高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题1 果酒和果醋的制作学案

第1节 果酒和果醋的制作

最新标准要求

    一、知识与技能目标

    本节要知道果酒、果醋制作所需的菌种，果酒、果醋制作的原理，会写反应式；说

  出果酒、果醋的实验流程，正确理解影响发酵的因素。

    二、过程与方法目标

    根据实验流程示意图和提供的资料，自行设计果醋制作过程，学会收集、整理和

  分析实验资料，定量表述实验结果，得出实验结论；在学习中体会已有知识的不足和

  进一步探究、拓展的必要性。

    三、情感与价值观目标

    积极参加实验设计，在合作交流中探索未知，在发现、探究、操作过程中，获得知

  识，体验成功的乐趣，激发学习的热情，树立学习的信心。

教材内容全解

    课题1从课题背景人手，然后从实验原理、实验流程示意图和提供的资料，较全

  面的介绍了果酒和果醋的制作过程。

    一、基础知识

    1．果酒制作的原理

    (1)酵母菌形态、结构、分布、种类及菌落

    ①酵母菌是单细胞真菌，其细胞大小为1—5微米X5—30微米，最长可达100微米。呈圆形、椭圆形、卵圆形、柠檬形、香肠形等，某些菌种可形成假菌丝。

    ②酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，但多以出芽方式进行无性生殖。温度低时形成孢子，进入休眠状态，温度适宜时，进行出芽生殖，繁殖速度快。

    ③酵母菌在固体培养基上形成的菌落，其表面湿润、黏稠，呈白色或粉红色，在液体培养基中，有些在液体表面形成菌膜，或在容器壁上出现酵母环，或产生沉淀。

    ④自然界中，酵母菌分布广泛，但多分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果、花、树皮上，有些可与昆虫共生，有些使人致病，如白色假丝酵母引发鹅口疮、肺感染。食品中常见的酵母菌有啤酒酵母、葡萄汁酵母、鲁氏酵母(酱油酿造)、球拟酵母属、粉状毕赤氏酵母等。一年四季，土壤始终是酵母菌的大本营。

    (2)果酒制作的原理

    ①酵母菌的呼吸

果酒的制作离不开酵母菌。酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，反应式如下：

             酶

  C6H1206+6O2→6CO2+6H20

    在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，反应式如下：

             酶

    C6H12O6  →    2C2H5OH+2C02

    实例1  利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的适宜原料和在生产酒精阶段要控

  制的必要条件分别是(    )

    A．玉米粉和有氧       Ｂ．大豆粉和有氧

    C．玉米粉和无氧      Ｄ．大豆粉和无氧

   讲解：酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，把糖类等有机物彻底氧化分解成CO2和

  水，不产生酒精。大豆粉主要含蛋白质，用作酿酒不合适，原因有二：一是酵母含有更多的直接把糖类转化为酒精的酶类，发酵快，而蛋白质转化复杂，并产生含氮副产物，

  对酵母茵生命活动不利；二是成本高。

  答案：C

  ②影响酵母菌繁殖的因素

  酵母菌分布广泛，“喜欢”葡萄汁等含糖量高的果汁。培养酵母菌一般用麦芽汁培养基，麦芽汁组成复杂，能为酵母菌提供足够·的营养物质。温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20℃左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵时一般将温度控制在18℃一25℃。酵母菌生活在偏酸环境中，最适pH为4。0～5．8。在最低pH=2．5，最高pH：8．o的两种环境中，酵母菌尚能生存和生长，但生长非常缓慢而且易死亡。

 实验2  严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量高，产量多的理想产物，通常所指的发酵条件不包括(    )

    A．温度控制    B．溶氧控制    C．pH控制    D．酶的控制

讲解：通常所指的发酵条件包括温度、pH、溶氧、通气与转速等。酶是自身调节物质，不属于发酵条件。

答案：D

③酵母菌发酵过程     

在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。发酵过程中，随着酒精度的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌能大量生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。

