课题1 果酒和果醋的制作

1、 普通高中生物课程标准（实验）中指出：“本模块是实验课，所说的生物技术，是指广义的生物技术。而不限于（甚至主要不是）现代生物技术。”这就是说，这是一门以学生为主体学生为主体，通过实验设计实验设计和操作实践操作实践，学习科学探究的选修课程。 标准在课程设计思路中则指出：“生物技术实践模块重在培养学生设计实验设计实验、动手操作动手操作、收集收集证据证据等科学探究的能力科学探究的能力，增进学生对生物技术应用的了解。本模块适于继续学习理工类专业或对实验操作感兴趣的学生学习。” 本模块的教材内容以“专题课题”形式展开，共分6个专题，1.1. 传统发酵技术的应用传统发酵技术的应用2.2. 微生物的培养与应

2、用微生物的培养与应用3.3. 植物的组织培养技术植物的组织培养技术4.4. 酶的研究与应用酶的研究与应用5.5. DNADNA和蛋白质技术和蛋白质技术6.6. 植物有效成分的提取植物有效成分的提取生物技术实践1教材分析3课题背景课题1 果酒和果醋的制作 果酒是以春、夏、秋、冬四季水果或野生果实果汁为原料，经过破碎、榨汁、发酵或浸泡等工艺流程精心酿制调配而成的低度饮料酒，不同季节，不同果酒。 种类：葡萄酒、苹果酒、梨酒、黑梅酒等人们利用微生物发酵水果制作果酒、果醋的历史源远流长。果醋是以各种水果或果品加工下脚料为主要原料，利用现代生物技术酿制而成的一种营养丰富、风味优良的酸味调味品。它兼有水果和

3、食醋的营养保健功能，是集营养、保健、食疗等功能为一体的新型饮品。科学研究发现，果醋具有多种功能34基础知识一、基础一、基础知识知识发酵概念发酵概念 利用利用微生物微生物在在有氧有氧或或无氧无氧条件下的生命活动来制备条件下的生命活动来制备微微生物菌体生物菌体或或其代谢产物其代谢产物的的 过程过程发酵的类型发酵的类型有氧发酵有氧发酵无氧发酵无氧发酵是否需氧是否需氧产物产物酒精发酵酒精发酵乳酸发酵乳酸发酵发酵发酵无氧呼吸无氧呼吸45发酵微生物：发酵微生物：用于发酵工业的微生物有：细菌主要用以产生丙酮、乙醇、乙酸、乳酸、谷氨酸等。霉菌主要用以产生淀粉酶、葡萄糖酸、柠檬酸等。酵母菌主要用以产生甘油、乙醇

4、、酒类等。放线菌主要用以产生抗生素。此外还有诸如螺旋藻以及随概念扩展延伸植物和动物细胞（当然它们不是微生物）的培养。单细胞蛋白单细胞蛋白（如酵母菌）含醇饮料含醇饮料（如果酒、白酒、啤酒）发酵乳制品发酵乳制品（如酸奶、奶酪）调味剂调味剂发酵食品发酵食品（如味精、醋、腐乳、泡菜）甜味剂甜味剂（如麦芽糖、果葡萄浆）食品添加剂食品添加剂（如柠檬酸、赖氨酸）发酵技术加工的食品：发酵技术加工的食品：6果酒和果醋的制作 课题1阅读思考：阅读思考：1 1、什么是果酒，包括哪些种类？、什么是果酒，包括哪些种类？2 2、在果酒的生产中，哪种微生物、在果酒的生产中，哪种微生物发挥了重要作用？发挥了重要作用？3 3、

