資源簡介

第3節　發酵工程及其應用
學習目標:
1.概述發酵工程的一般流程
2.闡明發酵工程利用現代工程技術及微生物的特定功能,工業化生產人類所需產品
3.舉例說明發酵工程在醫藥、食品及其他工農業生產上有重要的應用價值
學習內容：
一、發酵工程的基本環節
1.發酵工程一般包括 ， ， ，
， 等方面。
(1)配制培養基：結合 特點配制培養基
(2) ：避免因雜菌污染而影響產品品質和產量
(3)選育菌種：菌種的三個來源: ， ，
(4) ：快速增加菌種數量
(5) ：避免因雜菌污染而影響產品品質和產量
(6)發酵罐內發酵：
a.監測并控制溫度、pH、 、罐壓等發酵條件使發酵全過程處于最佳狀態
b.隨時檢測培養液中 、 等,以了解發酵進程,還要及時添加必需的營養組分等。
(7)分離、提純產物：
a.若發酵產品是微生物細胞本身,可在發酵結束之后采用 、 等方法將菌體分離、干燥
b.若發酵產品是代謝物,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
2.發酵罐
(1)溫度、pH、溶解氧是影響代謝途徑的重要因素。應根據代謝途徑控制發酵條件，如谷氨酸發酵過程需要 供應，在 性條件下會積累谷氨酸；在 性條件下則容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺。
(2)傳統發酵技術得到的產品一般不進行分離、提純，而發酵工程得到的產品需根據發酵產品類型進行分離、提純。
(3)發酵生產排出的氣體和廢棄物 （能不能）直接排放到外界環境中。　
(4)培養基和發酵設備都必須經過嚴格的 。
(5) 的控制直接影響發酵產品的質和量。
(6)發酵工程可大批量生產發酵產品，降低相應的生產成本和使用成本。　
二、發酵工程的應用
1.在食品工業上的應用
(1)生產 產品,如醬油、各種酒、醋等
(2)生產食品添加劑，如檸檬酸、 (加工成味精)等
(3)生產 :如淀粉酶、果膠酶、氨基肽酶、脂肪酶等
2.在醫藥工業上的應用
(1)生產抗生素,如誘變青霉菌得到高產菌株用于生產
(2)結合 工程培育能夠生產動植物激素的“工程菌" ,用來生產激素
(3)結合基因工程生產疫苗等
3.在農牧業上的應用
(1)生產 :利用微生物在代謝過程中產生的有機酸、生物活性物質等來增進土壤肥力，改良土壤結構,促進植株生長常見的有根瘤菌肥、固氧菌肥等
(2)生產 :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生毒蛋白來防治多種農林蟲害
(3)生產 ：如用單細胞蛋白制成的微生物飼料,能使家畜、家禽增重快，產奶或產蛋量顯著提高,在青貯飼料中添加乳酸菌,可以提高飼料的品質,使飼料保鮮,動物食用后還能提高免疫力
4.在其他方面的應用
(1)對解決資源短缺與環境污染問題有重要意義,如利用纖維廢料發酵生產 等能源物質
(2)一些極端微生物的應用,如利用嗜熱菌、嗜鹽菌來生產洗滌劑,嗜低溫菌有助于提高
產品的產量
三、課堂練習
1.下列有關發酵工程應用的敘述，正確的是(　　)
A.發酵完成后分離出的菌體均可作為動物飼料
B.發酵工程不能用于傳統發酵食品的生產
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
D.將發酵液中的微生物分離出來就是微生物肥料，可大大增進土壤肥力
2．發酵工程廣泛應用于多個行業，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．黑曲霉可作為釀制醬油、生產檸檬酸的菌種
B．啤酒釀制終止后，可得到啤酒、單細胞蛋白等產品
C．用纖維廢料發酵得到酒精，可減少環境污染、減緩能源短缺問題
D．用液體培養基可大規模生產新冠病毒減毒疫苗
3．目前發酵工程在醫藥工業上的應用還沒有實現的是(　　)
A．生產抗生素 B．生產免疫調節劑
C．生產激素 D．生產紫杉醇
答案
一、1.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
(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)擴大培養 (5)接種 (6)a.溶解氧b.微生物數量 產物濃度 (7) a.過濾 沉淀
2. 排氣管 排出口 溫度 進入口 空氣
(1)充足的氧氣 中性和弱堿 酸
(3)不能
(4)滅菌
(5)發酵條件
二、1. (1)傳統發酵 (2)食品添加劑 谷氨酸 (3)酶制劑
2. (1)青霉素(2)基因
3.在農牧業上的應用
(1)微生物肥料 (2)微生物農藥 (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，不適合作為動物飼料，A錯誤；利用發酵工程能生產傳統發酵食品，B錯誤；微生物肥料是指微生物代謝產生的有機酸、生物活性物質等，D錯誤。
2.答案　D
解析　黑曲霉產生的蛋白酶可將大豆中的蛋白質分解為小分子的肽和氨基酸，進一步加工為醬油，檸檬酸也可通過黑曲霉發酵獲得，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胞(單細胞蛋白)，將濾液加工后得到啤酒，B正確；纖維廢料分解得到葡萄糖，其經過發酵得到酒精，既減少了環境污染，又減緩了能源短缺問題，C正確；新冠病毒減毒疫苗是新冠病毒經過減毒處理得到的，需用特定的動物細胞進行培養，病毒不能獨立地在液體培養基中生長繁殖，D錯誤。
3.答案　D
解析　紫杉醇、青蒿素前體等化合物目前只能從植物體中分離提取，還不能用微生物來生產。

展開更多......

收起↑