生物学案：课堂探究专题课题果酒和果醋的制作

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精课堂探究探究点一果酒和果醋的制作比较·问题导引·下列两种微生物哪种是酿酒的，哪种是制醋的?提示：甲(酵母菌）是酿酒的,乙（醋酸菌）是制醋的.·名师精讲·果酒制作果醋制作菌种特点酵母菌为单细胞、真核生物，多以出芽方式进行无性生殖醋酸菌为单细胞、原核生物，分裂生殖代谢类型异养、兼性厌氧异养、好(需）氧制作原理①在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖,反应式：C6H12O6＋6O2eq\o(→，\s\up7（酶））6CO2＋6H2O②在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵,反应式：C6H12O6eq\o（→，\s\up7（酶))2C2H5OH＋2CO2①当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；②当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变成醋酸，反应式:C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O发酵条件适宜温度18～2530~35适宜pH5.4～6.33。5～5.3是否需氧初期需氧，后期不需氧始终需要氧时间10～12d7~8d制作流程挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵↓↓果酒果醋【例题1】下图中甲是果醋发酵装置，乙是发酵过程中培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的是(）A．发酵初期不通气，溶液中没有气泡产生B．中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵C．后期接种醋酸菌，适当通气并保持原有温度D．图乙中能正确表示pH变化的曲线是③解析：果醋发酵时，发酵初期不通气，酵母菌先利用发酵装置中的氧气进行有氧呼吸产生CO2和水，然后再进行酒精发酵，溶液中会产生酒精和CO2，因而有气泡产生。中期酒精发酵继续,可以闻到酒香。后期接种醋酸菌,进行醋酸发酵,由于醋酸菌是好氧菌，因而要适当通气，但醋酸菌的最适生长温度高于酵母菌,因而后期要适当升高温度，酒香会逐渐变成醋香.发酵开始时无氧呼吸产生酒精和CO2，pH会稍下降.接种醋酸菌后产生醋酸,pH会下降更快，因而曲线②可以表示整个发酵过程培养液pH的变化.答案：B方法点拨发酵过程中，引起pH变化的原因：(1）发酵过程中，微生物的代谢会消耗大量的营养物质；（2)微生物的呼吸作用产生大量的CO2或乳酸；（3）发酵产物（如酸性或碱性物质）也可能引起pH变化。变式训练1下列关于果酒和果醋制作的叙述，不正确的是()A．参与发酵的微生物都含有线粒体B．发酵过程中培养液pH都会下降C．制果酒时瓶口需密闭，而制果醋时需要通入氧气D．果酒制成后可将装置移至温度略高的环境中制果醋解析：制果酒的酵母菌是真核细胞，有线粒体，制果醋的醋酸菌是原核细胞,无线粒体。果酒发酵产生CO2，果醋发酵产生醋酸，都会使pH下降。制果酒时瓶口密闭,给酵母菌提供无氧环境；制果醋时通入氧气，使醋酸菌进行有氧发酵。果酒的发酵温度为18~25℃，果醋的发酵温度为30~35℃，因此，果酒制成后将装置移至温度略高的环境中制果醋。答案:A探究点二果酒和果醋的发酵装置·问题导引·用饮料瓶酿制果酒（如下图所示），在发酵过程中应注意什么？根据果酒和果醋的制作原理,你能设计出果酒和果醋的发酵装置吗?提示:发酵液不能装满整个饮料瓶，要留有1/3的空间。开始时瓶内有少量的O2，随着发酵的进行，O2逐渐被酵母菌有氧呼吸消耗尽，之后瓶内保持无氧；在酒精发酵过程中会产生CO2,每隔一段时间(如12h）应拧松瓶盖,防止瓶内气压过高引起爆裂.果酒和果醋的发酵装置应有充气口、排气口和出料口。·名师精讲·果酒和果醋的发酵装置:1．发酵装置各部分的作用。(1)充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气.（2）排气口：在酒精发酵时用来排出CO2。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，其作用类似于巴斯德的鹅颈瓶。(3）出料口：取样检查和放出发酵液。2．使用方法：在进行果酒发酵时要关闭充气口;在进行果醋发酵时,充气口要连续充入无菌空（氧）气。3．果酒制作过程中,前期通入空气或在发酵瓶中留出一定的空间(大约1/3）,可以给酵母菌提供氧气,酵母菌进行有氧呼吸（产生CO2),大量繁殖。后期缺氧,酵母菌进行酒精发酵,发酵液中有大量的CO2产生，发酵瓶中的空间可暂时存储CO2,起到缓冲作用。4．在制作果醋时,若糖源不足，可以用果酒制果醋。这种情况下，需要在果酒中加入醋酸菌或醋曲.【例题2】小李尝试制作果酒，他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行实验（如图)，恰当的做法是(）A．加入适量的酵母菌B．