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一、教案基本信息1. 课题名称：现代食品发酵技术教案-柠檬酸2. 课时安排：2课时（90分钟）3. 教学对象：高中生物兴趣小组4. 教学目标：a. 了解柠檬酸的来源、性质和作用；b. 掌握柠檬酸的生产发酵过程；c. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
二、教学内容与步骤1. 柠檬酸的来源和性质a. 讲解柠檬酸的天然来源，如柠檬、橙子等水果；b. 介绍柠檬酸的化学性质，如酸性、抗氧化性等；c. 讨论柠檬酸在食品工业中的应用。
2. 柠檬酸的生产发酵过程a. 介绍柠檬酸的生产方法，以酸奶发酵为例；b. 讲解酸奶发酵过程中产生柠檬酸的原理；c. 演示柠檬酸生产发酵的实验操作步骤。
3. 实验操作与实践a. 学生分组，每组配置一份柠檬酸发酵实验材料；b. 按照实验步骤进行操作，注意观察实验现象；c. 记录实验结果，进行数据分析。
4. 实验结果与讨论a. 各组报告实验结果，分享实验过程中的发现；b. 分析实验结果，探讨柠檬酸产量与发酵条件的关系；c. 总结柠檬酸生产发酵的优化条件。
三、教学评价与反思1. 学生实验操作的准确性和规范性；2. 学生对柠檬酸性质、作用和生产发酵过程的理解程度；3. 学生参与讨论的积极性和科学思维的体现；4. 教师根据学生表现，进行教学反思，调整教学策略。
四、教学资源与工具1. 实验材料：柠檬、酸奶、发酵剂等；2. 实验仪器：烧杯、试管、滴定管等；3. 教学PPT、教材、参考文献等；4. 网络资源：相关视频、实验指导等。
五、教学建议1. 课前准备：教师提前准备实验材料和仪器，确保实验顺利进行；2. 课堂互动：鼓励学生提问、讨论，提高课堂氛围；3. 实验操作：注重学生实验操作的指导和评价，确保实验安全；4. 课后拓展：鼓励学生查阅相关资料，深入了解柠檬酸的应用和发酵技术的发展。
六、实验操作与实践（续）5. 数据记录与处理a. 学生根据实验数据，进行图表绘制，如发酵时间与柠檬酸含量的关系曲线；b. 分析图表，探讨发酵时间、温度等因素对柠檬酸产量的影响；七、实验结果与讨论（续）5. 发酵条件的优化a. 根据实验结果，分析发酵条件的优化方向，如时间、温度、菌种等；b. 学生提出优化方案，进行实验验证；c. 讨论优化方案的可行性，总结最佳发酵条件。
一、教案基本信息现代食品发酵技术教案-柠檬酸课时安排：2课时教学对象：高中生物技术课程教学目标：1. 了解柠檬酸的来源、性质和作用；2. 掌握柠檬酸的发酵生产工艺；3. 能够分析柠檬酸在现代食品工业中的应用；4. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
教学重点：1. 柠檬酸的性质和作用；2. 柠檬酸的发酵生产工艺；3. 柠檬酸在现代食品工业中的应用。
教学难点：1. 柠檬酸的发酵生产工艺的原理和操作；2. 柠檬酸在现代食品工业中的应用的深入理解。
二、教学内容与步骤第一课时1. 柠檬酸的来源和性质教学方式：教师讲解，学生听讲并做笔记。
教学内容：柠檬酸是一种天然有机酸，存在于许多水果中，尤其是柠檬和橙子。
柠檬酸具有酸味强、热量低、稳定性好等特点，广泛应用于食品工业中。
2. 柠檬酸的作用教学方式：教师讲解，学生听讲并做笔记。
教学内容：柠檬酸在食品工业中可以作为酸味剂、防腐剂、抗氧化剂等，还可以用于饮料、糖果、调味品等产品的生产。
第二课时3. 柠檬酸的发酵生产工艺教学方式：教师讲解，学生听讲并做笔记。
教学内容：柠檬酸的发酵生产工艺主要包括菌种选育、发酵过程和提取纯化等步骤。
发酵过程中，常用的菌种有阿米巴菌、乳酸菌等。
4. 柠檬酸在现代食品工业中的应用教学方式：教师讲解，学生听讲并做笔记。
教学内容：柠檬酸在现代食品工业中的应用非常广泛，可以用于生产饮料、糖果、调味品等产品，还可以作为防腐剂、抗氧化剂等添加剂。
三、教学评价1. 课堂问答：教师提问，学生回答，以了解学生对柠檬酸的来源、性质和作用的理解程度。
2. 实验操作：学生分组进行柠檬酸发酵实验，以培养学生的实验操作能力和科学思维。
3. 课后作业：布置相关思考题，要求学生结合课堂所学，分析柠檬酸在现代食品工业中的应用。
