15第十五单元 发酵工程 教案届高三生物复习.docx

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15第十五单元发酵工程教案届高三生物复习

第十五单元发酵工程

-获得纯净的微生物、制作果酒等食品

图15-1发酵装置

现代大规模生产的发酵工程，是利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品的一种新技术。

发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。

微生物有多种用途，90％以上的微生物是对人类有利的。

如何在实验室培养、分离纯化我们想要的微生物？

我们如何利用微生物的特定功能来制作日常生活中的某些食品？

本单元我们将一起来探究微生

物的培养和应用。

本单元我们先制备牛肉膏蛋白胨固体培养基进行酵母菌纯化培养，初步掌握实验室培养微生物的基本技术；然后通过调整培养基的配方有目的的分离、筛选尿素分解菌和纤维素分解菌，明确分离培养微生物的一般方法。

通过利用特定的微生物制作果酒、果醋、腐乳、泡菜等食品，初步认识发酵工程是利用微生物的特定功能规模生产化生产对人类有用的产品。

一、单元学习主题

（一）单元学习目标

1.说出培养基的种类、营养成分、制备步骤及实验室常用的消毒和灭菌方法。

2.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基纯化酵母菌，概述实验室中微生物分离和纯化的常用方法。

3.设计实验分离、计数土壤中尿素分解菌，概述测定微生物数量的常用方法。

4.设计实验分离纤维素分解菌，阐明实验室分离培养微生物的思路。

5.设计实验制作果酒和果醋，说出果酒、果醋制作的原理、实验过程及操作要点。

6.设计实验制作腐乳，总结出制作的原理、实验过程及影响腐乳品质的条件。

7.设计实验制作泡菜、检测亚硝酸盐的含量，说出制作泡菜、检测亚硝酸盐的原理和实验过程，并提出科学健康饮食的建议。

（二）单元学习计划

学习内容

课时

活动设计

整体认知

3

结合《学习设计与指导》单元学习内容部分，在问题引领下研读文本，查阅271BAY中资源，形成自己的认知，尝试初步构建本单元知识结构。

酵母菌纯化培养

2

制备牛肉膏蛋白胨固体培养基进行酵母菌纯化培养，概述实验室进行微生物分离、纯化常用方法。

核

心

内

容

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

1

1.设计实验分离土壤中尿素分解菌并计数，阐明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物。

2.概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。

分解纤维素的微生物的分离

1

设计实验分离纤维素分解菌，总结出分离培养微生物的方法。

果酒和果醋的制作

1

设计实验制作葡萄酒和葡萄醋，说出果酒、果醋制作的原理、实验过程和操作要点。

腐乳的制作

1

设计实验制作腐乳，说出腐乳制作的原理、实验过程和影响腐乳品质的条件。

制作泡菜并检测亚硝酸盐含量

1

设计实验制作泡菜并检测其亚硝酸盐的含量，说出泡菜制作和亚硝酸盐检测的原理和实验过程。

（三）单元学习评价

评价内容

评价量规

等级

整体认知

能认真研读文本，初步认知培养基的种类、营养成分，微生物的培养、分离方法，果酒、果醋、腐乳、泡菜制作的原理。

★

能较好完成271BAY中关于整体认知的阶段性评价。

★★

能用思维导图的形式初步构建出本单元的知识结构。

★★★

酵母菌纯化培养方法

能说出培养基的种类、营养成分、制备步骤、实验室常用的消毒及灭菌方法。

★

能设计出较完整的酵母菌纯化培养的实验方案，并概述两种常用的分离纯化方法。

★★

能根据实验方案较规范的完成酵母菌的纯化培养，并能解释日常保存食品的原理。

★★★

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

能说出尿素分解菌的分离、鉴定的原理，并概述常用的测定微生物数量的方法。

★

能设计出分离和计数尿素分解菌的实验方案，并能初步总结出利用选择培养基培养目的微生物的思路。

★★

能根据实验方案掌握分离和计数尿素分解菌的方法。

★★★

分解纤维素的微生物的分离

能说出分离、筛选纤维素分解菌的原理及实验流程。

★

能合理设计出分离、筛选纤维素分解菌的实验方案，并能说出分离培养微生物的方法。

★★

在分离、筛选纤维素分解菌的基础上，探讨列举含有纤维素酶的菌种的应用价值。

★★★

葡萄酒和葡萄醋的制作

能说出果酒和果醋的制作原理、实验流程。

★

能自主设计制作葡萄酒、葡萄醋的实验方案，总结出操作要点。

★★

能根据实验方案制作葡萄酒和葡萄醋，并初步评价葡萄酒和葡萄醋是否制成。

★★★

腐乳的制作

能说出腐乳制作的原理和实验流程。

★

能设计制作腐乳的实验方案，能说出盐、香辛料和酒的作用及影响腐乳品质的条件。

★★

能根据实验方案制作腐乳，并能根据腐乳合理评价制作过程。

★★★

制作泡菜并检测亚硝酸盐含量

能说出泡菜制作、亚硝酸盐含量检测的原理和实验流程。

★

能科学设计出制作泡菜和检测亚硝酸盐的实验方案。

★★

1.能根据实验方案制作泡菜，并掌握检测亚硝酸盐的含量方法。

2.能用恰当的方法检测香肠、腊肉、火腿等食物中有无亚硝酸盐，并提出养成健康饮食习惯的建议。

★★★

二、单元学习内容

（一）单元整体认知

1.要在实验室培养微生物，首先要配制适宜的培养基。

什么是培养基？

按照物理性质、

功能用途可以把培养基划分为哪些种类？

培养基的营养成分一般包括哪些？

2.总结出制备培养基的一般步骤。

3.实验室常用的消毒和灭菌方法有哪些？

4.为了保持菌种的纯净，需要进行菌种的保藏，常用的菌种保藏方法有哪些？

5.为什么土壤中某些细菌能分解尿素？

6.为什么土壤中某些微生物能分解纤维素？

实验室筛选纤维素分解菌的原理是什么？

7.总结出果酒和果醋制作所需菌种、温度及氧气情况。

8.写出在果醋制作过程氧气、糖源充足时和缺少糖源时的反应方程式。

9.总结出腐乳制作的原理，分析腐乳味道鲜美、易于消化吸收的原因。

10.总结出腐乳制作过程毛霉的来源、盐、酒和香辛料的作用。

11.总结出制作泡菜及亚硝酸盐含量的测定的原理。

12.泡菜腌制过程哪些因素会影响亚硝酸盐的含量？

13.从生物类型、代谢类型比较果酒、果醋、腐乳、泡菜所利用的微生物。

（二）单元学习活动

任务一实验室分离、纯化培养微生物

活动1酵母菌纯化培养

酵母菌在我们日常生活中的食品生产过程具有重要的地位，如果酒、啤酒、面包等的生产。

我们可以在实验室中获得纯化的酵母菌。

利用牛肉膏蛋白胨固体培养基进行酵母菌纯化培养，可分成制备培养基、纯化酵母菌两个阶段。

图15-2超净台和微生物实验用具

研读文本、查阅相关材料，明确配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作技术，先自主设计实验方案，写出关键步骤，并标明注意事项；然

