2017人教版高中生物选修二3.1微生物发酵及其应用
【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
(
)
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，
新人教版高中生物选修2微生物发酵及其应用 ppt课件
温度
pH 时间
30～37℃ 7～8
28～32h
6、分离、提纯产物 根据产品的不同，分离提纯产
物的方法一样吗？味精生产中所需 的产物又属于哪种情况呢？
产物若为微生物细胞本身： 过滤、沉淀等方法将菌体分离
产物若为微生物的代谢产物： 提取、分离和纯化等方法
味精生产中产品的形成：
将谷氨酸从培养液中分离出来， 通常每升培养液中能得到谷氨酸 50～100g，提取出来的谷氨酸用 适量的NaCO3溶液中和，形成谷 氨酸纳结晶，在经过过滤、浓缩、 离心等步骤，便成了味精。
到社会中去……
讨论： 1、哪些食品是直接由微生物发酵
生产的？ 2、哪些食品中添加了经发酵生产
的食品添加剂？
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.请举一例说出发酵生产的过程中， 可以控制哪些条件以影响微生物 生长、繁殖和代谢？
3.在馒头的制作过程中，如果面团 放置时间过长，做出的馒头有酸味 可能的原因是什么？
二、发酵生产过程探密
以味精生产为例
味精是日常生活中不可缺少的 调味剂，它的化学成分是什么？
谷氨酸钠
(谷氨酸和Na2CO3中和 而成)
1、菌种的选育
菌种：谷氨酸棒状杆菌 需氧异养
黄色短杆菌
型细菌
如何获得：先从自然界中分离出来， 然后用诱变育种、细胞工 程和基因工程等现代生物 技术处理，得到高产菌种
第1节 微生物发酵及其应用 第2节 酶在工业生产中的应用 第3节 生物技术药物与疫苗
第1节 微生物发酵及其应用 从社会中来……
我们经常食用的食品中有哪些 是由微生物发酵生产而来的？
一、发酵工程史话
阅读教材中有关“发酵工程史话” 的内容，并思考： 1.发酵工程历经了哪些阶段？ 2.从中你可以得到什么启示？
高中生物选修二第二章第一节微生物发酵及其应用教学课件 (共57张PPT)
牛奶 白菜等蔬菜
大豆、小麦 大豆 大米 面粉
乳酸菌等
米曲霉等 米曲霉、毛霉等 醋酸杆菌等 面包酵母
风味小菜
调味品 调味品 调味品 主食
豆腐乳
米醋 面包
葡萄酒
果汁
酵母菌
饮料
什么是发酵？
利用微生物在有氧或无氧条件下，
将原料经过特定的代谢途径转化为 人类所需要的产品的过程。
③优点：液体深层发酵法生产周期短，
产量高，占地面积小，还可以实现生 自动化 产过程的_____________控制，从而 减轻了劳动强度。
发酵工程
发酵罐的结构
判一判 (1)蘑菇的生产、泡菜的制作、酒精的工 业化生产均是固体发酵。 (×) (2)乳酸、抗生素、维生素、氨基酸的生 产均为好氧液体深层发酵。 (×) (3)在发酵工业中绝大多数微生物为好氧 ( √ ) 微生物。
变式训练 发酵罐发酵过程中，使温度升高的热
量来源于( D )
①冷却水供应不足 ②微生物代谢
③培养基不新鲜
④搅拌 ⑤放料口排出产物
A．①②③⑤
C．①④
B．②③④
D．②④
二、微生物发酵在工业中的应用
为什么要利用微生物？
微生物繁殖非常迅速
微生物培养易于控制
微生物本身也容易改造
谷氨酸棒状杆菌能够利用C6H12O6，经过复杂的代谢过程 形成谷氨酸；谷氨酸合成过量，使合成途径中断，要提高谷 氨酸产量的最好方法是改变菌体细胞膜的通透性，使谷氨酸 能迅速排放到外面，避免因过量引起合成途径中断。
练习
关于灭菌和消毒的不正确的理解是（ B ） A．灭菌是指杀灭环境中的一切微生物的细 胞、芽孢和孢子 B．消毒和灭菌实质上是相同的 C．接种环用灼烧法灭菌 D．常用灭菌的方法有加热法、过滤法、紫 外线法、化学药品法
高中生物人教版选修2课件：3-1 微生物发酵及其应用
目标导航
Z 知识梳理 Z 重难聚焦
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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二
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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。
高中生物微生物发酵及其应用名师精选教案 新课标 人教版 选修2
……………………………………………………………名校名师推荐…………………………………………………微生物发酵及其应用一、教学目标1.说出微生物发酵生产的基本过程。
2.举例说出微生物发酵与食品生产的关系。
3.参与有关微生物发酵的调查活动。