四、教学资源1. 教材或教参：《现代食品发酵技术》等相关教材或教参。
2. 实验器材：发酵罐、菌种、提取纯化设备等。
3. 多媒体教学设施：投影仪、电脑等。
实验二柠檬酸发酵【课前预习】复习微生物学及实验过程、发酵工程、生物分离工程所学到的微生物培养及生物物质分离的分离方法，了解影响微生物生长及生物物质提取过程中的各种影响因素。
【实验目的】1. 了解柠檬酸发酵原理及过程，掌握柠檬酸液体发酵及中间分析方法。
2. 了解并记录黑曲霉培养过程中培养基中基质的变化与产物的形成情况；3. 通过按照给定的研究题目，独立的进行试验，并观察试验中的各种现象，分析总结实验得出的各种数据并撰写相应的研究及实验报告等各过程，来培养学动手能力和独立分析问题能力，并了解学习科学研究的基本过程与要求，提高科学研究的素质，为将来从事科学研究作好基础。
【实验要求】1. 10-15 人一组，互相配合，开展实验，动手完成实验，并记录实验中的实验现象、数据，必要时及时修改试验计划。
2. 总结试验数据，经教师认定后，撰写实验报告。
【实验原理】黑曲霉发酵法生产柠檬酸的代谢途径被认为是：黑曲霉生长繁殖时产生的淀粉酶、糖化酶首先将薯干粉或玉米粉中的淀粉转变为葡萄糖；葡萄糖经过酵解途径（EMP）和HMP 途径转变为丙酮酸；丙酮酸由丙酮酸氧化生成乙酸和二氧化碳，继而经乙酰磷酸形成乙酰辅酶A，然后在柠檬合成酶的作用下生成柠檬酸。
黑曲霉在限制氮源和锰等金属离子条件下，同时在高浓度葡萄糖和充分供氧的条件下，TCA 循环中的酮戊二酸脱氢酶受阻遏，TCA 循环变成“马蹄形”，代谢流汇集于柠檬处，使柠檬酸大量积累并排出菌体外。
其理论反应式为：C6H12O6+1.5O2C6H8O7+2H2O【实验用品】1. 实验主要仪器设备摇床；离心机；超净工作台；恒温培养箱；灭菌锅；析天平；蒸发器；分光光度计；比色管；容量瓶；滤布；布氏漏斗；滴定管；水浴锅；试管、烧杯、500ml 三角瓶等若干0.1429mol/LNaOH，1%酚酞试剂，pH 计，3,5 二硝基水杨酸试剂，葡萄糖；草酸铵结晶紫液(A 液：1％结晶紫95％酒精溶液：B 液：1％草酸铵溶液。
实验三柠檬酸发酵实验一、目的要求1.了解利用黑曲霉生产柠檬酸的原理与流程，掌握柠檬酸的发酵生产工艺与发酵分析方法。
2. 通过本实验能较熟练地掌握真菌发酵的接种、培养与发酵产物的分析测定等技术。
二、基本原理CH2—COOH｜1.柠檬酸结构式：HO—C—COOH｜CH2—COOH柠檬酸分子式：C6H8O72. 黑曲霉产柠檬酸多，耐酸力强；pH1.6~1.7时尚能生长，且酸度大时产生葡萄糖酸、草酸等副产物较少，故进行柠檬酸发酵时，培养液以pH2~3为宜。
用于柠檬酸生产的原料有淀粉、废糖蜜等；本实验以糖等为发酵原料，黑曲霉为产生菌（合成途径见图1）。
在一般发酵中，均产生多种酸，其中，低碳链的直链脂肪酸如甲酸、乙酸等称为挥发酸，而乳酸、柠檬酸等称为非挥发酸。
挥发酸和非挥发酸的总和称总酸。
酸的测定方法常采用中和法、电位滴定法及比色法等；若待测液色泽很深，可采用外指示剂法。
本试验用中柠檬酸的定性检验用Deniges试剂。
2C6H12O6+3O2→2C6H8O7+4H2OHOOCCH2C(OH)(COOH)CH2COOH+3NaOH———NaOOCCH2C(OH)(COONa)CH2COONa+3H2O三、实验材料1．菌种黑曲霉斜面菌种。
2．实验器材0.1mol/L标准NaOH；0.1mol/L H2S04；Deniges试剂(HgO 1g溶于20ml 0.2L/L H2S04中)（有毒）；酒精灯；滤纸，漏斗；烧杯：200ml，500ml；18X180试管；吸管10ml、5ml，150ml三角瓶；碱滴定管，铁台、蝴蝶夹：酚酞指示剂：200ml量筒；广范pH试纸；玻璃棒；布氏漏斗，抽滤纸，滴管，天平。
3. 柠檬酸发酵培养基：硫酸铵2.0g，KH2P04 1.0g，MgS04 ·7H2O 0.25g，蔗糖150g，水1000ml；pH控制在5.5~6.5左右，加1mol／L NaOH约2滴。
取50ml上述培养液，加入250 mL三角瓶中，包扎灭菌，待用。
