优秀教案系列
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第3节发酵工程及其应用
教学分析
教学分析
教学目标
1.概述发酵工程及其基本环节。
2.举例说明发酵工程在食品工业、医药工业及其他方面的应用。
评价目标
1.基于对啤酒生产过程的了解,阐明发酵工程的基本环节。
2.通过掌握发酵工程的基本环节,形成模拟发酵工程的探究能力。
3.基于发酵工程在各个方面的应用,形成利用发酵工程解决实际问题的意识。
教学重难点
1.发酵工程的基本环节。
2.发酵工程的应用。
教学方法
1.直观教学法:主要是采用多媒体等现代教学的手段,通过视频、动画等直接展示的方式,使学生获得生动的感性认识,充分激发学生的学习兴趣,创设一个良好的课堂氛围。
2.任务驱动法:教师通过生活中的实例激发学生的思维,启发学生自己发现问题并对问题进行分析和解决;通过小组成员之间的交流讨论和组与组之间的互动评价,让学生更好地掌握每一个知识点。
课时安排
1课时
教学准备
多媒体,白板,学案,PPT等。
教学
教学设计
导入新课
【师】大家听说过青霉素吗?它是由青霉菌产生的,早期科学家只能从青霉菌中提取少量的青霉素,它的价格贵如金。随着高产菌种的选育、发酵技术的发展等,青霉素步入了产业化生产道路。什么是发酵工程?发酵工程的基本环节有哪些?通过发酵工程能生产哪些产品?
讲授新课
一、发酵工程的基本环节
1.选育菌种
【师】选育菌种的目的是什么?
【生】获得性状优良的菌种。
【师】菌种的来源有哪些?
【生】从自然界中筛选、诱变育种(产生的是常规菌,生产微生物自身能合成的产品,如青霉素),基因工程育种(产生的是工程菌,生产微生物自身不能合成的产品,如胰岛素)。
【师】选育菌种的意义是什么?
【生】优良的菌种不仅具有健壮、不易退化,其发酵产品产量高、质量稳定等优点,它往往还会赋予发酵产品独特的风味,因此菌种选育环节在很大程度上决定了微生物发酵产物的成败。
【师】选育菌种有哪些实例?
【生】筛选产酸量高的黑曲霉来生产柠檬酸;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
【师】扩大培养的目的是什么?
【生】获得更多的菌种。
【师】扩大培养的原因是什么?
【生】工业发酵罐的体积一般较大,因此,需要接入的菌种总体积大。
【师】扩大培养用什么培养基?
【生】一般为液体培养基。
3.培养基的配制、灭菌
【师】配制培养基有什么要求?
【生】①在菌种确定之后(结合菌种的代谢特点)选择原料制备培养基;②在生产实践中,培养基的配方要经过反复试验才能确定(即不断优化培养基)。
【师】为什么要对培养基进行灭菌?
【生】发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种,一旦有杂菌污染,可能导致产量大大降低。
【师】灭菌的目的是什么?
【生】避免因杂菌污染而影响产品的品质和产量(培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌)。
4.接种
【师】发酵工程中的接种是如何做的?
【生】将扩大培养后的菌种投放到发酵罐中。
5.发酵罐内发酵
【师】发酵罐内发酵在发酵工程的流程中有什么样的地位?
【生】是发酵工程的中心环节。
【师】发酵有什么要求?
【生】①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;②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。
【师】严格控制发酵条件的原因是什么?
【生】环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖,而且会影响微生物代谢物的形成。
【师】请举例说明不同发酵条件的影响实例。
【生】谷氨酸的发酵生产:①在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸;②在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺。
【师】现代发酵工程使用的大型发酵罐的优点是什么?
【生】均有计算机控制系统,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,还可以进行反馈控制,使发酵全过程处于最佳状态。
装置编号
主要用途
A1、A2、A3
控制培养物以一定速度进入、流出发酵罐,实现连续培养
A4
控制溶解氧
B1、B2、B3、B4、B5
通过肉眼观察、仪器检测等监控发酵条件以及发酵过程,B2处抽取样品进一步检测
C1、C2
通过控制冷水流速调节罐温
C3
调节罐压
D1、D2
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
6.分离、提纯产物
【师】分离、提纯的目的是什么?
【生】获得产品。
【师】产品有哪两种形式?
【生】①微生物细胞本身;②代谢物。
【师】采取什么手段?
【生】①发酵产品是微生物细胞本