4.通过发酵工程发展的历史，体验科学、技术、社会三者间的紧密联系和互动。
二、教学重点和难点1.教学重点发酵工程史话。
发酵的生产过程。
2.教学难点发酵的生产过程。
三、教学过程微生物发酵及其应用，学生在初中阶段已有初步了解，高中阶段再学习时，是在此基础上的扩展和提高，故教师在进行本节的教学时，应注意初、高中学习的衔接。
有关教学策略提示如下。
1.从社会中来──从生活中有关发酵食品的问题引入，目的是让学生回顾已有经验发酵食品在我们日常生活中比比皆是，学生在初中时也学过这部分内容，可以问学生哪些食品是由微生物发酵生产的？它们相应的发酵类型怎样？由此引入新课，这样便可使学生在温故而知新的气氛中学习。
2.发酵工程史话的教学，重在对学生进行科学、技术、社会相互关系的教育教材中发酵工程史话这部分内容，是按照时间的顺序，以图文并茂的形式，向学生展开了一幅幅有关发酵工程研究和发展的历史画卷。
为此，教师可带领学生阅读教材，并逐一向学生讲解，在讲解的过程中，一定要结合教材的相应内容，对学生进行诸如发酵技术是从生活、生产实践中产生的，并且人们在生产发酵产品时需要科学研究的指导和技术的改进，生物技术产业的核心是技术，科学技术是一个不断发展造福社会的过程等，以实现相应的教学目标。
3.以味精的生产为例，探秘发酵生产过程关于发酵生产过程，教材在编写时，为避繁就简、突出主干，采用流程图的方式，呈现了利用好氧微生物发酵的生产过程。
但教材的编写方式并不完全等于教学方式，如果也按流程图给学生讲解，会因过于抽象而直接影响到学生学习的积极性。
为此，教师可用味精（因我国是味精生产大国，也可用其他例子）为例，把味精生产的每一个环节套上流程图中所对应的环节，帮学生来解读发酵生产过程。
人教版高中生物选修目录
人教版高中生物选修目录目录是一本书简明的提示,寥寥一、二页,一览无遗,须臾便知,接下来店铺为你整理了人教版高中生物选修目录，一起来看看吧。
人教版高中生物选修1目录专题1 传统发酵技术的应用课题1 果酒和果醋的制作课题2 腐乳的制作课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量专题2 微生物的培养与应用课题1 微生物的实验室培养课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数课题3 分解纤维素的微生物的分离专题3 植物的组织培养技术课题1 菊花的组织培养课题2 月季的花药培养专题4 酶的研究与应用课题1 果胶酶在果汁生产中的作用课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果课题3 酵母细胞的固定化专题5 DNA和蛋白质技术课题1 DNA的粗提取与鉴定课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段课题3 血红蛋白的提取和分离专题6 植物有效成分的提取课题1 植物芳香油的提取课题2 胡萝卜素的提取人教版高中生物选修2目录第1章生物科学与健康第1节抗生素的合理使用第2节基因诊断与基因治疗第3节人体的器官移植第4节生殖健康第2章生物科学与农业第1节农业生产中繁殖控制技术第2节现代生物技术在育种上的应用第3节植物病虫害的防治原理和方法第4节动物疫病的控制第5节绿色食品的生产第6节设施农业第3章生物科学与工业第1节微生物发酵及其应用第2节酶在工业生产中的应用第3节生物技术药物与疫苗第4章生物科学与环境保护第1节生物性污染及其预防第2节生物净化的原理及其应用第3节关注生物资源的合理利用第4节倡导绿色消费人教版高中生物选修3目录专题1 基因工程1.1 DNA重组技术的基本工具1.2 基因工程的基本操作程序1.3 基因工程的应用1.4 蛋白质工程的崛起专题2 细胞工程2.1 植物细胞工程2.1.1 植物细胞工程的基本技术2.1.2 植物细胞工程的实际应用2.2 动物细胞工程2.2.1 动物细胞培养和核移植技术2.2.2 动物细胞融合与单体克隆抗体专题3 胚胎工程3.1 体内受精和早期胚胎发育3.2 体外受精和早期胚胎培养3.3 胚胎工程的应用及前景专题4 生物技术的安全性和伦理性问题4.1 转基因生物的安全性4.2 关注生物技术的伦理问题4.3 禁止生物武器专题5 生态工程5.1 生态工程的基本原理5.2 生态工程的实例和发展前景。
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2
⑴核区，质粒 ⑵液体培养基 ⑶碳源、氮源、能源、生长因素 ⑷消除高丝氨酸脱氢酶 ⑸诱变育种 ⑹初级代谢，发酵 ⑺细胞、芽孢、孢子 ⑻酶的活性、细胞膜的稳定性
