生物學(xué)案：課堂探究專題課題果酒和果醋的制作

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課堂探究探究點(diǎn)一果酒和果醋的制作比較·問(wèn)題導(dǎo)引·下列兩種微生物哪種是釀酒的，哪種是制醋的?提示：甲(酵母菌）是釀酒的,乙（醋酸菌）是制醋的.·名師精講·果酒制作果醋制作菌種特點(diǎn)酵母菌為單細(xì)胞、真核生物，多以出芽方式進(jìn)行無(wú)性生殖醋酸菌為單細(xì)胞、原核生物，分裂生殖代謝類型異養(yǎng)、兼性厭氧異養(yǎng)、好(需）氧制作原理①在有氧條件下，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖,反應(yīng)式：C6H12O6＋6O2eq\o(→，\s\up7（酶））6CO2＋6H2O②在無(wú)氧條件下，酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵,反應(yīng)式：C6H12O6eq\o（→，\s\up7（酶))2C2H5OH＋2CO2①當(dāng)氧氣、糖源都充足時(shí)，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸；②當(dāng)缺少糖源時(shí)，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變成醋酸，反?yīng)式:C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O發(fā)酵條件適宜溫度18～2530~35適宜pH5.4～6.33。5～5.3是否需氧初期需氧，后期不需氧始終需要氧時(shí)間10～12d7~8d制作流程挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵↓↓果酒果醋【例題1】下圖中甲是果醋發(fā)酵裝置，乙是發(fā)酵過(guò)程中培養(yǎng)液pH變化曲線圖，下列敘述正確的是(）A．發(fā)酵初期不通氣，溶液中沒(méi)有氣泡產(chǎn)生B．中期可以聞到酒香，說(shuō)明進(jìn)行了酒精發(fā)酵C．后期接種醋酸菌，適當(dāng)通氣并保持原有溫度D．圖乙中能正確表示pH變化的曲線是③解析：果醋發(fā)酵時(shí)，發(fā)酵初期不通氣，酵母菌先利用發(fā)酵裝置中的氧氣進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生CO2和水，然后再進(jìn)行酒精發(fā)酵，溶液中會(huì)產(chǎn)生酒精和CO2，因而有氣泡產(chǎn)生。中期酒精發(fā)酵繼續(xù),可以聞到酒香。后期接種醋酸菌,進(jìn)行醋酸發(fā)酵,由于醋酸菌是好氧菌，因而要適當(dāng)通氣，但醋酸菌的最適生長(zhǎng)溫度高于酵母菌,因而后期要適當(dāng)升高溫度，酒香會(huì)逐漸變成醋香.發(fā)酵開(kāi)始時(shí)無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精和CO2，pH會(huì)稍下降.接種醋酸菌后產(chǎn)生醋酸,pH會(huì)下降更快，因而曲線②可以表示整個(gè)發(fā)酵過(guò)程培養(yǎng)液pH的變化.答案：B方法點(diǎn)撥發(fā)酵過(guò)程中，引起pH變化的原因：(1）發(fā)酵過(guò)程中，微生物的代謝會(huì)消耗大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；（2)微生物的呼吸作用產(chǎn)生大量的CO2或乳酸；（3）發(fā)酵產(chǎn)物（如酸性或堿性物質(zhì)）也可能引起pH變化。變式訓(xùn)練1下列關(guān)于果酒和果醋制作的敘述，不正確的是()A．參與發(fā)酵的微生物都含有線粒體B．發(fā)酵過(guò)程中培養(yǎng)液pH都會(huì)下降C．制果酒時(shí)瓶口需密閉，而制果醋時(shí)需要通入氧氣D．果酒制成后可將裝置移至溫度略高的環(huán)境中制果醋解析：制果酒的酵母菌是真核細(xì)胞，有線粒體，制果醋的醋酸菌是原核細(xì)胞,無(wú)線粒體。