实例3  生产用菌种的来源主要是(    )

①自然环境  ②收集菌株筛选  ③购置生产用菌种  ④培养基

Ａ．①②④    Ｂ．①③④    C．②③④   Ｄ．①②③

讲解：工业微生物所用菌种的4g$-来源是自然环境，筛选分离发酵产品所需的菌株，经培育改良后可能成为菌种。如果已知所需发酵产品的产生种名，则尽量多地收集该种菌的不同菌株，并筛选。一般都是购置专用菌种或向单位购买产量高的菌种。

答案：D

2．果醋制作的原理

(1)醋酸菌形态

醋酸菌的形状从椭圆到杆状，有单个的，成对的，也有成链状的。以鞭运动或不运动，不形成芽孢，幼龄细胞呈革兰氏阴性，老龄菌不稳定。

(2)果醋制作的原理    ，

醋酸菌是—种好氧性细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。实验表明，醋酸菌对氧气的含当量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通人氧气，也会引起醋酸菌死亡。当

氧气、糖源都充足时，醋酸茵将葡萄汁中的果糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸(反应简式如下)。醋酸菌的最适生长温度为30℃一35℃。

              酶

C2H5OH+O2  →CH3COOH +H20

实例4酵母菌、乳酸菌、醋酸菌和谷氨酸棒状杆菌异化作用的类型依次是(    )

    ①需氧型②厌氧型  ③兼性厌氧型

    A．①②①③    Ｂ．③②①①    C．③②①②    Ｄ．②②③①

    讲解：酵母茵在有氧时进行有氧呼吸，在无氧时进行无氧呼吸；乳酸菌为严格厌

氧菌；醋酸菌和谷氨酸棒状杆菌为严格好氧菌。

    答案：B

二、实验设计

 1．果酒和果醋实验流程示意图(1—L1)

   　　　　　　　　 制作果酒和果醋的实验流程示意图

    2．实验操作

    (1)材料的选择与处理    ：

    选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄进行冲洗，除去枝梗。

    (2)灭菌

    ①榨汁机要清洗干净，并晾干。

    ②发酵装置要清洗干净，并用70％的酒精消毒。

    (3)榨汁

    将冲洗除枝梗的葡萄放入榨汁机榨取葡萄汁。

    (4)发酵

    ①将葡萄汁装人发酵瓶，要留要大约1／3的空间

    (如图右图所示)，并封闭充气口。   

    ②制葡萄酒的过程中，将温度严格控制在18℃～25℃，时间控制在10～12d左右，可通过出料口对发酵的情况进行。及时的监测。

    ③制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在30℃～35℃，时间控制在前7～8d左右，并注意适时通过充气口充气。

    实例5  下列叙述能够防止发酵液被污染的是(    )

    Ａ．榨汁机要清洗干净，并晾干

    Ｂ．发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70％的酒精消毒

    C．装入葡萄汁后，封闭充气口

    Ｄ．发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接

    讲解：发酵工程中所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程不能)混入其他微生物(称杂菌)，一旦污染杂菌，将导致产量大大下降，甚至得不到产品。榨油机清洗，并晾干，发酵瓶清洗，并用70％酒精消毒，防止器材上的菌种进入发酵液；装入葡萄汁，封闭充气口，防止空气中的菌种进入，发酵装置的排气O2通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，阻挡外面空气中的菌种进入发酵液。

    答案：ABCD

    三、结果分析与评价

1．由于发酵作用，葡萄浆中糖分大部分转变为CＯ2和C2H5OH，及少量的发酵副产品。C02排出越来越旺盛，使发酵液出现沸腾，CO2从排气口排出，在发酵10天后，现象最明显。发酵过程产热，会使发酵液温度上升，但酒精发酵温度应严格控制在18℃～25℃，发酵过程中，果皮上的色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中；在发酵瓶表面，生成浮槽的盖子。