第四章柠檬酸教研室：生物工程教师姓名：陆步诗、余有贵教学过程4.1生产流程4.2原料预处理薯干经粉碎，以16％～20％的比例在调浆罐中加水调浆，pH自然5.5；添加0.1％中温型α-淀粉酶，0.070MPa液化10～15min；过滤除渣；通过(NH4)2S04计量罐控制并调节培养基中含氮量为0.2％～0.4％；连续灭菌后，泵入已灭菌的发酵罐中，装料量为发酵罐体积的85％～90％。
4.3菌种及其扩大培养1、菌种采用薯干原料进行液体深层通气发酵的菌株主要有黑曲霉Co827(上海工业微生物研究所选育)和黑曲霉T419(天津工业微生物研究所选育)，此二菌株具有糖化力高、产酸力强、发酵周期短、产物单一的特点，同时还具有营养要求低、耐高浓度柠檬酸、遗传性状稳定等优良性状，发酵60～90h，产酸率可达15％～20％，糖化率在97％以上，已被大多数厂家采用。
2、扩大培养根据黑曲霉在实验室扩大培养阶段获得的是孢子还是菌丝体，其扩大培养分为孢子扩大培养和麸曲扩大培养2种方式。
孢子扩大培养是利用液体或固体表面培养，收集黑曲霉孢子，再进行种子罐扩大培养或直接进行发酵盘液体浅层发酵生产柠檬酸；麸曲扩大培养是利用固体醅培养出黑曲霉菌丝体，再进行种子罐扩大培养或直接进行曲盘固体浅层发酵生产柠檬酸。
目前，我国普遍采用麸曲扩大培养方式，其工艺流程如下：试管斜面固体菌种的表面培养→250～500mL茄子瓶固体表面培养→1000～2000mL三角瓶麸曲固体表面培养→种子罐液体菌种通气培养。
1)试管斜面固体菌种的表面培养察氏琼脂培养基或麦芽汁琼脂培养基(10。
Be/的无酒花麦汁，琼脂2％)或米曲汁琼脂培养基(1份米曲加4份水，55℃糖化3～4h，滤液用水调至10。
Be/，用碱调pH6.O，加琼脂2％)，加热溶化，分装试管，121℃30min灭菌后，摆放斜面，冷却后，以无菌操作接人已活化好的黑曲霉试管斜面菌种1～2白金耳或0.1mL孢子悬液，32℃培养4～5d，待长满茂盛的黑曲霉孢子即可使用。
柠檬酸发酵【实验目的】 1. 了解柠檬酸发酵原理及过程，掌握柠檬酸液体发酵及中间分析方法。
2. 了解并记录黑曲霉培养过程中培养基中基质的变化与产物的形成情况；【实验原理】黑曲霉发酵法生产柠檬酸的代谢途径：黑曲霉生长繁殖时产生的淀粉酶、糖化酶首先将淀粉转变为葡萄糖；葡萄糖经过酵解途径（EMP）和HMP 途径转变为丙酮酸；丙酮酸由丙酮酸氧化生成乙酸和二氧化碳，继而经乙酰磷酸形成乙酰辅酶A，然后在柠檬合成酶的作用下生成柠檬酸。
黑曲霉在限制氮源和锰等金属离子条件下，同时在高浓度葡萄糖和充分供氧的条件下，TCA 循环中的酮戊二酸脱氢酶受阻遏，TCA 循环变成“马蹄形”，代谢流汇集于柠檬处，使柠檬酸大量积累并排出菌体外。
【实验用品】1. 实验主要仪器摇床；离心机；超净工作台；恒温培养箱；灭菌锅；分析天平；蒸发器；分光光度计；容量瓶；滤布；布氏漏斗；滴定管；水浴锅；试管、烧杯、500ml 三角瓶等若干0.1429mol/LNaOH，1%酚酞试剂，pH 计，3,5 二硝基水杨酸试剂，0.1429mol/LNaOH，1%酚酞试剂，pH 计，3,5 二硝基水杨酸试剂，葡液(A 液：1％结晶紫95％酒精溶液：B 液：1％草酸铵溶液。
取A液20mL，B 液80mL混合，静置48 小时后使用2. 材料菌种黑曲霉【方法步骤】1.柠檬酸发酵菌种培养基1升（蔗糖合成培养基：蔗糖140g， NH4NO3 2g， KH2PO4 2g， MgO4.7H2O 0.25g， FeCl3.6H2O 0.02g， MnSO4.4H2O 0.02g，麦芽汁20ml，用水定溶至1000ml）分装、灭菌。
1.4 接种活化的黑曲霉孢子（约0.5%）接种入培养基中，在33-36℃，200-300r/min的摇床中20h左右，培养后菌体浓度应达60万～150万/ml，菌丝球为致密形的，菌球直径不应超过0.1mm，菌丝短，且粗壮，分支少，瘤状，部分膨胀为优。
生产柠檬酸课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解柠檬酸的生产过程，掌握影响柠檬酸产量的关键因素。
2. 学生能掌握柠檬酸的生产原理，了解微生物发酵在柠檬酸生产中的应用。
3. 学生了解柠檬酸在食品、饮料等行业的广泛应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并解决柠檬酸生产过程中出现的问题。
