高中生物第3部分酶的应用实验8果酒及果醋的制作学案浙科版选修.docx

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高中生物第3部分酶的应用实验8果酒及果醋的制作学案浙科版选修

实验8果酒及果醋的制作

课　标　解　读

重　点　难　点

1.制作果酒。

2.制作果醋。

1.果酒、果醋制作的原理。

2.设计并安装简单的果酒及果醋的生产装置。

一、实验原理

1．与酒、醋生产有关的微生物分别是酵母菌和醋杆菌，菌种不同，所产生的酒和醋的风味也不同。

2．葡萄酒是酵母利用葡萄糖进行酒精发酵的产物，酵母菌只有在无氧条件下才能进行酒精发酵，即将葡萄糖氧化成乙醇，而且当培养液中乙醇的浓度超过16%时，酵母菌就会死亡，相关反应式为C6H12O6―→2CO2＋2C2H5OH。

3．醋杆菌在有氧条件下才能将乙醇氧化为醋酸，醋杆菌所产生的醋酸可使培养液中醋酸的含量高达13%，其反应式为C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O。

二、用葡萄制作葡萄酒

1．材料

紫葡萄、新鲜酵母或干酵母。

2．步骤

（1）冲洗

↓

↓

↓

↓

将葡萄在高锰酸钾溶液中浸泡的目的是什么？

【提示】　消毒。

（2）榨汁

用多功能榨汁机以低速将葡萄打成浆状（也可以用杵和研钵捣烂）。

（3）制作酵母悬液

将适量干酵母（2.5kg葡萄约用1g干酵母）放在一小烧杯中

使干酵母成为糊状。

（4）装入发酵瓶

①装量不要超过2/3。

②瓶上所加的玻璃管最好是弯曲的，否则效果不好。

玻璃管弯曲有什么好处？

【提示】　阻止杂菌进入瓶内。

（5）酒精发酵

①发酵温度：

25～30℃。

若温度偏低，则发酵时间相对延长；若温度高于30℃，要采取降温措施，否则酒的风味不佳。

②发酵时间：

2～3天。

③鉴别发酵完毕的依据：

发酵瓶中停止出现气泡。

（6）过滤、分装、保存

　　　　　发酵液（浑浊）

↓

滤液（仍然浑浊）

↓

　　　　取上清液即为葡萄酒（清澈）

为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？

【提示】　“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厌氧呼吸，产生酒精。

三、用果汁制作果酒

用葡萄制作的葡萄酒不含糖，酒精含量也低（平均的体积分数为8%），而用果汁制作的果酒，酒精含量较高（体积分数约为15%）、含糖量也较高。

1．制作果酒的材料

（1）水果：

苹果（最好）、梨、柑橘或其他水果。

（2）新鲜酵母或干酵母。

2．步骤

（1）制取果汁

苹果切成大块→多功能榨汁机打碎→双层纱布过滤即成果汁。

（2）配料（以1L为例）

向2L左右发酵瓶中加入约200g蔗糖→倒入果汁→转动发酵瓶，使蔗糖完全溶解→倒入酵母悬液（约1g干酵母），混匀、加盖。

（3）发酵

3天后可见到气泡冒出→10天后剧烈的发酵停止→取出果酒过滤和分装。

3．注意事项

（1）发酵开始时，由于微生物的有氧呼吸会使瓶内出现负压，该情况不能持续出现3天以上。

（2）若3天后还看不到气泡，必须加更多的酵母，使发酵作用尽快发生。

（3）静置5～6个月后，用虹吸法取出上清液即为果酒。

四、用果酒制果醋

1．实验材料

果酒和醋化醋杆菌。

2．实验步骤

果醋发酵装置中涉及甲、乙、丙三个瓶，把800mL酒—水混合物倒入甲瓶中，乙瓶为发酵瓶，（将适量醋化醋杆菌的培养物或醋曲悬液加在200mL酒—水混合物中混匀，并调pH至7.0后倒入，使锯末均匀湿透）。

