1.3發(fā)酵工程及其應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第一章§1.3《發(fā)酵工程及其應(yīng)用》課型：新授主備人：高倩審核人：李軍授課人：時(shí)間：核心素養(yǎng)1.基于發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)和應(yīng)用實(shí)例，闡明發(fā)酵工程的概念。(科學(xué)思維)2．根據(jù)發(fā)酵產(chǎn)品和利用微生物的不同，討論發(fā)酵工程中的發(fā)酵條件及控制方法。(科學(xué)探究)3．認(rèn)可發(fā)酵工程在生產(chǎn)上重要的應(yīng)用價(jià)值。(社會(huì)責(zé)任)重點(diǎn)發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)、發(fā)酵工程的應(yīng)用難點(diǎn)發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)教法問題引導(dǎo)、案例分析學(xué)法自主學(xué)習(xí)、合作探究教具多媒體任務(wù)驅(qū)動(dòng)·自主先學(xué)一、發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)1．發(fā)酵工程的定義通過現(xiàn)代工程技術(shù)，利用微生物的特定功能，生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品的過程。發(fā)酵工程一般包括____________，擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)基的配制、________，接種，________，產(chǎn)品的分離、提純等方面。2．發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)(1)選育菌種：性狀優(yōu)良的菌種可以從________中篩選出來，也可以通過________或____________獲得。(2)擴(kuò)大培養(yǎng)：工業(yè)發(fā)酵罐的體積很大，接入的菌種總體積也要較大，因此在發(fā)酵之前還需要對(duì)菌種進(jìn)行________。(3)配制培養(yǎng)基：在菌種確定之后，要選擇原料制備培養(yǎng)基。培養(yǎng)基的配方要經(jīng)過________才能確定。(4)滅菌：發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種。一旦有雜菌污染，可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降。因此，________和________都必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌。(5)接種：擴(kuò)大培養(yǎng)的菌種和滅菌后的________加入發(fā)酵罐中。大型發(fā)酵罐有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能對(duì)發(fā)酵過程中的溫度、pH、溶解氧、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營養(yǎng)等進(jìn)行監(jiān)測和控制。(6)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵：在發(fā)酵過程中，要隨時(shí)檢測培養(yǎng)液中的____________、________等，以了解發(fā)酵進(jìn)程。還要及時(shí)添加必需的________，要嚴(yán)格控制________、________和溶解氧等發(fā)酵條件。(7)分離、提純產(chǎn)物：如果發(fā)酵產(chǎn)品是微生物細(xì)胞本身，可在發(fā)酵結(jié)束之后，采用____________等方法將菌體分離和干燥得到產(chǎn)品。如果產(chǎn)品是代謝物，可根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)采取適當(dāng)?shù)腳___________措施來獲得產(chǎn)品。二、發(fā)酵工程的應(yīng)用1．發(fā)酵工程的特點(diǎn)(1)條件：生產(chǎn)條件________。(2)原料：來源________且價(jià)格低廉。(3)產(chǎn)物：________。(4)廢棄物________________和容易處理。2．在食品工業(yè)上的應(yīng)用(1)生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品，如________________。(2)生產(chǎn)各種各樣的食品添加劑，如通過________發(fā)酵制得的檸檬酸，由________________發(fā)酵生產(chǎn)味精。(3)生產(chǎn)酶制劑，如α淀粉酶、β淀粉酶、脂肪酶等。3．在醫(yī)藥工業(yè)上的應(yīng)用________工程、________工程等的廣泛應(yīng)用給發(fā)酵工程制藥領(lǐng)域的發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。4．在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用(1)生產(chǎn)微生物肥料。微生物肥料利用了微生物在代謝過程中產(chǎn)生的________、________________等來增進(jìn)土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)植株生長，常見的有________、________等。