2. 学生具备实际操作柠檬酸发酵实验的能力，能正确使用实验仪器和设备。
3. 学生能通过查阅资料、小组讨论等方式，提高自主学习能力和团队合作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对生物技术产业的兴趣，增强对生物科学的学习热情。
2. 学生认识到柠檬酸生产在国民经济中的重要性，树立环保意识和产业责任感。
3. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养良好的沟通能力和团队精神。
本课程针对中学生开展，结合学生好奇心强、动手能力逐步提高的特点，以柠檬酸生产为主题，将理论知识与实际操作相结合，旨在提高学生的生物科学素养，培养学生的创新意识和实践能力。
课程目标具体、可衡量，为后续教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 柠檬酸简介：介绍柠檬酸的化学性质、用途以及在食品、饮料等行业的应用。
2. 柠檬酸生产原理：讲解柠檬酸的生产过程，重点阐述微生物发酵的原理及其在柠檬酸生产中的应用。
3. 影响柠檬酸产量的因素：分析温度、pH、氧气、底物等条件对柠檬酸产量的影响。
4. 柠檬酸发酵实验：详细讲解实验操作步骤，让学生动手实践，提高实际操作能力。
5. 柠檬酸生产设备与工艺：介绍柠檬酸生产过程中常用的设备、工艺流程及注意事项。
6. 柠檬酸生产的环保与质量控制：讨论柠檬酸生产过程中的环保问题，强调质量控制的重要性。
教学内容按照以下进度安排：1. 第1课时：柠檬酸简介、柠檬酸生产原理。
2. 第2课时：影响柠檬酸产量的因素。
3. 第3课时：柠檬酸发酵实验（课前预习，课中实践，课后总结）。
4. 第4课时：柠檬酸生产设备与工艺。
一、教案基本信息教案名称：现代食品发酵技术教案-柠檬酸课时安排：45分钟教学目标：1. 了解柠檬酸的性质和作用；2. 掌握柠檬酸在食品发酵过程中的应用；3. 了解柠檬酸的生产方法和提取工艺；4. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
教学重点：1. 柠檬酸的性质和作用；2. 柠檬酸在食品发酵过程中的应用；3. 柠檬酸的生产方法和提取工艺。
教学难点：1. 柠檬酸的生产方法和提取工艺；2. 实验操作能力和科学思维的培养。
教学准备：1. 实验室用具：烧杯、试管、滴定管等；2. 实验试剂：柠檬酸、碳酸钠等；3. 教学课件和资料。
二、教学过程1. 导入：通过展示柠檬酸的图片，引导学生思考柠檬酸在生活中的应用，激发学生的兴趣。
2. 柠檬酸的性质和作用：介绍柠檬酸的化学性质、生理作用和抗菌作用，引导学生了解柠檬酸的重要性。
3. 柠檬酸在食品发酵过程中的应用：讲解柠檬酸在发酵过程中的作用，如调节酸碱度、抑制有害菌生长等，让学生了解柠檬酸在食品工业中的价值。
4. 柠檬酸的生产方法和提取工艺：介绍柠檬酸的生产方法，如化学合成法和天然提取法，以及提取工艺的基本原理。
5. 实验操作：安排学生进行柠檬酸的提取实验，培养学生的实验操作能力和科学思维。
三、课堂互动1. 提问：让学生谈谈对柠檬酸的了解，引导学生思考柠檬酸在生活中的应用。
2. 讨论：分组讨论柠檬酸在食品发酵过程中的作用，鼓励学生分享自己的观点。
3. 实验观察：在实验过程中，让学生观察柠檬酸的提取过程，引导学生思考实验原理和操作方法。
四、教学评价1. 课堂问答：评价学生对柠檬酸性质、作用和发酵应用的理解程度。
2. 实验报告：评价学生在实验过程中的操作能力和对实验结果的分析能力。
3. 小组讨论：评价学生在讨论中的参与程度和思考问题的深度。
五、课后作业1. 查阅资料，了解柠檬酸在其他领域的应用；3. 思考如何优化柠檬酸的提取工艺，提出改进意见。
六、实验探究1. 实验目的：通过实验探究，让学生深入了解柠檬酸的性质和在食品发酵过程中的作用。
现代食品发酵技术教案-柠檬酸教学目标：1. 了解柠檬酸的性质和作用；2. 掌握柠檬酸的发酵生产工艺；3. 能够分析柠檬酸在食品工业中的应用；4. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
