微生物发酵及其应用
《微生物发酵及其应用》优秀教案
《微生物发酵及其应用》优秀教案
【学习目标】
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。
【学习过程】
1、课下深入农村和当地的进行组织调查，探究味精的生产过程。
2、调查日常生活中哪些食品是由微生物发酵生产的？
3、哪些食品中添加了经发酵生产的食品添加剂？
4、讨论：
（1）发酵工程经历了哪几个阶段？
发酵工业的发展可分为四个阶段：原始发展阶段、传统发酵工业阶段、现代发酵工业阶段和生物技术产业阶段。
（2）学生看课本，找出发酵工程的发展史话。
1、1857年，法国的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发酵中的作用，人们开始了解发酵现象的本质。
3、20世纪40年代，弗洛里和钱恩与许多的可蹙额家合作，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。
4、从2 0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。
5、20世纪70年代以后，分子生物学的发展，促进了基因工程的发展和应用。
（3）读课本理解发酵工程的概念。
发酵是利用微生物，在适宜的条件下，将原材料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。
（4）探究讨论发酵工程的大致过程
（5）教师展示多媒体课件，进一步帮助学生学习发酵过程的大致过程。
微生物发酵及其应用
微生物发酵及其应用微生物发酵是指利用微生物代谢产生的酶、酸、碱等物质对物质进行化学变化的一种技术。
发酵技术在食品、医药、农业、工业等领域有着广泛的应用。
本文将就微生物发酵的基本过程以及其在不同领域中的应用做简要介绍。
微生物发酵的基本过程微生物发酵是利用微生物将有机物质转化为其他有用的物质的过程。
在发酵过程中，微生物利用有机物质作为碳源和能源，通过代谢作用将底物分解成较小的分子，同时合成新的代谢产物。
微生物发酵的基本过程包括营养生长阶段和代谢生长阶段两个部分。
营养生长阶段是指微生物在发酵过程中时以单独生长的形式存在的时期。
在这个阶段中，微生物需要养分、水、氧气等条件，以便在有利条件下生长繁殖。
代谢生长阶段是指微生物在发酵过程中开始产生代谢产物时的生长阶段。
代谢产物通常从碳源、氮源以及其他元素中产生。
在这个阶段中，微生物还需要加入一些辅助物质，如激素、生长因子等，以保证代谢产物的生成和收获。
应用领域微生物发酵技术在不同的领域中都有着广泛应用。
食品工业微生物发酵技术在食品工业中可用于生产酸奶、酱油、醋等有机酸类食品，以及酒精、罗氏披萨面团调节剂等发酵类食品。
其中最常用的发酵微生物为乳酸菌、酵母菌等。
医药工业微生物发酵技术在医药领域中可用于生产生物制剂。
生物制剂通常由微生物制备，例如新型抗菌素、抗肿瘤细胞素、生物肝素等，这些制剂可在医疗、生物技术及分子生物学领域中得到广泛应用，发挥着重要作用。
农业工业微生物发酵技术在农业领域中可用于生产有机肥和微生物制剂。
有机肥通常由不可食用的废弃物质经过发酵后得到，具有较低的价格、无污染等优点。
微生物制剂包括微生物菌剂、微生物肥料等。
这些制剂可用于提高作物产量、提高作物质量、控制害虫及其它病原微生物等。
工业生产微生物发酵技术在工业生产中应用广泛，其应用范围包括环境保护、能源利用、化学工程等。
特别是利用工业微生物在大量发酵生产中，不仅实现了高效生产、低成本，同时减轻了对自然资源的污染和压力。
微生物发酵技术及其在食品生产中的应用
微生物发酵技术及其在食品生产中的应用自古以来，人们就在生活中应用各种发酵技术来制作食品，并且这种传统的制作方法在现代社会也得到了广泛的应用。
随着科学技术的不断发展，微生物发酵技术逐渐成为一种非常重要的食品生产工艺，不仅可以通过这种技术制造出各种美味的食品，还可以在生产过程中控制产品的品质和安全性。
一、微生物发酵技术微生物发酵技术是利用微生物（如细菌、酵母菌等）在一定条件下生长繁殖和代谢产生的各种化合物来实现生产目的的一种技术。