(2)生產(chǎn)微生物農(nóng)藥。微生物農(nóng)藥是利用________或________來防治病蟲害的。微生物農(nóng)藥作為________的重要手段，將在農(nóng)業(yè)的____________方面發(fā)揮越來越重要的作用。(3)生產(chǎn)微生物飼料。微生物含有豐富的________。以淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液等為原料，通過發(fā)酵獲得了大量的________，即單細(xì)胞蛋白，用單細(xì)胞蛋白制成的微生物飼料，能使家畜、家禽增重快，產(chǎn)奶或產(chǎn)蛋量顯著提高。5．在其他方面的應(yīng)用發(fā)酵工程正滲透到幾乎所有的工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在助力解決________________________和________等方面的重大問題上，作出了越來越大的貢獻(xiàn)。小組合作·交流研討【情境探究1】發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)發(fā)酵工程的應(yīng)用踴躍展示·轉(zhuǎn)教他人發(fā)酵工程傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)菌種通過微生物純培養(yǎng)技術(shù)篩選或其他技術(shù)生產(chǎn)的優(yōu)良菌種，大多是單一菌種原材料中天然存在的混合菌種發(fā)酵方式液體發(fā)酵為主固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主對(duì)發(fā)酵條件的控制嚴(yán)格無菌操作，防止雜菌污染。通過現(xiàn)代工程技術(shù)對(duì)發(fā)酵條件精確地控制，使發(fā)酵條件處于最佳狀態(tài)不是無菌操作，容易受到雜菌污染。對(duì)發(fā)酵條件不能嚴(yán)格控制，易受外界條件影響生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模大，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。原料來源豐富，成本低，產(chǎn)物多樣，產(chǎn)量高通常是家庭式或作坊式的，產(chǎn)量低，生產(chǎn)往往受季節(jié)和原料限制，產(chǎn)品風(fēng)味品種比較單一，質(zhì)量不穩(wěn)定點(diǎn)評(píng)提升·遷移運(yùn)用1．發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵是發(fā)酵工程的中心環(huán)節(jié)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．在發(fā)酵過程中，要隨時(shí)檢測培養(yǎng)液中微生物數(shù)量、產(chǎn)物濃度等，以了解發(fā)酵進(jìn)程B．環(huán)境條件不僅會(huì)影響微生物的生長繁殖，而且會(huì)影響微生物代謝物的形成C．谷氨酸發(fā)酵在酸性條件下會(huì)積累谷氨酸D．在發(fā)酵過程中，需要及時(shí)添加必需的營養(yǎng)組分2．與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，利用發(fā)酵工程所釀制的啤酒產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高，下列相關(guān)敘述不合理的是()A．通過基因工程對(duì)釀酒酵母進(jìn)行選育的過程中，基因重組是所運(yùn)用到的生物學(xué)原理之一B．在發(fā)酵過程中的焙烤目的是加熱殺死種子胚，但不使淀粉酶失活C．啤酒工業(yè)化生產(chǎn)的糖化階段，酵母菌將糖轉(zhuǎn)化為酒精和CO2D．啤酒生產(chǎn)過程中蒸煮產(chǎn)生風(fēng)味組分，終止酶的進(jìn)一步作用，并對(duì)糖漿滅菌3.下列不是發(fā)酵過程中要完成的是()A.隨時(shí)取樣檢測培養(yǎng)液中的微生物數(shù)量及產(chǎn)物濃度B.不斷添加菌種C.及時(shí)添加必需的營養(yǎng)組分D.嚴(yán)格控制溫度、pH、溶解氧、通氣量與轉(zhuǎn)速等條件4.下列不屬于發(fā)酵工程應(yīng)用的是()A.利用工程菌生產(chǎn)人生長激素釋放抑制激素B.利用啤酒酵母釀造啤酒C.用培養(yǎng)的人細(xì)胞構(gòu)建人造皮膚D.用酵母菌生產(chǎn)作為食品添加劑的單細(xì)胞蛋白5．發(fā)酵工程廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．黑曲霉可作為釀制醬油、生產(chǎn)檸檬酸的菌種B．啤酒釀制終止后，可得到啤酒、單細(xì)胞蛋白等產(chǎn)品C．用纖維廢料發(fā)酵得到酒精，可減少環(huán)境污染、減緩能源短缺問題D．用液體培養(yǎng)基可大規(guī)模生產(chǎn)脊髓灰質(zhì)炎減毒活疫苗6．為了改善食品品質(zhì)和色、香、味及防腐與加工工藝的需要，人們?cè)谑称分屑尤胍恍┗瘜W(xué)合成或天然物質(zhì)，這類物質(zhì)被稱為食品添加劑。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．許多食品添加劑可以通過發(fā)酵工程生產(chǎn)，如檸檬酸可以通過黑曲霉的發(fā)酵制得B．食品工業(yè)中，常用的著色劑有β胡蘿卜素、紅曲黃色素等C．食品工業(yè)中，用來延長食品保質(zhì)期的乳酸鏈球菌素、溶菌酶可通過發(fā)酵工程生產(chǎn)D．食品添加劑不能增加食品的營養(yǎng)課堂小結(jié)作業(yè)布置