【生物】发酵工程及其应用 2023-2024学年高二生物同步说课课件（人教版2019选择性必修3）.pptx

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1、第第1章章发酵工程第第3节 发酵工程及其应用010204050306CONTENTS教学设计思路点击此处添加正文教学目标点击此处添加正文教学重难点点击此处添加正文教学过程点击此处添加正文教学反思点击此处添加正文目目 录教材分析点击此处添加正文本章教材分析说教材说学情说目标说重难点说过程1.3发酵工程及其应用说教与学与本节内容对应的课程标准的“内容要求”是:阐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。结合教材内容及学生的实际情况，确定本节的教学目标如下。说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学教学目标1.

2、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。重点难点说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学发酵工程的基本环节、发酵工程的应用。发酵工程的基本环节。说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学本节课的教学从发酵工程的概念入手，组织学生深入学习发酵工程的基本环节，进而让他们了解发酵工程的应用，认同发酵工程为人类提供了多样的生物产品，丰富了人类的饮食。教学中需要突破的难点是

3、“发酵工程的基本环节”。教师组织学生在课前开展研学活动，课上让学生基于研学成果，归纳总结出发酵工程的基本流程，再通过“高中生模拟创业答辩会”活动，让学生将发酵工程的基本环节融入创业设计方案，深化他们对发酵工程基本环节的认识，促进工程思维的发展。教学设计思路一复习旧知，引入新知创设情境说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学自然界基因工程反复试验发酵设备溶解氧营养反馈产物浓度营养组分溶解氧过滤干燥性质纯化一.发酵工程及其应用1.发酵工程的基本环节电动机排气管pH计冷却水排出口冷却夹层发酵液搅拌叶轮生物传感器装置空气入口放料管阀门培养物或营养物质的加入口观察孔取样管温度传感器和控制装置冷却水进入口

4、中心中心环节环节发酵罐发酵罐电动机电动机D1D1排气管排气管C3C3pHpH计计B3B3冷却水排出口冷却水排出口C2C2冷却夹层冷却夹层发酵液发酵液搅拌叶轮搅拌叶轮D2D2生物传感器生物传感器装置装置B4B4空气入口空气入口A4A4放料管放料管A2A2A3 A3 阀门阀门A1A1培养物或营养培养物或营养物质的加入口物质的加入口B1B1观察孔观察孔B2B2取样管取样管B5B5温度传感器和温度传感器和控制装置控制装置C1C1冷却水进冷却水进入口入口装置编号主要用途A1-A3A4B1-B5C1、C2C3D1、D2控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐，实现连续培养控制溶解氧通过肉眼观察、仪器检测等监控

5、发酵条件以及发酵过程，B2处抽取样品进一步检测。通过控制冷水流速调节罐温调节罐压电机带动叶轮转动进行搅拌，使微生物与发酵液混合均匀，加快氧气溶解以及散热。一.发酵工程及其应用1.发酵工程的基本环节发酵罐内发酵发酵工程的中心环节1.发酵工程的优点：因此，发酵工程在食品工业、医药工业、农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。二.发酵工程的应用发酵工程的优点：产物专一原料来源丰富且价格低廉生产条件温和废弃物对环境的污染小和容易处理二.发酵工程的应用食品工业医药工业生产传统发酵食品生产传统发酵食品农牧业其他方面生产食品添加剂生产食品添加剂发酵工程应用生产酶制剂生产酶制剂采用基因工程

6、的方法，将植物或动物的基因转移到采用基因工程的方法，将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所直接对菌种进行改造，再通过发酵技术大量生产所需要的产品需要的产品生产微生物肥料生产微生物肥料生产微生物农药生产微生物农药生产微生物饲料生产微生物饲料解决资源短缺与环境污染问题解决资源短缺与环境污染问题将极端微生物应用于生产实践将极端微生物应用于生产实践利用霉菌发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产各种酒类利用霉菌发酵生产酱油、利用酿酒酵母生产各种酒类1.发酵工程的应用二.发酵工程的应用(1)在食品工业

7、上的应用生产各种各样的食品添加剂，如食品酸度调节剂柠檬酸，增味剂谷氨酸钠等。生产传统的发酵产品，如酱油、各种酒类等生产酶制剂，如淀粉酶、果胶酶等。黑曲霉黑曲霉淋洗、调制淋洗、调制酿酒酵母酿酒酵母啤酒的工业化生产流程我国是世界上啤酒的生产和消费大国。啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的，其工业化生产流程如下图所示。其中发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。发芽焙烤碾

8、磨糖化蒸煮发酵主发酵消毒终止后发酵完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成。完成酵母菌的繁殖，大部分糖的分解和代谢物的生成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下 储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。啤酒的工业化流程二.发酵工程的应用1.发酵工程的应用二.发酵工程的应用(2)在医药工业上的应用(2)在医药工业上的应用将植物或动物的基因转移到微生物中，获得具有某种药物生产能力的微生物通过发酵技术大量生产所需要的产品直接对菌种进行改造直接对菌种进行