一直打开阀b通气C．偶尔打开阀a几秒钟，一直关紧阀bD．把发酵装置放到4解析：瓶中加入适量酵母菌，开始打开阀a通气，有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸,能大量繁殖。然后关紧阀a，不通氧气,瓶内氧气耗尽后，酵母菌进行酒精发酵，偶尔打开阀b几秒钟，放出产生的CO2。酒精发酵一般将温度控制在18～25℃。答案：A方法点拨在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”:“通气"的目的是使酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖.“密封”的目的是使酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精。变式训练2下列实验装置可用于生物技术实践的相关实验,下列有关叙述错误的是（）A．装置甲可用于果酒制作，装置乙不能用于果酒制作B．装置乙可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作C．乙装置中设置出料口的目的之一是用于取样D．乙装置的排气口通过一个长而弯曲的胶管,可防止空气中微生物的污染解析：装置甲密封时可用于果酒制作,但要定时旋松瓶盖以放出产生的二氧化碳气体。装置乙的充气口关闭时可用于果酒制作，充气口打开时可用于果醋制作。为防止空气中微生物的污染，排气口可连接一个长而弯曲的胶管。设置出料口的目的之一是便于取样。答案：A探究点三果酒制作中的无菌环境·问题导引·我的名字叫“酵母宝宝”，酿制清爽可口的葡萄酒就是我的功劳，人们可爱喝了.我也愿意在人们为我提供的无氧环境中舒舒服服地工作，可是我生活的发酵液中还有其他小家伙干扰我的工作。缺氧、酸性环境抑制了它们的生存,可我希望人们在给我提供“厂房”“食物”的同时给“厂房”消消毒,给“食物”洗洗澡，别让那些捣乱的小家伙混进来，拜托了！“酵母宝宝”工作时，有哪些小家伙在捣乱？提示：很多细菌和霉菌的孢子附着在葡萄皮的表面或飘浮在空气中,若pH、营养等条件适宜，它们可以大量繁殖，与酵母菌竞争营养，产生抑制酵母菌发酵的物质，影响果酒、果醋的品质。·名师精讲·1．制作葡萄酒的酵母菌来源于附着在葡萄皮上的野生酵母菌。在缺氧、酸性的发酵液中，酵母菌能大量生长繁殖，而其他微生物绝大多数都因无法适应这一环境而受到抑制。2．对发酵瓶、纱布、榨汁器等用具进行清洗并用体积分数为70%的酒精擦拭消毒。3．每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖。4．葡萄在榨汁前要做到先冲洗再去梗,避免去梗时引起葡萄破损,减小杂菌污染发酵液的机会。【例题3】在果醋制作过程中，下列哪项操作会引起发酵液受到污染?（）A．榨汁机用沸水进行清洗并晾干B．发酵瓶用温水清洗，再用70％的酒精擦拭并晾干C．葡萄先去除枝梗，再冲洗多次D．每次排气时，只需拧松瓶盖，不能将盖完全揭开解析：葡萄应先冲洗，使杂菌减少,再去除枝梗.若先去除枝梗，会使大量杂菌进入葡萄内部，使发酵液受到污染。答案：C变式训练3下列有关果酒自然发酵流程的叙述正确的是（）A．应将选择好的葡萄进行反复冲洗,防止杂菌污染B．应将选择好的葡萄只冲洗1~2遍，防止菌种流失C．应去梗再冲洗，防止冲洗时梗刺破葡萄皮造成污染D．应对榨取的葡萄汁进行高压蒸汽灭菌处理,防止杂菌感染解析：在果酒自然发酵中,冲洗这一步操作的主要目的是除去浮尘，不能冲洗得过于干净,也不能进行去皮，因为自然发酵的菌种来自葡萄皮上的野生型酵母菌。去梗的操作应在冲洗之后，否则会因去梗造成杂菌的污染。高压蒸汽灭菌会使包括酵母菌在内的各种微生物被消灭，无法产生果酒。答案:B探究点四结果分析与评价·问题导引·你制作过葡萄酒或葡萄醋吗？你知道葡萄酒或葡萄醋制作成功的初步判断标准吗？提示：葡萄酒色泽鲜艳、爽口、柔和、有浓郁的果实香味；果醋呈琥珀色或棕红色,具有特有的果香，酸味柔和,稍有甜味，不涩。·名师精讲·1．实验现象酒精发酵醋酸发酵气味或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2．如何证明酒精发酵是酵母菌的作用？设置对照组,将葡萄汁进行高压灭菌,分别装入1号和2号发酵瓶中，1号加入酵母菌，2号不加。其他条件相同且适宜，比较发酵结果。3．结果评价(1）果酒的制作是否成功?①发酵后取样,通过嗅味和品尝进行初步鉴定.②还可用显微镜观察酵母菌,并用重铬酸钾检验酒精的存在。重铬酸钾检验酒精如下表:试管甲试管乙发酵液2mL—蒸馏水—2mL3mol/L的H2SO4溶液3滴3滴饱和重铬酸钾溶液3滴3滴现象灰绿色橙红色(2）果醋的制作是否成功？①通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定。②通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。③还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌,并统计其数量作进一步的鉴定。【例题4】下列关于葡萄汁发酵后检测是否有酒精产生的叙述，错误的是（)A．检测果汁发酵后是否有酒精产生所用的试剂是重铬酸钾B．