微生物发酵技术的发展离不开现代化的代谢工程学和生物学研究，这些学科对于制备大量纯化的生物催化剂、提高产率和降低成本都具有重要作用。
在微生物发酵技术中，微生物一般被称为“发酵菌”，它们在特定的生长和营养条件下可以进行多样化的代谢过程，释放出各种有用的代谢产物，如酒精、醋酸、酪酸、乳酸、酱油、味精、糖醇、酵素等。
从微观的角度来看，这些产物的生成与微生物的代谢活动息息相关，可以分为碳代谢、氮代谢、酸碱代谢、能源代谢等多个层面。
二、微生物发酵技术在食品生产中的应用1. 酵母发酵制备面包酵母是一种常用的微生物发酵菌，它可以嫁接成为酵母细胞，在面粉和水混合过程中释放出二氧化碳，使面团变得膨胀，并产生微甜味。
面包是一种众所周知的食品，可以通过酵母发酵技术制备，不仅营养丰富，而且口感十分香脆。
此外，面包的口感和品质等级与发酵时间、温度、原料质量等因素有关。
2. 发酵豆制品发酵豆制品是一种常见的食品，如豆腐、豆浆、味噌等。
通过加入盐、酱油、味精等调味料，可以制成各种口味豆制品，并能够改善豆类蛋白的味道和营养特性。
豆制品的发酵过程中产生的有机酸和酵素可以促进豆蛋白的分解和降解，使得蛋白质更加易于消化和吸收，具有更高的营养价值。
3. 酸奶发酵酸奶是一种乳酸菌发酵而成的乳制品，它不仅口感酸甜，还含有丰富的维生素和矿物质。
酸奶的制作过程中常常使用乳酸菌，这种微生物可以代谢乳糖生成乳酸，使得牛奶的pH值降低，从而保护其不受微生物污染和腐败。
《微生物发酵及其应用》教案
一、教案基本信息教案名称：《微生物发酵及其应用》学科领域：生物年级：八年级课时：2课时编写日期：2024年10月二、教学目标1. 知识与技能：（1）了解发酵技术的概念及微生物在发酵过程中的作用；（2）掌握微生物发酵在食品、药品等领域的应用；（3）学会运用发酵技术制作简单的发酵产品。
2. 过程与方法：（1）通过观察、实验等途径，探究微生物发酵的过程及条件；（2）学会使用发酵装置，进行微生物发酵实验；（3）培养学生的动手操作能力和团队协作能力。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对微生物发酵技术的兴趣和好奇心；（2）培养学生珍惜自然资源，关注环保的意识；（3）培养学生勇于创新，敢于实践的精神。
三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）发酵技术的概念及微生物在发酵过程中的作用；（2）微生物发酵在食品、药品等领域的应用；（3）发酵装置的使用及微生物发酵实验操作。
2. 教学难点：（1）微生物发酵过程的探究；（2）发酵装置的组装及操作；（3）发酵产品的制作。
四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究发酵技术；2. 利用实验教学法，培养学生的动手操作能力；3. 采用案例分析法，使学生了解发酵技术在实际生产中的应用；4. 利用小组讨论法，培养学生的团队协作能力。
五、教学过程1. 导入新课：（1）教师通过展示发酵产品（如酸奶、泡菜等）引出发酵技术；（2）学生分享对发酵技术的了解，教师总结并板书课题。
2. 自主学习：（1）学生阅读教材，了解发酵技术的概念及微生物在发酵过程中的作用；（2）学生完成自主学习任务单，教师点评并解答疑问。
3. 课堂讲解：（1）教师讲解微生物发酵在食品、药品等领域的应用；（2）学生听讲并记录关键信息。
4. 实验演示：（1）教师演示微生物发酵实验操作，讲解发酵装置的使用；（2）学生观看实验演示，学习实验操作步骤。
5. 小组讨论：（1）学生分组讨论如何运用发酵技术制作简单的发酵产品；（2）各小组汇报讨论成果，教师点评并指导。
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。
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。
人教版高中生物选择性必修第3册 第1章 第3节 发酵工程及其应用
课前·新知导学
课堂·素养初培
课堂·延伸提分
小练·素养达成
课前·新知导学
课堂·素养初培
课堂·延伸提分
小练·素养达成
课后提能集训
