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维生素c的故事,维生素c的故事哥伦布心情变化(中科院微生物所与维生素C的故事)

01-14 互联网 未知 投稿

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1、中科院微生物所与维生素C的故事


1983年1月,中科院微生物所和北京制药厂联合发明的用于维生素C生产的“二步发酵法”获得国家科技发明二等奖。

1986年,这项新技术,以550万美元的价格转让给国际著名制药公司——瑞士Roche公司。

这个消息引起了国内外微生物学界,甚至科学界的震动,因为这项出口交易额创造了当年中国最大的单项技术出口交易额纪录。

在当年,这是为国争光,为民造福的一个重大事件。

这件事注定将中科院微生物所、维生素C生产“二步发酵法”等关键词载入中国科学史的史册。三十多年过去了,“二步发酵法”依然是中科院微生物所全体科研人员心中的骄傲。

因为“二步发酵法”的成功,大大减少了化工原料污染,改善了工人劳动条件,缩短了流程,并使生产成本明显降低。

最重要的是,由于该工艺具有巨大的经济效益和社会效益,使中国一跃成为世界上最大的维生素C生产国,在国际市场上占90%的份额(2019年数据)。

这一成果是理论与实践相结合的范例,是科技作为第一生产力的体现,也是科技工作者勇于创新的丰硕成果。

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课题的出现

1960年代中期,因为文化大革命,研究工作实际已经停止或取消,科研人员经常下厂或下乡参加劳动。

北京制药厂当时采用的维生素C一步发酵法,这种方法在某个工艺阶段经常感染噬菌体,影响维生素产量。

中科院微生物所的科学家薛禹谷和庄增辉培育抗噬菌体生产菌株,帮助企业解决这个问题,因而和北京制药厂经常有工作联系。

在这种紧密的联系中,科学家了解到北京制药厂维生素C老工艺流程中存在污染严重、工人操作极端困难等问题,立刻重视起来。

科学家陆德如、徐浩查阅相关文献和资料,认为可以探索生物氧化来代替化学氧化,也就是改为用微生物转化山梨糖成VC前体2-酮基-L-古龙酸。

微生物所经过讨论,决定相关科研人员全部下厂。经与北京制药厂商量,厂方欣然同意于1969年2月6日正式成立协作组,正组长为厂方人员,副组长为微生物所科学家陶增鑫,厂方提供设备、原料及人员,所内不设置研究组。这个课题定名为“二步发酵”。顾名思义,是指是相对老工艺一步发酵而言,生产VC经两步发酵。

就这样,一个从国家重大需求出发,面向经济主战场的课题诞生了。

典型的院地合作

这个课题在当时并没有具体计划、完成年限等。微生物所徐婉学、尹光琳、徐浩、陶增鑫、严自正先后接替进厂,将理论与实践相结合,不怕挑战,攻坚克难,以厂为家,直到双方认为任务基本完成。1972年1月,最后一位科学家严自正回到微生物所,结束了科研人员的驻厂研发。

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严自正(左)和陶增鑫(右)在工厂实验

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尹光琳(左)在实验中


这是一次十分典型的院地合作,历时三年。

1974年7月,燃料化学工业部主持VC二步发酵鉴定会,这次会议的鉴定书上明确肯定了“北京制药厂和微生物所首先找到了二步发酵新工艺的菌种,并初步确定了工艺路线”。

1974-1978年,尹光琳、淡家麟、曹桂芳、梁改芹、王大耜和洪俊华等在微生物所内继续二步发酵的研发,并协助上海第二制药厂解决生产性试验不稳定问题,还对当时各厂所用菌种进行了系统的鉴定。

1983年国家科委正式核准授予该技术国家发明二等奖。1986年由东方科学仪器进出口公司和中国医药对外经济技术合作总公司出面,将VC二步发酵技术以550万美元转让给国际著名的瑞士罗氏公司。

上世纪80年代中期,我国的技术出口还处于起步阶段,用于维生素C生产的二步发酵法技术的成功转让,不仅为祖国争了光,也使微生物所乃至整个中国科学院上下人心大振,科研信心倍增。