将水族箱通气泵的出气管与乙瓶连接，进行通气，48h后每天用pH试纸检查乙瓶中流出液的pH，若显酸性，可调节甲瓶流入乙瓶液体流量为每5分钟1滴，滴入丙瓶的液体也是每5分钟1滴。

每天用pH试纸检测流出液的pH，监控发酵进行的情况，等到流出液pH不再减少，或甲瓶中的液体全部流入乙瓶时，停止实验。

果酒和果醋的制作原理

比较

果酒制作

果醋制作

菌种

酵母菌（真菌）

醋杆菌（细菌）

代谢类型

异养、兼性厌氧型

异养、需氧型

菌种来源

人工接种酵母菌（干酵母与水混合后加入）

接种人工繁殖的醋化醋杆菌或直接加入醋曲

制作原理

葡萄酒是酵母菌利用葡萄糖进行酒精发酵的产物，酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵，反应式如下：

C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2

醋杆菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸，醋杆菌所产生的醋酸可使培养液中醋酸的含量高达13%，反应式如下：

C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O

影响因素

①温度是酵母菌生长和发酵的重要条件，酒精发酵时一般将温度控制在25℃～30℃，若高于30℃，要采取降温措施，否则，酒的风味不佳

②进入发酵产酒精阶段，须保持发酵装置的“厌氧环境”，否则不利于酒精的产生

①温度也是醋杆菌生长和发酵的重要条件，醋杆菌的最适生长温度为30℃～35℃

②醋杆菌是一种好氧菌，只有当O2充足时，方可进行旺盛的生理活动——实验表明醋杆菌对O2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，也会引起醋杆菌死亡

①当氧气、糖源都充足时，醋杆菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸，反应式为：

C6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O

②当培养液中酒精的含量超过16%时，酵母菌就会死亡——这正是果酒酒精含量较低的根本原因。

　葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题：

（1）利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是________。

（2）该微生物通过无氧呼吸可分解________，产生的终产物是________和________。

注：

各发酵瓶的左侧管为充气管，右侧管为排气管

（3）甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。

发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。

据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是________________，导致发酵中出现的主要异常现象是________________。

丙同学的错误是________________，导致发酵中出现的主要异常现象是_________________。

上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是________、________、________。

（4）在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作错误是________。

【思路点拨】　酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和CO2，是葡萄酒制作过程中发挥作用的微生物。

酵母菌只有在无氧条件下，才能进行无氧呼吸产生酒精；甲装置的充气口始终开放，不能创造瓶内无氧环境，不能用来生产果酒；在有氧条件下，醋杆菌可以利用葡萄糖产生醋酸。

酵母菌在发酵过程中产生的CO2导致乙装置中气压升高，要定期打开排气管进行放气。

丙装置瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，不利于放气；同时导致瓶内氧气过少，不利于发酵前期酵母菌的大量繁殖。

【答案】　

（1）酵母菌　

（2）葡萄糖　乙醇　CO2　（3）未夹住发酵瓶的充气管　发酵液从充气管流出，发酵液变酸　瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口排气时发酵液从排气管流出　葡萄醋（或果醋）　葡萄酒（或果酒）　葡萄酒（或果酒）　（4）未及时排气

1．下列关于果醋制作的叙述，错误的是（　　）

A．果醋的制作需用醋化醋杆菌，醋化醋杆菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通氧气

B．醋化醋杆菌是一种嗜温菌，温度要求较高，一般在50℃左右

C．醋化醋杆菌能将果酒变成果醋

D．当氧气、糖源充足时，醋化醋杆菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸

【解析】　醋化醋杆菌的最适生长温度为30℃～35℃。

【答案】　B

果酒和果醋的制作流程

比较

用葡萄制作葡萄酒

用果汁制作果酒

用果酒制作果醋

原料

成熟葡萄

苹果（或梨、柑橘）果汁

果酒

发酵装置示意图

实验流程

特点

葡萄酒不含糖，酒精含量也低（平均体积分数为8%）

果酒酒精含量较高（平均体积分数约15%），糖含量也较高

结果检测

可以嗅味和品尝，或用重铬酸钾检测酒精的产生

可用品尝法或用pH试纸测定醋酸生成

果酒与果醋制作实验操作提示

①材料的选择与处理

选择新鲜的葡萄，榨汁前应先冲洗，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。

为避免杂菌污染：

榨汁机要洗净并晾干，发酵装置要洗净并用70%的酒精消毒；若用简易的发酵装置，每隔一定时间排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。