9、改造通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素通过诱变的青霉菌发酵生产青霉素基因工程基因工程将病原体的抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物作为疫苗可能用微生物来生产过去只能从植物中分离提取的紫杉醇、青蒿素前体等化合物未来未来微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产微生物肥料利用了微生物在代谢过程中产生的生的、等来增进土壤等来增进土壤肥力，改良土壤结构，促进植株生长肥力，改良土壤结构，促进植株生长。1.发酵工程的应用二.发酵工程的应用(3)在农牧业上的应用生产微生物农药生产微生物肥料生产微生物饲料有机酸生物活性物质利用根瘤菌和固氮菌生产利用根瘤菌和固氮菌生产的根瘤菌肥、固氮菌肥的根瘤菌肥、固氮菌肥微生物

10、农药是利用微生物农药是利用或或 来来防治病虫害的。防治病虫害的。微生物农药作为微生物农药作为的重要手段的重要手段1.发酵工程的应用二.发酵工程的应用(3)在农牧业上的应用生产微生物农药生产微生物肥料生产微生物饲料微生物其代谢物生物防治微生物或代谢产物微生物或代谢产物防治病虫害种类防治病虫害种类苏云金杆菌苏云金杆菌8080多种农林害虫多种农林害虫白僵菌白僵菌玉米螟、松毛虫玉米螟、松毛虫一种放线菌产生的抗生素（井冈霉素）一种放线菌产生的抗生素（井冈霉素）水稻枯纹病水稻枯纹病微生物含有微生物含有丰富的丰富的。1.发酵工程的应用二.发酵工程的应用(3)在农牧业上的应用生产微生物农药生产微生物肥料生产微

11、生物饲料蛋白质以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为以淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液等为原料，通过发酵获得了大量的原料，通过发酵获得了大量的 ，即，即单细胞蛋白，用单细胞蛋白制成的微生物饲料，单细胞蛋白，用单细胞蛋白制成的微生物饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高微生物菌体1.发酵工程的应用二.发酵工程的应用(4)在其他方面的应用对极端微生物（生活在高温、高压、高盐和低温环境）的利用解决资源短缺和环境污染问题利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质等能源物质利用嗜热菌、嗜盐菌生产洗涤剂利用嗜热菌、嗜盐

12、菌生产洗涤剂发酵工程正渗透到几乎所有的工农业领域，在助力解决和等方面的重大问题上，作出了越来越大的贡献。粮食、环境、健康能源巩固巩固练习练习03说教材说学情说目标说重难点说过程说教与学四巩固练习(1)生产柠檬酸需要筛选产酸量高的乳酸菌()(2)谷氨酸的发酵生产需在强碱性条件下进行()(3)谷氨酸的发酵生产在酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N乙酰谷氨酰胺()(4)现代发酵工程中所用的菌种大多是复合菌种以提高生产效率()【基础过关基础过关】(5)发酵工程生产条件温和、原料来源丰富，但废弃物对环境污染很大，不易处理。()(6)目前的酶制剂全部是微生物发酵生产的。()(7)现在已经可以通过微生物生产紫杉醇

13、。()(8)单细胞蛋白指通过发酵而获得的微生物菌体。()1 1.注重培养学生的工程思维注重培养学生的工程思维本节课安排的本节课安排的“高中生模拟创业答辩会高中生模拟创业答辩会”活动，旨在让学生在学活动，旨在让学生在学完发酵工程的基本环节之后，通过自己的理解设计具体的生产发完发酵工程的基本环节之后，通过自己的理解设计具体的生产发酵产品的创业方案，并且通过答辩环节对生产流程、技术要求、酵产品的创业方案，并且通过答辩环节对生产流程、技术要求、预算和风险等进行多方论证预算和风险等进行多方论证;使学生初步理解工程以使学生初步理解工程以“建造建造”为为核心，技术要通过设计等环节的转化才能应用在工程中，从而培核心，技术要通过设计等环节的转化才能应用在工程中，从而培养学生的工程思维。养学生的工程思维。2 2.学习方式多样，学生的参与度高学习方式多样，学生的参与度高课前的研学活动和分小组设计创业方案，课上分角色开展答辩，课前的研学活动和分小组设计创业方案，课上分角色开展答辩，课后进一步完善创业方案并进行展示，教师安排这一系列活动可课后进一步完善创业方案并进行展示，教师安排这一系列活动可以让大多数的学生参与其中，充分发挥了学生的主体作用，调动以让大多数的学生参与其中，充分发挥了学生的主体作用，调动了他们学习的积极性，从而取得了较好的教学效果。了他们学习的积极性，从而取得了较好的教学效果。反思