生物科學與工業
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大國,年產約6.5×105 t。你想知道味精是怎樣在現代化的工廠中生產出來的嗎?請大家翻到教科書p76~77。現代發酵工業的生產過程非常復雜,為避繁就簡,突出主干,教科書用流程圖來展示發酵的基本過程。為便于同學們的理解,我們以味精生產為例,來探秘它的發酵生產過程。
味精生產的第一步是選育出能產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、基因工程等現代生物技術處理,便可得到高產的菌種。
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型的,所以要大量培養這些細菌,就需根據細菌的代謝特點配制相應的培養基。培養基如何配制可參看教科書中關于配制培養基的解釋。
由于生產中要采用單一菌種發酵,整個發酵過程不能混入其他微生物(雜菌),所以生產味精的培養基和發酵設備必須經過嚴格的滅菌,并進行無菌操作。
在味精生產過程中,由于發酵罐的體積很大,需要的菌種(種子)量就多。為提高發酵罐中的發酵效率,縮短生產時間,要把谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種,經過培養,達到一定數量后,才能接入到發酵罐中,即要先經過擴大培養后再接種。
當谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種接入發酵罐后,這些細菌就會利用罐內培養基中的營養物質大量繁殖,同時產生大量的谷氨酸。為使發酵過程處于最佳狀態,現代化的味精生產企業,其發酵罐均有計算機控制系統,能對發酵過程中的各種條件嚴格控制,以大幅度地提高生產率。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28~32 h,發酵罐內的培養液中就會生成大量的谷氨酸,隨后,將谷氨酸從培養液中分離出來,用適量的na2co3溶液中和(形成谷氨酸鈉結晶)后,再經過過濾、濃縮、離心分離等步驟,便成了味精。這便是味精生產的最后一步,即分離、提純產物,獲得產品。
投影或板書:
二、發酵生產過程探秘──以味精生產為例
由于這部分內容學生較陌生,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.擴大培養和接種:先大量培養谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種,再將菌種接入發酵罐
板書:5.發酵罐內發酵:由計算機控制系統控制條件
板書:6.分離、提純產物
→產品:谷氨酸→谷氨酸鈉
讓學生了解發酵生產的基本過程。4.新課──發酵與食品生產。師:正因為人們對微生物發酵生產的過程研究得非常透徹,所以現在我們能利用微生物發酵技術來生產多種產品。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。