③葡萄酒发酵过程中，发酵瓶装入葡萄汁后留有大约1/3的空间，目的是先让酵母菌有氧呼吸快速繁殖，消耗尽氧气后再进行酒精发酵；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。

　“每天喝一点，健康多一点”，这是“宁夏红”率先提出的消费理念，将积淀了千百年的枸杞药食文化和中国红文化完美结合起来，更增添了品牌的文化魅力和优势。

下图为“宁夏红”枸杞果酒生产工艺流程简图，据图回答：

选料→？

→粉碎→灭菌→接种→发酵→？

→果酒

（1）流程中？

处的内容应为________、________。

（2）制作果酒时，温度应该控制在________，果酒酿造过程中如果果汁灭菌不合格，含有醋杆菌，在酒精发酵旺盛时，醋杆菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？

____________，说明理由_______________________________________。

（3）果酒制作离不开酵母菌，与醋杆菌相比，酵母菌在结构上的主要特点是____________________________________________________________。

（4）枸杞果酒制作过程中，接种完成后要先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气，目的是________________________________。

（5）若要提高果酒的产量，发酵过程中关键要控制好哪些条件？

______________________________。

（6）果酒制作是否成功，需发酵后用____________来鉴定，在________条件下，该物质与酒精反应呈现____________色。

【思路点拨】　

（1）由图可知，“宁夏红”枸杞果酒生产工艺流程简图的？

处的内容应为冲洗、过滤。

选料完毕以后必须冲洗，发酵后应该过滤，除去滤渣。

（2）制作果酒时，温度应该控制在25～30℃条件下，在酒精发酵旺盛时，醋杆菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸，因为醋杆菌是好氧型细菌，而果酒发酵是无氧环境（或因醋杆菌需要在有氧且温度是30～35℃条件下，才能将糖转化成醋酸，而此时发酵罐中的条件是无氧且温度是25～30℃）。

（3）与醋杆菌相比，酵母菌是真核生物，所以在结构上的主要特点是有成形细胞核、有除核糖体以外的多种细胞器。

（4）接种完成后要先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气，目的是在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，增加数量。

（5）若要提高果酒的产量，发酵过程中关键要控制好适宜的温度、pH以及通气量。

（6）检验酒精一般用重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精反应呈现灰绿色。

【答案】　

（1）冲洗　过滤

（2）25℃～30℃　不能　因醋杆菌是好氧型细菌，而果酒发酵是无氧环境（或因醋杆菌需要在有氧且温度是30～35℃条件下，才能将糖转化成醋酸，而此时发酵罐中的条件是无氧且温度是25～30℃）

（3）有成形细胞核、有除核糖体以外的多种细胞器

（4）在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，增加数量

（5）适宜的温度、pH、通气量

（6）重铬酸钾溶液　酸性　灰绿

2．生物技术在食品加工中的应用十分广泛，如制作泡菜、果醋、果酒就是生活中常见的例子。

请分析回答下列问题：

（1）图示________的发酵装置，其中发挥作用的菌种是______________，酒水混合物应倒入______瓶中，图中________瓶为发酵瓶，乙瓶下口的双孔橡胶塞的另一孔插入一直角玻璃管，管内塞棉花用以________。

