生物人教版（2019）选择性必修3 1.3发酵工程及其应用（课件共43张ppt）
文档属性
| 名称 | 生物人教版（2019）选择性必修3 1.3发酵工程及其应用（课件共43张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 106.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-06 21:04:41 | ||
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文档简介
(共43张PPT)
发酵工程及其应用
从社会中来
青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。早期科学家只能从青霉菌中提取少量青霉素，它的价格贵如金。随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步入了产业化生产的道路如今，1瓶规格160万单位的青霉素注射剂的价格只要1元左右。那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？
目录
Contents
1
发酵工程的基本环节
2
发酵工程的应用
1
发酵工程的基本环节
（1）发酵工程的概念：
利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，规模化生产对人类有用的产品。
①微生物：
自然界的微生物
诱变育种的微生物
基因重组的微生物
（常规菌）
（工程菌）
②产 品：
包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。
③实 质：
利用微生物进行产品生产。
(2)发酵工程的基本环节：
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
(2)发酵工程的基本环节：
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
②②
①方法：
自然界直接筛选性状优良的常规菌种；
通过诱变育种或基因工程育种获得。
②实例：
选产酸量高的黑曲霉生产柠檬酸；
使用基因工程改造的啤酒酵母生产啤酒。
1
发酵工程的基本环节
(2)发酵工程的基本环节：
配置培养基
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
②②
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
扩大培养的原因：
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。
怎样扩大培养？
将培养到增长速率最快时期的菌体分开，再进行培养。
(2)发酵工程的基本环节：
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
②②
①配置培养基要遵循的原则：
即营养物质满足微生物的需要，营养物质的浓度及配比恰当，物理、化学条件适宜等。
②配置的培养基应包括微生物生长所需的碳源、氮源、水、无机盐及特殊营养要求。
③配置的培养基要经过反复试验才能大规模应用。
(2)发酵工程的基本环节：
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
②②
①发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种。
②灭菌的原因：
杂菌与菌种之间形成种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。
③实例：
在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，杂菌分泌青霉素酶就会将青霉素分解掉。
(2)发酵工程的基本环节：
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
接种
(2)发酵工程的基本环节：
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
②②
①发酵过程的监控：
要在发酵过程中随时取样，检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程；
及时添加必需的营养物质组分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物；
严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，以获得所需的发酵产物。
接种
发酵工程的中心环节
发酵罐内发酵
(2)发酵工程的基本环节：
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
②②
接种
发酵工程的中心环节
发酵罐内发酵
②发酵过程中为什么还要控制发酵条件呢？
环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。
例如：谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
(3)发酵罐示意图：
抽取样本进行检测
调节罐温
调节罐压
控制溶解氧
①增加溶氧量
②使微生物与发酵液充分接触，混合均匀
1
发酵工程的基本环节
(2)发酵工程的基本环节：
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
接种
②②
过滤、沉淀等方法
适当的提取、分离和纯化措施
分离、提纯产物的方法措施：
分离、
提纯产物
获得产品
发酵罐内发酵
结合图1-9，分析和讨论以下问题。
思考 讨论
1. 微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？
需要考虑的因素包括：
①在低成本的培养基上能迅速生长繁殖
②生产所需代谢物的产量高
③发酵条件容易控制
④菌种不易变异、退化等。
1
发酵工程的基本环节
结合图1-9，分析和讨论以下问题。
思考 讨论
2. 怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？
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。
