高三生物 微生物发酵及其应用
人教版高中生物选修二3.1《微生物发酵及其应用》ppt课件
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【巩固3】 发酵工程的第一重要工作是选择优良的单一纯种，
消灭杂菌，获得纯种的方法不包括
( )。
A．根据微生物对碳源需求的差别，使用含有不同碳源的
培养基
B．根据微生物需要生长因子的种类，在培养基中增减不
同的生长因子
C．根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比
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(4)生物技术产业时代 现在人们可以将源于动物或植物，甚至源于人的基因转移到 诸如大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌等微生物中，获得具有特 殊生产能力的基因工程菌。由于基因表达的产物均为蛋白 质，因此在工业上利用基因工程菌大规模生产的产品，主要 是用于治疗各种疾病的药物，又称为基因工程药物(如人胰岛 素、人干扰素、人生长激素等，大约有40多种)，同样也可以 用于不同目的的酶(比如用于将葡萄糖转化为高果糖糖浆的葡 萄糖异构酶，用于生产青霉素母核的青霉素酰化酶，用在洗 衣粉中的碱性蛋白酶等等)。除了利用基因工程开发新的产品 外，利用基因工程对传统发酵和现代发酵工业上使用的菌种 进行改造，也获得了巨大成功。
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2． 影响发酵的因素 (1)菌种 发酵是利用微生物来生产产品，因此菌种至关重要。现在 工业上用于生产青霉素的微生物主要是青霉菌，生产味精 的微生物是谷氨酸棒状杆菌，生产柠檬酸的微生物主要是 黑曲霉。这是因为每一种微生物的代谢特征不同，它们产 生特定产物的能力也不同。为了利用发酵生产所需的产 物，不是随便拿来一个菌种就行。直接从自然界分离到的 微生物不一定具有生产特定产物的能力，须在实验室里对 几百株、数千株微生物进行筛选。
高中生物新人教版选择性必修3发酵工程及其应用课件(29张)
2．下列对发酵罐内发酵的相关叙述，不正确的是 ( ) A．该过程是发酵工程的中心环节 B．应随时检测培养液中微生物的种类、产物浓度等 C．要严格控制温度、pH 和溶解氧等发酵条件 D．要及时添加必需的营养成分 答案：B
[归纳提升] 影响发酵过程的因素 (1)温度 ①温度影响酶活性。在最适温度范围内，随着温度的升高，菌 体生长和代谢加快，发酵反应的速率加快。当超过最适温度范 围以后，随着温度的升高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期 缩短，产量降低。 ②温度影响生物合成的途径。例如：金色链霉菌在 30 ℃以下 时，合成金霉素的能力较强，当温度超过 35 ℃时，则只合成 四环素而不合成金霉素。
(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。 (4)泡沫 ①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。 ②过多的持久性泡沫对发酵是不利的。因为泡沫会占据发酵罐 的容积，影响通气和搅拌的正常进行，甚至导致代谢异常。
时还通过摩擦产生了热能。
答案：D
3．有关谷氨酸发酵的叙述中正确的是
()
A．发酵中要不断通入空气
B．培养条件不当将不能得到产品
C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡
D．冷却水可使酶活性下降 解析：进行谷氨酸发酵的菌种是异养需氧型微生物，所以要在
培养过程中不断通入空气，但是必须通入的是无菌空气，普通
空气容易造成杂菌污染。搅拌不但使空气成为小气泡以增加培
(2)由谷氨酸棒状杆菌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)食品工业中经常用到的酶制剂都是通过发酵工程生产的 (×)
微生物在发酵中的作用和应用
微生物在发酵中的作用和应用发酵是一种利用微生物代谢产物来制造并改变食品、饮料、化妆品、医药和工业原料等一系列生产过程的方法。
其基本原理是利用微生物在特定条件下代谢产生的酸、酶或醇类物质，将其运用于生产当中。
本文将介绍微生物在发酵中的作用和应用。
一、微生物在发酵中的作用微生物在发酵中的作用主要是促进物质的代谢和转化。
它们通过催化反应、生产酵素和释放其他代谢产物，来改变原物质的化学性质。
