程中，由于微生物代谢产生的热量和搅拌叶轮搅拌产生的热量达到一定的数值时，可以通过温度传感器感受并控制冷却水从进水口进入B．冷却水从下方进入上方流出的目的是使冷却更充分C．在发酵过程中可能需要通过营养物质加入口加入酸或碱来调节发酵液的pHD．培养液要一次性全部加入，在发酵过程中不能再重新加入7．现在市场上流行一种“精酿”啤酒(以纯手工酿造为主的啤酒)，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，下列有关“精酿”啤酒和普通啤酒的叙述，不正确的是() A．“精酿”啤酒的原料和普通啤酒不同，“精酿”啤酒只使用麦芽、啤酒花、酵母和水，普通啤酒除了麦芽、啤酒花、酵母和水以外，还有玉米等物质B．“精酿”啤酒的原料主要是麦芽，其麦芽汁的浓度较高，口味较为浓郁C．“精酿”啤酒不添加食品添加剂，虽然产量低，价格高，但它也有一定的市场D．“精酿”啤酒和普通啤酒一样可以直接放心饮用8．如图所示为发酵工程生产产品的流程图，请据图回答下列问题。
第3节发酵工程及其应用学案设计学习目标1.概述发酵工程及其基本环节。
2.举例说明发酵工程在生产上有重要的应用价值。
自主预习一、发酵工程的基本环节发酵工程一般包括,扩大培养,培养基的配制、,接种,,产品的分离、提纯等方面。
1.选育菌种:性状优良的菌种可以从中筛选出来,也可以通过或获得。
2.扩大培养:工业发酵罐的体积一般为几十立方米到几百立方米,接入的菌种总体积需要几立方米到几十立方米,因此在发酵之前还需要对菌种进行。
3.配制培养基:在菌种确定之后,要选择原料制备培养基。
在生产实践中,培养基的配方要经过才能确定。
4.灭菌:发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。
一旦有杂菌污染,可能导致产量大大下降。
因此和都必须经过严格的灭菌。
5.接种:将扩大培养的菌种和灭菌后的加入发酵罐中。
6.发酵罐内发酵:大型发酵罐有计算机控制系统,能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制。
在发酵过程中,要随时检测培养液中的、等,以了解发酵进程。
还要及时添加必需的,要严格控制、和溶解氧等发酵条件。
7.分离、提纯产物:如果发酵产品是微生物细胞本身,可在发酵结束之后,采用、等方法将菌体分离和干燥,即可得到产品。
如果产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的、和措施来获得产品。
二、发酵工程的应用1.在食品工业上的应用(1)生产传统的发酵产品,如。
(2)生产各种各样的食品添加剂,如通过发酵制得的柠檬酸,由发酵可以得到谷氨酸,谷氨酸经过一系列处理就能制成味精。
(3)生产酶制剂,如α-淀粉酶、β-淀粉酶、脂肪酶等。
2.在医药工业上的应用工程、工程等的广泛应用给发酵工程制药领域的发展注入了强劲动力。
3.在农牧业上的应用(1)生产微生物肥料。
微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的、等来增进土壤肥力,改良土壤结构,促进植株生长,常见的有、等。
(2)生产微生物农药。
微生物农药是利用或来防治病虫害的。
微生物农药作为的重要手段,将在农业的方面发挥越来越重要的作用。
《发酵工程》Fermentation engineering 授课教师：张书祥（Email：zhangshux578@）第一章绪论第一节发酵工程的定义、特点、内容第二节发酵工程的发展历史第三节发酵工业的应用第四节发酵工程的发展趋势第一节发酵工程的定义、特点、内容1、定义1.1发酵工程：利用微生物的性状和机能，通过现代化工程技术，生产人们所需要产品的过程。
如抗生素、酒类、有机酸、基因工程药物等的生产。
发酵过程是以微生物反应为核心的，因此，发酵工程又被称为微生物工程。
1.2生物工程：生命科学应用于产业方面，称为生物工程学。
也就是利用生物体（生物作用剂：微生物、动物细胞、植物细胞等）的机能，通过现代化工程技术，生产人们所需要产品的过程。
生物工程包括：发酵工程、酶工程、基因工程、细胞工程。
发酵工程与生物工程的关系发酵工程是生物工程的重要组成部分，在生物工程中处于中心地位。
无论是从微生物得到酶或用基因工程菌获得产品都必须依赖发酵工程技术。
发酵工程的发展直接影响生物工程的进一步发展。
2、发酵工业的一般特点：2.1生产所用原料通常以淀粉、糖蜜等碳水化合物（可再生资源）为主，辅料包括一定的无机或有机氮源和少量无机盐。
2.2微生物生化反应过程能通过单一微生物代谢活动完成，因而产品在发酵设备中一次合成。
2.3微生物能利用简单的物质合成复杂的高分子化合物。
2.4由于生命体特有的反应机制，微生物能高度选择地在复杂化合物的特定部位进行氧化、还原、官能团导入等转化反应，从而获得某些具有一定经济价值的物质。
发酵工程与化学工程、生化工程的比较工业发酵的过程是依靠微生物细胞生命活动获得目的产物的过程，从根本上区别于化学合成工业和生化工业。
在工业化学过程中没有生物活性物质参与催化。
工业生化过程属于由酶催化的体外酶反应过程，酶具有生物活性。
当酶失活、辅酶耗尽，过程就停止了。
第三节、发酵工业的应用：发酵工程技术已给人类社会生产力的发展带来了巨大的潜力，解决了人类所面临的食品与营养、健康与环境、资源与能源等重大问题。
