高中生物 专题1 传统发酵技术的应用 课题1 果酒和果醋的制作练习 新人教版选修1.docx

高中生物 专题1 传统发酵技术的应用 课题1 果酒和果醋的制作练习 新人教版选修1.docx

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高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作练习新人教版选修1

课题1果酒和果醋的制作

1.用于果酒和果醋制作的菌种分别是酵母菌和醋酸菌。

2．在葡萄酒的自然发酵中，菌种来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。

3．当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变成乙醛，再将乙醛变成醋酸。

4．制作果酒、果醋的实验流程：

5．果酒制作中应先通气再密闭，将温度控制在18~25℃；而果醋的制作应始终在有氧条件下进行，温度控制在30~35℃。

果酒和果醋的制作原理

[自读教材·夯基础]

1．果酒的制作原理

（1）菌种是酵母菌，其代谢类型为兼性厌氧型。

（2）反应式：

①有氧条件下：

C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O。

②无氧条件下：

C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2。

（3）条件

（4）菌种来源：

自然发酵过程中，来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。

2．果醋的制作原理

（1）菌种是醋酸菌，其代谢类型为需氧型。

（2）有关反应：

①当氧气、糖源充足时，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，再将乙醛变为醋酸，其反应式为：

C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O。

（3）发酵所需条件：

①最适温度为30～35_℃。

②适时通气，保证充足的氧气。

1．众多品种果酒中，葡萄酒醇厚、浓郁，耐人寻味。

果酒的制作以酵母菌发酵为主。

葡萄酒的制作流程如下：

葡萄酒还需在一定设施和条件下（如橡木桶和地窖）进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。

（1）为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？

提示：

“通气”是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，“密封”是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。

（2）酒精发酵过程中会发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？

提示：

酵母菌先进行有氧呼吸产生水，再进行无氧呼吸产生酒精。

（3）葡萄酒呈现深红色的原因是什么？

提示：

在发酵过程中，葡萄皮的色素进入到发酵液中，使葡萄酒呈现深红色。

（4）在发酵过程中，为什么其他微生物不能生存？

提示：

在缺氧、呈酸性条件下，绝大多数微生物无法适应而受到抑制。

2．欧洲民谚有“日食一苹果，医生远离我”。

中国俗语有“饭后一苹果，老头赛小伙”。

苹果醋既有苹果的口感，又具有醋的各种保健功能。

（1）醋在我国有三千多年的悠久历史，你知道醋有哪些保健功能吗？

提示：

调味、杀菌消毒、增强免疫力、治疗疾病等。

（2）影响醋酸发酵的环境因素主要有哪些？

提示：

温度、氧气和pH等。

（3）醋瓶子、未喝干的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面会形成一层“白膜”。

它是怎样形成的？

提示：

醋酸菌大量繁殖形成的。

[跟随名师·解疑难]

1．果酒和果醋制作的比较

项目

果酒制作

果醋制作

菌种

酵母菌

醋酸菌

原理

C6H12O6―→

2C2H5OH＋2CO2

①C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O

②C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O

发酵温度

18～25℃

30～35℃

pH

4.0～5.8

5.4～6.3

氧气（空气）

通气一段时间后再密封或预留发酵容器的1/3空间，无氧环境

需氧（空）气，不间断通气

联系

果醋制作时如果缺少糖源，空气（氧气）充足时，醋酸菌可将乙醇转化为乙醛，进而转化为醋酸，产生果醋

2．制作果醋的关键

果醋制作过程中要始终通氧，因为醋酸菌是好氧菌，缺氧时醋酸菌的生长、增殖会受到影响，另外醋酸的生成也会受到影响。

果酒和果醋的制作过程

[自读教材·夯基础]

1．制作流程

2.检测

可用重铬酸钾检验果汁发酵是否产生酒精，现象是呈现灰绿色。

1．在冲洗葡萄时，为什么不能反复多次冲洗葡萄？

为什么要先冲洗，再去除枝梗？

提示：

菌种来源于附着在葡萄皮上的野生酵母菌，反复冲洗会减少菌种数量。

去枝梗时容易引起葡萄破损，被杂菌污染。

2．发酵瓶中注入的果汁量不能超过总体积的2/3，为什么？

提示：

为酵母菌初期进行有氧呼吸提供氧气；暂时储存发酵产生的CO2。

3．在果酒发酵旺盛期要及时排气，试说明原因。

提示：

由于发酵旺盛期CO2产生量大，因此需及时排气，以防止发酵瓶爆裂。

4．果醋是在果酒生产基础上产生的。

在制果酒时需无氧发酵，在无氧条件下，好氧型的醋酸菌会大量死亡。

请问：

后期果醋发酵哪来的醋酸菌？

提示：

前期厌氧发酵产生酒精时，并不是严格厌氧，会有少量醋酸菌存留，当转入有氧发酵时，残存的醋酸菌会大量繁殖，产生醋酸。

同时，在实验条件下，并不是严格无菌，通入的空气中会有一些醋酸菌带入发酵液中。

在工业生产中，后期醋酸发酵需接种醋酸菌。

[跟随名师·解疑难]