果酒發(fā)酵產(chǎn)生CO2，果醋發(fā)酵產(chǎn)生醋酸，都會(huì)使pH下降。制果酒時(shí)瓶口密閉,給酵母菌提供無(wú)氧環(huán)境；制果醋時(shí)通入氧氣，使醋酸菌進(jìn)行有氧發(fā)酵。果酒的發(fā)酵溫度為18~25℃，果醋的發(fā)酵溫度為30~35℃，因此，果酒制成后將裝置移至溫度略高的環(huán)境中制果醋。答案:A探究點(diǎn)二果酒和果醋的發(fā)酵裝置·問(wèn)題導(dǎo)引·用飲料瓶釀制果酒（如下圖所示），在發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)注意什么？根據(jù)果酒和果醋的制作原理,你能設(shè)計(jì)出果酒和果醋的發(fā)酵裝置嗎?提示:發(fā)酵液不能裝滿整個(gè)飲料瓶，要留有1/3的空間。開(kāi)始時(shí)瓶?jī)?nèi)有少量的O2，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，O2逐漸被酵母菌有氧呼吸消耗盡，之后瓶?jī)?nèi)保持無(wú)氧；在酒精發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生CO2,每隔一段時(shí)間(如12h）應(yīng)擰松瓶蓋,防止瓶?jī)?nèi)氣壓過(guò)高引起爆裂.果酒和果醋的發(fā)酵裝置應(yīng)有充氣口、排氣口和出料口?！っ麕熅v·果酒和果醋的發(fā)酵裝置:1．發(fā)酵裝置各部分的作用。(1)充氣口：在醋酸發(fā)酵時(shí)連接充氣泵進(jìn)行充氣.（2）排氣口：在酒精發(fā)酵時(shí)用來(lái)排出CO2。排氣口要通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)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，其作用類似于巴斯德的鵝頸瓶。(3）出料口：取樣檢查和放出發(fā)酵液。2．使用方法：在進(jìn)行果酒發(fā)酵時(shí)要關(guān)閉充氣口;在進(jìn)行果醋發(fā)酵時(shí),充氣口要連續(xù)充入無(wú)菌空（氧）氣。3．果酒制作過(guò)程中,前期通入空氣或在發(fā)酵瓶中留出一定的空間(大約1/3）,可以給酵母菌提供氧氣,酵母菌進(jìn)行有氧呼吸（產(chǎn)生CO2),大量繁殖。后期缺氧,酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵,發(fā)酵液中有大量的CO2產(chǎn)生，發(fā)酵瓶中的空間可暫時(shí)存儲(chǔ)CO2,起到緩沖作用。4．在制作果醋時(shí),若糖源不足，可以用果酒制果醋。這種情況下，需要在果酒中加入醋酸菌或醋曲.【例題2】小李嘗試制作果酒，他將葡萄汁放入已滅菌的發(fā)酵裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（如圖)，恰當(dāng)?shù)淖龇ㄊ?）A．加入適量的酵母菌B．一直打開(kāi)閥b通氣C．偶爾打開(kāi)閥a幾秒鐘，一直關(guān)緊閥bD．把發(fā)酵裝置放到4解析：瓶中加入適量酵母菌，開(kāi)始打開(kāi)閥a通氣，有氧條件下酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,能大量繁殖。然后關(guān)緊閥a，不通氧氣,瓶?jī)?nèi)氧氣耗盡后，酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵，偶爾打開(kāi)閥b幾秒鐘，放出產(chǎn)生的CO2。酒精發(fā)酵一般將溫度控制在18～25℃。答案：A方法點(diǎn)撥在酒精發(fā)酵過(guò)程中往往“先通氣后密封”:“通氣"的目的是使酵母菌進(jìn)行有氧呼吸,大量繁殖.“密封”的目的是使酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生酒精。變式訓(xùn)練2下列實(shí)驗(yàn)裝置可用于生物技術(shù)實(shí)踐的相關(guān)實(shí)驗(yàn),下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．