科研工作的艰辛

六七十年代的科研条件十分落后,在这样的条件下,科研人员能够做出世界一流的新技术,可见付出了多少心血和汗水。

严自正老师曾经这样记述她当时的科研经历——

北京制药厂位于朝阳门外,从中关村到厂,乘公交车路上得2小时。那时没有什么额外补贴,也不能买月票,通常是每星期回家一次将公交车车票回所报销。

当时知识分子和工人同吃同住同劳动,和工人一样在食堂吃饭,住集体宿舍,一起轮班,从打扫卫生、刷瓶子到看发酵罐,样样都干。

正常情况下,上班动手操作,下班后整理记录,分析结果,再定下步计划。用发酵罐做流加试验时,要等测定结果出来后,才能定下一次流加时间和流加量,这样往往要连续工作十几个小时,而最紧张时,要一连上9个夜班。

严自正那时候两个孩子都很小,顾家和工作都十分辛苦。有一次,轮到严自正一个人上夜班,正巧1750立升发酵罐用碱通蒸汽煮,声音响得异常,在夜间令人惊骇恐惧,至今那声音仍记忆犹新。

由于每个科学家的实验记录都保存在工厂,因此为了科研需要,严自正利用夜班时间手动抄写实验记录,课题结束的时候抄了350多页,为以后的进一步科学研究留下了宝贵的资料。

在这种艰苦条件下,萦绕在科研人员脑海中依然是如何完成科研任务,尤其是课题刚开始,没有详细资料,没有菌种,没有设备,一切都是从零开始,边干边创造条件。

科研的前7个月,一无所获,正当大家快要泄气时,出现了一线希望,找到了一个菌种,从该菌种发酵液中得到了2-KGA结晶,增加了大家的信心。

在1970年6-7月间,科研人员筛选到了产酸量稍高的菌株N1197A,但是能否提高该菌产酸能力,是一个很大的难题,经过苦苦思索,大家决定用最苦的办法,全体科学家一起上。

于是先用摇瓶做条件试验,不管工作量多大,都是交叉进行,一旦有好的结果,立刻将这结果用到发酵罐上,然后在罐上反复试验,使2-KGA大幅度提高,而通过罐上流加试验,终于达到了目标,使底物山梨糖接近100%转化为2-KGA。

短短三年时间内,几位科学家分离了上千个样品,筛选了几千个菌株,摇瓶条件试验将近60批,发酵罐(1750立升、300立升和175立升)和种子罐试验将近100批。

在厂里保存的原始记录,叠起来有几尺高。最终确定了具有先进生产水平的第二步发酵工艺路线,并证实该发酵不同于传统,而是自然组合的混种发酵。

科学家们克服了想象不到的艰苦,兢兢业业,尽其所能,终于取得了胜利。

积极推广成果

1971年5月,北京市革委会计划组第九期的一个简报,报道了北京制药厂和微生物研究所研究成功维生素C二步发酵新工艺的消息,引起社会各界的关注。

1971年9月,山西省太原市举行“全国维生素丙学大庆经验交流会,该会议被认为在二步发酵法发展过程中,具有里程碑意义,参加单位和人数都超过以往的维生素C的同行会议。

在会上,北京制药厂将二步发酵工艺作了全面系统的介绍,严自正带去了由N1197A分离纯化后得到的大小菌株,无偿提供给与会者,并介绍了大小菌相互关系。

这次会议后,很多工厂既了解了方法和流程,又拿到菌种,在各地很快开展了二步发酵试验。

几十年来一些研究单位相继进行了大小菌相互关系、固定化细胞、细胞融合、工程菌等研究,很多工厂在投产过程中,不断改进和发展,随着生产厂家的增加,产量不断上升。

时至今日,中国早已成为世界第一大维生素C生产国,年产量20万吨以上,占领世界90%以上份额(中国海关总署数据),从一个生产VC占世界份额很少的国家到世界最大的VC出口国,离不开国家的战略指导和政策支撑。同时,我们也不能忘记产业腾飞的背后,为了技术创新和科技进步默默付出的科学家。

这些科学家,有的已经去世了,有的已经白发苍苍,有的已经忘记了这个世界。很多人从未听过他们的名字,也不曾知晓他们的功绩,但是工业微生物领域的后来人,却能够将他们的名字永远铭记在心。