具体来说，微生物在发酵中的作用分为以下几个方面：1、分解和转化复杂物质微生物可以分解和转化复杂物质，如糖、蛋白质和脂肪等。
在发酵过程中，微生物会将这些复杂物质分解为简单物质，转化成了有用的营养物质，从而促进了食品的吸收和利用。
2、生产和释放酶酶是一种能够加速化学反应的蛋白质，是微生物在发酵中生产的主要产物之一。
发酵过程中，微生物会释放出一些特定的酶，如葡萄糖氧化酶、蛋白酶和淀粉酶等，这些酶将被用于转化其他物质。
3、产生有机酸和醇在微生物代谢过程中，会产生醋酸、乳酸和丙酮酸等有机酸，以及酒精、甘油和乙醇等有机醇。
这些产物大多是用来改变发酵食品的口感、营养成分和质量。
4、维生素和氨基酸的生产微生物在发酵过程中还会产生一些维生素和氨基酸等，这些物质对于人类的健康非常重要。
例如，发酵牛奶就可以产生维生素B、维生素K和矿物质等。
5、产生其他有用的代谢产物微生物在发酵过程中还可以产生其他有用的代谢产物，如胡椒碱、青霉素和链霉素等。
这些产物可以用于食品、医药和化工等产业，具有广泛的应用前景。
二、微生物在发酵中的应用微生物在发酵过程中的作用非常重要，其应用也非常广泛。
以下是微生物在不同领域中的主要应用：1、食品行业微生物在食品行业中的应用最为广泛。
例如，发酵饮料如啤酒、酸奶、酒类、酱油和味精等都是微生物发酵产物。
微生物在发酵过程中会释放出一些酵素和其他化学物质，从而影响食品的味道和风味。
此外，微生物还可以生产维生素和其他有益营养素。
高中生物人教版选修2课件：3-1 微生物发酵及其应用
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HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析 S随堂演练
IANLITOUXI
UITANGLIANXI
一
二
三
(5)发酵罐内发酵:要随时检测发酵进程,要及时满足微生物的营 养需求,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。
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一、发酵工程史话 1.1857年,法国微生物学家巴斯德通过实验证明,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,传统发酵工业生产的新产品:酒精、乳酸、面包 酵母、丙酮、丁醇、柠檬酸、淀粉酶和蛋白酶等。 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年代起,氨基酸发酵工业、酶制剂工业、多糖和维生 素发酵工业相继诞生。 6.20世纪70年代以后,获得具有特殊生产能力的基因工程菌,通过 发酵生产胰岛素、生长激素等。
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4.温度对微生物生长的影响 温度主要是通过影响微生物细胞内生物大分子的活性来影响微 生物的生命活动。一方面,随着温度的升高,细胞内的酶促反应速 率加快;另一方面,随着温度的进一步增高,生物活性物质(蛋白质、 核酸等)发生变性,细胞功能下降,甚至死亡。所以,每种微生物都有 其最适生长温度。 5.pH对微生物生长的影响 培养基的pH对微生物生长的影响主要是引起细胞膜电荷变化,以 及影响营养物离子化程度,从而影响微生物对营养物的吸收;pH也 会影响生物活性,如酶的活性。
【高中生物】高中生物知识点：微生物发酵及其应用
【高中生物】高中生物知识点：微生物发酵及其应用微生物发酵及其应用：1、发酵工程的历史发展（1）自然发酵时期早在数千年前，我国劳动人民就懂得酿酒、制酱油、酿醋等。
酿酒工业是历史上最古老的微生物工业，但当时人们并不知道它与微生物的关系，也不清楚发酵的原因，只是靠口传身授，在实践中应用微生物。
例如，嫌气性发酵用于酒类酿造，好气性发酵用于酿醋、制曲，这是古典发酵的特点，这一时期称为自然发酵时期。
（2）纯培养技术时期1667年，荷兰人列文霍克（AntonyVanLeowenhoek）发明了显微镜，揭开了微生物世界的秘密。
随着微生物的发现，1850-1880年法国巴斯德（LouisPasteur）通过实验发现了发酵原理，认识到发酵是由微生物的活动引起的。
随着微生物纯培养技术的逐步完善，开创了人为控制微生物的新时代。
采用杀菌操作，发明了简便的密闭式发酵罐等技术设备，使发酵失败现象（如腐败）大大减少，即人工控制环境条件使发酵效率迅速提高。
嫌气性发酵由此逐步发展起来，产品包括酒精、丙酮、丁醇等。