1
发酵工程的基本环节
结合图1-9，分析和讨论以下问题。
思考 讨论
3. 在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？
传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。
发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检査，合格后才能成为正式产品。
1
发酵工程的基本环节
结合图1-9，分析和讨论以下问题。
思考 讨论
4. 在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？
不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。
1
发酵工程的基本环节
本节小结
①对发酵工程概念的理解
发酵原理和工程学原理
常规菌种、通过诱变育种或基因工程获得的菌种等
通过微生物的大量繁殖获得所需产品
代谢物或微生物细胞本身
本节小结
②发酵工程基本环节分析
选育菌种
扩大培养
配置
培养基
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、提纯产物
获得产品
①从自然界中筛选的常规菌种
①配置原则：目的明确、营养协调、pH适宜
①目的：防止杂菌污染
①检测培养液中的微生物数量、产物浓度等
地位：中心环节
②通过诱变育种或基因工程育种获得
②营养构成：水、无机盐、碳源、氮源等
②对象：培养基和发酵罐
②及时添加必需的营养物质组分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物
②代谢物：适当的提取、分离和纯化措施
③严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件
③注意：培养基使用前要经过反复试验才能用于大规模生产
条件：环境条件稳定、温和，利于菌种生长繁殖
目的：增加菌种数量
所用培养基：液体培养基或固体培基
①菌体本身：过滤、沉淀
监控
途径
2
发酵工程的应用
发酵工程的特点：
生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点。
发酵工程的应用：
农牧业
医药工业
食品工业
其他方面的应用
（1）在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品
大豆蛋白质
霉菌产生蛋白酶
小分子肽和氨基酸
淋洗调制
酱油
谷物、水果
酵母菌无氧条件
酒精+CO2
各种酒类
2
发酵工程的应用
②生产各种各样的食品添加剂
（1）在食品工业上的应用
增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期
淀粉
淀粉酶
黑曲霉
葡萄糖
柠檬酸合成酶
柠檬酸
谷氨酸棒状杆菌
发酵
氧气
谷氨酸
处理
味精
2
发酵工程的应用
常用的几类食品添加剂
2
发酵工程的应用
思考 讨论
啤酒的工业化生产流程
【酿制啤酒的原理】
啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的。
【啤酒的工业化生产流程】
①发芽
大麦种子发芽，释放淀粉酶
②烘烤
加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活
③碾磨
将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉
④糖化
淀粉分解，形成糖浆
⑤蒸煮
⑥发酵
⑦消毒
⑧终止
产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌
酵母菌将糖转化为酒精和CO2
杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期
过滤、调节、分装啤酒进行出售
【啤酒的工业化生产流程】
使啤酒具有清爽的芳香气
形成啤酒优良的泡沫
有利于麦芽汁的澄清
平衡麦芽汁的自然甜度并激发食欲
啤酒的发酵过程
酵母菌的繁殖、糖的分解、代谢物的生成
一般为5~10天
低温、密闭环境下储存
一般1~2个月
发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异
讨论
1. 与传统的手工发酵相比，在下面啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？
菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。
2. 现在市面上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理等。有人认为饮用“精酿”啤酒比饮用“工业”啤酒更健康，你怎么看待这个问题？“精酿” 啤酒是小规模酿造产品，发酵时间长、产量低和价格高，却依然有着市场需求，我们如何辩证地看待大规模生产与小规模制作？
应该辩证地看待这一产品。一方面，这类产品具有多样化的特点，能够满足一些人对独特口感的需求，或者满足一些人的时尚追求。另一方面，这类产品是手工作坊式生产的，存在啤酒品质不稳定、价格昂贵的问题。
讨论
只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水
麦芽、啤酒花、酵母菌、水、大米、玉米、淀粉等
不添加
添加
较高，口味浓郁
较低，口味清淡
长，可达2个月
短，通常7天左右
产量低、价格高
产量高、价格低
2
发酵工程的应用
（1）在食品工业上的应用
③生产酶制剂
概念：
从生物体中提取的具有酶特性的一类化学物质。
来源：
少数由动植物生产外
大多数通过发酵工程生产
应用：
用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产量等方面。
产品：
α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基酸肽酶和脂肪酶等。
2
发酵工程的应用
2
发酵工程的应用
请你回忆一下自己做过的生物学实验，想一想曾经使用过哪些酶制剂。
探究温度对酶活性的影响实验中的淀粉酶
探究pH对酶活性的影响实验中的过氧化氢酶
2
发酵工程的应用
（2）在医药工业上的应用
【发酵工程生产药物的方法】
①利用基因工程将动植物基因转移至微生物细胞中，通过发酵技术大量生产所需产品。
