生物选择性必修三《发酵工程及其应用》精品课教学设计

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课题 发酵工程及其应用 单元 第一章 学科 生物 年级 高二 学习目标

与

核心素养 学习目标：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。

核心素养：1.文化基础：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。

2.自主发展：根据发酵产品和利用微生物的不同讨论发酵工程中的发酵条件及控制方法。

3.社会参与：认可发酵工程在生产上的重要应用价值。 重点 发酵工程的基本环节 难点 发酵工程的基本环节

教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 从社会中来

展示青霉素图片，介绍青霉素发现过程：亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming），英国微生物学家（1881.8.6 - 1955.3.11），二战”期间，青霉素成为战场上神奇的抗生素，大显神威，挽救了数以万计的生命，被称为“有魔力的子弹”。1945年诺贝尔生理学医学奖。

青霉菌中提取青霉素少，随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等，青霉素进入了产业化生产的道路。

提出问题：工业上，如何利用发酵工程生产青霉素？提出发酵工程的概念？

了解青霉素的发现和发展史，提出问题：工业上如何利用发酵工程生产青霉素? 通过青霉素的发现和发展，激发学生对发酵兴趣，展开课题 讲授新课 一、发酵工程的概念：

采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或者直接把微生物应用于工业生产的一种新技术。

二、发酵工程的基本环节

发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品分离、提纯等方面。

1．选育菌种：性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。生产柠檬酸就需要筛选产酸量高的黑曲霉。在啤酒生产中，使用基因工程改造的啤酒酵母，可以加速发酵过程，缩短生产周期。

2．扩大培养：工业发酵罐的体积很大，接入的菌种总体积也较大，因此在发酵之前还需要对菌种进行扩大培养。

3．配制培养基：在菌种确定之后，要选择原料制备培养基。培养基的配方要经过反复试验才能确定。

4．灭菌：发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种。一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此，培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。

5．接种：扩大培养的菌种和灭菌后的培养基加入发酵罐中。大型发酵罐有计算机控制系统，能对发酵过程中的温度、pH、溶解氧、罐压、通气量、搅拌、泡沫和营养等进行监测和控制。

6．发酵罐内发酵：在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程。还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件。