在世界范围内利用微生物分解代谢进行规模化工业生产经历了100多年的历史。
因此，微生物纯培养技术的创立是微生物工程发酵技术发展的第一个转折时期。
（3）通气搅拌的好气性发酵工程技术时期1929年，英国细菌学家傅莱明（Fleming）发现了青霉素。
随着青霉素大规模生产的成功，实验室采用摇瓶通风培养以及空气纤维过滤的高效除菌，在20世纪40年代创立了好气性发酵通气搅拌工程技术。
抗生素工业的兴起不仅使微生物技术应用到医药工业，而且大大促进了好气性发酵工程和微生物工业的发展。
微生物工程已经从分解代谢转为生物合成代谢，可以利用微生物合成积累大量有用的代谢产物，如各种有机酸、酶制剂、维生素、激素等，这已超越微生物正常代谢的范围。
因此，通气搅拌的好气性发酵工程技术的创立是微生物工程发酵技术发展的第二个转折时期。
（4）人工诱变育种与代谢控制发酵工程技术时期随着微生物遗传学、生物化学和分子生物学的发展，促进了20世纪60年代氨基酸、核苷酸微生物工业的建立，这是遗传水平上控制微生物代谢的结果。
微生物发酵及其应用-北师大版选修2生物科学与社会教案
微生物发酵及其应用-北师大版选修2 生物科学与社会教案一、概述微生物发酵是指利用微生物的代谢过程，在适宜条件下，将一些物质转化成另一些物质的生物过程。
发酵技术广泛应用于食品、药品、化工、环保、农业等多个领域。
本教案将从微生物的发酵及其应用入手，介绍微生物的分类、微生物代谢、发酵原理及在生产中的应用。
二、微生物的分类微生物按分类不同可以分为细菌、真菌和病毒。
其中，细菌属于单细胞生物，不具有细胞核和真核细胞所具有的细胞结构；真菌属于多细胞生物，由真核细胞组成，不同种类的真菌可以形成菌丝、子囊、子实体等不同形态；病毒则是一类依赖于寄生宿主生存的侵入性微生物。
三、微生物代谢微生物的代谢分为两大类：有氧代谢和无氧代谢。
所谓有氧代谢，是指微生物在充足的氧气条件下进行的代谢过程。
在有氧的条件下，微生物通过氧化代谢产生能量，同时分解有机物质。
无氧代谢则是指微生物在缺氧的条件下进行的代谢过程，常见有乳酸经发酵和乙醇经发酵两种。
四、发酵原理发酵在微生物应用中占有重要地位。
所谓发酵，是指利用微生物代谢活动，将物质经过转化产生有用产品的生物过程。
发酵过程需要有一定的碳源和氮源以及适宜的水分、温度和pH值条件。
发酵过程中微生物会逐渐消耗基质，产生大量的代谢产物，这些产物具有重要的经济价值。
五、微生物发酵在生产中的应用微生物发酵技术广泛应用于多个领域。
以下列举一些主要的应用：1. 食品生产发酵技术在食品生产中应用广泛。
例如，酸奶、面包、酱油、葡萄酒、啤酒等多种食品制作过程中都需要用到发酵技术。
利用微生物的代谢过程，可以使原料得到美味可口的食品。
2. 药品生产微生物发酵技术在药品生产中也应用广泛。
例如，青霉素、链霉素等多种药物都是通过微生物发酵技术获得的。
3. 化工工业微生物发酵技术在化工工业中也绰绰有余。
例如，通过微生物发酵可以制备酒精、丙酮等多种产物。
同时，通过微生物代谢可以能有效地对各种环境污染物进行降解和转化，环保效果显著。
高中生物3.1 微生物发酵及其应用 教案新人教版选修2
《微生物发酵及其应用》教学设计与案例
目标的确定
与本节对应的课程标准具体内容是“举例说出发酵与食品生产”，而本节标题定为《微生物发酵及其应用》。
事实上，微生物发酵在现实生活中远远超出了食品工业的范畴。
因此，本节内容一开始时并没有局限于食品生产，而是从比较大的视角──发酵工程史话引入，然后探秘发酵过程，再举例说出发酵与食品生产的关系。
为此，本节主要教学目标确定为：通过了解发酵工程发展的历史，体验科学、技术、社会三者间的关系；说出微生物发酵生产的基本过程；举例说出微生物发酵与食品生产的关系；关注与微生物发酵有关的社会问题等。
教学设计思路
教学实施的程序
师：现在人们能够利用微生物发酵来大规模地生
6.5×105 t。
你想知道味精是怎样在现代化的工厂
中生产出来的吗？请大家翻到教科书P76～77。
现代发
板书：酵工业的生产过程非常复杂，为避繁就简，突出主干，。
高中生物第3章生物科学与工业31微生物发酵及其应用课件新人教选修2
常见的几类食品添加剂
【例 1】(04年上海试题 )在将鲜牛奶制成
酸奶的过程中，盛鲜奶的的容器必须密封 的主要原因是防止
（A ）
A.空气进入容器 B.产生的乳酸分解 C.水分过渡蒸发 D.灰尘调入容器
(04年广东高考题)利用酵母菌发酵长生 酒精时，投放的适宜原料和产生酒精 阶段要控制的必要条件分别是
⑺在黄色短杆菌培养过程中要进行灭菌。灭菌是指杀死一定环境中所有微生物的 _______________________________________。 ⑻在黄色短杆菌培养过程中，如果培养基的 pH发生变化，将影响黄色短杆菌细胞 中的_______________________________________等，从而影响黄色短杆菌对 营养物质的吸收。
