课题1 果酒和果醋和制作

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高二年级生物选修1导学提纲（一）
专题1 传统发酵技术的应用
课题1 果酒和果醋和制作
执笔人：侍东升 校对人：朱春霞
班级____________学号__________姓名_______________
1． 课题目标
1． 说明果酒和果醋制作的原理。
2． 设置果酒和果醋的装置，完成果酒和果醋的制作。
2． 课题重点与难点
1． 课题重点：说明果酒和果醋的制作原理，设计制作装置制作果酒和果醋。
2． 课题难点：制作过程中发酵条件的控制。
3． 学习过程
A． 自主学习基础知识
(一)制作原理
Ⅰ．果酒制作原理
（1）利用的微生物是　　　　，其异化作用类型是　　　　　　，明确酵母菌发酵的反应式：①有氧条件：
②无氧条件：
（2）影响酒精发酵的主要环境条件有　　　　　　　　　　　　　。
①酒精发酵是一般将温度控制在　　　　　　　℃范围内，在　　　　℃时最适宜。
②在不灭菌的情况下，如何使酵母菌成为优势菌种
。
〖思考〗
1.为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？
2.酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？
3.葡萄酒呈现深红色的原因？
4.酵母菌是如何进行增殖的？
酵母菌在环境适宜时进行　 　　　，环境不适宜时产生　 　进入休眠状态。
Ⅱ．果醋制作原理
（1）利用的微生物是　 　　，其异化作用类型是　 　。在　　　　　　　　时，糖分解形成醋酸；当缺少糖源时可将　　　 　转变成　　　 　　，并进一步转变成醋酸。醋酸发酵的反应式是： 。
（2）醋酸发酵的最适宜温度为　　 　℃。
〖思考〗
１.影响醋酸发酵的环境因素还有哪些？　　 　　。
２.醋瓶子、未喝干的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一层“白膜”。它是怎样形成的？ 。
(二)实验设计
1、实验设计流程图
挑选葡萄冲洗____________________________________________
果酒 果醋
根据图1－4a、4b回答
（1）在酒精发酵过程中，每隔一段时间（12h）拧松瓶盖或打开排气口，其原因是什么？
（2）在图1－4b装置中：
①充气口的作用是在发酵中补充　　　　　　；
②排气口的作用是在发酵中排出　　　　　　　　　　　；
③出料口的作用是便于　　　　　　　　　　　　　；
④排气口胶管长而弯曲的作用是防止　　　　　　　　　　　　　　。
２.酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系：
区别 酒精发酵 醋酸发酵
微生物
温度
氧气
联系 酒精发酵为醋酸发酵提供原料
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。
3．发酵操作
⑴材料选择和处理
选择　　　　　　　　的葡萄，然后依次　　　　　　　　　和榨汁。
〖思考〗先冲洗后去枝梗的目的是什么？
⑵防止发酵液被污染
为防止发酵液被杂菌污染，实验中所用的 榨汁机 、 发酵装置 等器械进行消毒，并使发酵装置处于干燥、通风状态。
〖思考〗在实际生产中，还要对发酵液进行煮沸处理，其目的是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
⑶控制发酵条件
①发酵液装瓶后保持　　　　的剩余空间。
②酒精发酵的温度要控制在　　　　　范围内，发酵时间控制在　　　　天左右。
③醋酸发酵的温度要控制在　　　　　　　℃范围内，发酵时间控制在　　　　天左右，并保持不断　　　　　。
〖思考〗在发酵液装瓶后问什么要保持1/3的剩余空间？
〖思考〗在醋酸发酵过程中需要向发酵液中补充氧气，你认为最经济实用的方法是向发酵液中通入　　　　　。
4．结果分析与评价
⑴实验现象：
发酵 酒精发酵 醋酸发酵
气味和味道
发酵液颜色 混浊 混浊，液面形成白色菌膜
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
⑵检验：
酒精发酵后是否有酒精产生，可用　　　　　来检验。
①原理：在酸性条件下 重铬酸钾与酒精反应呈　　　　　。
B．重点、难点突破
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。 ②酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，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。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。食品中常见的酵母菌有啤酒酵母、葡萄汁酵母等。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：C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 ；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，反应式如下：C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量
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。
例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。
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来源有自然环境，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)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，醋酸菌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℃。
C2H5OH+O2 CH3COOH +H20
例4 酵母菌、乳酸菌、醋酸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．①②① Ｂ．③②① C．③②① Ｄ．②②③
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
　　　　　　　　
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。
例5 下列叙述能够防止发酵液被污染的是（多选）
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CO2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
例6 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
讲解：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
三、实验结果分析与评价