___________________________________ ____________________________________。 ⑷由图可知，要增加赖氨酸产量，就必须 _______________________________。 ⑸为了培育新品种，科学家通常采用的方法是__________________________。 ⑹赖氨酸是黄色短杆菌的_____________产物，在生产实际中，人们通过黄色短 杆菌的培养，大量生产赖氨酸的过程叫__________________________。 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。
像牛顿开辟出经典力学一样，巴斯德 开辟了微生物领域，他也是一位科学 巨人
巴 斯 德 ·路 易 斯 （LouisPasteur），法国微 生物学家、化学家，近代微 生物学的奠基人
我国战国时期的盛结构
工 艺 流 程
菌种选育： 一般发有酵诱工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个 变 细胞育培工种养程，基等基配因制工扩而不发在成例程大发扩发如同酵竞和培 酵大酵：过采争养 过培过如程用与 程关养程果发 中中是的系酵 的中在为不培，生 培了如谷能产 养养让对混氨混过 是菌条发入酸程 为体入件酵其发中 了在杂的 获就短他酵过菌培 得时微过有程养代。期生程可造有谢内这物中何产能快成是混，不物速不不为同，增入将同良呢殖目什放与，？。的影么线菌响呢种菌？。形，
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
高中生物微生物发酵及其应用教案 新课标 人教版 选修2
微生物发酵及其应用一、教学目标1.说出微生物发酵生产的基本过程。
2.举例说出微生物发酵与食品生产的关系。
3.参与有关微生物发酵的调查活动。
4.通过发酵工程发展的历史，体验科学、技术、社会三者间的紧密联系和互动。
二、教学重点和难点1.教学重点发酵工程史话。
发酵的生产过程。
2.教学难点发酵的生产过程。
三、教学过程微生物发酵及其应用，学生在初中阶段已有初步了解，高中阶段再学习时，是在此基础上的扩展和提高，故教师在进行本节的教学时，应注意初、高中学习的衔接。
有关教学策略提示如下。
1.从社会中来──从生活中有关发酵食品的问题引入，目的是让学生回顾已有经验发酵食品在我们日常生活中比比皆是，学生在初中时也学过这部分内容，可以问学生哪些食品是由微生物发酵生产的？它们相应的发酵类型怎样？由此引入新课，这样便可使学生在温故而知新的气氛中学习。
2.发酵工程史话的教学，重在对学生进行科学、技术、社会相互关系的教育教材中发酵工程史话这部分内容，是按照时间的顺序，以图文并茂的形式，向学生展开了一幅幅有关发酵工程研究和发展的历史画卷。
为此，教师可带领学生阅读教材，并逐一向学生讲解，在讲解的过程中，一定要结合教材的相应内容，对学生进行诸如发酵技术是从生活、生产实践中产生的，并且人们在生产发酵产品时需要科学研究的指导和技术的改进，生物技术产业的核心是技术，科学技术是一个不断发展造福社会的过程等，以实现相应的教学目标。
3.以味精的生产为例，探秘发酵生产过程关于发酵生产过程，教材在编写时，为避繁就简、突出主干，采用流程图的方式，呈现了利用好氧微生物发酵的生产过程。
但教材的编写方式并不完全等于教学方式，如果也按流程图给学生讲解，会因过于抽象而直接影响到学生学习的积极性。
为此，教师可用味精（因我国是味精生产大国，也可用其他例子）为例，把味精生产的每一个环节套上流程图中所对应的环节，帮学生来解读发酵生产过程。
这样就较具体，好理解。
4.采用讨论的方法，进行发酵与食品生产的教学教材中的两个讨论题，由于是直接从学生的生活经验出发而设计的，学生有兴趣参加讨论，因此在发酵与食品生产的教学环节中，可先让学生进行讨论，再用讨论的结果进行这部分内容的教学。
高中生物 3.1《微生物发酵及其应用》课件1 新人教版选修2
主要内容:
菌种的选育，种子的扩大培养，培养基的配制与 灭菌，接种及发酵控制等。
基本过程 :
种ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PH、温
子
度
培
养
罐
温度、PH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、
泡沫和营养等通过计算机系统检测和控制
随时检测培养液中微生物数量、产物浓度 等以了解发酵进程。及时添加必需的营养 组分，以满足菌种的营养需求。
要严格控制温度、PH、溶氧等发酵条件。
微生物发酵及其应用
种类: 病毒界 (噬菌体、艾滋病毒)
微生物
原核生物界 (细菌、放线菌、蓝藻)
真菌界 (酵母菌霉菌大型真菌) 原生生物界 (草履虫变形虫衣藻)
特点：结构都相当简单,个体多数十分微小.通常要用光学 显微镜或电子显微镜才能看到，有的甚至没有细胞结构. 且体内一般不含有叶绿素.不能进行光合作用.