扩大培养和 接种
发酵过程： 随时了解发酵 进程，及时添加必需的培 养基组分，严格控制温度、 pH、溶氧、通气量与转速 等分发离酵提条纯件菌代。体谢：产用物过：滤用、蒸沉馏淀、方萃法取、离子
交换等方法
发酵工程的应用
（1）医药工业： 1．发酵工程能生产人们所需的药品。
例如：通过青霉发酵能生产青霉素。 2．通过发酵工程能生产基因药品。
例如：将合成的人的胰岛素基因转 移到大肠杆菌细胞内构建成“工程 菌”，再通过培养“工程菌”即可 获得人的胰岛素。
（2）食品工业： ①传统发酵产品
②生产各种食品添加剂
③解决粮食短缺问题 （如单细胞蛋白的生产）
通过发酵可获得大量的 微生物菌体 ——单细胞蛋白。 ?20 世纪 80 年代中期全世界的单细胞蛋白年产量已达 2.0x107t ，广泛用于食品加工和饲料中。 ?单细胞蛋白食品优点 :高蛋白,低脂肪
（C ）
A.玉米粉和氧 B.大豆粉和有氧 C.玉米粉和无氧 D.大豆粉和无氧
高中生物第3章生物科学与工业3.1微生物发酵及其应用课件新人教版选修220170428220
•传统发酵工业阶段（19世纪末—20世纪20年 代人们才开始了解发酵现象的本质 ，采用开放式的发酵方式， 生产过程较为简单，对生产设备要求不高，规模一般不大 。）
传统微生物发酵中，发酵的作用？
现代发酵工业阶段（ 20世纪40-50年代生产技术要
求高；生产规模大；技术发展速度快；菌种的生产能力大幅度提高， 新产品、新技术、新设备的应用达到前所未有的程度。 工程菌
生物技术产业阶段 （ 20世纪70年代利用构建的基因
）
二、什么是发酵？发酵食品 P41
• 发酵：在一定条件下，利用微生物的生命活动大 量生成或积累特定代谢产物或菌体的过程。
发酵食品：农副产品的原料利 用发酵方法生产和加工制作的 食品。
微生物的应用
• 请说出几种发酵食品
• 面酱、腐乳、面包、馒头、酒酿、豆豉、霉干菜、 酸菜、泡菜、酱、酿造食醋、酿造酱油、各种酒类、 酸奶、奶酪
微生物发酵及其应用
1、举例说出利用微生物发酵生产的5种食品
啤酒、果酒、食醋、面包、酸奶、腐乳、 豆豉、霉干菜、酸菜、酱油、酸味剂、甜 味剂
食品添加剂是指为改 善食品品质、防腐等 需要而加入食品中的 化学合成或天然物质， 只要食品添加剂的使 用符合国家有关规定， 它对人体便是无害的。
微生物的应用
• 泡菜：请参看《生物技术实践》的专题1的 课题3（乳酸菌） • 腐乳：请参看《生物技术实践》的专题1的 课题2（毛霉、青霉、酵母、曲霉等）
• 酸菜：与泡菜类似。
发酵食品的生产
• 现代发酵生产
• 采用现代化工程技术手段，利用微生物的某些特 定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生 物应用于工业生产过程的一种新技术。
微生物的应用
• 醪糟：又称酒酿，是大米经蒸煮后，接种根 霉，在好氧条件下，发酵生产的含低浓度酒 精和不同糖分的食品。根霉在生长时会产生 大量的淀粉酶，将大米中的淀粉水解成葡萄 糖，同时利用部分葡萄糖发酵产生酒精。由 于使用的根霉菌种不同，可以生产不同酒精 度、不同甜度和不同香味的醪糟。
人教高中生物选修2第3章 第1节微生物发酵及其应用
（） A．玉米粉和有氧 B．大豆粉和有氧 C．玉米粉和无氧 D．大豆粉和无氧
练习
• 关于单细胞蛋白叙述正确的是B（ ）
A．是从微生物细胞中提取的蛋白质 B．通过发酵生产的微生物菌体 C．是微生物细胞分泌的抗生素 D．单细胞蛋白不能作为食品
单细胞蛋白是利用淀粉或维生素的水解液，制糖工业的 废液，石化产品等为原料，通过发酵获得大量的微生物菌体， 所以不是特指微生物的某种蛋白质或抗生素；单细胞蛋白含 有丰富的蛋白质，如真菌蛋白可作为食品。
微生物发酵及其应用
为什么要利用微生物？
• 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？
1、某些微生物因争夺生存环境或营养物，会产生抗 生素将其他种类的微生物杀死。
2、微生物会产生蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶，将营 养物质水解成可吸收的小分子的多肽或氨基酸、葡 萄糖 。
微生物的应用
• 酒类：如果酒（葡萄酒等）、米酒、白酒等； • 有机溶剂：如乙醇、丙酮、丁醇、甘油； • 有机酸：如醋酸、乳酸、葡萄糖酸、柠檬酸、酒石酸、衣康酸、
长链二元酸（以十三到十八碳的直链烷烃为原料的发酵产品）； • 氨基酸：如谷氨酸（单谷氨酸钠又称味精）、赖氨酸、亮氨酸、