因为,在大国前进的道路上,我们能够清晰地看到他们坚实的脚步,他们一路上用汗水浇灌的花朵,将永远鲜艳地盛开,迎风舒展。

历史顾问:程光胜

参考资料:严自正:二步发酵法生产维生素C 为国争光 造福人民


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2、维生素c的故事

维生素c的故事

《维生素C的故事》讲述了xx世纪意大利伟大的航海家哥伦布在带领船队在大西洋上乘风破浪,远航探险途中,船员们中十几人得了“海上凶神”这种疾病,但是在荒岛上他们却奇迹般地起死回生了,从而发现了维生素c的存在,同时为人类治愈“坏血病”找到了方法。哥伦布的情感变化是串联整个故事的一条比较明显的线索:心情十分沉重→噙着眼泪点了点头→越来越沉重→又惊又喜。教学中紧扣这条线索,不仅能突出重点,而且有利于激发学生学生的探究意识,使学生更好地把握课文主旨。

教学中,我先让学生整体把握课文,通读全文,找出哥伦布的情感变化。在小组讨论、个人思考、集体交流的基础上,找到明确的情感变化,通过板书加强印象。接着,分别就每个情感历程进行细读分析,采用多形式朗读加角色转换、结合实践等方式,深入感悟情感,体会矛盾心情和内心的挣扎。比如,当哥伦布在航海不到一半路程看到已经有十几个船员相继病倒时“心情十分沉重”。我让学生设身处地地想想,假如你就是哥伦布,此时,看到十几个船员相继病倒,你会想些什么?有些孩子说:一定得去看医生,可是,这是在海上,到哪里去看医生呢?有些孩子说:继续带着这些病重的船员,会不会把病传染给其他船员呢?如何处置这些船员呢?等等,这些疑问,足以能够说明哥伦布心情沉重的原因了,不需要分析得特别透彻,你一句我一言的交流,就是学生理解的最好证明。交流到后面,当哥伦布看到他的那些船员劫后余生时的“又惊又喜”。我让学生们进行想象说话,并进行了表演。学生们在理解的基础上,表演得情真意切,将哥伦布的惊喜心情表达了出来。

教学语文,以一个点或者一条线展开,有时会收到很好的效果,同时,让整堂课变得紧凑,更能抓住学生的心。

维生素c的故事

一、活动目标

1、引导学生在活动中了解维生素C的知识。

2、通过活动,培养学生的动手能力、想象力和创新能力。

二、活动准备

1、学生上网或阅读搜集有关维生素C的资料及图片。

2、学生准备各种含丰富维生素C的水果及蔬菜、盘子,组织做维生素C食物拼盘。

三、活动过程

(一)、讨论活动的目的和主要内容

1、教师宣布:本次活动同学们要分成若干小组,研究维生素C。

2、师生讨论:如何研究维生素C?需要了解哪些内容?

(1)、什么是维生素C?

(2)、维生素C由什么成分组成?

(3)、维生素C有什么作用?

(4)、维生素C存在哪些食物中?

……

3、各小组商量,选择本组的活动内容。(可以完成多个主题,也可以完成一两个主题,根据各组人数及其他客观情况自行决定。)

4、各组自行设计相关的具体内容,使活动更有秩序、更有计划。

(二)、了解有关维生素C的知识

1、以小组为单位,上网或阅读维生素C的资料及图片,并作记录,认识维生素C。

2、围绕各组选定的研究主题,进行交流。

(三)、动手制作维生素C食物拼盘

1、各组介绍所带的含有维生素C成分的食物。

2、教师示范制作,要求学生观察。

3、让学生说一说整个制作过程。

把各种水果和蔬菜在小刀、叉、勺等工具的使用下,做成各种形状,拼成有创意的图形。

4、学生以小组为单位进行拼盘制作,教师巡视指导,要求学生注意安全。

5、展示学生作品,集体评议。

6、学生各自修改或重做。

7、挑选优秀作品在全班同学前展示,小作者介绍设计和制作过程。在欣赏过程中,师生一起评议,随后学生可进一步完善作品。

四、活动总结

1、在我们的周围有很多水果和蔬菜都含有丰富的维生素C。我们只有正确地认识维生素C,好好地利用维生素C,让它为我们人类的健康服务。

2、品尝维生素C食物拼盘,感受研究、制作后的快乐。

五、背景资料

1、维生素C的历史

公元前1550年,埃及的医学莎草纸卷宗中就有坏血病的记载。

《旧的全书》(从公元前1100年到公元前500年)中提到了坏血病。

公元前约450年,希腊的“医学之父”Hippocrates叙述了此病的综合症状,即士兵牙龈坏疽、掉牙、腿疼。

1309年法国的《圣路易的历史》一书中记述了十字军东征时有一种对“嘴和腿有侵害的”疾病(坏血病)。

1497年葡萄牙领航员围绕好望角航行到在印度马拉巴尔海岸,在航海途中他的160个船员因坏血病有100人丧生。

15和16世纪,坏血病曾波及整个欧洲,以致医生们怀疑是否所有的疾病都是起源于坏血病.