生物学 选择性必修3 配人教版
第1章 发酵工程
(2)生产各种各样的_食__品__添__加__剂___。食品添加剂不仅可以增加食品的 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_____。
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_____。
课前·新知导学
课堂·素养初培
课堂·延伸提分
小练·素养达成
课后提能集训
生物学 选择性必修3 配人教版
第1章 发酵工程
微思考 单细胞蛋白是蛋白质吗？有哪些方面的应用？
课堂·素养初培
课堂·延伸提分
小练·素养达成
课后提能集训
生物学 选择性必修3 配人教版
第1章 发酵工程
【解析】发酵工程在食品工业上的应用包括生产传统的发酵产品、 生产各种各样的食品添加剂、生产酶制剂等，A、B、C正确；生产抗生 素、氨基酸和免疫抑制剂等属于发酵工程在医药工业上的应用，D错 误。
课前·新知导学
微生物发酵技术及其应用研究
微生物发酵技术及其应用研究微生物发酵技术是指利用微生物的代谢功能，通过调控环境条件，使其大量繁殖和产生有用的化合物或产物的技术。
微生物发酵技术广泛应用于食品工业、制药工业、酒精工业和生物化工等领域，在提高产品质量、开发新产品和降低成本等方面具有重要的作用。
以下是对微生物发酵技术及其应用的研究进行的探讨。
微生物发酵技术的原理是通过选择和改造适宜的微生物，提供适当的营养物质和培养条件，使微生物产生目标产物。
微生物的代谢过程有两种类型：有氧代谢和厌氧代谢。
在有氧代谢条件下，微生物利用外源底物进行生长和代谢产物的生成。
而在厌氧代谢条件下，微生物通过使用内源和外源底物，实现有机物奈钾和氧化还原过程。
微生物的发酵过程主要包括以下几个步骤：选择和改造菌种、选取合适的培养基、培养基制备和发酵获得目标产物。
其中，选择和改造菌种是微生物发酵技术的关键步骤。
通过合理的筛选和改造菌株的遗传信息，可以提高微生物的产量和产物质量。
培养基的选择也是发酵过程中的重要环节，其中包括基础培养基和辅助添加物。
培养基的配方要根据菌株的要求，提供足够的营养物质和适当的环境条件，以促进微生物的生长和代谢。
微生物发酵技术在食品工业中的应用主要包括乳酸菌发酵和酶促发酵。
乳酸菌发酵是将含有乳酸菌的培养基加热和冷却，以达到生产食品和饮料的目的。
乳酸菌发酵可将乳糖转化为乳酸，从而实现酸奶和乳酸饮料的生产。
酶促发酵是通过添加特定的酶催化剂，使得酵母菌、细菌和真菌产生酶来改变食品的气味、口感和保质期。
常见的酶促发酵产品有啤酒、面包、酱油和奶酪等。
微生物发酵技术在制药工业中的应用主要有抗生素、激素、维生素和酶的生产。
抗生素是微生物产生的一类天然产物，具有抑制细菌生长和繁殖的作用。
通过合适的菌种选型和培养条件控制，可以在发酵过程中高效地产生抗生素。
激素是一类生物活性物质，具有调节生理机能的功能。
微生物发酵技术可通过改造和培养菌株，提高激素的产量和纯度。
维生素是人体生长和发育所必需的有机化合物，微生物发酵技术可通过菌株改造和培养条件调控，达到高效合成维生素的目的。
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利用网络资源，再现已学过知识的图片。
搜集资料，回顾历史
一、发酵与食品生产
生活中，你知道的发酵食品还有哪些？
（教师书写学生答案并分类）
二、发酵工程史话
这些发酵食品，还有药品的产生经历了漫长的过程，从几千年前的原始发酵开始，经历了传统发酵、现代发酵和生物技术发酵四个阶段。课前各小组搜集了发酵工程历史的资料，下面每组派一名同学来为大家展讲某一阶段的发展历程。
能力基础：
具有一定的信息整合能力，合作探究能力。
情感态度与价值观基础：
体验到生物技术在生活中的应用，与生活、社会的联系。
教学目标：
知识目标：
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。
能力目标：
参与有关微生物发酵的调查活动，学习调查的基本方法。
情感态度与价值观目标：
1.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。