②直接对菌种进行改造，通过发酵技术大量生产所需产品。
③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转移至微生物中，通过发酵技术大量获得疫苗。
2
发酵工程的应用
（2）在医药工业上的应用
【应用的实例】
①生产抗生素
例如应用产黄青霉生产青霉素，用于治疗脑膜炎、骨髓炎、肺炎等。
②生产多种氨基酸
许多微生物都能产生氨基酸，发酵工程可生产许多具有治疗作用的氨基酸。例如精氨酸可以治疗高氨血症（尿素合成障碍导致血氨浓度升高）等疾病。
2
发酵工程的应用
③生产激素：
利用工程菌生产生长激素释放抑制激素，用于肢端肥大症的治疗。
④生产免疫调节剂：
例如，利用工程菌生产乙肝疫苗。
（2）在医药工业上的应用
【应用的实例】
2
发酵工程的应用
（3）在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
【原理】
利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。
利用微生物代谢物抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。
2
发酵工程的应用
（3）在农牧业上的应用
②生产微生物农药
利用微生物或其代谢物来繁殖病虫害。
【原理】
2
发酵工程的应用
利用微生物或代谢物进行防治
成本低、无污染，可以维持生态平衡
防治速度慢
利用化学药剂（如杀虫剂、杀鼠剂）等进行防治
见效快，操作简单
成本高，污染环境，不利于维持生态平衡
微生物农药防治和化学农药防治的比较
生物防治
化学防治
2
发酵工程的应用
（3）在农牧业上的应用
③生产微生物饲料
微生物含有丰富的蛋白质，而且生长繁殖速度快。
单细胞蛋白：
以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物。
用酵母菌生产的单细胞蛋白可以作为食品添加剂；
单细胞蛋白制成微生物饲料，提高家禽增重快，产奶量或产蛋量高。
青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。
2
发酵工程的应用
（4）在其他方面的应用
对纤维素水解研究，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。
嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。截止2015年，我国生物发酵生产年总值近2900亿元，产品总量位居世界第一。我国是名副其实的发酵大国。
本节小结
（1）在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品
②生产各种各样的食品添加剂
③生产酶制剂
（2）在医药工业上的应用
①生产抗生素
②生产多种氨基酸
③生产激素：
④生产免疫调节剂：
（3）在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
②生产微生物农药
③生产微生物饲料
（4）在其他方面的应用
发酵工程及其应用
从社会中来
青霉素是世界上第一个应用于临床的抗生素。早期科学家只能从青霉菌中提取少量青霉素，它的价格贵如金。随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素步入了产业化生产的道路如今，1瓶规格160万单位的青霉素注射剂的价格只要1元左右。那么，在工业上，青霉素究竟是怎样生产的呢？
目录
Contents
1
发酵工程的基本环节
2
发酵工程的应用
1
发酵工程的基本环节
（1）发酵工程的概念：
利用微生物的特定功能，通过现代化工程技术，规模化生产对人类有用的产品。
①微生物：
自然界的微生物
诱变育种的微生物
基因重组的微生物
（常规菌）
（工程菌）
②产 品：
包括利用酵母菌发酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌发酵制造的酸奶，及利用工程菌生产的人胰岛素。
③实 质：
利用微生物进行产品生产。
(2)发酵工程的基本环节：
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
(2)发酵工程的基本环节：
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
②②
①方法：
自然界直接筛选性状优良的常规菌种；
通过诱变育种或基因工程育种获得。
②实例：
选产酸量高的黑曲霉生产柠檬酸；
使用基因工程改造的啤酒酵母生产啤酒。
1
发酵工程的基本环节
(2)发酵工程的基本环节：
配置培养基
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
②②
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
扩大培养的原因：
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。
怎样扩大培养？
将培养到增长速率最快时期的菌体分开，再进行培养。
(2)发酵工程的基本环节：
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
②②
①配置培养基要遵循的原则：
即营养物质满足微生物的需要，营养物质的浓度及配比恰当，物理、化学条件适宜等。
②配置的培养基应包括微生物生长所需的碳源、氮源、水、无机盐及特殊营养要求。
③配置的培养基要经过反复试验才能大规模应用。
(2)发酵工程的基本环节：
接种
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
②②
①发酵工程所用的菌种大多数是单一菌种。
②灭菌的原因：
杂菌与菌种之间形成种间竞争关系使产量下降或杂菌产生的代谢物抑制菌种的生长使产量下降。
③实例：
在青霉素生产过程中如果污染了杂菌，杂菌分泌青霉素酶就会将青霉素分解掉。
(2)发酵工程的基本环节：
发酵罐内发酵
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
接种
(2)发酵工程的基本环节：
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
②②
①发酵过程的监控：
