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食品生物工程教学案例（三篇）

教案一：课题名称

从牛奶到酸奶：乳酸菌发酵工程的实践与风味调控

一、教学目标

知识与技能

学生能准确描述乳酸菌发酵的代谢途径（糖酵解→乳酸生成），途径复述准确率≥90%

学会使用MRS培养基进行乳酸菌分离纯化，无菌操作完整率≥85%

能优化酸奶发酵工艺参数（温度42℃、时间8h、接种量2%），风味调控合理率≥70%

过程与方法

通过菌种筛选→发酵工艺→风味分析的路径，建立微生物培养—代谢调控—产品开发的工程思维链

运用正交实验法探究发酵温度对酸奶酸度的影响，通过感官评价法量化风味差异

核心素养

强化生物转化与质量控制意识，主动分析发酵异常的学生≥95%

培养食品安全理念与创新研发能力

二、教学重点与难点

重点

①乳酸菌的生理特性（厌氧发酵、耐酸性）

②发酵过程中pH值与酸度的动态监测（pH计的使用）

难点

①理解杂菌污染对发酵的致命影响（芽孢杆菌导致的胀袋现象）

②处理发酵终点判断的多指标协调（酸度≥70°T且凝乳状态稳定）

三、教学方法

实验探究法、案例分析法、感官评价法

教学准备

乳酸菌菌种（保加利亚乳杆菌+嗜热链球菌）、MRS培养基、发酵罐、pH计、感官评价表

四、教学过程

（一）生活情境导入：冰箱里的发酵魔法（10分钟）

现象引发

展示市售酸奶与自制酸奶的对比图片，提问：为什么自制酸奶有时会出水？如何让酸奶更浓稠？

实物展示：显微镜下的乳酸菌形态（杆状/球状菌群）

（二）发酵工程深度解析（35分钟）

菌种特性解码（15分钟）

代谢途径：

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共生作用：保加利亚乳杆菌产蛋白酶→嗜热链球菌产肽→协同促进生长

工艺参数控制（12分钟）

单因素实验：

温度对发酵时间的影响：37℃需12h，42℃仅需8h

关键指标：

酸度测定：NaOH滴定法（酚酞指示剂显微红色）

凝乳原理：酪蛋白在pH4.6时沉淀

风味物质形成（8分钟）

挥发性成分：丁二酮（奶油味）、乙醛（青草香）

质构影响：胞外多糖（EPS）含量越高，酸奶越浓稠

（三）酸奶制作实战（20分钟）

分组实验

操作步骤：

①牛奶灭菌（90℃/10min）→②冷却至45℃→③接种菌种→④恒温发酵

变量设置：

A组：接种量1%vsB组：接种量2%，对比凝乳时间

异常处理

故障模拟：

故意不灭菌的牛奶发酵→腐败臭味，讲解杂菌污染后果

数据记录：

每小时记录pH值，绘制发酵曲线（pH值从6.5降至4.2）

感官评价

评分标准：

指标

评分（1-5分）

参考标准

凝乳状态

5

表面光滑无乳清析出

风味

4

酸甜适中有乳香

（四）互动交流：发酵奥秘讨论会（15分钟）

问题1：为什么酸奶发酵需要密闭容器？（预留8分钟）

引导话术：乳酸菌喜欢有氧还是无氧环境？

参考答案：

生1：密闭防杂菌

生2：乳酸菌是厌氧菌！就像人在高原需要氧气瓶，乳酸菌在无氧环境才能全力产乳酸，氧气会抑制它们的工作效率

问题2：如何让酸奶既有营养又延长保质期？（预留7分钟）

参考答案：

生1：低温保存

生2：发酵后灭菌！但会杀死活菌，所以市售酸奶分活菌型和灭菌型，就像新鲜水果和果干，各有取舍

五、课本讲解（教材节选）

原文内容

乳酸菌发酵是食品生物工程的典型应用，通过无氧呼吸将乳糖转化为乳酸，降低体系pH值并引发蛋白质凝固。发酵过程需严格控制温度、接种量等参数，确保目标菌种的优势生长。

知识点分析

生物化学：糖酵解途径与ATP生成机制

微生物学：菌种共生关系与杂菌抑制原理

六、作业设计

基础作业

绘制乳酸菌发酵过程的代谢流程图，标注关键酶与产物

计算酸奶发酵中乳糖的理论转化率（1mol葡萄糖生成2mol乳酸）

拓展作业

设计家庭酸奶制作改良方案：尝试添加蜂蜜/水果颗粒，记录风味变化并分析原因

七、结语

当看到学生们小心翼翼地进行无菌操作，盯着发酵罐倒计时的紧张模样，我忽然想起自己第一次做酸奶失败时的手忙脚乱。小宇组的酸奶因为接种量不足导致凝乳失败，却意外发现了低糖酸奶的独特口感，这种意外收获比完美的实验报告更有价值！不过在讲解共生菌作用时，部分同学对显微镜下的菌群形态感到抽象，下次可以用动画演示菌种协作过程。最难忘的是感官评价环节，大家为酸度几分最合适争得面红耳赤，原来食品工程的魅力，就藏在这些充满烟火气的讨论里。

八、教学反思

实验探究让抽象的发酵原理变得触