教学内容：第一章：柠檬酸的概述1.1 柠檬酸的化学性质1.2 柠檬酸的生理功能1.3 柠檬酸的来源和应用第二章：柠檬酸的发酵生产工艺2.1 柠檬酸的生产菌种2.2 发酵条件的优化2.3 柠檬酸的提取和纯化第三章：柠檬酸在食品工业中的应用3.1 柠檬酸作为酸味剂的应用3.2 柠檬酸作为抗氧化剂的应用3.3 柠檬酸在食品保鲜中的应用第四章：柠檬酸的食品安全与法规4.1 柠檬酸的食品安全性评价4.2 柠檬酸的法规标准4.3 柠檬酸的滥用和风险第五章：实验操作与实践5.1 柠檬酸发酵实验的操作步骤5.2 柠檬酸的提取和纯化实验的操作步骤5.3 柠檬酸的应用实验的操作步骤教学方法：1. 采用讲授法，讲解柠檬酸的性质、发酵生产工艺和应用；2. 采用实验法，进行柠檬酸发酵实验、提取纯化实验和应用实验；3. 采用讨论法，分析柠檬酸的食品安全与法规。
教学评价：1. 课堂讲授评价：学生参与度、理解程度和提问回答；3. 课后作业评价：学生对柠檬酸知识的掌握和应用能力的体现。
教学资源：1. 教材和相关文献；2. 实验室设备和材料；3. 网络资源。
教学安排：1. 每周课时：2课时；2. 教学周期：10周。
教学步骤：1. 柠檬酸的概述（2周）；2. 柠檬酸的发酵生产工艺（2周）；3. 柠檬酸在食品工业中的应用（2周）；4. 柠檬酸的食品安全与法规（2周）；5. 实验操作与实践（2周）。
教学内容：第六章：柠檬酸的生物学特性与发酵机制6.1 柠檬酸产生菌的生物学特性6.2 柠檬酸发酵的代谢途径6.3 影响柠檬酸产量的因素第七章：柠檬酸生产过程中的优化与调控7.1 发酵过程参数的优化7.2 发酵过程中柠檬酸产量的调控7.3 发酵过程的放大与工业应用第八章：柠檬酸的化学合成与生物合成8.1 柠檬酸的化学合成方法8.2 柠檬酸的生物合成途径8.3 化学合成与生物合成的比较第九章：柠檬酸的功能性应用9.1 柠檬酸在食品行业的应用9.2 柠檬酸在保健品行业的应用9.3 柠檬酸在其他领域的应用第十章：柠檬酸的市场前景与产业趋势10.1 柠檬酸的市场需求与分析10.2 柠檬酸产业的现状与发展趋势10.3 我国柠檬酸产业的机遇与挑战教学方法：1. 采用讲授法，讲解柠檬酸的生物学特性、发酵机制、化学合成与生物合成；2. 采用案例分析法，分析柠檬酸的功能性应用及其市场前景；3. 采用讨论法，探讨柠檬酸产业的发展趋势及我国柠檬酸产业的现状。
《生物化学工程》课程设计柠檬酸发酵生产及其生物反应器的设计目录一、引言 (3)1.1柠檬酸简介 (3)1.2柠檬酸生产的发展历史 (3)1.3柠檬酸的应用 (4)1.4柠檬酸的发酵方法 (5)二、柠檬酸的生产 (5)2.1原料 (5)2.2菌种 (5)2.3生产发酵机理 (6)2.4生化过程 (7)2.5工艺流程 (9)2.6工艺流程图 (10)三、生物反应器 (11)3.1生物反应器构造图 (11)3.2生物反应器的应用 (12)3.3发酵生产中的条件控制 (16)四、柠檬酸生产的后提取技术 (17)4.1提取技术 (17)五、深层液体柠檬酸发酵技术需改进方面 (19)六、参考文献 (19)一、引言1.1柠檬酸简介柠檬酸又名枸橼酸，学名2-羟基-丙烷-1，2，3羧酸，英文名称： citric acid，分子量：192.14檬酸是一种含羟基的三元梭酸, 其化学式为, 学名为一羟基一羧基戊二酸, 为无色半透明晶体, 或白色颗粒, 或白色结晶粉末, 它的结晶形态因结晶条件不同而不同, 虽有强烈酸味但令人愉快, 稍有一点后涩味。
商品柠檬酸主要有无水柠檬酸C6H8O7和一水柠檬酸C6H8O7·H2O 。
柠檬酸易溶于水, 能溶于乙醉, 而不溶于醚、苯、甲苯、氯仿等有机溶剂。
1.2柠檬酸的发展简史1784年C.W.舍勒首先从柑橘中提取柠檬酸。
他是通过在水果榨汁中加入石灰乳以形成柠檬酸钙沉淀的方法制取柠檬酸的。
天然柠檬酸最初产于美国加利福尼亚州、意大利和西印度群岛。
意大利的产量居首位。
1922年，世界柠檬酸的总销售额的90％由美国、英国、法国等垄断。
发酵法制取柠檬酸始于19世纪末。
1893年C.韦默尔发现青霉（属）菌能积累柠檬酸。
1913年B.扎霍斯基报道黑曲霉能生成柠檬酸。
1916年汤姆和柯里以曲霉属菌进行试验，证实大多数曲霉菌如泡盛曲霉、米曲霉、温氏曲霉、绿色木霉和黑曲霉都具有产柠檬酸的能力，而黑曲霉的产酸能力更强。