（2）在果醋发酵过程中，用一种简单方法证明是否有醋酸生成：

________。

（3）如果将该装置改为酒精的发酵装置，则需要修改的地方是________________。

酒精发酵阶段需要的菌种是________。

（4）下列有关酒精发酵和果醋发酵的说法正确的是（　　）

A．后者菌种具有成形的细胞核

B．前者菌种无具膜细胞器

C．两种菌种都具有细胞壁

D．两种菌种都对青霉素敏感

【答案】　

（1）果醋　醋化醋杆菌　甲　乙　过滤空气

（2）pH试纸　（3）不需要通入空气　酵母菌　（4）C

1．在酿酒和酿醋的过程中都要涉及各种微生物，在上述两过程中所涉及的微生物在结构上有什么本质区别（　　）

A．前者有细胞结构，后者没有细胞结构

B．前者没有细胞结构，后者有细胞结构

C．前者有成形的细胞核，后者没有成形的细胞核

D．前者没有成形的细胞核，后者有成形的细胞核

【解析】　本题考查果酒和果醋发酵的菌种以及真核细胞和原核细胞的区别。

果酒发酵的菌种是酵母菌，属真核生物；果醋发酵的菌种是醋杆菌，属原核生物。

真核细胞和原核细胞在结构上最显著的区别是真核细胞有成形的细胞核，而原核细胞无成形的细胞核。

【答案】　C

2．下列关于酵母菌的叙述中，错误的是（　　）

A．酵母菌是异养生活的真菌

B．酵母菌进行无氧呼吸时能产生乳酸

C．酵母菌在有氧气存在时，能将葡萄糖分解成CO2和H2O

D．在无氧条件下酵母菌能进行酒精发酵

【解析】　酵母菌为异养兼性厌氧型微生物，在有氧条件下，能进行有氧呼吸，产生CO2和H2O，在无氧条件下，能进行无氧呼吸，产生酒精和CO2。

【答案】　B

3．下列关于果酒制作过程的叙述，正确的是（　　）

A．应先去除葡萄的枝梗，再进行冲洗，这样洗得彻底

B．使发酵装置的温度维持在25℃～30℃时较好

C．在发酵过程中，需从充气口不断通入空气

D．由于酵母菌的繁殖能力很强，所以不需要对所用装置进行消毒处理

【解析】　在洗葡萄时应先冲洗1～2次，再去除枝梗，以防葡萄破损被杂菌污染；酵母菌的繁殖能力虽然很强，但仍要对所用装置进行消毒处理，因为其内含有对葡萄酒发酵有害的微生物，影响酒的品质；酵母菌只有在无氧条件下才能进行酒精发酵。

【答案】　B

4．关于用塑料瓶制果酒和果醋的叙述，正确的是（　　）

A．为了提高果酒的产出量，果汁应尽量装满发酵瓶

B．醋酸发酵阶段应封闭瓶口，防止杂菌污染

C．制果酒过程中每天需适时打开瓶盖

D．果酒制成后，可将装置转移至温度较高的环境中制果醋

【解析】　本题主要考查果酒和果醋制作过程中的条件控制。

葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约1/3的空间，既有利于酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，又可防止果酒发酵时产生大量二氧化碳使果汁溢出。

醋酸发酵是需氧发酵，应通入氧气，发酵时应敞开瓶口并在瓶口盖上纱布以防杂菌污染。

制果酒过程中定时拧松瓶盖既可排出气体又可避免杂菌污染。

醋杆菌发酵适宜的温度比酵母菌高。

【答案】　D

5．下面是利用微生物制作果醋的流程示意图，请回答有关问题：

挑选葡萄→冲洗→榨汁→A→B→果醋

（1）B过程表示的是________，参与该过程的微生物的最适生长温度是________。

参与A、B两过程的微生物在结构上的最大不同是____________。

（2）制作果醋时，发酵瓶要清洗干净，用__________________消毒，葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约________的空间。

（3）A过程完成后，若要产生果醋，进行B过程时必须要采取的措施是______________，原因是_______________________________。

（4）按照操作要求，将果浆倒入发酵罐后，影响发酵产物的重要因素有菌种、________、时间。

【解析】　酒精发酵常用的菌种是酵母菌，进行的是无氧发酵；醋酸发酵利用的是原核生物——醋化醋杆菌，进行的是有氧发酵。

酒精发酵和醋酸发酵具有相似性，注意两者的区别：

所用的菌种、温度、时间。

【答案】　

（1）醋酸发酵　30℃～35℃　是否具有核膜

（2）体积分数为70%的酒精　1/3

（3）通入无菌空气　完成B过程的微生物是一种好氧型细菌　（4）温度