联系当地发酵生产企业（包括辉山乳业、桃李面包、雪花啤酒）并组织学生周末前往调查。
设计调查问卷，分组开展调查活动。
让学生走进发酵企业，亲自观察学习发酵过程，调查发酵企业的产品、经济效益、主要技术及存在的困难等，学以致用，体验科学、技术、社会之间的联系。
板书设计：
第3章生与工业
第一节微生物发酵及其应用
课题
第三章 第一节 微生物的发酵及其应用
课时
1课时
教材分析：
本节课是人教版高中生物选修二《生物科学与社会》第三章“生物科学与工业”中第一节的内容。该课主要包括发酵工程史话、发酵生产过程探秘和发酵与食品生产三部分内容，与学生的生活联系紧密，与第一章第一节“抗生素的史话”相互补充，也为第二节和第三节的学习打下基础。
2.利用白板的投屏功能，将学生整理的资料拍照上传至电脑，当学生展讲时同步展示，清晰明了，有助于其他学生了解。
探究新知，合作学习
一、发酵生产过程
播放视频：黑龙江大学生物实验室利用发酵工程制作酸菜。
思考：发酵工程生产酸菜的操作步骤包括哪些？
二、发酵生产过程
1.选育菌种的方法有哪些？
2.扩大培养的目的是什么？场所在哪？
将知识问题化，引发学生思考，整体知识拆分成几个部分，深入探究发酵生产的各个环节。
1.利用影音视频，生活中的案例培养学生探究精神。
2.利用白板的拖拽功能，将步骤拖拽到指定位置，形成流程图，避繁就简，突出主干。
3.利用白板的秒表功能，规定探究时长，提高课堂探究效率。
4.利用白板的“板中板”功能，整理影响因素，展示发酵罐结构，对主干知识补充完善的同时，不影响知识的框架，有利于学生把握重点，解决难点。
2.关注生物技术产业对国民经济发展的重要作用。
3.认同微生物发酵工程生物技术产业在人类的生活、生产和健康等方面的重要作用。
教学重点：
（1）发酵工程史话
（2）发酵的生产过程
教学难点：
发酵的生产过程
教学方法：
多媒体辅助、自主学习、合作探究。
教学过程
教学
阶段
教师活动
学生活动
设计意图
信息技术的应用
创设情境，激发兴趣
归纳提升，梳理新知
课堂小结：
通过本节课的学习，你了解了哪些知识？
（学生回答，教师板书）
归纳总结
利用思维导图帮助学生梳理课堂主线，构建知识框架。
反馈练习，学以致用
课件展示练习题
完成练习
检验学生对知识的掌握情况；让学生体验科学、技术、社会的联系。
利用白板的课堂活动功能，增加练习的趣味性。
课外拓展，调查实践
3.培养基的营养成分包括哪些？
4.灭菌的目的、原理和方法是什么？
5.影响发酵效果的因素有哪些？
6.如何分离、提纯产物？
播放微课，再次梳理所学知识。
对比新旧知识，思考作答。
阅读教材，小组合作探究，解决问题。
通过观看视频，培养学生形成学以致用、关注身边的科学的意识和科学探究的精神。
与课堂的导入呼应，引导学生关注生物科学技术在生活中的应用价值。
学情分析：
知识基础：
（1）通过必修一“细胞呼吸”的学习，知道微生物无氧呼吸的过程为发酵，其中产生乳酸的为乳酸发酵，产生酒精的为酒精发酵。
（2）通过选修一“传统发酵技术的应用”的学习，掌握果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作原理和过程。
（3）通过选修一“微生物的实验室培养”的学习，熟知培养基的种类、营养成分和制作方法，知道灭菌和消毒的区别及灭菌的方法。
联系生活实际，说出哪些是发酵食品。
按照发展阶段，各小组按顺序展讲每一阶段的特点和历史事件。
将生活中的食品与发酵工程联系，引导学生意识到生物科技与日常生活的联系。
课前搜集资料，培养学生获取并整合相关信息的能力。
通过展讲，锻炼学生的语言组织和表达能力。
1.利用白板的蒙化功能，逐步展出各个发展阶段，让学生食品、药品种类与历史进程一一对应，有助于学生理解记忆。
教师：提起东北特色菜，我们能想到的是什么?
联系生活，回答问题。
利用形象逼真图片，联系生活，创设情境，激发学生的学习兴趣。
利用白板的动画功能，设置悬念，激发学习欲望。
回忆旧知，导入新知
一、传统酸菜的制作过程
结合选修一“泡菜的制作”相关知识，如何制作酸菜？
二、传统酸菜的制作原理
白菜为什么会变酸？
回忆旧知，总结归纳，思考并回答问题。