《果酒和果醋的制作》教学设计 优质课比赛一等奖教案.docx
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《果酒和果醋的制作》教学设计优质课比赛一等奖教案
《果酒和果醋的制作》教学设计
教材分析
《果酒和果酒的制作》（人教版）是高二生物选修第一册第一专题的内容，本内容需2课时完成。
《选修1》总的来说是一门以学生为主体，通过实验设计和操作实践，学习科学探究的选修课程，本模块重在培养学生设计实验，动手操作，收集证据等科学探究能力，而课题1果酒果醋的制作则更是与日常生活联系密切，学生深有体会的一个课题，本课题的学习旨在让学生在实验条件下制作传统的发酵食品，学习相关的学习方法和基本的操作技能，并理解其科学原理。
学情分析
学生在生物必修1中已经学习了细胞呼吸的相关知识，对于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的原理也掌握得比较清楚，在此基础上，请学生尝试说明果酒和果醋的制作原理，并能付诸于实践，完成果酒和果醋制作并掌握基本方法。
在实践过程中，先请学生设计制作果酒和果醋的装置，培养学生的探究意识，体会探索过程，认同我国古代劳动人民的智慧，激发学生的民族自豪感。
教学目标
1、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。
2、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。
3、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。
重点、难点
1、 果酒和果醋的制作原理，设计制作装置，制作出果酒和果醋为重点。
2、 制作过程中发酵条件的控制为难点。
教学方法：
《选修1》总的来说是一门以学生为主体，通过实验设计和操作实践，学习科学探究的选修课程，本模块重在培养学生设计实验，动手操作，收集证据等科学探究能力。
本节课首先通过创设情景，课前做好果酒实验，请学生观察，在整个教学中，采用自学——探讨——归纳方法，并自主参与，使学生有较大自主性，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。
教学准备
多媒体课件：
展示相关资料、图片、例题和习题。
教学过程
[创设情景，导入新课]
“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。
醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。
”这是唐诗中提及的葡萄酒。
其实人类用不同原料酿酒的历史约有5000年了。
但直到19世纪，法国的巴斯德才发现葡萄汁变酒是酵母菌的发酵作用。
利用不同微生物的发酵作用制作食品，历史悠久，遍布民间，一般称做传统发酵技术。
在中华民族悠久的历史长河中，很多事物都走在世界前列，酒也一样，有着它本身的光辉篇章。
在酒的记载中，有许多关于酒的有趣传说。
猿猴酿酒说——猿猴的主要食物就是含糖水果，猿猴在水果成熟的季节收贮大量的水果在“石洼”中，一段时间后，就有特殊香味的液体流出，这就是最早的果酒。
在国内市场上，近几年出现了越来越多的果酒，如枸杞酒、青梅酒等。
果酒中虽然含有酒精，但含量与白酒、啤酒和葡萄酒比起来非常低，一般为5到10度，最高的也只有14度。
因此，被很多成年人当作饭后或睡前的软饮料来喝。
果酒简单来说就是汲取了水果中的全部营养而做成的酒，其中含有丰富的维生素和人体所需的氨基酸。
有时候即使生吃水果也不能吸收的营养，通过果酒却可以吸收，因为营养成分已经完全溶解在果酒里了。
果酒里含有大量的多酚，可以起到抑制脂肪在人体中堆积的作用，使人不容易积累脂肪和赘肉。
此外，与其他酒类相比，果酒对于护理心脏、调节女性情绪的作用更明显一些。
相信大家都吃过酒酿，家住在本市盛产葡萄的徐市、梅李、那里的人自己家都会做葡萄酒，我们这个专题就是来学习这些传统发酵技术，相信每个人的收获是很大的。
教师拿出预先买好的葡萄酒和果醋，还有自己先做的苹果酒展示，推出标题——果酒和果醋的制作。
[新课讲解]
一、原理
1．果酒制作的原理
回顾已学知识，阅读课本，完成以下问题：
（1）果酒的制作需要什么微生物？
（2）酵母菌的形态、结构、繁殖方式、生存环境如何？
（3）酵母菌的代谢类型及其呼吸过程的反应式如何？
（4）酵母菌的繁殖适宜温度是多少？
酒精发酵时的温度范围是多少？
（5）为什么在一般情况下葡萄酒呈红色？
（6）什么叫发酵？
发酵等同于无氧呼吸吗？
酵母菌有何实际应用？
（7）果酒制作时的酵母菌来源？
1）、形态、结构
酵母菌是单细胞真菌，属真核生物，细胞大小为1~30um，呈圆形、椭圆形等。
思考：
你认为酵母菌的细胞中有哪些结构？
你认为细菌与酵母菌在细胞结构上有什么区别？
2）、繁殖方式
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）、生存的环境
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。
思考：
在发酵制作葡萄酒的时候，要对葡萄进行消毒吗？
为什么？
其他微生物与酵母菌的关系是什么？
竞争关系
