微生物發(fā)酵及其應用

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高二 來源: 高中學習網(wǎng)

《微生物發(fā)酵及其應用》設計與案例
目標的確定
與本節(jié)對應的課程標準具體內(nèi)容是“舉例說出發(fā)酵與食品生產(chǎn)”,而本節(jié)標題定為《微生物發(fā)酵及其應用》。事實上,微生物發(fā)酵在現(xiàn)實生活中遠遠超出了食品工業(yè)的范疇。因此,本節(jié)內(nèi)容一開始時并沒有局限于食品生產(chǎn),而是從比較大的視角──發(fā)酵工程史話引入,然 后探秘發(fā)酵過程,再舉例說出發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關系。為此,本節(jié)主要目標確 定為:通過了解發(fā)酵工程發(fā)展的歷史,體驗科學、技術、社會三者間的關系;說出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程;舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關系;關注與微生物發(fā)酵有關的社會問題等。教學設計思路
教學實施的程序

教學
內(nèi)容教學活動教學手段和方法預期目標
1.復習提問,引入新課。師:同學們在初中時學習過微生物發(fā)酵與食品,我們的日常生活中也接觸到許多發(fā)酵食品,請同學們思考這樣一個問題:哪些食品是由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的?相應的發(fā)酵種類是什么?
生:酸奶、泡菜,它們都是乳 酸發(fā)酵。
師:很好!還有其 他食品嗎?想一想,我們每天吃的主食有通過發(fā)酵制作的嗎?
生:饅頭、面包。
師:對,實際上,我們經(jīng)常食用的許多食品,以及使用的一些藥品,它們的生產(chǎn)過程都離不開微生物發(fā)酵。那么,微生物發(fā)酵是如何發(fā)展起來的?其生產(chǎn)過程怎樣?它還可應用 在哪些方面?現(xiàn)在我們就一起來解答這些問題。學生很可能回答不全,教師可提示。
投影或板書:第一節(jié)微生物發(fā)酵及其應用 聯(lián)系日常生活的實例,在回憶舊 知識的基礎上,引入新課,以激發(fā)學生的學習 興趣,強化從社會中來的意識。
2.新課──發(fā)酵工程史話的學習。師:現(xiàn)在人們能夠利用微生物發(fā)酵來大規(guī)模地生產(chǎn)食品、藥品等許多產(chǎn)品,那么,人們今天的成績是如何一步步取得的呢?下面我們先來學習第一個問題:發(fā)酵工程史話。
首先,請大家閱讀教材發(fā)酵工程史話標題下的第一自然段。
從這段文字的敘述中,能夠看出,人類的祖先很早就會在不知微生物發(fā)酵原理的情況下,利用微生物發(fā)酵技術來生產(chǎn)多種產(chǎn)品,這個方面還有我們中華民族的貢獻。由此可見,發(fā)酵技術是從生產(chǎn)實踐中一步步產(chǎn)生的。
師:下面請同學們繼續(xù)閱讀第二自然段。
第二自然段的核心內(nèi)容是,隨著兩位科學家研究出發(fā) 酵現(xiàn)象的本質(zhì)和人們對微生物的認識不斷深入后,誕生了傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)。這充分說明了發(fā)酵技術需要基礎科學研究的指導,即科學研究促進了技術的發(fā)展。
師:好,請大家繼續(xù)閱讀后四個自然段的內(nèi)容。從中能夠 看出,發(fā)酵技術隨著時代的發(fā)展而不斷向前發(fā)展,從傳統(tǒng)的發(fā)酵 工業(yè)到現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè),再到微生物工程,它不僅成為生物技術產(chǎn)業(yè)的重要 支柱,而且和基因工程技術的結 合使它如虎添翼。由此看來,生物技術產(chǎn)業(yè)的核心是技術,同時科學技術又是一個不斷發(fā)展的過 程。投影或板書:
一、發(fā)酵工程史話
學生先閱讀教材相應的段落,教師就此段落提煉出有關科學價值觀的教育素材自然過渡到發(fā)酵工程史話。
讓學生體驗科學技術是從生產(chǎn)實踐中產(chǎn)生的。
讓學生體驗技術需要以基礎科學研究作指導,科學、技術間存在相互作用。
讓學生認同生物技術產(chǎn)業(yè)的核心是技術, 以及科學技術是 一個不斷發(fā)展的過程。
3.新課──發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘。師:在很多家庭的日常生活中,味精是不可缺少的調(diào)味品,那么,你知道它的化學成分是什么嗎?
生:谷氨酸鈉。
師:對!有人認為食用味精對人體有毒害作用,從生物學的角度,你如何看待這個問題?
生:味精是谷氨酸的一種鈉鹽,食用后在體內(nèi)能分解成谷氨酸,而谷氨酸是人體的一種必需氨基酸,所以食用味精對人體不會有毒害作用。
師:非常好!適當添加味精對人體無害,且能增添菜肴的鮮味。我國已成為國際上味精生產(chǎn)大國,年產(chǎn)約6.5×105 t。你想知道味精是怎樣在 現(xiàn)代化的工廠中生產(chǎn)出來的嗎?請大家翻到教科書P76~77。現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的生產(chǎn)過程非常復雜,為避繁就簡,突出主干,教科書用流程 圖來展示發(fā)酵的基本過程。為便于同學們的理解,我們以味精生產(chǎn)為例,來探秘它的發(fā)酵生產(chǎn)過程。
味精生產(chǎn)的第一步是選育出能產(chǎn)生谷氨酸的細菌菌種,如谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等。這些細菌先是從自然界中分離出來的,再用誘變、基因工程等現(xiàn)代生物技術處理,便可得到高產(chǎn)的菌種。