异亮氨酸、缬氨酸、精氨酸、丝氨酸、丙氨酸、酪氨酸、苏氨 酸、色氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸等； • 核苷酸及其类似物：如鸟嘌呤核苷酸（5’-GMP）、肌苷酸 （5’-IMP）、腺嘌呤核苷酸（5’-AMP）、黄嘌呤核苷酸 （5’-XMP）等； • 抗生素：包括疾病治疗的药用抗生素，农业和畜牧业用于防病 抗病的抗生素，如青霉素、头孢霉素、链霉素、四环素、土霉 素、红霉素、稻瘟素、井岗霉素、春日霉素等等； • 多糖：如黄原胶、普鲁兰等； • 酶：如碱性蛋白酶（洗涤剂）、中性蛋白酶（洗涤剂等）、脂 肪酶（洗涤剂）、α-淀粉酶（淀粉水解）、葡萄糖淀粉酶（葡 萄糖生产）、葡萄糖异构酶（高果糖糖浆生产）、纤维素酶 （纤维素水解、纺织品加工）、果胶酶（食品、水果加工等）、 凝乳酶（奶酪制造）、青霉素酰化酶（青霉素母核生产）、天
微生物学中的发酵技术及其应用
微生物学中的发酵技术及其应用发酵技术是指利用微生物在一定的环境条件下进行代谢反应的过程，经过这个过程可以生产出大量的有用物质。
这些物质包括食品、药品、化学品等等。
发酵技术主要利用了微生物生长和代谢过程中的产物，利用这些产物来实现有益的生产。
在微生物学中，发酵技术是一个非常重要的学科领域，它在现代化工、医药、食品行业等领域中都有广泛的应用。
一、发酵技术的基础发酵技术的基础在于微生物的生长和代谢。
微生物在一定的环境条件下能够进行生长和繁殖，随着生长过程的进行，微生物所代谢生产的物质也在不断地增加。
发酵技术主要是利用微生物在繁殖和代谢过程中所产生的酸、酒精、乳酸、酱油等有用物质来进行生产。
二、发酵技术的种类发酵技术包括了不少的种类，不同的发酵技术可以生产出不同的有用物质。
在微生物学中，常见的发酵技术包括了以下几种：1. 酵母发酵：酵母发酵是利用酿酒酵母进行发酵制造啤酒、葡萄酒等饮品。
2. 乳酸菌发酵：乳酸菌发酵是利用乳酸菌进行发酵生产乳酸，这种发酵技术可以用在酸奶制品、腌菜、酱油等食品的生产中。
3. 醋酸菌发酵：醋酸菌发酵是利用醋酸菌进行发酵制造醋，在饮食中有着广泛的应用。
4. 有机酸发酵：有机酸发酵是利用微生物在代谢过程中产生的有机酸，比如琥珀酸、丙酮酸等有机酸制造食品添加剂、工业化学品等产品。
三、发酵技术的应用发酵技术在现代工业中的应用越来越广泛。
下面我们就来看一下发酵技术在不同领域中的应用：1. 食品工业：乳品生产、葡萄酒、啤酒、酱油、生菜等食品的发酵技术是食品工业中应用最广泛的领域。
2. 医药工业：发酵技术在医药工业中有着广泛的应用，它可以制造出很多种药物，例如：生物合成药物、细胞培养等药物。
3. 化工工业：发酵技术不仅在食品工业和医药工业中有广泛的应用，它也在化工工业中有不小的发挥。
微生物可以生产出一些化学品，如酒精、醋酸、丙酮酸等，这些产物都可以被用来制造其他化学品。
四、发酵技术的发展趋势发酵技术的发展趋势是向着生态、安全、高效的方向发展。
高三生物微生物发酵及其应用知识点
精心整理高三生物微生物发酵及其应用知识点发酵工程的概念和内容发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种(2)(3)的工程学问题，一般分别把它们称为发酵工程的上游、中游和下游工程。
(4)微生物是发酵工程的灵魂。
近年来，对于发酵工程的生物学属性的认识愈益明朗化，发酵工程正在走近科学。
(5)发酵工程最基本的原理是发酵工程的生物学原理。
(6)发酵工程有三个发展阶段。
现代意义上的发酵工程是一个由多学科交叉、融合而形成的技术性和应用性较强的开放性的学科。
发酵工程经历了“农产手工加工——近)，通过发酵工业化生产的几十年实践，人们逐步认识到发酵工业过程是一个随着时间变化的(时变的)、非线性的、多变量输入和输出的动态的生物学过程，按照化学工程的模式来处理发酵工业生产(特别是大规模生产)的问题，往往难以收到预期的效果。
从化学工程的角度来看，发酵罐也就是生产原料发酵的反应器，发酵罐中培养的微生物细胞只是一种催化剂，按化学工程的正统思维，微生物当然难以发挥其生命特有的生产潜力。
于是，追溯到作坊式的发酵生产技术的生物学内核(微生物)，返璞归真而对发酵工程的属性有了新的认识。
发酵工程的生物学属性的认定，使发酵工程的发展有了明确的方向，发酵工程进入了生物工程的范畴。
利用微学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。
现代发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等。