5、该种微生物有何特点？、该种微生物有何特点？4 4、果胶酶和蛋白酶在果酒的生产、果胶酶和蛋白酶在果酒的生产中有何作用？中有何作用？阅读思考：阅读思考：1 1、什么是果醋？、什么是果醋？2 2、在果醋的生产中，哪种微生物、在果醋的生产中，哪种微生物发挥了重要作用？发挥了重要作用？3 3、该种微生物有何特点？、该种微生物有何特点？4 4、从果酒制作到果醋制作中，需、从果酒制作到果醋制作中，需要做哪些改变？要做哪些改变？89基础知识(一)、果酒的制作原理1、果酒制作的参与者酵母菌 生物分类： 生殖（主要方式）： 同化类型： 异化类型： 生存的环境： 主要分布： 传统发酵技术所使用的酵母菌的来源：单细胞

6、真菌单细胞真菌，属，属真核真核生物生物含糖含糖较高的较高的偏酸偏酸环境中，如水果等环境中，如水果等兼性厌氧型兼性厌氧型异养型异养型土壤土壤附着在附着在葡萄皮葡萄皮上的上的野生型野生型酵母菌酵母菌出芽生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖）出芽生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖）10基础知识(一)、果酒的制作原理2、果酒制作的原理酶酶C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2+6H+6H2 2O 6COO 6CO2 2+12H+12H2 2O+O+能量能量C C6 6H H1212O O6 6 2C 2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2+ +能量能量酶酶在有氧条件下，酵

7、母菌进行有氧呼吸，大量繁殖在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵酿酒开始，向原料中充入足够空气，目的是： 。 当氧气耗尽，酵母菌进行 。让酵母菌进行有氧呼吸，产生大量的酵母菌种让酵母菌进行有氧呼吸，产生大量的酵母菌种酒精发酵，产生酒精酒精发酵，产生酒精练习1基础知识(一)、果酒的制作原理3、酵母菌发酵所需适宜条件：1）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，果酒制作时一般将温度控制在1825 。2）喜欢葡萄汁等含糖量高的果汁。3）生活在偏酸（4.05.8为最适pH值，在最低pH=2.5，最高pH=8.0时尚能生存，但生长极其缓慢而且容易死亡）环境中。4）发酵时间：10-12天

8、11基础知识(二)、果醋的制作原理1、果醋制作的参与者醋酸菌同化类型：异化类型：生存的环境：生物分类：生殖方式：来源：异养型异养型分裂生殖分裂生殖需氧型需氧型（严格好氧，不进行厌氧）（严格好氧，不进行厌氧）细菌，属细菌，属原核原核生物生物酸性环境酸性环境（ pHpH：5.4 - 6.35.4 - 6.3 ）土壤中分离醋酸菌或直接使用醋曲土壤中分离醋酸菌或直接使用醋曲12基础知识(二)、果醋的制作原理2、果醋制作的原理若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸若缺少糖源，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸酶酶 C2H5OH+O2 CH3COOH（醋酸）（醋酸） + H2OC6H12O

9、6 3CH3COOH 酶酶酶酶酶酶 CH3CHO+O2 CH3COOH（醋酸）（醋酸）13基础知识(二)、果醋的制作原理3、果醋发酵所需适宜条件温度：控制在303035 35 为适宜。氧气：醋酸菌是好氧细菌好氧细菌，发酵过程中适时向发酵液中充气充气。发酵时间：7-87-8天天14果酒和果醋的制作比较 思考比较项目果酒制作果醋制作菌种原理对氧的 需要适宜温度发酵时间前期需氧，后期不需氧一直需氧10-12d7-8d3035 1825 醋酸菌酵母菌15实验设计二、实验设计二、实验设计果酒和果醋实验流程示意图果酒和果醋实验流程示意图挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵果酒果醋16实验设计二、实验设计二、实

10、验设计实验的具体操作过程：实验的具体操作过程：讨论：讨论：你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？ 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1.对发酵瓶、纱布、榨汁器等用具进行清洗并消毒。2.取葡萄500g，去除枝梗和腐烂的叶子。3.用清水冲洗葡萄12次除去污物。（注意冲洗次数不宜太多）4.榨汁后装入发酵瓶。实验设计二、二、实验设计实验设计实验的具体操作过程：实验的具体操作过程：5.将发酵瓶置于适宜的温度（1825）下发酵。6.简易装置24天排气一次。（拧松瓶盖）7.10天后，取样检验。8.加入醋酸菌或醋曲，然后移至3035条件下发酵，适时通气。18讨