在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌能生长繁殖，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。
4）、酵母菌的代谢类型及其呼吸过程
酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型生物。
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，反应式如下：
酶
C6H1206+6H20+6O2→6CO2+6H20+能量
在无氧条件下，反应式如下：
酶
C6H12O6 → 2C2H5OH+2C02+能量
思考：
在发酵过程中，如果要使酵母菌进行大量繁殖，应怎样处理？
如果要获得酒精呢？
为什么？
5）、温度要求
繁殖的最适温度：
20℃；
酒精发酵的温度范围：
18~25℃。
思考：
你知道酵母菌需要适宜温度的原因吗？
酵母菌有不同的最适温度说明了什么？
补充：
温度对发酵的影响
酵母菌只能在一定温度下生活。
温度低于10℃，酵母菌发育很缓慢。
随着温度的升高，繁殖速度加快，20℃时为最佳繁殖温度，此时酵母菌生殖速度快、生活力强。
超过35℃，酵母菌生长受到抑制，繁殖速度迅速下降，到40℃酵母菌停止出芽，开始出现死亡。
如果想要获得高酒精浓度的发酵液、减少损耗，必须控制好发酵温度。
6）、一般情况下，葡萄酒呈红色的原因？
在发酵的过程中，随着酒精度的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈红色。
葡萄酒分成干红、干白等种类的依据是什么？
（1）、根据葡萄酒的颜色分成白葡萄酒、红葡萄酒和桃红葡萄酒三种。
白葡萄酒：
用白葡萄酿造，皮汁分离发酵；
红葡萄酒：
用红葡萄酿造，皮汁混合发酵；
桃红葡萄酒：
颜色介于白葡萄酒和红葡萄酒之间，皮的发酵时间短。
（2）、根据葡萄酒的含糖量分成干、半干、半甜、甜四种。
干葡萄酒：
含糖量低于4克/升；
半干葡萄酒：
含糖量介于4克-12克/升之间；
半甜葡萄酒：
含糖量介于12克-50克/升之间；
甜葡萄酒：
含糖量高于50克/升。
）
7）、发酵
发酵概念：
广义：
是通过微生物的培养来大量生产微生物菌体各种代谢产物的过程。
包括有氧发酵（如醋酸发酵、谷氨酸发酵）和无氧发酵（如酒精发酵）。
狭义：
是指微生物的无氧呼吸（包括酒精发酵、乳酸发酵等）。
所以：
发酵≠无氧呼吸。
8）、应用：
酿酒、发馒头、面包制作、酒精制造、生产药用酵母片、生产维生素、生产抗菌素等。
9）、菌种来源：
成熟的葡萄上本身就含有大量的酵母菌，放久的葡萄有酒味就是这个道理。
也可以适当接种食品发酵的酵母菌。
（在果酒的工业生产中为了提高果酒的品质也可以直接在果汁中加入人工培养的酵母菌，例如：
干酵母或酒药）
2、果醋制作的原理
阅读课本，思考以下问题：
（1）醋酸菌的形态？
细胞结构？
（2）醋酸菌的代谢类型？
（3）醋酸菌的最适生长温度为多少？
（4）醋酸菌有哪些方面的实际应用？
（5）果醋的制作原理？
1）、醋酸菌形态、结构、代谢类型
从椭圆到杆状，有单个，有成对，有成链状，以鞭毛运动或不运动，不形成芽孢，属原核生物，以分裂方式繁殖，新陈代谢类型为异养需氧型。
（醋酸菌与酵母菌相比，最主要的特点是什么？
）
2）、对酵母菌和醋酸菌的比较
生物学分类
生活方式
适宜温度
主要生殖方式
主要应用
酵母菌
真核生物
异养兼性厌氧
20℃
出芽生殖
酿酒、发面
醋酸菌
原核生物
异养需氧
30℃一35℃
二分裂生殖
酿醋
3）、应用：
食醋、果醋
4）、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，醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，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糖分分解成醋酸；
C6H12O6→3CH3COOH（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℃。
2C2H5OH+O2→2CH3CHO（乙醛）+2H2O
2CH3CHO+O2→2CH3COOH（醋酸）
过渡：
根据这个原理，我们是怎样设计果酒、果醋制作方案的？
提示：
从以下三个方面考虑：
选材、设计实验装置、操作过程
二、实验过程
1、果酒和果醋实验流程示意图
2、实验装置的设计
（1）阅读教材3-4页，对A、B两同学的实验装置进行讨论：
A：
每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖；制醋时，再将瓶盖打开，盖上多层纱布，进行葡萄醋的发酵。
（来防止发酵液被污染，因为操作的每一步都可能混入杂菌）
B：
分析果酒和果醋的发酵装置中充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。
为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？
充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气口是在酒精发酵时用来排出二氧化碳的；出料口是用来取样的。
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。