1、如何鉴定果酒的制作是否成功？
可在发酵后取样，通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外，还可用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾检验酒精的存在。如果实验结果不理想，可视实验失败，分析原因，然后重新制作。
2、如何证实葡萄汁转化为葡萄酒是由于酵母菌的发酵作用？
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。
3、如何用简单易行的方法，证明葡萄汁发酵后有醋酸生成？
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。
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。
C．反馈矫正
1．在适宜的温度条件下，在下列装置中都放入干酵母（内有活酵母菌），其中适于产生酒精的装置是
A B C D
2．单细胞绿藻的培养液和单细胞酵母菌的培养液，所含成分的最大区别是
A．前者必须含有有机成分 B．后者必须含有有机成分
C．前者必须通入氧气 D．后者必须通入氧气
3．制作葡萄醋时，必须控制的发酵条件是
A．温度18~250C，适时通气 B．温度18~250C，隔绝空气
C．温度30~35℃，隔绝空气 D．温度30~350C，适时通气
4．下反应不属于果酒和果醋发酵过程反应式的是
A．C6 H12O6+6O26CO2+6H2O B．C6H12O62C2H5OH+2CO2
C．CO2+H2OCH2O+O2 D．C2 H5OH+O2CH 3COOH+H2O
5．在发酵装置中，排气口要和一个长而弯曲的胶管连接，其主要目的是
A．让产生的气体缓慢排出 B．防止杂菌污染
C．防止散热过多 D．有利于通过排气口进行气体交换
6．下列哪一种包装盒中的牛奶可能已经变质　　
7．有细胞结构而没有核膜的一组生物是
A．噬菌体、细菌 B．变形虫、草履虫
C．蓝藻、酵母菌 D．放线菌、圆褐固氮菌
8．将葡萄汁制成果酒和果醋后
A．能量减少，有机物种类变化 B．能量增加，有机物种类不变
C．能量不变，有机物种类变化 D．能量减少，有机物种类不变
9．细胞结构是原核细胞、生长繁殖过程不需要氧气、体内不含有氧呼吸酶的微生物是
A．酵母菌 B．醋酸菌 C．乳酸菌 D．变形虫
10．在醋酸菌利用葡萄酒生产葡萄醋的过程中，因为培养环境的改变，醋酸菌也可能出现变异现象，这种变异来源是
A．染色体变异 B．基因突变 C．基因重组 D．等位基因分离
11．将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下列过程加快的一项是
A.葡萄糖的利用 B.二氧化碳的释放 C.丙酮酸的氧化 D.ATP的生成
12．到了冬季，酵母菌进入休眠状态，存在形式是
A.孢子　　 B.芽孢　　 C.受精卵　　 D.精子
13．当缺少糖源时，醋酸菌乙醇直接变为
A.醋酸　　　 B.乙醛　　　 C.乙酸　　　 D.乙烯
14．(多选)若在制作葡萄酒时，在发酵液中同时生成了葡萄醋，可能的原因是
A．密封不严，有氧气进入 B．有空气中的醋酸菌进入
C．发酵罐消毒不彻底 D．发酵液灭菌不彻底
15．(多选)制作葡萄酒的过程中，涉及的操作过程有
A．发酵装置的消毒 B．接种菌种
C．通人氧气量和酸碱度的控制 D．发酵过程高温加热
16．酵母菌是自然界中常见的一类真菌。
(1)从细胞核的结构看，酵母菌属于________________生物．
(2)酵母菌常进行___________生殖，在基因工程中，也常用酵母菌作为转入基因的受体细胞，是因为___________________________________________________。
(3)用染料使染色体着色，发现一酵母菌细胞核中有17条染色体，该酵母菌是_____
倍体，在自然环境中，酵母菌属于生态系统中的 成分。
(4)酵母菌体内遗传物质主要在 上，而醋酸菌的遗传物质主要在________上。
(5)经测定酵母菌消耗的糖中，98.5％形成了酒精和其他发酵产物，其余1.5％用于
_____________________________。
17-19. 见《世纪金榜》的P153第1、5、6题。
附：课题1 果酒和果醋和制作
A、自主学习基础知识
(一)制作原理
酵母菌； 兼性厌氧型 ； C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 ；
C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量 ； 温度、酸碱度、氧气量、时间等 ；18~25℃ ；
20℃ ；将混合菌置于缺氧，酸性环境下，利用酵母菌兼性厌氧的特点，而绝大多数其他微生物都无法适应这一环境受到抑制。
1、先通气，使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，后密封使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
2、酵母菌先进行有氧呼吸产生了水，后进行了无氧呼吸产生了酒精
3、红葡萄皮的色素进入发酵液，使葡萄酒呈现深红色。
酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，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。
出芽生殖 ；孢子 ；醋酸菌 ；需氧型 ；氧气、糖源充足 ；乙醇 ；乙醛
C2H5OH+O2 CH3COOH +H20 ； 30~350C ；
1、氧气 、 温度、酸碱度等；2、是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。
(二)实验设计
榨汁 ； 酒精发酵；醋酸发酵； 放出CO2 ，防止发酵瓶气压过大而爆破；O2 ；CO2 ；
取样；空气中微生物的污染；
区别 酒精发酵 醋酸发酵
微生物 酵母菌 醋酸菌
温度 18~25℃ 30~350C
氧气 不需要氧气 需要氧气
联系 酒精发酵为醋酸发酵提供原料
新鲜的红色； 冲洗； 应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会； 杀死发酵液中杂菌； 1/3 ； 18℃一25℃； 10～12d ；
30℃～35℃ ；7～8d ； 通过充气口充气 ；有一定的氧气量，有利于酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖；空气；
发酵 酒精发酵 醋酸发酵
气味和味道 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
发酵液颜色 混浊 混浊，液面形成白色菌膜
重铬酸钾 ；灰绿色
C．反馈矫正
1．A 2．B 3．D 4．C 5．B 6．C 7．D 8．A 9．C 10．B 11．A 12．A 13．B
14．(多选)ABCD 15．ABC
16．真菌 出芽 酵母菌繁殖快 遗传物质相对少 单 分解者 细胞核 拟核
自身生长发育
加入水
加入葡萄
糖和水
加入葡萄糖
加入葡萄糖和
水并不断搅拌
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