2020人教版高中生物选修二3.1微生物发酵及其应用
3.1 微生物发酵及其应用 精品课件(人教版选修2)
例的核酸
D．根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入
不同的抗菌素
课堂互动探究
热点考向示例 随堂达标检测
解析 微生物生长所必需的营养物质有碳源、氮源、无机 盐、水和生长因子，不同微生物对营养物质的要求不同 (水除外)，可以根据微生物的生长对碳源、氮源、无机盐 和生长因子的需求来配制特殊的选择培养基，以便获得单 一的菌种；也可以根据微生物对不同抗菌素的敏感性的差 异，加入不同的抗菌素来获得单一的目的纯种。核酸虽然 是微生物的组成成分，但不是它们所需要的营养成分，微 生物不会因为培养基中加入的核酸不同，而培养出不同的 物质。 答案 C
[思维激活1] 微生物发酵一定是在无氧条件下进行的吗？ 提示 不是。微生物发酵有的是无氧发酵，有的是有氧发 酵。
课堂互动探究
热点考向示例 随堂达标检测
发酵工业大致经历的时期 (1)原始发展时期 人类有意无意地利用微生物已经有几千年的历史，在长期的 生产实践中，积累了丰富经验。最初可能是人类发现储存水 果会自然发酵变酒，而逐渐形成酿酒技术。相传，在埃及和 中亚两河流域，在公元前40世纪至公元前30世纪已开始酿 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。在夏禹时期已有了关于仪侠酿旨酒，夏少 康(即杜康)造秫酒的记载。随着社会的发展，又出现制酱和酱 油、醋、泡菜、奶酒、干酪技术和面团发酵。
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。
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
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
我国战国时期的盛酒容器
酒具
较传统的酿酒作坊
发酵罐的结构
工 艺 流 程
发酵工程所用的菌种大多是单一的纯种，整个发 菌种选育： 一般有诱 酵过程中不能混入杂菌。这是为什么呢？ 变育种 ，基因工程和 扩大培养与发酵生产过程中的培养有何不同呢？ 在发酵过程中如混入其他微生物，将与菌种形成 细胞工程等 扩大培养是为了让菌体在短时期内快速增殖， 培养基配制 而发酵过程中的培养是为了获得代谢产物，目的不 竞争关系，对发酵过程造成不良影响。 同 采 用 的 培 养 条 件 就 有 可 能 不 同 。 例如：如果在谷氨酸发酵过程中混入放线菌，则 灭菌：包括设备灭菌 例如：在酒精发酵过程中，扩大培养是为了促 放线菌分泌的抗生素就会使大量的谷氨酸棒状杆 使酵母菌快速增殖，因此是在有氧条件下进行。而 和培养基灭菌 菌死亡。如果在青霉素生产过程中污染了杂菌， 在发酵产生酒精的过程中则必须在无氧条件下进行 这些杂菌则会分泌青霉素酶，将合成的青霉素分 扩 大 培 养 和以 获 得 大 量 的 酒 精 。 解掉。 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、 菌体：用过滤、沉淀方法 pH 、溶氧、通气量与转速 分离提纯 代谢产物：用蒸馏、萃取、离子
微生物发酵及其应用
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。
发酵工程发展史
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教案 新人教版选修2
第1节微生物发酵及其应用【教学目标】知识与能力方面：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。
过程与方法方面：本节课主要采取学生通过小组合作探究的方法，以及深入生活联系实际，理解各种具体的设施农业,说了解发酵工程的发展史、调查当地的酱菜厂和酒厂。
在小组合作探究中理解科学、技术、社会三者的关系。
培养学生的合作探究精神，和自我学习、搜集信息和处理信息的能力。
情感态度、价值观方面：培养学生关爱社会,关爱身体健康、热爱生活的情感，培养他们社会责任感，形成关心现代发酵业的发展。
【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】讲授法和学生合作学习相结合【教学课时】1课时。
【教学过程】学生：深入调查当地的微生物发酵的调查，如酿造厂（酒厂）。
在小组内展开讨论、交流。
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学家合作，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。
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。
二、发酵生产过程探秘1.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。
2．发酵生产的大致过程。
四、板书设计【布置作业】1.做学案上的练习题。
2.做社会调查，讨论哪些食品是由微生物发酵生产的？哪些食品中添加了经发酵生产的食品添加剂？【教学反思】本节课与生产、生活中问题所密切相联系，在学习过程中，学生深入生活中调查、探究。
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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一
二
三
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 第3章 生物科学与工业 3.1 微生物发酵及其应用名师公开课省级获奖课件 新人教版选修2
课程目标
知识点1
知识点2
2.影响发酵的因素 (1)菌种 发酵是利用微生物来生产产品，因此菌种至关重要。现在工业 上用于生产青霉素的微生物主要是青霉菌，生产味精的微生物 是谷氨酸棒状杆菌，生产柠檬酸的微生物主要是黑曲霉。这是 因为每一种微生物的代谢特征不同，它们产生特定产物的能力 也不同。为了利用发酵生产所需的产物，不是随便拿来一个菌 种就行。直接从自然界分离到的微生物不一定具有生产特定产 物的能力，须在实验室里对几百株、数千株微生物进行筛选。
课程目标
知识点1
知识点2
(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也会影响生物活性物质，如酶的活性。与温度对微生物的 影响类似，微生物存在最低生长pH、最适生长pH和最高生长 pH。不同微生物对环境pH适应的范围不同。一般微生物生长 的最适pH在4.0～9.0范围内。真菌生长的范围宽，细菌较窄 (pH在3.0～4.0范围内)，细菌、放线菌一般适应于中性偏碱性 环境，而酵母菌、霉菌适应于偏酸性环境。
课程目标
知识点1
知识点2Biblioteka [归纳总结](1)原始发展时期 人类有意无意地利用微生物已经有几千年的历史，在长期的生 产实践中，积累了丰富经验。最初可能是人类发现储存水果会 自然发酵变酒，而逐渐形成酿酒技术。相传，在埃及和中亚两 河流域，在公元前40世纪至公元前30世纪已开始酿酒。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。在夏禹时期已有了关于仪侠酿旨酒，夏少康(即杜康)造秫 酒的记载。随着社会的发展，又出现制酱和酱油、醋、泡菜、 奶酒、干酪技术和面团发酵。
课程目标
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
高中生物第3章第1节微生物发酵及其应用课件新人教版选修2
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ห้องสมุดไป่ตู้
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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。