后小组讨论方案的科学性、可行性，修改完善后小组分工合作培养出纯化的酵母菌。

讨论：

1.牛肉膏、蛋白胨主要为酵母菌提供哪些营养？

2.从条件和结果两方面比较消毒、灭菌。

3.在倒平板操作时，平板冷凝后为什么要将平板倒置？

4.总结出你们选择的接种方法的操作要点。

无论选择什么接种方法，其目的是什么？

为什么接种操作要在火焰附近进行？

5.如何检测制备的培养基是否合格？

在培养后如何判断是否有杂菌污染？

实验完成后，

使用后的培养基应该如何处理？

1.日常生活中保存食品的方法有哪些？

这些方法是如何阻止或抑制微生物生长的？

2.尝试设计实验分离你的口中、手上或身体其他部位的细菌。

前面我们在实验室纯化培养了酵母菌，掌握了实验室微生物培养的一般方法。

如何通过调整培养基的配方有目的地培养某种微生物？

活动2分解尿素细菌的分离与计数

脲或称尿素，是蛋白质降解的产物。

人和其他哺乳动物的尿中都含有尿素，大量尿素的存在会对环境造成污染。

有一些细菌含有脲酶，它们可以通过降解尿素作为其生长的氮源。

这类细菌可以从土壤中分离出来。

研读文本、查阅相关材料，先自主设计实验方案，写出关键步骤，并标明注意事项；然后小组讨论方案的科学性、可行性，修改完善后小组分工合作完成尿素分解菌的分离。

讨论：

1.本实验常用稀释涂布平板法来统计样品中活菌的数目。

一般选择菌落数为多少的平板

进行计数？

除该方法外还有哪种常用的测定微生物数量的方法？

分析两种方法统计的活菌数目与真实活菌数目的关系。

2.样品的稀释程度直接影响平板上生长的菌落数目，本实验应选择稀释倍数为多少的稀

释液进行平板培养？

分析选择的原因。

3.实验过程中应该如何统计菌落的数目？

4.若实验中在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105的土壤样品液0.1mL，培

养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、156、462、178和191。

则每克土壤样品中的细菌数量为多少个？

5.菌落特征是鉴定微生物的重要依据，菌落的特征有哪些？

为什么能根据不同的菌落特征鉴定微生物？

6.对尿素分解菌初步筛选后，应该如何对分离到的菌种作进一步鉴定？

7.与完全培养基上的菌落数比较，为什么筛选尿素分解菌的培养基上只有少数菌落？

活动3分解纤维素微生物的分离

纤维素是地球上含量最丰富的的多糖类物质，纤维素能被土壤中的某些微生物分解利用。

对纤维素分解菌的研究与应用，使人们能够利用秸秆等废物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。

要研究这些微生物，首先要将纤维素分解菌从土壤中分离出来，我们应该如何分离纤维素分解菌？

研读文本，结合尿素分解菌的分离过程，先自主设计实验方案，写出关键步骤；然后小组讨论方案的科学性、可行性，修改完善后小组分工合作分离纤维素分解菌。

讨论：

1.实验过程中选择培养的目的是什么？

2.比较两种常用的刚果红染色法。

透明圈如何形成？

透明圈大小代表什么？

3.上述筛选分解纤维素的微生物只是分离纯化的第一步，我们应该如何确定得到是纤维

素分解菌？

4.完成本专题的学习，请用流程图表示出分离微生物的一般方法。

结合生活实际，搜集资料分析含有纤维素酶的菌种可能有哪些应用价值。

我们学习了获得纯净微生物的方法，然后通过亲手制作果酒、果醋、腐乳、泡菜，学习和掌握利用获取的纯净微生物生产人类所需产品的方法。

任务二利用传统发酵技术制作食品