1．果酒和果醋的发酵装置

（1）各部位的作用：

①充气口：

在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。

②排气口：

排出酒精发酵时产生的CO2。

③出料口：

是用来取样的。

④与瓶身相连的长而弯曲的胶管：

加水后防止空气中微生物的污染。

（2）该装置的使用方法：

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。

2．果酒和果醋制作的操作流程比较

项目

制果酒

制果醋

相

同

点

①选材和材料处理：

选择新鲜的葡萄，先用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物后，再去枝梗

②制作发酵液，防止杂菌污染

③发酵：

将葡萄汁注入发酵瓶，注意葡萄汁量不要超过塑料瓶总体积的2/3

不

同

点

将温度严格控制在18～25℃，时间控制在10～12d。

发酵旺盛期的CO2产量非常大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂

将温度严格控制在30～35℃，时间控制在7～8d，并注意适时通过充气口充气

检测指标：

7～10d以后，可以开始进行取样检验。

例如，可以嗅味和品尝、用重铬酸钾检验酒精含量、进行酵母菌的镜检、测定pH等工作

检测指标：

果醋的制作是否成功可以通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH进一步鉴定

3.实验结果分析与评价

（1）发酵液的变化：

①放出气体：

由于发酵作用，葡萄汁中糖分大部分转变为CO2、C2H5OH及少量的发酵副产品。

CO2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10d左右，现象最明显。

②放热：

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℃。

③颜色变化：

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。

（2）要证实葡萄汁转化成葡萄酒是由于酵母菌的作用，需要设置对照组，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，同时进行发酵。

证明葡萄酒中有无醋酸生成，简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。

（3）正常情况下，葡萄酒色泽鲜艳、爽口、醇厚、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。

果酒和果醋制作的过程及原理

[例1]下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。

根据图示回答下列问题：

（1）完成图1中的实验流程。

（2）冲洗的主要目的是________，冲洗应特别注意不能____________，以防止菌种的流失。

（3）图2装置中的充气口在________时关闭，在______时连接充气泵，并连续不断地向内________。

（4）排气口在果酒发酵时排出的气体是由________产生的________，在果醋发酵时排出的是________________________________________________________________________。

（5）写出与（4）题有关的反应方程式：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

（6）若在果汁中就含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？

请说明原因。

______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（7）在酒精发酵时瓶内温度一般应控制在__________。

醋酸发酵时温度一般应控制在________。

[解析]　酵母菌是兼性厌氧型生物，其反应式为：

有氧时：

C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O；缺氧时：

C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2。

因此在制作果酒时，应在缺氧的环境中进行。

醋酸菌是好氧菌，在有氧时能够利用糖生成醋酸；在糖源不足时，能将乙醇变为醋酸，即C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O，C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O。

因此在果酒制作过程中出气口排出的是CO2，而在果醋制作过程中因醋酸菌是好氧细菌，需要连续充气，因而排气口排出的既有CO2，又有含氧量较低的空气。

[答案]　

（1）醋酸发酵

（2）洗去浮尘　反复冲洗

（3）果酒发酵　果醋发酵　泵入空气（氧）

（4）酵母菌　CO2　剩余（含氧量少）的空气、CO2

（5）①C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2

②C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O，

C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O

（6）不能。

因为果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，且醋酸菌发酵条件是氧气充足。

（7）18～25℃　30～35℃

影响果酒和果醋发酵的因素

[例2]下图表示各种因素对醋酸菌发酵产生醋酸的影响，其中错误的是（　　）

[解析]　温度可以通过影响酶的活性来改变醋酸的产生速率，在最适温度时产生速率最大，高于或低于该温度都会使活性降低（甚至丧失）。

同理，pH对醋酸产生速率的影响也是这样的，因而A、D都正确；醋酸菌是好氧菌，随着溶氧量的增加（一定范围内），醋酸会随着该菌生长繁殖速率的加快而增加，但当溶氧量增大到一定值时由于受其他条件（发酵的数量与活性等）的限制不可能继续增加而达到最大产生速率，所以B是正确的；醋酸产生速率随时间的变化在最初阶段可能不断加快，当活菌数目达到最多时其产生总量会继续增加，而产生速率则不再有明显加快的现象，即C项不正确。

[答案]　C

易错提醒　本题易混淆“醋酸产生速率”和“醋酸产生量”两个概念，只有在最适条件下产生速率才最大，而只有当发酵过程停止后，产生量才最大。

某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度较高

B．先供氧进行果醋发酵，然后隔绝空气进行果酒发酵

C．与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品品质更好

D．适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖

解析：

选D　醋酸菌是嗜热菌，果醋发酵所需的最适温度较高；进行果酒、果醋发酵实验，要先隔绝空气进行果酒发酵，再供氧进行果醋发酵；人工接种菌种单一，自然发酵菌群丰富，故与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品风味及品质较差；适当加大接种量，让菌体快速形成优势菌群，可以抑制杂菌生长，提高发酵速率。

[随堂基础巩固]

1．下列有关酵母菌和醋酸菌的叙述，错误的是（　　）

A．两者的正常繁殖都离不开氧气

B．在无氧条件下，利用酵母菌可以生产酒精，而醋酸菌则不能用