11、论：讨论：你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？提示：需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如，榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。实验设计二、二、实验设计实验设计注意事项：注意事项：将葡萄汁装人发酵瓶， 要留大约13的空间(如图右图所示)，并封闭充气口。（为什么？） 塑料瓶中不能装满葡萄液汁，应留一定空间，有利于酵母菌有氧呼吸大量繁殖形成种群优势。实验设计二、二、实验设计实验设计注意事项：注意事项：制葡萄醋的过程中，要适时通过充气口充气。将温度严格控制在3035，时间控制在前78d左右。制葡萄酒的过程中，要严格密闭，将温度严格控制在1825，时间控制在10

12、12d左右，可通过出料口对发酵的情况进行及时的监测。 20实验设计二、二、实验设计实验设计注意事项：注意事项：21果酒和果醋的发酵装置示意图出料口充气口排气口请分析B装置中的排气口、充气口、出料口各有什么作用？为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？你认为应如何使用这个发酵装置？1.排气口是在酒精发酵时用来排出CO2的；2.充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；3.出料口是用来取样的；4.排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染，其作用类似巴斯德的鹅颈瓶； 5.使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。 实验设计二、二

13、、实验设计实验设计注意事项：注意事项：22A装置在发酵过程中，每隔12小时将瓶盖拧松一次（注意，不是打开瓶盖），以放出CO2，此后再将瓶盖拧紧。当发酵产生酒精后，再讲瓶盖打开，盖上一层纱布，进行制葡萄醋的发酵试分析以下问题：（1）发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意不是打开瓶盖）为什么？ （2）此后再将瓶盖拧紧，目的是（3）当发酵产生酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，原因是什么并写出化学反应式。（4）分析此发酵装置不足之处1.酒精发酵过程中产生CO2，瓶盖拧松放出CO22. 防止进入O2，继续进行酒精发酵3.制造有氧条件，进行醋酸发酵C C2 2H H5 5OH+OOH+O2 2

14、CH CH3 3COOH+HCOOH+H2 2OO酶酶4.易被杂菌污染实验设计二、二、实验设计实验设计实验现象：实验现象：实验现象发酵果酒制作果醋制作气味和味道酒味酸味气泡和泡沫有气泡和泡沫无气泡和泡沫发酵液颜色混浊混浊，液面形成白色菌膜结果分析 与评价三、结果分析与评价三、结果分析与评价结果分析与评价结果分析与评价1. 由于发酵作用，糖分大部分转变为CO2和乙醇。CO2排出越来越旺盛，使发酵液沸腾，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，色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中。2. 设置对照组，将葡萄汁进

15、行高压灭菌，分别装入1和2号发酵瓶中，1号加入酵母菌，2号不加。比较发酵结果。3. 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。课题延伸四、课题延伸四、课题延伸1、如何检测果酒的制作是否成功？闻一闻有没有酒味尝一尝有没有酒精用显微镜观察酵母菌并用重铬酸钾检测是否有酒精课题延伸课题延伸2、如何检测果醋的制作是否成功？闻一闻有没有醋味尝一尝有没有醋酸观察菌膜的形成检测和比较醋酸发酵前后的pH值显微镜观察是否有醋酸菌存在【课外探究】课题课题1 1、如何将葡萄上附着的酵母菌分离出来？如何将葡萄上附着的酵母菌分离出来？课题课题2 2、尝

