【生物课件】2017年选修二3.1微生物发酵及其应用ppt导学课件(人教版)

4．影响发酵过程的主要因素有哪些？
提示：(1)温度：温度对微生物的影响是多方面的。首先， 温度影响酶的活性。此外，温度还会影响发酵液的物理性质， 以及菌种对营养物质的分解吸收等。 (2)pH：pH 能够影响酶的活性，以及细胞膜的带电荷状况。 (3)溶解氧：氧的供应对需氧发酵来说，是一个关键因素。 必须向发酵液中连续补充大量的氧，并要不断地进行搅拌，这 样可以提高氧在发酵液中的溶解度。
酶 将糖类分解成 CO2 和酒精：C6H12O6――→2CO2＋2C2H5OH ＋能量。 酵母菌在生产中的应用十分广泛， 除了我们熟知的酿造、 发面外，还能用于生产有机酸、提取多种酶等。
2．如何选育菌种？
提示： 根据微生物遗传变异的特点， 人们在生产实践中已 经试验出一套行之有效的微生物育种方法。主要包括自然选 育、诱变育种、杂交育种、原生质体融合、基因工程育种等。
发酵过程分析
味精生产的一些措施中，正确的是 A．常用的菌种是谷氨酸棒状杆菌和金黄色葡萄球菌 B．培养基是含有五种营养成分的合成液体培养基 C．在发酵中要控制的只是温度、pH、通气量
(
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D．谷氨酸用 Na2CO3 中和后，再经过过滤、浓缩、离心而成
[解析]
味精生产常用的菌种有谷氨酸棒状杆菌、 黄色短
5．想一想，发酵在食品生产中有哪些方面的应用？
提示：(1)直接利用微生物发酵的产品：馒头、面包、腐乳、 泡菜、葡萄酒等。 (2)生产食品添加剂： 调味剂：味精、醋、酱油等 食品营养增强剂：赖氨酸、维生素等 食品防腐剂：链球菌肽等 食品色素：胡萝卜素等 (3)生产食用有机酸：柠檬酸、L苹果酸和乳酸等。
1．酵母菌具有怎样的特点？它是如何产生酒精的？
提示：酵母菌是单细胞真菌。进行无性生殖时，主要是出 芽生殖，少数为二分裂生殖。有性生殖以形成孢子囊的方式进 行繁殖。酵母菌通常分布在含糖量较高和偏酸性的环境中，如 蔬菜、水果的表面和菜园、果园的土壤中。酵母菌是兼性厌氧 微生物， 在有氧的条件下， 将糖类分解成 CO2 和 H2O： C6H12O6 酶 ＋6H2O＋6O2――→6CO2＋12H2O＋能量；在无氧的条件下，
二、发酵生产过程探秘 1．发酵的含义 利用 微生物 ，在适宜的条程。 _____
2．原理 不同微生物的代谢途径不同，生产的 代谢产物 也不同。 例如：谷氨酸棒状杆菌发酵生产 味精 ；黄色短杆菌发酵生 产 赖氨酸 。
3．发酵过程 (1)选育菌种：可采用自然界选种、 诱变 育种、基因工程 育种等。 (2)配制培养基：根据微生物的营养需要提供 碳源 、氮源、
生长因子 、无机盐和水。 _________
(3)灭菌：培养基和发酵设备均需严格灭菌。利用 单一菌种 发酵。 (4)扩大培养和接种： 大规模生产中需要使 菌种 达到一定数 量；将菌种接种到培养基上，接种时要防止杂菌污染。
(5)发酵罐内发酵：要随时检测发酵进程，要及时满足 营养 需要，还要严格控制 温度 、pH、 溶解氧 等发酵条件。 (6)分离、提纯产物：如果产品是菌体，可采用 过滤 、沉淀 等方法；如果产品是 代谢产物 ，可采用提取、 分离 和纯化措 施来获得产品。 4．发酵工程的应用 (1)生产日常食品：如馒头、面包、腐乳、泡菜、葡萄酒等。 (2)生产 食品添加剂 ：如味精、醋、酱油等。
(4)泡沫：在发酵过程中，通气搅拌、微生物的代谢过程 及培养基中某些成分的分解等，都有可能产生泡沫。发酵过 程中产生一定数量的泡沫是正常现象，但过多的持久性泡沫 对发酵是不利的。 (5)营养物质的浓度：发酵液中各种营养物质的浓度，特 别是碳氮比、无机盐和维生素的浓度，会直接影响菌体的生 长和代谢产物的积累。
3．抗生素、氨基酸、酶制剂等产品为什么能通过微生物发 酵来生产？这与微生物的生长和代谢特点有什么关系？
提示： (1)自然界中的微生物能够从它生存的环境中吸取营养 物质和能量，进行物质的合成与代谢，进行繁衍，这一切生命活 动几乎都是由酶催化的生物反应完成的。因此，在微生物细胞中 存在能够催化各种反应的酶。我们可以从中筛选出能够产生某种 酶较多的微生物，利用该微生物的代谢活动，获得某种产品。 (2)自然界中存在的某些微生物因适应不同的环境， 或因自身 生存的需要而具备产生某种物质的能力，如某些微生物因争夺生 存环境或营养物质，会产生抗生素将其他种类的微生物杀死；微
杆菌等。所用培养基为天然培养基，成分十分复杂。在发酵 过程中，要控制的发酵条件有温度、pH、溶氧、通气量、转 速等，另外还要及时添加必需的培养基组分。故 A、B、C 项 错误。D 项正确，提取出来的谷氨酸用适量的 Na2CO3 溶液 中和后，再经过过滤、浓缩、离心、分离等步骤，便制成了 味精。 [答案] D
(4)20 世纪 40 年代大规模生产 青霉素 、链霉素、金霉素、 土霉素等，抗生素工业兴起。 (5)20 世纪 50 年代以后： 氨基酸 发酵工业、酶制剂工业、 多糖和维生素发酵工业和 维生素 发酵工业规模不断扩大。 (6)20 世纪 70 年代以后，应用具有特殊生产能力的基因工 程菌发酵，来产生 胰岛素 、 生长激素 等。
生物为将环境中的蛋白质、纤维素、淀粉等大分子变成可吸收的 营养物，会产生蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶，将其水解成可吸收 的小分子的多肽或氨基酸、葡萄糖；另外，微生物从环境中能够 得到的营养物质的种类必定有限，不能够满足需要。因此，微生 物细胞会通过合成或分解代谢生产它必需的一些物质，包括氨基 酸、核苷酸等等。这一切都是为满足微生物生存和繁殖的需要， 人们可以利用微生物的这种生产能力，生产各种有用的产品，如 抗生素、氨基酸、酶等。
第1节
微生物发酵及其应用
一、发酵工程史话 (1)1857 年， 法国微生物学家巴斯德实验证明， 酒精发酵是 由活的 酵母 引起的。 (2)1897 年，德国的毕希纳进一步发现了 酶 在酵母发酵中 的作用。 (3)20 世纪 30 年代传统工业生产的产品有：酒精、乳酸、
面包酵母 、丙酮、丁醇、柠檬酸、 淀粉酶 和 蛋白酶 等。 _________