一、教案基本信息教案名称：现代食品发酵技术教案-柠檬酸课时安排：45分钟教学目标：1. 让学生了解柠檬酸的性质和作用。
2. 让学生掌握柠檬酸在食品发酵过程中的应用。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力。
教学重点：1. 柠檬酸的性质和作用。
2. 柠檬酸在食品发酵过程中的应用。
教学难点：1. 柠檬酸的制备方法。
2. 柠檬酸在食品发酵实验中的操作步骤。
教学准备：1. 实验室用具：烧杯、试管、滴定管等。
2. 实验试剂：柠檬酸、氢氧化钠、硫酸等。
3. 实验材料：面包、酸奶、酒等。
二、教学过程1. 导入（5分钟）教师通过提问方式引导学生思考：同学们，你们知道柠檬酸是什么吗？它有什么作用？2. 知识讲解（15分钟）教师讲解柠檬酸的性质、作用以及在食品发酵过程中的应用。
3. 实验演示（15分钟）教师演示柠檬酸的制备方法和食品发酵实验操作步骤。
4. 学生实验操作（10分钟）学生分组进行实验，观察并记录实验现象。
5. 结果分析（5分钟）学生汇报实验结果，教师进行点评和总结。
6. 课堂小结（5分钟）教师总结本节课所学内容，强调柠檬酸在食品发酵中的重要作用。
三、课后作业1. 完成实验报告：记录实验过程、实验现象和结果。
2. 查阅资料：了解柠檬酸在其他领域的应用。
3. 思考题：如何将柠檬酸应用于食品发酵过程中？四、教学反思教师在课后对自己的教学进行反思，了解学生的掌握情况，针对性地调整教学方法和要求。
五、教学评价1. 学生实验操作的准确性。
2. 学生实验报告的质量。
3. 学生在课堂讨论中的表现。
4. 学生对课后思考题的回答。
六、实验与探究6.1 柠檬酸的制备【实验目的】学习柠檬酸的制备方法。
理解柠檬酸的提取过程。
【实验原理】柠檬酸可以通过柠檬或者柠檬汁中的天然酸类成分提取得到。
【实验步骤】1. 准备新鲜柠檬若干，将其榨汁。
2. 将柠檬汁与适量的中性盐（如硫酸钠）混合，以增加柠檬汁的渗透压。
3. 用渗析法或离心法去除混合液中的固体颗粒。
名师精编优秀教案第四章柠檬酸教研室：生物工程教师姓名：陆步诗、余有贵0级食品质量与安全方2H.2007,2009 教学过程4.1生产流程4.2原料预处理薯干经粉碎，以16％～20％的比例在调浆罐中加水调浆，pH自然5.5；添加0.1％中温型α-淀粉酶，0.070MPa液化10～15min；过滤除渣；通过(NH)S0计量罐控制并调节培养基中含氮量为90％～85％；连续灭菌后，泵入已灭菌的发酵罐中，装料量为发酵罐体积的0.4％～0.2．442％。
名师精编优秀教案4.3菌种及其扩大培养1、菌种采用薯干原料进行液体深层通气发酵的菌株主要有黑曲霉Co827(上海工业微生物研究所选育)和黑曲霉T419(天津工业微生物研究所选育)，此二菌株具有糖化力高、产酸力强、发酵周期短、产物单一的特点，同时还具有营养要求低、耐高浓度柠檬酸、遗传性状稳定等优良性状，发酵60～90h，产酸率可达15％～20％，糖化率在97％以上，已被大多数厂家采用。
2、扩大培养根据黑曲霉在实验室扩大培养阶段获得的是孢子还是菌丝体，其扩大培养分为孢子扩大培养和麸曲扩大培养2种方式。
孢子扩大培养是利用液体或固体表面培养，收集黑曲霉孢子，再进行种子罐扩大培养或直接进行发酵盘液体浅层发酵生产柠檬酸；麸曲扩大培养是利用固体醅培养出黑曲霉菌丝体，再进行种子罐扩大培养或直接进行曲盘固体浅层发酵生产柠檬酸。
目前，我国普遍采用麸曲扩大培养方式，其工艺流程如下：试管斜面固体菌种的表面培养→250～500mL茄子瓶固体表面培养→1000～2000mL三角瓶麸曲固体表面培养→种子罐液体菌种通气培养。
Be 察氏琼脂培养基或麦芽汁琼脂培养基(10 1)试管斜面固体菌种的表面/。
的无酒花麦汁，培养/。
，用碱调10Be55℃糖化3～4h，滤液用水调至％琼脂2)或米曲汁琼脂培养基(1份米曲加4份水，灭菌后，摆放斜面，冷却后，以无菌操作，加热溶化，分装试管，121℃30minpH6.O，加琼脂2％)，待长满茂盛5d2白金耳或0.1mL孢子悬液，32℃培养4～接人已活化好的黑曲霉试管斜面菌种1～的黑曲霉孢子即可使用。