发酵类型
根据是否需要氧气： 厌氧发酵（静置发酵）和好氧发酵（通气发酵）； 根据发酵培养基的性质： 固态发酵和液态发酵；根据发酵方式的不同：分批发酵 、补料分批发酵及连续发酵等。
根据产物的不同
1. 乳酸发酵：糖+乳酸菌 → 乳酸 2. 酒精发酵：糖+ 酵母 → 酒精+ CO2 3. 醋酸发酵：酒精+醋酸菌+O2 → 醋酸+ H2O 4. 丁酸发酵：乳酸或糖+ 酪酸梭状芽孢杆菌→丁酸+副产物 5. 产气发酵：糖+大肠杆菌等→CO2+H2
图 7 -12 单罐连续发酵示意图
发酵工程在食品工业上的应用主要包括以下三 方面。
第一、生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食 醋等，使产品的产量和质量得到明显的提高。
第二、生产各种各样的食品添加剂,改善了食品 的品质及色、香、味。
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
人教版高中生物选修2-生物科学与社会：微生物发酵及其应用_课件1
（一）碳源
阅读课本相关内容，完成学习提纲：
概念 概念
来源 来源
最常用来 最源常用来源
作作用用
凡能为 无机碳源：
碳微生物 碳 源提供所 源 需碳元
CO2、NaHCO3
微生物的应用
醋：食品店或超市出售的醋中，除了白 醋是由化学合成的食品级醋酸勾兑的外，其 他的则是由醋酸菌在好氧条件下发酵，将固 体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。由于 使用的微生物菌种或曲种的差异，在葡萄糖 发酵过程中会产生乳酸或其他有机酸，因而 使醋有不同的风味。
微生物的应用
酱油：酱油生产以大豆为主要原料，其 他有麦麸、小麦、玉米等，将上述原料经粉 碎制成固体培养基，在好氧条件下，利用产 生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉进行发酵。微生 物在生长过程中会产生大量的蛋白酶，将培 养基中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸， 然后淋洗、调制成酱油产品。酱油富含氨基 酸和肽，具有特殊香味。
接种过程中要注意防止杂菌污染。
那如何防止杂菌的污染呢？
要在发酵前对培养基和发酵设施进行严格 的灭菌处理。
怎样才算灭菌彻底呢？
用高温、高压的方式，杀死所有杂菌的胞体、 芽孢和孢子。
5、分离和提纯
•
在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如
下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输人
•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
高三生物选修2微生物发酵及其应用知识点(人教版)
高三生物选修2微生物发酵及其应用知识点〔人教版〕生物是农学、林学、医学和环境科学的根底。
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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，为人类消费有用的产品，或直接把微生物应用于工业消费过程的一种新技术。
发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的别离提纯等方面。
(1)“发酵〞有“微生物生理学严格定义的发酵〞和“工业发酵〞，词条“发酵工程〞中的“发酵〞应该是“工业发酵〞。
(2)工业消费上通过“工业发酵〞来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺被称为“发酵工艺〞。
为实现工业化消费，就必须解决实现这些工艺(发酵工艺)的工业消费环境、设备和过程控制的工程学的问题，因此，就有了“发酵工程〞。
(3)发酵工程是用来解决按发酵工艺进展工业化消费的工程学问题的学科。
发酵工程从工程学的角度把实现发酵工艺的发酵工业过程分为菌种、发酵和提炼(包括废水处理)等三个阶段，这三个阶段都有各自的工程学问题，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)发酵工程最根本的原理是发酵工程的生物学原理。
(6)发酵工程有三个开展阶段。