由于谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌是細菌,其同化作用類型是異養(yǎng)型的,所以要大量培養(yǎng)這些細菌,就需根據(jù)細菌的代謝特點配制相應的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基如何配制可參看教科書中關于配制培養(yǎng)基的解釋。
由于生產(chǎn)中要采用單一菌種發(fā)酵,整個發(fā)酵過程不能混入其他 微生物(雜菌),所以生產(chǎn)味精的培養(yǎng)基和發(fā)酵設備必須經(jīng)過嚴格的滅菌,并進行無菌操作。
在味精生產(chǎn)過程中,由于發(fā)酵罐的體積很大,需要的菌種(種子)量就多。為提高發(fā)酵罐中的發(fā)酵效率,縮短生產(chǎn)時間,要把谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種,經(jīng) 過培養(yǎng),達到一定數(shù)量后,才能接入到發(fā)酵罐中,即要先經(jīng)過擴大培養(yǎng)后再接種。
當谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種接入發(fā)酵罐后,這些細菌就會利用罐內(nèi)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)大量繁殖, 同時產(chǎn)生大量的谷氨酸。為使發(fā)酵過程處于最佳狀態(tài),現(xiàn)代化的味精生產(chǎn)企業(yè),其發(fā)酵罐均有計算機控制系統(tǒng),能對發(fā)酵過程中的各種條件嚴格控制,以大幅度地提高生產(chǎn)率。需要說明的是,谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌均是好氧菌,因此,發(fā)酵過程中要不斷地 通入無菌空氣,以滿足它們生長繁殖的需要。
在溫度 為30~37 ℃、pH為7~8的條件 下,經(jīng)28~32 h,發(fā)酵罐內(nèi)的培養(yǎng)液中就會生成大量的谷氨酸,隨后,將谷氨酸從培養(yǎng)液中分離出來,用適量的Na2CO3溶液中和(形成谷氨酸鈉結晶)后,再 經(jīng)過過濾、濃縮、離心分離等步驟,便成了味精。這便是味精生產(chǎn)的最后一步,即分離、提純產(chǎn)物,獲得產(chǎn)品。投影或板 書:
二、發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘──以味精生產(chǎn)為例
由于這部分內(nèi)容學生較陌生,因此以教師講解為主。
板書:1.菌種的選育 :如谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等
板書:2.培養(yǎng)基的配制:水、無機鹽、碳源、氮源、生長因子等
板書:3.滅菌:去掉雜菌
板書:4.擴大培養(yǎng)和接種:先大量培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種,再將菌種接入發(fā)酵罐
板書:5.發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵:由計算機控制系統(tǒng)控制條件
板書:6.分離、提純產(chǎn)物
→產(chǎn)品:谷氨酸→谷氨酸鈉 讓學生了解發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程。
4.新課──發(fā)酵與食品生產(chǎn)。
師:正因為人們對微生物發(fā)酵生產(chǎn)的過程研究得非常透徹,所以現(xiàn)在我們能利用微生物發(fā)酵技術來生產(chǎn)多種產(chǎn)品。請大家翻到教科書P77,看討論專欄,4個同學一組來完成這個討論。
師:哪個小組愿意把自己討論的結果和大家交流?
生:饅頭、面包、泡菜等是直接由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。味精、醋、醬油等是經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的食 品添加劑。
師:很好!實際上發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關系最為密切,其產(chǎn)品遠遠超過同學們現(xiàn)在所知的。如想進一步 了解,請閱讀教科書P78的內(nèi)容。投影或板書:
三、發(fā)酵與食品生產(chǎn)
先給學生5 min完成討論,再讓2~3個組的學生發(fā)言。讓學生感到要學習的內(nèi)容離自己很近,激發(fā)起學生的學習興趣。
讓學生體驗科學、技術、社會三者間的關系。
5.小結及布置調(diào)查活動。師:今天這節(jié)課我們學習了有關微生物發(fā)酵及其應用的內(nèi)容,大家應了解微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程,同時能舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關系。我們應該利用所學的知識去關注微生物發(fā)酵在社會中的應用,為此,請大家利用課余時間 完成一個調(diào)查活動,調(diào)查活動的內(nèi)容和要求見教科書P78“到社會中去”欄目,大家可根據(jù)自己的興趣和條件任選一個題目去調(diào)查,調(diào)查完成后,寫一份調(diào)查報告,供大家交流。
感興趣的學生可以個人或小組合作,選擇一個內(nèi)容去調(diào)查。最終完成的調(diào)查報告,經(jīng)教師評價后,張貼出來,辦一個專欄供大家參觀。
為學生構建一個學以致用的平臺,同時喚起學生關注社會的意識。


本文來自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaoer/59912.html

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