500mL～与试管斜面固体培养基相同，加热溶化，分装250 2)250～500mL茄子瓶固体表面培养5mL4茄子瓶，每瓶～5cm厚，121℃30min灭菌、冷却后，采用无菌操作，在试管斜面培养物中加入，待长满茂盛lmL孢子悬液接人茄子瓶固体培养基中，32℃培养6～7d无菌水，制成孢子悬液，将的黑曲霉孢子即可使用。
比例混合：(1.O～1.3) 按麸皮(过60目筛)：水=l～ 3)10002000ml三角瓶麸曲固体表面培养～250采用无菌操作，在～2000mL三角瓶，每瓶50～lOOg，121℃30min灭菌、冷却后，后分装1000三角瓶固体～2000mL茄子瓶固体培养物中加入无菌水，制成孢子悬液，将孢子悬液接入500mL1000次，疏后，菌丝长满曲料表面，翻曲1培养基中，进行麸曲固体表面培养。
30～32℃培养14～16h ，待长满孢子，制成麸曲即可使用。
，翻曲1d2次；再培养3～4d松结块；继续培养自然％的比例在调浆罐中加水调浆，以16％～20pH 4)种子罐液体菌种通气培养薯干经粉碎，灭～15min；过滤除渣；泵入O.15MPa 15min-5.5；添加0.1％中温型α淀粉酶，0.070MPa液化10，以4)S0(NH)计量罐向种子罐中添加0.5％(NHS0％；通过菌的种子罐中，装料量为种子罐的7044224435℃；在种子罐中接入黑曲霉孢子或灭菌，冷却至提高糖化力；搅拌均匀后，实罐0.1MPa 30 min4；通风量根据～50kPa35℃±1℃；罐压维持cfu麸曲，接种量为孢子数10／mL；培养温度控制在2033，为孢子萌10h～6；h／10 m～9，孢子吸水膨胀，通风量保持6h～O：)为例10m以(培养阶段而定名师精编优秀教案18／72 mh。
种子培养m／h；10h，为菌丝体生长繁殖期，通风量增至36～发期，通风量保持33～18不24um(2.0mL／100g，而且菌丝球直径为2．O～2.5、滴定酸度为1.5～28h，当培养液的pH降至 4cfu／mL时，种子培养结束。
超过100um)，菌丝球数目达到(1～2)×104.4 发酵待发酵罐中发酵培养基冷却至35℃时，利用无菌压缩空气将种子罐中的培养液泵人发酵罐，进行液体深层通气发酵。
一般来说，发酵前期(0～18h)为菌丝生长和淀粉糖化阶段(当产酸量与还原糖的总量接近起始可发酵糖总量时，糖化阶段完成)；发酵中后期(18～90h)为柠檬酸合成与积累阶段。
1)接种量的控制在一定范围内，孢子接种量与产酸速率成正比。
从理论上讲，菌球体的极限数量与接种孢子数量相等。
由于孢子相互吸附以及孢子在发酵液中萌发时菌丝互相缠绕等物理作用，大多数菌丝球是由几个孢子、乃至一团孢子形成的。
孢子接种量越大，菌丝球直径越小、越多，产 4。
cfu／mL酸率越高。
一般接种量为孢子数10×1028℃，导致长菌和产酸缓慢；高于在黑曲霉液体深层发酵中，温度低于 2)发酵温度的控制40℃～38℃，甚至可采用18h)，温度控制在3637℃，导致杂酸形成过量。
一般来说，发酵前期(0～ 35℃±1℃。
～90h)，温度降为高温培养，促进菌丝生长和淀粉糖化；发酵中后期(18，促使淀粉糖化；4.54.O～～18h)，发酵液pH值控制在 (3)发酵液pH值的控制发酵前期(0左右，有利于柠檬酸的合成与积累。
研究表明，在黑2.5pH值降至发酵中后期(18～90h)，发酵液以上，容易产生草酸；如3.0pH值在(18～90h)的产酸阶段，如果发酵液曲霉液体深层发酵中后期值下降～90h)pH值升至pH5.0以上，则容易生成葡萄糖酸。
另外，为防止发酵中后期(18果发酵液的碳酸钙，以维持发／L后，在发酵液中添加(5～10)g过快而导致菌体早衰，一般在发酵24～48h pH值水平。
酵产酸阶段正常的黑曲霉生长期溶氧分柠檬酸发酵是典型好氧发酵，对氧十分敏感。
(4)通风供氧和搅拌的控制。
当发酵进入产酸期时，在一定范围内，产酸，产酸期溶氧分压不得低于3.2kPa压不得低于1.8kPa3.2kPa溶氧分压下降到10kPa时，产酸速率下降不大；速率几乎与溶氧分压成正比，溶氧分压下降到以下时，产酸能力完全丧失，而且)时，产酸能力基本丧失；溶氧分压下降到1.8kPa(临界溶氧分压(h.L)／～3)g使产酸速率保持在低溶氧下产酸能力的丧失，很少能重新恢复。
通过通风量的控制，(23发酵罐而言，发的水平，如果产酸速率过快，则造成菌体早衰，柠檬酸的最终产量下降。