从广义上讲，发酵工程由三部分组成：是上游工程，中游工程和下游工程。
其中上游工程包括优良种株的选育，最适发酵条件(pH、温度、溶氧和营养组成)的确定，营养物的准备等。
中游工程主要指在最适发酵条件下，发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。
高中生物《发酵工程及其应用》微课精讲+知识点+课件教案习题
↓重点知识：1.发酵工程:是根据生物学,化学和工程学的原理进行工业规划的经营和开发微生物,动植物细胞及其亚细胞组分,进而利用生物体所具有的功能元件来提供商品而服务于社会的一门综合性科学技术.2.发酵动力学:研究微生物生长,产物合成,底物消耗之间动态定量关系,定量描述微生物生长和产物形成的过程.3.生物反应过程特点：①发酵原料的选择和预处理②菌种的选育和扩大培养③微生物发酵和控制④产品的分离和纯化发酵工程知识点：1、菌种培育由于从自然界分离的菌种不一定能满足生产的要求，因此必须对菌种进行改造，如何改造培育优良菌种呢？第一，生产微生物直接合成的产物，即微生物的天然产品，如抗生素、氨基酸等，先从自然界分离出相应的菌种，再用物理或化学的方法进行诱变育种，从中筛选出产量高的菌株用于生产。
例如生产用青霉菌的培育过程。
第二，生产微生物不能合成的产物，如人的生长激素、胰岛素等产品，则用细胞工程、基因工程对微生物的遗传特性进行定向的改造，构建工程菌来达到生产相应产品的目的。
例如单克隆抗体、白细胞介素—2、抗血友病因子的生产。
2、两次培养发酵工程的几个环节中有两次对微生物进行培养，第一次是对菌种的扩大培养，第二次是发酵生产产品过程时的培养。
它们有何区别呢？第一，两次培养的目的不同。
扩大培养是为了让菌种在短时间内快速繁殖，以便得到大量的菌种用于生产。
而发酵过程的培养是为了获得生物产品、单细胞蛋白或者是发酵产物。
第二，两次培养的条件不相同。
例如：酒精发酵，扩大培养要在有氧的条件下进行，让酵母菌进行有氧呼吸，获得的能量多，短时间内大量繁殖使自己在培养基中成为优势种群，发酵过程的培养要在厌氧的条件下进行才能产生酒精；又如谷氨酸发酵，谷氨酸棒状杆菌扩大培养要求C：N＝4：1，菌体大量繁殖，发酵过程的培养C：N＝3：1才能大量合成谷氨酸。
3、菌体生长规律研究微生物的生长规律是为发酵提供理论依据，是将少量的单一菌种接种到恒定容积的液体培养基中，在适宜条件下培养并定期取样测定菌体的群体生长规律，由于营养物质有限，菌体生长有调整期、对数期、稳定期、衰亡期四个阶段。
高中生物 3.1 微生物发酵及其应用课件 新人教版选修2
解析：选D。不同的发酵产品其分离方法各不相同，
有的需要过滤、沉淀，而有的则需要进行蒸馏、萃 取或离子交换。
第二十六页，共40页。
要点二 影响发酵过程的主要因素 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。在最适温度范围内，随着温度的升高，菌体 生长和代谢加快，发酵反应的速率加快。当超过最适 温度范围以后，随着温度的升高，酶很快失活，菌体 衰老，发酵周期缩短，产量降低。
(3)整个过程的中心阶段是发酵，在此阶段需随时取样、 检 测 ____要 及 时 添 加
________ ， 同 时 严 格 控 制 __________________ 。 (4)若⑥是单细胞蛋白的话，⑥是________________。 氨基酸、维生素属⑦中的__________产物。
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情景导引
“何以解忧，惟有杜康”， 悠久的中华文化，可以说也是 酒的文化，“无酒不成席”的 传统依然影响着我们。你知 道酒的生产流程吗？在生产 中用到哪些微生物？
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基础自主梳理
1．1857年，法国微生物学家巴斯德通过实验 证明，酒精发酵是由活的__酵__母___引起的。
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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 防止杂菌污染。
高三生物 微生物发酵及其应用
链霉素、金霉素等相继问世，从 而兴起了抗生素工业，抗生素生 产的经验和设备很快被引用到其 他发酵产品的生产上，极大地促 进了这些产业的迅速发展，形成 了现代发酵工业
20世纪60年代的氨基酸发酵 工业，70年代的酶制剂工业， 80年代的多糖、维生素发酵 工业、90年代生物大分子发 酵技术相继诞生.
