1.3发酵工程及其应用的教案-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第3节发酵工程及其应用教案 【教学目标】 课程标准与本节相对应的要求是：闸明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类 所需产品：举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。据此，结合教材内容， 确定本节教学目标： 1通过分析现代工业发酵的原理、它与传统发酵技术的区别及其用到的现代化的工程技术，建构发酵工程的 概念 2基于研学考察活动，概述发酵工程的基本环节 3通过开展“高中生模拟创业答辩会”活动，进一步提升对发酵工程基本环节的认识，发展工程思维，认同 发酵工程为人类提供了多样的生物产品 【教学重难点】 重点：发酵工程的基本环节，发酵工程的应用。 难点：发酵工程的基本环节。 【新课导入】 从社会中来 展示青霉素图片，介绍青霉素发现过程：亚历山大·弗莱明(Alexander Fleming),英国微生 物学家(1881.8.6-1955.3.11)，二战”期间，青霉素成为战场上神奇的抗生素，大显神威，挽 救了数以万计的生命，被称为“有魔力的子弹”。1945年诺贝尔生理学医学奖。 青霉菌中提取青霉素少，随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素进入了产业化生产 的道路。 提出问题：工业上，如何利用发酵工程生产青霉素？提出发酵工程的概念？ 了解青霉素的发现和发展史，提出问题：工业上如何利用发酵工程生产青霉素？ 、通过青霉素的发现和发展，激发学生对发酵兴趣，展开课题 【新课讲解】 发酵工程的基本环节 教师让学生提前选取自己感兴趣的发酵产品，画出利用发酵工程生产该产品的流程图，并在课 堂上进行展示和说明。教师结合教材中介绍发酵工程基本环节的内容，结合图1-9，分析和讨 论教材第23页的“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？ (若生产的是微生物直接合成的产物，则可以从自然界中先分离出相应菌种，再用物理或化学 方法诱变育种，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。若生产的是微生物不能合成的 产品，则可用基因工程、细胞工程的方法对菌种的遗传特性进行定向改造，以构建工程菌，从 而达到生产相应产品的目的，同时还应注意温度、pH、溶解氧等对菌种的影响) 2.怎样对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要？ (发酵条件直接会影响微生物的生长和发酵产品的质量，发酵条件包括温度、pH、溶解氧、 通气量等。温度条件的调控可通过向冷却夹层通入冷水来调控：pH条件的调控可在培养基中 加入缓冲液，在发酵过程中加酸或碱：溶解氧的调控需根据微生物的代谢类型，若微生物是需 氧型的，可通过空气入口通入空气，并调整搅拌叶轮转速增加溶解氧。若微生物是厌氧型的， 需封闭空气入口，建立厌氧环境等) 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？ (传统发酵技术的发酵产物不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，基本没有经过产物分离 和提纯等步骤。发酵工程的发酵产物根据产物的种类采取不同的分离、提纯方法，若发酵产物 是微生物细胞本身，则采用过滤、沉淀等方法将菌体分离、提纯：若发酵产物是代谢物，则根 据代谢物性质采用蒸馏、萃取、离子交换等方法分离、提纯) 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，发酵生产时，排出的气体可能含有有毒气体，废弃培养液可能含有有毒物质，这些都 可能会污染环境，对人体健康造成危害，此外，废弃培养液中的微生物也可能会污染水体、感 染人体。因此，排出的气体和废弃培养液等需经检测、处理后才能排到外界环境中) 通过探讨教材中的问题，教师带领学生分析和完善自己画的流程图，并在这个过程中认识到工 程的复杂性，掌握系统分析的方法 发酵工程的应用 1、在食品工业上的应用 (1)生产传统的发酵食品 ①实例1一一生产酱油 黑曲霉 蛋白质水解成小分 大豆 淋洗、调制 子的肽和氨基酸 酱油 ②实例2一一酿酒 谷物或水果 酿酒酵母 酒类 (2 )生产食品添加剂 ①食品添加剂优点 增加食物的营养，改善食品的口味、色泽和品质，延长食品的保存期 ②实例1一一柠檬酸 柠檬酸是一种食品酸度调节剂：可以通过黑曲霉的有氧发酵制得： ③实例2—一味精 谷氨酸经过一系列处理就能制成味精：由谷氨酸棒状杆菌经有氧发酵可以 得到谷氨酸； (3)生产酶制剂 ①常见酶制剂 ā-淀粉酶、B-淀粉酶、果胶酶、氨基肽酶、脂肪酶 ②酶制剂应用 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品产量等： ③酶制剂来源 少数由动植物生产；绝大多数通过发酵工程生产； 啤酒的工业化生产流程： 原料：大麦、酵母菌 过程： 1)发芽：大麦种子释放淀粉酶 2)焙烤：加热杀死种子胚，但不使淀粉酶失活，减少胚发育时有机物的消耗 3)碾磨：使麦芽磨碎