2．设置对照组，将葡萄汁进行高压灭菌，分别装入A、B两个发酵瓶，并各留有1／3空间，A组加入酵母菌，B组不加，进行发酵，可证明葡萄酒的产生是由于酵母菌的作用。证明葡萄醋中有醋酸生成，简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。

3．制作的葡萄酒色泽鲜艳、爽口、柔和、有浓郁的果实香味；果醋具有琥珀色或棕红色，具有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。

四、课题延伸

果汁发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾来检验。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，检测时，先在试管中加入发酵液2mL，再滴人物质的量浓度为3mol／L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管，观察颜色的变化。想一想，如果要使检验的结果更有说服力，应该如何设计对照?

五、相关链接

1．为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，可以直接在果汁中加入人工培养的酵母菌。而人工培养酵母菌，首先需要获得纯净的酵母菌菌种。如何将葡萄上附着的酵母菌分离出来，获得纯净的菌种呢?你可以在参考“专题2  微生物的培养与应用”的基础上，进一步查阅资料，再做尝试。

2．制作果醋时，也可以直接在果酒中加入醋酸菌。醋酸菌的菌种可以到当地生产食醋的工厂或菌种保藏中心购买。你也可以尝试从食醋中分离醋酸菌，分离的方法参见专题2。

例1  关于酵母菌的叙述，错误的是(    )

    A．酵母菌代谢类型为异养、兼性厌氧

    B．酵母菌主要繁殖方式为孢子生殖

    C．酵母菌只在酒精发酵中发挥作用

    Ｄ．酵母菌在含青霉素的培养基中不能生存

方法指导：酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢予生殖，在条件好时进行出芽生殖，条件恶劣时进行孢子生殖，但多以出芽生殖方式进行无性生殖。酵母菌在酱油酿造、醋酸发酵、酒精发酵等过程中发挥作用。在含青霉素的培养基中能选择出酵母酋和霉菌。

答案：BCD

例2  食醋生产具有协同作用的菌是(    )

    ①曲霉  ②细菌  ③酵母菌  ④醋酸菌

  Ａ．②③④    Ｂ．①②④    C．①③④    Ｄ．①②③

方法指导：食醋酿造与果醋酿造所用原料不同，食醋酿造一般用粮食，内含大量淀粉，先用曲霉使淀粉水解成糖，使蛋白质水解成氨基酸。然后用酵母菌使糖转变成酒精。最后用醋酸菌使酒精氧化成醋酸。食醋生产就是这些菌协同作用的结果。

答案：C

例3  下列条件不是酵母菌快速生长繁殖因素的是(    )

    A．含糖量高的培养基    B．温度20℃左右    ．

    C．Ph＝2．5       Ｄ．pH—6

方法指导：酵母菌生活在偏酸，含糖量高的环境中，温度为20℃左右，pH约为6时酵母菌能快速生长繁殖，在pH＝2．5的环境中尚能生长，但生长非常缓慢极易死亡

答案：C

例4葡萄的糖分是(    ) 

    ①乳糖  ②麦芽糖  ③葡萄糖  ④蔗糖  ⑤果糖

  A．①②③④⑤   Ｂ．③④    C．①③④⑤    Ｄ．③⑤

方法指导：乳糖在动物乳汁中含有，发芽的小麦种子中含丰富的麦芽糖，葡萄中的糖分全部由葡萄糖与果糖构成，成熟时两者比例相等。

答案：D

例5  关于发酵的叙述，正确的是(    )

    Ａ．发酵就是无氧呼吸

    Ｂ．发酵就是发酵工程

    C．发酵就是只获得微生物的代谢产物

    Ｄ．发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物的过程

方法指导：发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物的过程。包括有氧发酵和无氧发酵，通过发酵可以获得微生物的代谢产物或微生物的菌体——单细胞蛋白，发酵工程是应用于发酵过程的一种生物技术。

答案：D