Байду номын сангаас
日常食品中,有许多是直 接利用微生物发酵的产 品,如:馒头、面包、腐乳、 泡菜、葡萄酒等
许多食品添加剂都 是利用发酵生产的
思考与探究
1.发酵工业经历了哪几个阶段？每个阶段 有什么特点？
2.请举一例说出在发酵生产的过程中，可 以控制哪些条件以影响微生物的生长和繁 殖？
3.在馒头的生产过程中，如果面团放置时 间过长，作出的馒头有酸味，请分析可能 的原因是什么？
普通高中课程标准实验教 科书生物选修
生物科学与社会
人民教育出版社
第3章 生物科学与工业
第1节 微生物发酵及其应用
一:发酵工业历程
1.原始发展时期 相传在埃及和中亚两河流域,在公元 前40世纪至公元前30世纪开始酿酒. 我国利用微生物进行谷物酒类发酵, 至少是在四千年前的龙山文化时期. 夏禹时期已有了关于仪侠酿旨酒,夏 少康(杜康)造秫酒的记载.
现代发酵工业时期的技术 要求高、生产规模大、技 术发展速度快；因此，菌 种的生产能力大幅度提高， 新产品、新技术、新设备 的应用达到前所未有的程 度
4.生物技术产业时代
20世纪70年代以后，分子生物学的迅 速发展，促进了基因工程的发展和应 用.采用基因工程的方法还可以将动物 或植物的基因转移到微生物中,获得具 有特殊生产能力的基因工程菌、再通 过发酵技术大量生产人们所需要的产 品，如：胰岛素、生长激素等
2024届高三生物一轮复习第33讲 传统发酵工程及发酵技术的应用
4．泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
发酵时期
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
发酵初期 少(有O2，乳酸菌 活动受抑制)
增加(硝酸盐还原菌的作用 少
)
最多(乳酸抑制其 积累、增多、下降(硝酸盐还原菌受抑制，
发酵ห้องสมุดไป่ตู้期
他菌活动)
pH下降
部分亚硝酸盐被分解)
发酵时期
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
减少(乳酸继续积累，pH 继续增多， 下降至相对稳定(硝酸 发酵后期
(2)怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ 提示：要对温度、pH、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合 微生物的生长繁殖，同时及时添加必要的营养组分。
2．选择性必修3 P22～23图19：某生产谷氨酸的发酵装置，在中性和弱 碱性条件下会积累谷氨酸，但在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N乙 酰谷氨酰胺，由此可知_________________________。 提示：环境条件不仅影响微生物的生长繁殖，而且也会影响微生物的代 谢物的形成
2．在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会产生气泡，这是因为 ________________；如果是用紫色葡萄制作葡萄酒，随着发酵时间的延 长，由果皮进入发酵液的______________________会越来越多，因而发 酵液的颜色会逐渐加深变成深红色。果醋发酵过程中一般不会出现气泡， 发酵完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是________膜。 提示：酵母菌发酵产生CO2 花青素 醋酸菌
判断
1．发酵的实质是将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的
过程。( )
√
2．乳酸菌是厌氧细菌，无氧呼吸产物是乳酸与CO2。( × ) 3．亚硝酸盐会危害人体健康，一定要禁止食用。(× )
人教版高三生物微生物发酵及其应用知识点
發酵工程的概念和內容發酵工程是指採用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用於工業生產過程的一種新技術。
發酵工程的內容包括菌種的選育、培養基的配製、滅菌、擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純等方面。
(1)“發酵”有“微生物生理學嚴格定義的發酵”和“工業發酵”，詞條“發酵工程”中的“發酵”應該是“工業發酵”。
(2)工業生產上通過“工業發酵”來加工或製作產品，其對應的加工或製作工藝被稱為“發酵工藝”。
為實現工業化生產，就必須解決實現這些工藝(發酵工藝)的工業生產環境、設備和過程控制的工程學的問題，因此，就有了“發酵工程”。
(3)發酵工程是用來解決按發酵工藝進行工業化生產的工程學問題的學科。
發酵工程從工程學的角度把實現發酵工藝的發酵工業過程分為菌種、發酵和提煉(包括廢水處理)等三個階段，這三個階段都有各自的工程學問題，一般分別把它們稱為發酵工程的上游、中游和下游工程。
(4)微生物是發酵工程的靈魂。
近年來，對於發酵工程的生物學屬性的認識愈益明朗化，發酵工程正在走近科學。
(5)發酵工程最基本的原理是發酵工程的生物學原理。
(6)發酵工程有三個發展階段。
現代意義上的發酵工程是一個由多學科交叉、融合而形成的技術性和應用性較強的開放性的學科。
發酵工程經歷了“農產手工加工——近代發酵工程——現代發酵工程”三個發展階段。
發酵工程發源於家庭或作坊式的發酵製作(農產手工加工)，後來借鑒於化學工程實現了工業化生產(近代發酵工程)，最後返璞歸真以微生物生命活動為中心研究、設計和指導工業發酵生產(現代發酵工程)，跨入生物工程的行列。
原始的手工作坊式的發酵製作憑藉祖先傳下來的技巧和經驗生產發酵產品，體力勞動繁重，生產規模受到限制，難以實現工業化的生產。
於是，發酵界的前人首先求教於化學和化學工程，向農業化學和化學工程學習，對發酵生產工藝進行了規範，用泵和管道等輸送方式替代了肩挑手提的人力搬運，以機器生產代替了手工操作，把作坊式的發酵生產成功地推上了工業化生產的水準。
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从19世纪末到20世纪30年代,随着人们 对微生物世界认识的不断深入和发展, 利用微生物生产的新产品不断出现, 如:酒精、乳酸、面包发酵、丙酮、 丁醇、柠檬酸、淀粉酶和蛋白酶等.