对于50m～0.12(18～90h)，通风量控制在08(0～18h)，通风量控制在O．～0.1vvm；发酵中后期酵前期33自吸式桨叶低搅拌100m110r箭叶涡轮搅拌桨式发酵罐的搅拌速率控制在90～／min，50mO.15vvm。
／135rmin。
整个发酵期间罐压保持O.1MPa。
式发酵罐的搅拌速率控制在，当发酵液中总糖含90h60～ (5)发酵终点控制以薯干粉为原料，黑曲霉液体深层通气发酵至、糖的转化L／～以下、产生的柠檬酸浓度达到／降至残糖含量为／～量自140160gL2gL120155g ％时，可升温终止发酵，泵送至贮罐中，及时进行提取。
97％～93率达到．名师精编优秀教案4.5 提取柠檬酸提取的方法有钙盐法、萃取法、离子交换法、电渗析法等。
但目前国内大多采用钙盐一离子交换法，其工艺流程为：发酵醪的预处理→过滤→中和沉淀→酸解→净化脱色。
1)发酵醪的预处理新鲜成熟发酵醪升温至75～90℃，温度不宜过高，加热时间不宜过长。
其原理是杀死柠檬酸生产菌和杂菌，终止发酵，并防止柠檬酸被代谢分解；使蛋白质变性，絮凝和破坏胶体，降低料液黏度，利于过滤；使菌体中的柠檬酸部分释放。
加热温度过高或时间过长，会使菌体破裂自溶，释放出蛋白质，使料液黏度增加、颜色变褐，不利于净化。
2)过滤过滤目的是去除发酵醪中的悬浮物、草酸，尽可能减少滤液的稀释度，把柠檬酸的损失减少到最低限度。
其原理是用一种多毛细孔的过滤介质，利用过滤介质两侧的压力差为推动力，使柠檬酸发酵醪的液体通过小孔，得到澄清的滤液，而菌体、纤维等残渣悬浮物被截留、积累在介质表面形成滤饼。
过滤效果取决于滤饼的厚度和特性，滤饼达到一定厚度时，才变成真正的过滤介质，为此，开始过滤时流速不宜过大，否则细小颗粒宜穿过介质空隙而未被截留，只有当介质表面积有滤饼时，滤液才变清；由于草酸钙溶解度低于硫酸钙，在一次滤液中加硫酸钙，使生成草酸钙，在复滤时再一并除去。
过滤液质量主要参数：一次滤液柠檬酸(一水)≥9.Og／100mL，悬浮物≤O.1g／100mL；滤饼含水量≤55％～70％，柠檬酸(一水)≤2.5％；复滤液柠檬酸(一水)≥9.0g／100mL，悬浮液≤5mg／L ，草酸为0。
3)中和沉淀 过滤获得了去除菌体、残渣和草酸的澄清柠檬酸液，其中除主要含有柠檬酸外，还含有可溶于水的碳水化合物、胶体、有机杂酸、蛋白质等杂质。
根据在一定温度和pH 条件下柠檬酸钙在水中的溶解度极小的特性，采用钙盐或钙碱与溶液中的柠檬酸发生中和反应，生成四水柠檬酸钙[Ca(CHO).4HO]从溶液中沉淀析出，除去残液后，用80～25273690％热水洗涤四水柠檬酸钙沉淀，可最大限度地将可溶性杂质与柠檬酸钙分离，其反应式为： 2 CHO. HO +3 CaC0 = Ca(CHO).4HO +3CO+H02625638722732 2 CHO. HO +3Ca(OH) = Ca(CHO).4HO +H0 256827627232 中和技术参数:①每千克柠檬酸加石膏量O.03～O.15kg ，中和剂(CaC0.CaO)浆乳中固型物含量≥22％，中和剂3含MgO ≤1.5％，盐酸不溶物≤1.01％，Fe0+A10≤1.0％。
3232②中和起始温度70～75℃，中和最终温度85～90℃。
③中和最终pH4.4～4.6(CaC0)、4.8～5.2[Ca(OH)]。
23④洗涤柠檬酸钙水温85～90℃，洗水量(与钙比)：采用带式过滤机为3.O ～3.5倍；采用抽滤为4.5～5.0倍。
0.028MPa ～O.025⑤过滤真空度名师精编 优秀教案⑥柠檬酸钙和废水的质量要求：柠檬酸钙含固型物≥40％，易碳化合物(ReadilyCarbonizablesubstances ，RCS)≤0.02％(以糖计)，废水中柠檬酸钙含量≤300mg ／L 。
+)(在强酸硫酸利用柠檬酸钙在酸性条件下，其解离常数随H 浓度的增高而增大的特性， 4)酸解游离出来。
工柠檬酸)(CaS0)沉淀，而将弱酸(存在的溶液中产生复分解反应，生成难溶于水的石膏4的溶解度的原理，.4HO(CHO)控制酸解温度为60～70℃下，CaS02H0的溶解度低于Ca 业生产中，2674.3252，获得粗柠石膏)S0产生复分解反应，将柠檬酸从柠檬酸钙中分离出来，然后过滤除去硫酸钙(加H 42 )。