活动1果酒和果醋的制作

图15-3葡萄酒

酿酒和制醋是最古老的的生物技术，至今已有五六千年的历史。

果酒中葡萄酒醇厚、浓郁，耐人寻味，苹果酒清香、明快，风味清爽。

果酒和果醋含有丰富的维生素和人体所需的氨基酸，含有大量的多酚可以起到抑制脂肪在人体中堆积的作用。

无论是果酒还是果醋，都具有一定的保健养生的功效。

不同的果酒、果醋的风味和功效不同。

你品尝过果酒和果醋吗？

你是否想过亲自动手制作果酒和果醋？

研读文本、查阅相关材料，先自主设计实验方案，写出关键步骤；小组讨论方案的科学性、可行性，修改完善后小组分工合作制作葡萄酒和葡萄醋。

讨论：

1.结合果酒、果醋制作的原理，总结出制作果酒和果醋发酵装置的设计思路，并设计出

一个发酵装置。

图15-4果酒、果醋制作装置

①家庭制作葡萄酒时葡萄汁是否需要进行灭菌？

为什么？

图中发酵装置中葡萄汁的量

是否恰当？

为什么？

②装置中甲、乙、丙的作用分别是什么？

制醋时为什么要适时通过充气口通气？

③为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？

④发酵过程中应从哪些方面防止发酵液被污染？

2.葡萄酒为什么呈现深红色？

3.如何检测果汁发酵后是否有酒精和醋酸产生？

4.制作葡萄酒和葡萄醋时，为什么要将温度分别控制在18～25℃、30～35℃？

你已基本掌握了葡萄酒和葡萄醋的基本制作方法，请回家自主制作你喜欢的果酒和果醋与大家一起分享。

活动2腐乳的制作

图15-5腐乳

腐乳，也称酱豆腐，是我国独有的一种传统发酵食品，欧美称之为中国的乳酪。

它是一种口味鲜美、风味独特、营养丰富、价格低廉、深受人们喜爱的佐餐品。

腐乳中含有各种发酵产物，如游离氨基酸、醇、脂、有机酸、糖、蛋白质等。

我们将动手制作腐乳，探究影响腐乳品质的条件。

研读文本、查阅相关材料，先自主设计实验方案；小组讨论方案的科学性、可行性，修改完善后小组分工合作完成腐乳的制作。

讨论：

1.制作腐乳时为什么随着豆腐层数的加高而增加盐量，接近瓶口表面的盐量要铺厚一

些？

2.总结食盐用量、卤汤中酒的含量对腐乳制作的影响。

3.市售腐乳有时口感不好，豆腐较硬，你认为是什么原因造成的？

尝试设计并制出腐乳新品种。

活动3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量

图15-6泡菜

泡菜是人们喜爱的开胃食品，它是利用天然微生物进行发酵而制成的。

世界各地都有泡菜的影子，风味也因各地做法不同而有异，其中涪陵榨菜、法国酸黄瓜、德国甜酸甘蓝，并称为世界三大泡菜。

已制妥的泡菜有丰富的乳酸菌，可帮助消化。

尽管泡菜的味道不错，为了健康着想，还是应该多吃新鲜蔬菜，少吃腌

制食品，你知道为什么吗？

研读文本，查阅相关材料，根据泡菜制作的原理，先自主设计实验方案；小组讨论方案的科学性、可行性，修改完善后小组分工合作完成泡菜的制作并检测亚硝酸盐的含量。

讨论：

1.腌制泡菜应选择什么样的泡菜坛？

向坛盖边沿的水槽注满水的目的是什么？

2.腌制过程所用的盐水为什么要煮沸冷却？

3.泡菜在腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐是如何变化的？

4.为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜？

1.查阅资料，设计利用乳酸菌制作酸奶的实验。

2.亚硝酸盐不仅存在于泡菜中，也存在于其他腌制食品中。

尝试检测香肠、腊肉、火腿

中有无亚硝酸盐。