高中生物專題1傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用課題1果酒和果醋的制作素材2新人教版選修1

1、專題1 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用 課題1 果酒和果醋的制作庖丁巧解牛知識巧學(xué)一、果酒制作的原理1.果酒制作離不開酵母菌。酵母菌為真核生物，繁殖的最適溫度為20 ，酒精發(fā)酵時溫度一般控制在1825 ，適宜pH為4.05.0。2.代謝類型為異養(yǎng)兼性厭氧型：在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸，反應(yīng)式為 C6H12O66O26CO26H2O能量在無氧條件下，進(jìn)行酒精發(fā)酵，反應(yīng)式為 C6H12O62C2H5OH+2CO2能量3.在葡萄酒的自然發(fā)酵中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。發(fā)酵液因?yàn)楫a(chǎn)生了較多的碳酸而呈酸性，在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌能大量繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑

2、制。聯(lián)想發(fā)散 有氧呼吸和無氧呼吸的公共途徑是呼吸作用第一階段(糖酵解)，都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行的。在沒有氧氣的條件下，糖酵解過程的產(chǎn)物丙酮酸被H還原成酒精和CO2或乳酸等，在不同的生物體內(nèi)由于酶的不同，其還原的產(chǎn)物也不同。在有氧氣的條件下，丙酮酸進(jìn)入線粒體繼續(xù)被氧化分解。如下圖所示：由于無氧呼吸分解有機(jī)物是不徹底的，釋放的能量很少，轉(zhuǎn)移到ATP中的能量就更少；還有大量的能量儲存在分解不徹底的氧化產(chǎn)物中。二、果醋制作的原理1.醋酸菌是一種好氧細(xì)菌，原核生物。代謝類型為異養(yǎng)需氧型，最適生長溫度為3035 ，繁殖方式為二分裂生殖。當(dāng)氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的果糖分解成醋酸，當(dāng)缺少糖源時，

3、醋酸菌將乙醇氧化為乙醛，再將乙醛氧化成醋酸。反應(yīng)式表示為 C2H5OH+O2CH3COOH+H2O辨析比較 果酒制作與果醋制作的比較：比較項目常用微生物代謝類型發(fā)酵溫度主要反應(yīng)過程果酒制作酵母菌兼性厭氧型1825 通過有氧呼吸大量繁殖；無氧呼吸產(chǎn)生酒精果醋制作醋酸菌好氧細(xì)菌3035 糖源充足時：將糖分解成醋酸；糖源不充足時：乙醇變?yōu)橐胰┰僮優(yōu)榇姿嵋c(diǎn)提示 新陳代謝從同化作用角度分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型，從異化作用角度可分為需氧型、厭氧型和兼性厭氧型，各種代謝類型生物舉例如下：自養(yǎng)需氧型：綠色植物、硝化細(xì)菌、藍(lán)藻、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌自養(yǎng)厭氧型：紅硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌異養(yǎng)需氧型：除體內(nèi)寄生蟲外的動物、真菌、好氧

4、細(xì)菌、菟絲子異養(yǎng)厭氧型：寄生蟲、厭氧菌（乳酸菌、破傷風(fēng)桿菌、肺炎雙球菌、產(chǎn)甲烷桿菌等）兼性厭氧型：酵母菌兼性異養(yǎng)型：綠眼蟲三、制作果酒和果醋的實(shí)驗(yàn)設(shè)計1.對設(shè)備進(jìn)行消毒。包括發(fā)酵瓶，紗布，榨汁機(jī)，盛葡萄的器皿等，先用溫水反復(fù)沖洗幾次，再用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精擦拭消毒，晾干待用。2.挑選葡萄。3.沖洗。用清水沖洗葡萄一到兩遍除去污物。4.除去枝梗及腐爛的籽粒。5.榨汁裝瓶。用榨汁機(jī)榨取葡萄汁后，將其裝入發(fā)酵瓶。6.將發(fā)酵瓶置于1825 溫度下進(jìn)行發(fā)酵。7.檢驗(yàn)。1012天后可以進(jìn)行檢驗(yàn)。8.制作果醋。當(dāng)果酒制成后，在發(fā)酵液中加入醋酸菌或醋曲，移至3035 溫度下發(fā)酵，適時向發(fā)酵液中充氣。要點(diǎn)提

5、示 操作過程最關(guān)鍵是防止雜菌污染，具體操作注意事項：（1）材料處理：選擇新鮮的葡萄，榨汁前先沖洗，再去枝梗。（2）發(fā)酵液處理：榨汁機(jī)要洗干凈，晾干。（3）發(fā)酵裝置處理：發(fā)酵瓶要清洗干凈，用體積分?jǐn)?shù)為70%酒精消毒，裝入葡萄汁后，封閉充氣口。其次是控制好發(fā)酵條件。疑點(diǎn)突破 （1）制葡萄酒的過程中，發(fā)酵液最明顯的變化是產(chǎn)生大量二氧化碳，發(fā)酵液溫度上升發(fā)生在第10d，引起變化的原因是酵母菌先進(jìn)行有氧呼吸后進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳和熱量。（2）設(shè)計對照實(shí)驗(yàn)，即對葡萄汁進(jìn)行煮熟處理和未處理，可以證明葡萄汁轉(zhuǎn)化成葡萄酒是由于酵母菌的發(fā)酵作用。可以通過檢測和比較醋酸發(fā)酵前后pH的變化來鑒定葡萄醋中是否有醋酸