1600~1603年英国航海家J.Lancaster船长记载了远航到东印度群岛时,他保持了全体水手健康的原因仅仅由于附加了一个“每天早上三匙柠檬汁”的命令。

1747年,英国海军军医在12位患坏血病水手中实验了六种药物,发现了柑桔和柠檬有疗效.

1768~1771年和1772~1775年各三年的两次远航中,英国船长在他的船上备有浓缩的深色菜汁和一桶桶泡菜,并每到一个港口便派人上岸收集各种水果和蔬菜,结果,水手们没有一个死于坏血病。

1907年挪威的Holst和Frolich和进行了用一种缺乏抗坏血酸的食物喂养豚鼠引起坏血病的试验.

1928年在剑桥大学霍普金斯实验室,匈牙利科学家Szent-Gyorgy从牛肾腺,柑桔和甘蓝叶中析出一种物质,他称这种物质为己糖醛酸,但他没做抗坏血病影响的实验。

1932年匹兹堡大学的>Charles Glen King从柠檬汁中析出一种结晶物质,在豚鼠体内具有抗坏血酸活性,这标志了维生素C的发现。

1933年瑞士科学家合成了维生素C。

2、维生素C的主要来源

柑橘类水果和番茄是维生素C的最佳来源,清椒、菠菜、马铃薯中含量亦丰,维生素C的合成片剂。(每一百公克食物中所含维生素C的毫克数)

橘子-49

萝卜-24

凤梨罐-2~10

甜菜-34

草梅-60

菠菜-59

蕃茄-23

柠檬-45

西瓜-3~8

花椰菜-69

3、维生素C的作用

(1)、合成Collagen(胶原蛋白)-以形成软骨、骨质、牙釉质及血管上皮的重要基质。

(2)、促进脯胺酸转变为氢脯胺酸之反应,而氢脯胺酸为构成胶原重要成分之一,因此维生素C可促进胶原之生成。

(3)、维持结缔组织之正常-因为胶原是构成结缔组织之细胞间质。

(4)、参加体内氧化还原反应-维生素C可参加酪胺酸及某些物质的氧化反应。

(5)、制造肾上腺类固醇激素。

(6)、增进伤口愈合及增加对受伤及感染等压力的感受力。

(7)、在受感染、发热时,此维生素之损失亦随之增加,故其对刺激之反应扮演重要角色。

(8)、解毒作用;

(9)、改善心肌功能,减低毛细血管脆性,增加机体抵抗力;

(10)、对抗游离基,有助于防癌,降低胆固醇,防止坏血病。

4、维生素C的性状

维生素C即(抗坏血酸),为水溶性维生素,食品加工业中,做抗氧化剂以为保存食品价值,而在人体可加强维他命E之功能。极易在植物组织中被合成,动物方面,目前知道人类身体无法合成,必须额外藉助食物中取得。维生素C极易在小肠、皮下组织、腹腔内被吸收,吸收后分布至全身。水溶性的维生素C极易在水中造成流失,是其一大特性。

维生素C为白色或略带淡黄色的结晶性粉末;无臭,味酸;久置色渐变微黄;易溶于水,水溶液呈酸性反应,在乙醇中略溶,在氯仿或乙醚中不溶。性质不稳定,在碱性溶液或金属容器内加热易破坏。具有强还原性,极易被氧化剂所破坏,在空气中也易氧化失效。

维生素c的故事

一、说教材

苏教版第七册第四组课文是以爱科学为主题的,前两篇是让学生体会对待科学的态度,后两篇是让学生懂得对待科学的方法,《维生素C的故事》是这个单元的第三篇课文,这是一则富有情趣、生动感人的科普故事,文章不仅向读者介绍了维生素C的发现经过,给人以科学知识的教育,而且以生动的情节让人感触颇深。