要在发酵过程中随时取样，检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程；
及时添加必需的营养物质组分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物；
严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件，以获得所需的发酵产物。
接种
发酵工程的中心环节
发酵罐内发酵
(2)发酵工程的基本环节：
分离、
提纯产物
获得产品
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
②②
接种
发酵工程的中心环节
发酵罐内发酵
②发酵过程中为什么还要控制发酵条件呢？
环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成。
例如：谷氨酸的发酵生产：在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
(3)发酵罐示意图：
抽取样本进行检测
调节罐温
调节罐压
控制溶解氧
①增加溶氧量
②使微生物与发酵液充分接触，混合均匀
1
发酵工程的基本环节
(2)发酵工程的基本环节：
1
发酵工程的基本环节
选育菌种
扩大培养
配置培养基
灭菌
接种
②②
过滤、沉淀等方法
适当的提取、分离和纯化措施
分离、提纯产物的方法措施：
分离、
提纯产物
获得产品
发酵罐内发酵
结合图1-9，分析和讨论以下问题。
思考 讨论
1. 微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑哪些因素？
需要考虑的因素包括：
①在低成本的培养基上能迅速生长繁殖
②生产所需代谢物的产量高
③发酵条件容易控制
④菌种不易变异、退化等。
1
发酵工程的基本环节
结合图1-9，分析和讨论以下问题。
思考 讨论
2. 怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？
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。
1
发酵工程的基本环节
结合图1-9，分析和讨论以下问题。
思考 讨论
3. 在产物分离和提纯方面，发酵工程与传统发酵技术相比有哪些改进之处？
传统发酵技术获得的产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。
发酵工程中使用的分离和提纯产物的方法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检査，合格后才能成为正式产品。
1
发酵工程的基本环节
结合图1-9，分析和讨论以下问题。
思考 讨论
4. 在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等能直接排放到外界环境中吗？为什么？
不能。因为在进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。为了减少或避免污染物的产生和排放，实现清洁生产，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。
1
发酵工程的基本环节
本节小结
①对发酵工程概念的理解
发酵原理和工程学原理
常规菌种、通过诱变育种或基因工程获得的菌种等
通过微生物的大量繁殖获得所需产品
代谢物或微生物细胞本身
本节小结
②发酵工程基本环节分析
选育菌种
扩大培养
配置
培养基
灭菌
接种
发酵罐内发酵
分离、提纯产物
获得产品
①从自然界中筛选的常规菌种
①配置原则：目的明确、营养协调、pH适宜
①目的：防止杂菌污染
①检测培养液中的微生物数量、产物浓度等
地位：中心环节
②通过诱变育种或基因工程育种获得
②营养构成：水、无机盐、碳源、氮源等
②对象：培养基和发酵罐
②及时添加必需的营养物质组分来延长菌体生长稳定期的时间，以得到更多的发酵产物
②代谢物：适当的提取、分离和纯化措施
③严格控制温度、pH、溶解氧、通气量与转速等发酵条件
③注意：培养基使用前要经过反复试验才能用于大规模生产
条件：环境条件稳定、温和，利于菌种生长繁殖
目的：增加菌种数量
所用培养基：液体培养基或固体培基
①菌体本身：过滤、沉淀
监控
途径
2
发酵工程的应用
发酵工程的特点：
生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点。
发酵工程的应用：
农牧业
医药工业
食品工业
其他方面的应用
（1）在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品
大豆蛋白质
霉菌产生蛋白酶
小分子肽和氨基酸
淋洗调制
酱油
谷物、水果
酵母菌无氧条件
酒精+CO2
各种酒类
2
发酵工程的应用
②生产各种各样的食品添加剂
（1）在食品工业上的应用
增加食品的营养，改善食品的口味、色泽和品质，有时还可以延长食品的保存期
淀粉
淀粉酶
黑曲霉
葡萄糖
柠檬酸合成酶
柠檬酸
谷氨酸棒状杆菌
发酵
氧气
谷氨酸
处理
味精
2
发酵工程的应用
常用的几类食品添加剂
2
发酵工程的应用
思考 讨论
啤酒的工业化生产流程
【酿制啤酒的原理】
啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的。
【啤酒的工业化生产流程】
①发芽
大麦种子发芽，释放淀粉酶
②烘烤
加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活
③碾磨
将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉
④糖化
淀粉分解，形成糖浆
⑤蒸煮
⑥发酵
⑦消毒
⑧终止
产生风味组分，终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌
酵母菌将糖转化为酒精和CO2
杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期
过滤、调节、分装啤酒进行出售
【啤酒的工业化生产流程】
使啤酒具有清爽的芳香气
形成啤酒优良的泡沫
有利于麦芽汁的澄清
平衡麦芽汁的自然甜度并激发食欲
啤酒的发酵过程
酵母菌的繁殖、糖的分解、代谢物的生成
一般为5~10天
低温、密闭环境下储存
一般1~2个月
发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异