现代意义上的发酵工程是一个由多学科穿插、交融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——近代发酵工程——现代发酵工程〞三个开展阶段。
发酵工程发源于家庭或作坊式的发酵制作(农产手工加工)，后来借鉴于化学工程实现了工业化消费(近代发酵工程)，最后返璞归真以微生物生命活动为中心研究、设计和指导工业发酵消费(现代发酵工程)，跨入生物工程的行列。
原始的手工作坊式的发酵制作凭借祖先传下来的技巧和经历消费发酵产品，体力劳动繁重，消费规模受到限制，难以实现工业化的消费。
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。
第四页，共40页。
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。
第八页，共40页。
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
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。
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《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
教学
内容
教学活动教学手段和方法预期目标
1.复习提问，引入新课。
师：同学们在初中时学习过微生物发酵与食品，
我们的日常生活中也接触到许多发酵食品，请同学们思
考这样一个问题：哪些食品是由微生物发酵生产的？相
应的发酵种类是什么？
生：酸奶、泡菜，它们都是乳酸发酵。
学生很可能
回答不全，教师可提
示。
投影或板书：
第一节微生物发酵
联系日常生活
的实例，在回忆旧知识
的基础上，引入新课，
以激发学生的学习兴
趣，强化从社会中来的
意识。
师：很好！还有其他食品吗？想一想，我们每天
吃的主食有通过发酵制作的吗？
生：馒头、面包。
师：对，实际上，我们经常食用的许多食品，以
及使用的一些药品，它们的生产过程都离不开微生物发
酵。
那么，微生物发酵是如何发展起来的？其生产过程
怎样？它还可应用在哪些方面？现在我们就一起来解
答这些问题。
及其应用
2.新课──发酵工程史话的学习。
师：现在人们能够利用微生物发酵来大规模地生
产食品、药品等许多产品，那么，人们今天的成绩是如
何一步步取得的呢？下面我们先来学习第一个问题：发
酵工程史话。
首先，请大家阅读教材发酵工程史话标题下的第
一自然段。
从这段文字的叙述中，能够看出，人类的祖先很
早就会在不知微生物发酵原理的情况下，利用微生物发
酵技术来生产多种产品，这个方面还有我们中华民族的
贡献。
由此可见，发酵技术是从生产实践中一步步产生
的。
师：下面请同学们继续阅读第二自然段。
第二自然段的核心内容是，随着两位科学家研究
出发酵现象的本质和人们对微生物的认识不断深入后，
诞生了传统的发酵工业。
这充分说明了发酵技术需要基
础科学研究的指导，即科学研究促进了技术的发展。
师：好，请大家继续阅读后四个自然段的内容。
从中能够看出，发酵技术随着时代的发展而不断向前
发展，从传统的发酵工业到现代发酵工业，再到微生
物工程，它不仅成为生物技术产业的重要支柱，而且
和基因工程技术的结合使它如虎添翼。
由此看来，生
物技术产业的核心是技术，同时科学技术又是一个不断
发展的过程。
投影或板书：
一、发酵工程
史话
学生先阅读教
材相应的段落，教师
就此段落提炼出有
关科学价值观的教
育素材
自然过渡到发酵
工程史话。
让学生体验科学
技术是从生产实践中
产生的。
让学生体验技术
需要以基础科学研究
作指导，科学、技术间
存在相互作用。
让学生认同生物
技术产业的核心是技
术，以及科学技术是
一个不断发展的过程。
3.新课──发酵生产过程探秘。
师：在很多家庭的日常生活中，味精是不可缺少
的调味品，那么，你知道它的化学成分是什么吗？
生：谷氨酸钠。
师：对！有人认为食用味精对人体有毒害作用，
投影或板书：
二、发酵生产
过程探秘──以味
精生产为例
让学生了解发
酵生产的基本过程。
从生物学的角度，你如何看待这个问题？
生：味精是谷氨酸的一种钠盐，食用后在体内能分解成谷氨酸，而谷氨酸是人体的一种必需氨基酸，所以食用味精对人体不会有毒害作用。
师：非常好！适当添加味精对人体无害，且能增添菜肴的鲜味。