课文共8个自然段,第1-2自然段是故事的开端,讲哥伦布带领船队航海探险时,最可怕的是会遇到“海上凶神”的怪病;第3-6自然段是故事的发展,讲的是一次航行中,留置荒岛的船员靠吃野果子出现了起死回生的奇迹;第7-8自然段是故事的结局,讲正是野果子里的维生素C救了船员的命,并交代了维生素C对人体的重要作用。

课文的语言平实、浅显、流畅,叙述有条有理,通篇构思依循怪病——奇迹——揭秘的路子展开,突出了奇迹的描写,显得重点突出,结构严谨,层次清晰。心理描写,切至动人,担忧——感动——悲伤——惊喜,犹如波浪起伏,一波三折,跌宕起伏,耐人寻味。

二、确定目标

为了顺利完成本课教学,我准备分两课时进行教学。第一课时主要解决生字词的识、写,正确流利地朗读课文,理清文章脉络,下面我重点说说第二课时的教学目标。

根据学生知识与能力、过程与方法、情感态度和价值观这三个维度,结合本篇课文的内容,针对中年级学生语文学习的特点,我确定了本篇课文的教学目标。

1、能有感情地朗读课文,凭借语言文字,说出哥伦布情感发生的变化和原因;能运用文中的语言,或自己的语言复述故事,说说维生素C被人们发现的经过,了解维生素C对人体的作用。

2、朗读中感受体验哥伦布的心情,朗读交流中积累一些描写心情的词语,朗读中理解奇迹,知道维生素C发现的经过。

3、通过学文领悟到对许多科学的新发现都是从问题开始的。

三、说教学重难点

教学重点:了解维生素C被人们发现的经过,认识维生素对人体的重要性。

教学难点:了解维生素C的发现过程,懂得任何发现、创造都离不开细心地思考与研究。

四、说教学过程

为了完成教学目标,突出重点、突破难点,我将教学分为以下几块:

一、复习导入

让学生先从整体入手,引导学生回忆课文的主要内容,让学生用小标题的形式,说说故事的开端、发展、结局,也就是VC的发现经过。学生通过回忆再次明确文章的脉络。

二、认识“怪病”

让学生在阅读第一部分内容的基础上,具体介绍怪病,引导学生说出怪病的得病原因,症状等方面的内容。体会“海上凶神”这种怪病的可怕。在此基础上教师话锋一转说:怪病虽然可怕,但它阻挡不了航海家远航探险的脚步,这节课就让我们走近哥伦布,跟随他一起去经历一次危险而难忘的奇迹之旅。这段进入新授的导语,意在激发学生的阅读期待,以达到“未成曲调先有情”的效果,为新课的学习奠定好基础。

三、体会心情

这一板块是学习课文3-6自然段,我采用读中感悟来达到体会人物心情、理解奇迹的目标。首先让学生自由读,边读边找出描写哥伦布心情变化的有关词句,接着引导学生用首先、接着、然后、最后来说说哥伦布的心情变化。然后细读每一小节,读后交流哥伦布心情变化的原因,在交流过程中引导学生有感情地朗读课文重点的段落语句。让学生在读中体会出遇到怪病时哥伦布既忧心忡忡,进退两难,又茫然无助的复杂心情;体会到哥伦布听了船员的请求后心中既感动,又自可奈何别无良策;体会到胜利返航时哥伦布伤心欲绝,悲痛欲绝的沉重心情;体会到奇迹出现时哥伦布惊讶万分又欣喜若狂的激动心情。

四、感悟道理

这一板块也是以读为主,读远航结束时哥伦布的想法和做法,谈体会。让学生体会到哥伦布急于揭开秘密的迫切心情,结合几句名人名言,从中懂得生活中碰到奇怪的事情要善于思考,要多问几个为什么,提出有价值的问题,问题往往就是新的发现开始。人们就是对哥伦布提出的这个问题经过长期的研究,终于揭开了野果子中的秘密。这一部分我只是简单处理,让学生读一读,说一说你从研究成果中你了解了维生素C的哪些知识。

五、作业和课外拓展

设计了三项作业,第一项作业的目的是让学生复述课文,二、三两项是为了增加学生的阅读量,培养学生观察大自然的兴趣,在观察中学会思考,学会发现。

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