第3節(jié) 發(fā)酵工程簡介
第3節(jié) 發(fā)酵工程簡介
知識(shí)方面
（1）發(fā)酵工程的概念（知道）。
（2）發(fā)酵工程中培養(yǎng)基的配制、菌種選育、滅菌、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離、提純等相關(guān)內(nèi)容（知道）。
（3）有關(guān)發(fā)酵工程在醫(yī)藥工業(yè)和食品工業(yè)中應(yīng)用的內(nèi)容（知道）。
教學(xué)重點(diǎn)：發(fā)酵工程的概念和內(nèi)容
教學(xué)難點(diǎn)：在發(fā)酵過程中，如何保證菌種生長和代謝的正常進(jìn)行
一、設(shè)疑引出新課題
前面我們學(xué)習(xí)了有關(guān)微生物的代謝的內(nèi)容，我們知道了微生物的代謝是指微生物細(xì)胞內(nèi)所發(fā)生的全部的化學(xué)反應(yīng)。在微生物的代謝過程中，會(huì)產(chǎn)生多種多樣的代謝產(chǎn)物，如氨基酸、維生素、抗生素等。而且，這些代謝產(chǎn)物又是我們?nèi)祟愃枰摹Ｄ俏覀兡懿荒芡ㄟ^微生物的培養(yǎng)來大量生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物呢？這就是我們今天所要討論的“發(fā)酵工程”。
二、進(jìn)行新課
（一）介紹谷氨酸發(fā)酵的生產(chǎn)實(shí)例
教師活動(dòng)：出示谷氨酸棒狀桿菌合成谷氨酸的途徑的投影片，指導(dǎo)學(xué)生觀察并作適當(dāng)講解。
討論后教師小結(jié)如下：從投影片我們可以看出，谷氨酸棒狀桿菌在一定的條件下能夠利用環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)來合成谷氨酸。下面我們就來看看在工廠里是怎樣應(yīng)用谷氨酸棒狀桿菌來生產(chǎn)谷氨酸的。
提出問題：谷氨酸發(fā)酵最重要的無疑就是選擇菌種了，是不是所有的谷氨酸棒狀桿菌都可用于谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)呢？我們應(yīng)該選育什么樣的谷氨酸棒狀桿菌作為菌種呢？
教師活動(dòng)：以前面出示的投影片為依托組織學(xué)生就所提問題進(jìn)行討論。
討論后教師小結(jié)：只有選擇細(xì)胞膜通透較強(qiáng)，在細(xì)胞內(nèi)不積累谷氨酸的谷氨酸棒狀桿菌做菌種才有可能獲得大量的谷氨酸。
提出問題：有了菌種用什么樣的培養(yǎng)基去培養(yǎng)呢？
教師活動(dòng)：通過復(fù)習(xí)有關(guān)培養(yǎng)基的知識(shí)，使學(xué)生理解培養(yǎng)基應(yīng)滿足微生物生長所需要的碳源、氮源、水、無機(jī)鹽和生長因子等營養(yǎng)需求。教師活動(dòng)：出示谷氨酸發(fā)酵所需培養(yǎng)基的成分表格并指導(dǎo)學(xué)生觀察、思考。
通過討論使學(xué)生把培養(yǎng)基中的各種成分按照水、無機(jī)鹽、氮源、碳源、生長因子的分類方法進(jìn)行分類，進(jìn)而得出這種培養(yǎng)基能滿足谷氨酸棒狀桿菌所需各種營養(yǎng)的結(jié)論。
提出問題：這種培養(yǎng)基從組成成分和物理性質(zhì)上看屬于哪種培養(yǎng)基？
通過討論得出結(jié)論：從物理性質(zhì)上看是液體培養(yǎng)基，從化學(xué)成分上看是天然培養(yǎng)基。
提出問題并組織學(xué)生討論：在工業(yè)生產(chǎn)過程中常采用這種天然成分作為營養(yǎng)物質(zhì)的液體培養(yǎng)基，這在發(fā)酵生產(chǎn)中有什么好處呢？
引導(dǎo)學(xué)生通過討論得出以下結(jié)論：
（1）液體培養(yǎng)基能使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)在發(fā)酵過程中得到充分的利用，還能為菌體提供更大的生存空間。同時(shí)，也有利于生產(chǎn)過程中培養(yǎng)條件的控制以及產(chǎn)物的提取。
（2）采用天然物質(zhì)作營養(yǎng)物質(zhì)既能滿足菌體的營養(yǎng)需求，又能降低生產(chǎn)成本，還能減少對(duì)環(huán)境的污染。提出問題：有了菌種和合適的培養(yǎng)基，那發(fā)酵的主體設(shè)備又該是什么樣的呢？教師活動(dòng)：出示發(fā)酵罐的示意圖，并對(duì)發(fā)酵罐的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單介紹。通過介紹使學(xué)生了解發(fā)酵的主體設(shè)備由發(fā)酵罐及其控制部分構(gòu)成。提出問題：設(shè)備中的這些控制部分在生產(chǎn)過程中有什么用呢？