采用开放式的发酵方式,生产过程较 为简单,对生产设备要求不高,规模一 般不大,因此被称为传统发酵工业
3.现代发酵工业时期 20世纪40年代初,澳大利亚病理学 家弗洛里和德国的生物化学家钱 恩与许多科学家合作,研究出了 大规模生产青霉素的方法,使青 霉素的生产实现了产业化,并于 1943年用于临床实验.
现代发酵工业时期的技术 要求高、生产规模大、技 术发展速度快；因此，菌 种的生产能力大幅度提高， 新产品、新技术、新设备 的应用达到前所未有的程 度
4.生物技术产业时代
20世纪70年代以后，分子生物学的迅 速发展，促进了基因工程的发展和应 用.采用基因工程的方法还可以将动物 或植物的基因转移到微生物中,获得具 有特殊生产能力的基因工程菌、再通 过发酵技术大量生产人们所需要的产 品，如：胰岛素、生长激素等
干 扰 素 生 产 车 间
二:发酵的生产过程
发酵是利用微生物，在 适宜的条件下，将原料 经过特定的代谢途径转 化为人类所需要的产物 的过程.
谷氨酸棒 状杆菌合 成谷氨酸 的途径
黄色短杆菌合成 赖氨酸的途径
微生物发酵生产流程
发酵工程生 产产品的流 程简图
高压蒸汽灭菌锅
发酵罐的结构示意图
三:发酵与食品生产
第3章 生物科学与工业
第1节 微生物发酵及其应用
一:发酵工业历程
1.原始发展时期 相传在埃及和中亚两河流域,在公元 前40世纪至公元前30世纪开始酿酒. 我国利用微生物进行谷物酒类发酵, 至少是在四千年前的龙山文化时期. 夏禹时期已有了关于仪侠酿旨酒,夏 少康(杜康)造秫酒的记载.
随着社会的发展,又出现制 酱和酱油、醋、泡菜、奶酒、 干酪技术和面团发酵.这个 时期，发酵素等相继问世，从 而兴起了抗生素工业，抗生素生 产的经验和设备很快被引用到其 他发酵产品的生产上，极大地促 进了这些产业的迅速发展，形成 了现代发酵工业
20世纪60年代的氨基酸发酵 工业，70年代的酶制剂工业， 80年代的多糖、维生素发酵 工业、90年代生物大分子发 酵技术相继诞生.
日常食品中,有许多是直 接利用微生物发酵的产 品,如:馒头、面包、腐乳、 泡菜、葡萄酒等
许多食品添加剂都 是利用发酵生产的
思考与探究
1.发酵工业经历了哪几个阶段？每个阶段 有什么特点？
2.请举一例说出在发酵生产的过程中，可 以控制哪些条件以影响微生物的生长和繁 殖？
3.在馒头的生产过程中，如果面团放置时 间过长，作出的馒头有酸味，请分析可能 的原因是什么？
2.传统发酵时期 显微镜的发明让人们能够认识微 生物世界,1867年法国微生物学家巴 斯德通过实验证明了酒精发酵是 由活的酵母引起的,而其他不同的 发酵产物则是由不同微生物产生.
1897年德国的毕希纳进一步 发现,即使将酵母磨碎,仍然 能使糖发酵形成酒精,他将这 种具有发酵能力的物质称为 酶.从而人们才开始了解发酵 现象的本质.