16、试从食醋中分离醋酸菌。尝试从食醋中分离醋酸菌。1 1、下列叙述能够防止发酵液被污染的是、下列叙述能够防止发酵液被污染的是( )( )榨汁机要清洗干净，并晾干榨汁机要清洗干净，并晾干发酵瓶要清洗干净，用体积分数为发酵瓶要清洗干净，用体积分数为7070的酒精消毒的酒精消毒C C装入葡萄汁后，封闭充气口装入葡萄汁后，封闭充气口发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶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身连接ABCD（1 1）为防止发酵液被污染，发酵）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用瓶要用 消毒。消毒。 （2 2）葡萄汁装入发酵瓶时，要留）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约出大约 的空间。

17、的空间。 （3 3）制作葡萄酒时将温度严格控）制作葡萄酒时将温度严格控制在制在 ，时间控制在，时间控制在 d d左右，可通过左右，可通过 对发酵对发酵的情况进行及时的监测。的情况进行及时的监测。70%70%酒精酒精1/31/318-25 18-25 10-1210-12从出料口取样从出料口取样30-35 30-35 7-87-8充气口充气口（4 4）制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在）制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在 ，时间控制在，时间控制在 d d，并注意适时通过并注意适时通过 充气。充气。3 3、图甲是果醋发酵装置。发酵初期不通气，溶液中有气泡产生；、图甲是果醋发酵装置。发酵初期不通气，

18、溶液中有气泡产生；中期可以闻到酒香；后期接种醋酸菌，适当升高温度并通气，中期可以闻到酒香；后期接种醋酸菌，适当升高温度并通气，酒香逐渐变成醋香。图乙中能表示整个发酵过程培养液酒香逐渐变成醋香。图乙中能表示整个发酵过程培养液pHpH变化变化的曲线是的曲线是A A B B C C D DB综合练习综合练习下图表示制造啤酒的过程方法。据图分析回答下列问题：下图表示制造啤酒的过程方法。据图分析回答下列问题：（1 1）把原料放入沸水中混合的原因是）把原料放入沸水中混合的原因是 。（2 2）在混合物中加入糖的理由是：）在混合物中加入糖的理由是： 。（3 3）在混合物冷却后才把酵母加进去，是）在混合物冷却后

19、才把酵母加进去，是因为因为 ；假如冷却时不慎使温度骤降到假如冷却时不慎使温度骤降到00，当温度，当温度逐渐回升到逐渐回升到2525时，酵母是否还具有活性？时，酵母是否还具有活性？ 。原因是。原因是_。为了除去原料中为了除去原料中O2 O2 糖是啤酒酵母发酵的原料糖是啤酒酵母发酵的原料 防止酵母死亡，并达到酶适宜的温度防止酵母死亡，并达到酶适宜的温度 有有低温使酶的活性降低，但没低温使酶的活性降低，但没有变性失活，当逐渐回升到最适温度，酵母菌生长繁殖恢复正常有变性失活，当逐渐回升到最适温度，酵母菌生长繁殖恢复正常 （4 4）说出酵母菌细胞所进行的生化反应过程的名称并用反应式叙述这一整个）说出酵母

20、菌细胞所进行的生化反应过程的名称并用反应式叙述这一整个过程。过程。（5 5）酵母比水更稠浓，但在化学反应中它会上升到混合物的顶部，原因是）酵母比水更稠浓，但在化学反应中它会上升到混合物的顶部，原因是_。（6 6）为什么啤酒要至少搁置）为什么啤酒要至少搁置2121天才可以过滤装瓶，请说出一种理由。天才可以过滤装瓶，请说出一种理由。酒精发酵酒精发酵 C6H12O6 2C2H5OH2CO2能量能量酶酶酵母菌细胞内产生的酵母菌细胞内产生的CO2CO2，增大了本身在液体中的浮力，使其上升，增大了本身在液体中的浮力，使其上升使酵母菌充分发酵，有利于混合物中杂质沉淀；进一步降低啤酒中使酵母菌充分发酵，有利于混合物中杂质沉淀；进一步降低啤酒中的含糖量；增加啤酒中的的含糖量；增加啤酒中的CO2CO2含量等。含量等。 2 2、一般情况下，葡萄酒呈红色的原因？、一般情况下，葡萄酒