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）对实验装置的改进（请观察过苹果酒制作的同学回答）
a、可用塑料瓶替换玻璃瓶，有利放气。
3、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。
①、取葡萄500g，去除枝梗和腐烂的叶子。
②、用清水冲洗葡萄1－2次除去污物。
（注意冲洗次数不宜太多，为什么？
）
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。
（2）灭菌
讨论：
你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？
（需要从发酵制作的过程进行全面的考虑，因为操作的每一步都可能混入杂菌。
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。
）
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。
①将葡萄汁装人发酵瓶，要留大约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，密闭，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。
（5） 操作的注意事项及细节
①酿酒的葡萄不能用洗涤灵等化学洗涤剂清洗。
②容器很关键，应用清水或洗涤灵冲洗干净，并用70%的酒精擦洗；
③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。
④在酒精发酵过程中应盖好容器的盖子，使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
⑤在发酵过程中应注意温度的控制。
（6）醋酸菌菌种的来源
前期厌氧果酒发酵产生酒精，并不是严格厌氧，因此有少量的醋酸菌存留，当转入好氧发酵时，残存的醋酸菌会大量繁殖，产生醋酸。
同时，在我们的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，带到发酵液中，大量繁殖，而其他的菌因不适应这种条件而不能繁殖。
在工业上，后期醋的发酵是要人工接种醋酸菌的，以保障生产的正常进行，而不是采取我们实验的方法。
另外，在实际操作时，由于菌株的量较少，可能需要很长的时间。
为了缩短时间，制作果酒时可以从市场上买一些菌株；制作果醋时可以先买一瓶醋，打开盖暴露于空气中，一段时间后在醋的表面有一层薄膜（实际是醋酸菌），可以用这层薄膜进行接种，这样可以明显缩短制作果酒、果醋的时间。
相关知识：
果酒制作用的是酵母菌的无氧发酵和果醋制作用的是醋酸杆菌的有氧发酵，不论酵母菌还是醋酸杆菌都是微生物，那么什么是微生物，哪些生物属于微生物呢？
1、微生物的概念
形体微小，结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物的统称。
2、微生物的类群
微生物的种类大约有10万种；
微生物是地球上生物多样性最为丰富的资源。
微生物的种类仅次于昆虫，是生命世界里的第二大类群。
然而由于微生物的微观性，以及研究手段的限制，许多微生物的种群还不能分离培养，其已知种占估计种的比例仍很小。
课本练习提示
2.提示：
大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑，如原料的来源与选择、菌种的培育与选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制，以及如何严格控制杂菌污染；等等。
此外，无论是葡萄酒或葡萄醋，实验时所检测的发酵液，并非商品意义上的产品。
在实际生产中还需沉淀过滤、灭菌装瓶等获得成品酒或醋。
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。
3.提示：
需考虑厂房、设备投资、原材料采购、工人人数及工资、产品种类、生产周期、销售渠道、利润等问题。
课堂练习
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、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、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
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
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
6、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
7、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
8、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
9、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
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