我国已成为国际上味精生产大国，年产约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。
现代发酵工业的生产过程非常复杂，为避繁就简，突出主干，教科书用流程图来展示发酵的基本过程。
为便于同学们的理解，我们以味精生产为例，来探秘它的发酵生产过程。
味精生产的第一步是选育出能产生谷氨酸的细菌菌种，如谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等。
这些细菌先是从自然界中分离出来的，再用诱变、基因工程等现代生物技术处理，便可得到高产的菌种。
由于谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌是细菌，其同化作用类型是异养型的，所以要大量培养这些细菌，就需根据细菌的代谢特点配制相应的培养基。
培养基如何配制可参看教科书中关于配制培养基的解释。
由于生产中要采用单一菌种发酵，整个发酵过程不能混入其他微生物（杂菌），所以生产味精的培养基和发酵设备必须经过严格的灭菌，并进行无菌操作。
在味精生产过程中，由于发酵罐的体积很大，需要的菌种（种子）量就多。
为提高发酵罐中的发酵效率，缩短生产时间，要把谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌的菌种，经过培养，达到一定数量后，才能接入到发酵罐中，即要先经过扩大培养后再接种。
当谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌的菌种接入发酵罐后，这些细菌就会利用罐内培养基中的营养物质大量繁殖，同时产生大量的谷氨酸。
为使发酵过程处于最佳状态，现代化的味精生产企业，其发酵罐均有计算机控制系统，能对发酵过程中的各种条件严格控制，以大幅度地提高生产率。
需要说明的是，谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌均是好氧菌，因此，发酵过程中要不断地通入无菌空气，以满足它们生长繁殖的需要。
在温度为30～37 ℃、pH为7～8的条件下，经28～32 h，发酵罐内的培养液中就会生成大量的谷氨酸，随后，将谷氨酸从培养液中分离出来，用适量的由于这部分
内容学生较陌生，因此以教师讲解为主。
板书：1.菌种的选育：如谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆
菌等
板书：2.培养基的配制：水、无机盐、碳源、氮源、生
长因子等
板书：3.灭菌：去掉杂菌
板书：4.扩大培养和接种：先大量培养谷氨酸棒状杆菌或黄色短杆菌的菌种，再将菌种接入
发酵罐
板书：5.发酵罐内发酵：由计算机控制系统控制条件
板书：6.分离、提纯产物
→产品：谷氨酸→谷氨酸钠
Na2CO3溶液中和（形成谷氨酸钠结晶）后，再经过过滤、浓缩、离心分离等步骤，便成了味精。
这便是味精生产的最后一步，即分离、提纯产物，获得产品。
4.新课──发酵与食品生产。
师：正因为人们对微生物发酵生产的过程研究得
非常透彻，所以现在我们能利用微生物发酵技术来生产
多种产品。
请大家翻到教科书P77，看讨论专栏，4个
同学一组来完成这个讨论。
师：哪个小组愿意把自己讨论的结果和大家交
流？
生：馒头、面包、泡菜等是直接由微生物发酵生
产的。
味精、醋、酱油等是经发酵生产的食品添加剂。
师：很好！实际上发酵与食品生产的关系最为密
切，其产品远远超过同学们现在所知的。
如想进一步了
解，请阅读教科书P78的内容。
投影或板书：
三、发酵与食
品生产
先给学生5
min完成讨论，再让
2～3个组的学生发
言。
让学生感到要学
习的内容离自己很近，
激发起学生的学习兴
趣。
让学生体验科
学、技术、社会三者间
的关系。
5.小结及布置调查活动。
师：今天这节课我们学习了有关微生物发酵及其应用的
内容，大家应了解微生物发酵生产的基本过程，同时能
举例说出微生物发酵与食品生产的关系。
我们应该利用
所学的知识去关注微生物发酵在社会中的应用，为此，
请大家利用课余时间完成一个调查活动，调查活动的内
容和要求见教科书P78“到社会中去”栏目，大家可根
据自己的兴趣和条件任选一个题目去调查，调查完成
后，写一份调查报告，供大家交流。
感兴趣的学生可以
个人或小组合作，选
择一个内容去调查。
最终完成的调查报
告，经教师评价后，
张贴出来，办一个专
栏供大家参观。
为学生构建一个
学以致用的平台，同时
唤起学生关注社会的
意识。