6、。難點(diǎn)剖析 剖析果酒和果醋的發(fā)酵裝置中充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作用。為什么排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接？充氣口是在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進(jìn)行充氣用的；排氣口是在酒精發(fā)酵時用來排出二氧化碳的；出料口是用來取樣的。排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染。使用該裝置制酒時，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制醋時，應(yīng)將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。深化升華 空氣對發(fā)酵的影響。酵母菌繁殖需要空氣。在完全隔絕空氣的情況下，酵母菌繁殖幾代就停止了。稍微與空氣接觸，酵母菌又能繼續(xù)繁殖。如果長時間得不到空氣，大部分的酵母菌就會死亡。要維持酵母菌長時間發(fā)酵，必需供給微量的氧氣。在具

7、體控制發(fā)酵條件的時候一般是先通氣，讓酵母在有氧氣的情況下快速繁殖，然后密閉，形成厭氧環(huán)境，使酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生酒精。問題探究問題1果酒制作過程中，在不滅菌的情況下，如何使酵母菌成為優(yōu)勢菌種？ 思路:要根據(jù)微生物代謝特點(diǎn)的不同，設(shè)置不同的培養(yǎng)條件來抑制其他微生物的生長繁殖。酵母菌成為優(yōu)勢菌種前與其他微生物種群之間主要表現(xiàn)為競爭關(guān)系，但酵母菌是兼性厭氧型生物，有氧和無氧環(huán)境都可以生長繁殖，對氧氣環(huán)境適應(yīng)范圍廣，而大多數(shù)微生物不具有這種特性。探究:將盛有葡萄汁的發(fā)酵瓶先通入一段時間氧氣，這時嚴(yán)格厭氧型微生物的生長被抑制，好氧型微生物和酵母菌生長良好。一段時間后，密閉發(fā)酵罐，這時好氧型微生物不能生長繁殖，

8、這樣酵母菌即可成為優(yōu)勢菌種。問題2儲藏較長時間的酒表面有菌膜，菌膜是怎樣形成的？如何減少菌膜的產(chǎn)生？思路:菌膜首先應(yīng)該是微生物代謝產(chǎn)生的，菌膜存在于酒的表面說明該種微生物是好氧型的，通過控制該種微生物與空氣的接觸面積，可以使減少菌膜或者杜絕菌膜的產(chǎn)生。探究:選用不同口徑的儲酒容器，盛等量的釀造酒，觀察并比較產(chǎn)生菌膜的多少。如果出現(xiàn)儲酒容器口徑大小與菌膜面積成正比，則說明菌膜是由一種好氧型微生物產(chǎn)生的。典題熱題例1生產(chǎn)果醋用的乳酸菌等細(xì)菌都具有的特征是（）A.都是異養(yǎng)生物B.需要在有水條件下繁殖C.僅在有氧條件下生長D.生存溫度都超過80 解析：考查細(xì)菌代謝。細(xì)菌的生長所必需的營養(yǎng)元素包括：碳源

9、、氮源、無機(jī)鹽、水和生長因子，其中碳源、氮源、無機(jī)鹽和生長因子因細(xì)菌種類的不同，所需的種類也不一樣，而水是所有微生物生長共同所需要的物質(zhì)。細(xì)菌按同化作用可分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型兩種；按異化作用可分為需氧型和厭氧型。也有耐高溫的，但不都是。答案：B誤區(qū)警示 因?qū)忣}不準(zhǔn)確而導(dǎo)致產(chǎn)生錯誤，把題干理解成僅僅是指乳酸菌，實(shí)際上題干描述的是細(xì)菌，一類原核生物。例2在啤酒生產(chǎn)過程中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)過程大致如下：將經(jīng)過滅菌的麥芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌種后輸入發(fā)酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精濃度漸漸上升，泡沫不斷增多。當(dāng)糖度下降到一定程度后，結(jié)束發(fā)酵。最后分別輸出有形物質(zhì)和啤酒。根據(jù)上述過程，回

10、答以下問題：（1）該過程表明啤酒酵母異化作用的特點(diǎn)是_。（2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是_。（3）酒精主要是啤酒酵母菌進(jìn)行_作用產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。（4）經(jīng)測定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其他發(fā)酵產(chǎn)物。其余1.5%則用于_。（5）請寫出由麥芽糖葡萄糖酒精的反應(yīng)方程式。_。_。解析：考查酵母菌代謝和繁殖等知識，酵母菌在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸，在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸，有氧時酵母菌能通過出芽生殖的方式大量繁殖，種群數(shù)量增加很快，無氧時能分解糖類產(chǎn)生酒精，釋放出的能量，大部分儲存在發(fā)酵產(chǎn)物中，極少數(shù)用于自身生長繁殖。答案：（1）既能進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無氧呼吸（2）出芽生殖（3）無氧呼吸（4）自身的生長繁殖（5）C12H22O11+H2O2C6H12O6，C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量方法歸納 酵母菌是典型的兼性厭氧型微生物，既可以進(jìn)行有氧呼吸也可以進(jìn)行無氧呼吸。掌握反應(yīng)式是關(guān)鍵。例3下列關(guān)于果醋的制作，錯誤的是（）A.果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一種好氧菌，所以在釀醋階段需通入氧氣B.醋酸菌是一種高嗜高溫菌，溫度要求較高，一般在50 左右C.醋酸菌能將果酒變成果醋D.當(dāng)氧氣、糖源充足時，醋酸菌可將葡萄中的