讨论
1. 与传统的手工发酵相比，在下面啤酒的发酵生产过程中，哪些工程手段使啤酒的产量和质量明显提高？
菌种的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等，都有助于提高啤酒的产量和品质。
2. 现在市面上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加剂、不进行过滤和消毒处理等。有人认为饮用“精酿”啤酒比饮用“工业”啤酒更健康，你怎么看待这个问题？“精酿” 啤酒是小规模酿造产品，发酵时间长、产量低和价格高，却依然有着市场需求，我们如何辩证地看待大规模生产与小规模制作？
应该辩证地看待这一产品。一方面，这类产品具有多样化的特点，能够满足一些人对独特口感的需求，或者满足一些人的时尚追求。另一方面，这类产品是手工作坊式生产的，存在啤酒品质不稳定、价格昂贵的问题。
讨论
只使用麦芽、啤酒花、酵母菌和水
麦芽、啤酒花、酵母菌、水、大米、玉米、淀粉等
不添加
添加
较高，口味浓郁
较低，口味清淡
长，可达2个月
短，通常7天左右
产量低、价格高
产量高、价格低
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发酵工程的应用
（1）在食品工业上的应用
③生产酶制剂
概念：
从生物体中提取的具有酶特性的一类化学物质。
来源：
少数由动植物生产外
大多数通过发酵工程生产
应用：
用于食品的直接生产、改进生产工艺、简化生产过程、改善产品的品质和口味、延长食品储存期和提高产量等方面。
产品：
α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、氨基酸肽酶和脂肪酶等。
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发酵工程的应用
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发酵工程的应用
请你回忆一下自己做过的生物学实验，想一想曾经使用过哪些酶制剂。
探究温度对酶活性的影响实验中的淀粉酶
探究pH对酶活性的影响实验中的过氧化氢酶
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发酵工程的应用
（2）在医药工业上的应用
【发酵工程生产药物的方法】
①利用基因工程将动植物基因转移至微生物细胞中，通过发酵技术大量生产所需产品。
②直接对菌种进行改造，通过发酵技术大量生产所需产品。
③利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转移至微生物中，通过发酵技术大量获得疫苗。
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发酵工程的应用
（2）在医药工业上的应用
【应用的实例】
①生产抗生素
例如应用产黄青霉生产青霉素，用于治疗脑膜炎、骨髓炎、肺炎等。
②生产多种氨基酸
许多微生物都能产生氨基酸，发酵工程可生产许多具有治疗作用的氨基酸。例如精氨酸可以治疗高氨血症（尿素合成障碍导致血氨浓度升高）等疾病。
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发酵工程的应用
③生产激素：
利用工程菌生产生长激素释放抑制激素，用于肢端肥大症的治疗。
④生产免疫调节剂：
例如，利用工程菌生产乙肝疫苗。
（2）在医药工业上的应用
【应用的实例】
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发酵工程的应用
（3）在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
【原理】
利用微生物在代谢过程中产生的有机酸、生物活性物质等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长。
利用微生物代谢物抑制土壤中病原微生物的生长，从而减少病害的发生。
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发酵工程的应用
（3）在农牧业上的应用
②生产微生物农药
利用微生物或其代谢物来繁殖病虫害。
【原理】
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发酵工程的应用
利用微生物或代谢物进行防治
成本低、无污染，可以维持生态平衡
防治速度慢
利用化学药剂（如杀虫剂、杀鼠剂）等进行防治
见效快，操作简单
成本高，污染环境，不利于维持生态平衡
微生物农药防治和化学农药防治的比较
生物防治
化学防治
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发酵工程的应用
（3）在农牧业上的应用
③生产微生物饲料
微生物含有丰富的蛋白质，而且生长繁殖速度快。
单细胞蛋白：
以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的微生物。
用酵母菌生产的单细胞蛋白可以作为食品添加剂；
单细胞蛋白制成微生物饲料，提高家禽增重快，产奶量或产蛋量高。
青贮饲料中添加乳酸菌，可以提高饲料的品质，使饲料保鲜，动物食用后还能提高免疫力。
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发酵工程的应用
（4）在其他方面的应用
对纤维素水解研究，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。
嗜热菌、嗜盐菌可以用来生产洗涤剂，嗜低温菌有助于提高热敏性产品的产量。
发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决粮食、环境、健康和能源等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。截止2015年，我国生物发酵生产年总值近2900亿元，产品总量位居世界第一。我国是名副其实的发酵大国。
本节小结
（1）在食品工业上的应用
①生产传统的发酵产品
②生产各种各样的食品添加剂
③生产酶制剂
（2）在医药工业上的应用
①生产抗生素
②生产多种氨基酸
③生产激素：
④生产免疫调节剂：
（3）在农牧业上的应用
①生产微生物肥料
②生产微生物农药
③生产微生物饲料
（4）在其他方面的应用