裝置甲可用于果酒制作，裝置乙不能用于果酒制作B．裝置乙可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作C．乙裝置中設(shè)置出料口的目的之一是用于取樣D．乙裝置的排氣口通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)而彎曲的膠管,可防止空氣中微生物的污染解析：裝置甲密封時(shí)可用于果酒制作,但要定時(shí)旋松瓶蓋以放出產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w。裝置乙的充氣口關(guān)閉時(shí)可用于果酒制作，充氣口打開(kāi)時(shí)可用于果醋制作。為防止空氣中微生物的污染，排氣口可連接一個(gè)長(zhǎng)而彎曲的膠管。設(shè)置出料口的目的之一是便于取樣。答案：A探究點(diǎn)三果酒制作中的無(wú)菌環(huán)境·問(wèn)題導(dǎo)引·我的名字叫“酵母寶寶”，釀制清爽可口的葡萄酒就是我的功勞，人們可愛(ài)喝了.我也愿意在人們?yōu)槲姨峁┑臒o(wú)氧環(huán)境中舒舒服服地工作，可是我生活的發(fā)酵液中還有其他小家伙干擾我的工作。缺氧、酸性環(huán)境抑制了它們的生存,可我希望人們?cè)诮o我提供“廠房”“食物”的同時(shí)給“廠房”消消毒,給“食物”洗洗澡，別讓那些搗亂的小家伙混進(jìn)來(lái)，拜托了！“酵母寶寶”工作時(shí)，有哪些小家伙在搗亂？提示：很多細(xì)菌和霉菌的孢子附著在葡萄皮的表面或飄浮在空氣中,若pH、營(yíng)養(yǎng)等條件適宜，它們可以大量繁殖，與酵母菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)，產(chǎn)生抑制酵母菌發(fā)酵的物質(zhì)，影響果酒、果醋的品質(zhì)?！っ麕熅v·1．制作葡萄酒的酵母菌來(lái)源于附著在葡萄皮上的野生酵母菌。在缺氧、酸性的發(fā)酵液中，酵母菌能大量生長(zhǎng)繁殖，而其他微生物絕大多數(shù)都因無(wú)法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。2．對(duì)發(fā)酵瓶、紗布、榨汁器等用具進(jìn)行清洗并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精擦拭消毒。3．每次排氣時(shí)只需擰松瓶蓋，不要完全揭開(kāi)瓶蓋。4．葡萄在榨汁前要做到先沖洗再去梗,避免去梗時(shí)引起葡萄破損,減小雜菌污染發(fā)酵液的機(jī)會(huì)?！纠}3】在果醋制作過(guò)程中，下列哪項(xiàng)操作會(huì)引起發(fā)酵液受到污染?（）A．榨汁機(jī)用沸水進(jìn)行清洗并晾干B．發(fā)酵瓶用溫水清洗，再用70％的酒精擦拭并晾干C．葡萄先去除枝梗，再?zèng)_洗多次D．每次排氣時(shí)，只需擰松瓶蓋，不能將蓋完全揭開(kāi)解析：葡萄應(yīng)先沖洗，使雜菌減少,再去除枝梗.若先去除枝梗，會(huì)使大量雜菌進(jìn)入葡萄內(nèi)部，使發(fā)酵液受到污染。答案：C變式訓(xùn)練3下列有關(guān)果酒自然發(fā)酵流程的敘述正確的是（）A．應(yīng)將選擇好的葡萄進(jìn)行反復(fù)沖洗,防止雜菌污染B．應(yīng)將選擇好的葡萄只沖洗1~2遍，防止菌種流失C．應(yīng)去梗再?zèng)_洗，防止沖洗時(shí)梗刺破葡萄皮造成污染D．應(yīng)對(duì)榨取的葡萄汁進(jìn)行高壓蒸汽滅菌處理,防止雜菌感染解析：在果酒自然發(fā)酵中,沖洗這一步操作的主要目的是除去浮塵，不能沖洗得過(guò)于干凈,也不能進(jìn)行去皮，因?yàn)樽匀话l(fā)酵的菌種來(lái)自葡萄皮上的野生型酵母菌。去梗的操作應(yīng)在沖洗之后，否則會(huì)因去梗造成雜菌的污染。高壓蒸汽滅菌會(huì)使包括酵母菌在內(nèi)的各種微生物被消滅，無(wú)法產(chǎn)生果酒。答案:B探究點(diǎn)四結(jié)果分析與評(píng)價(jià)·問(wèn)題導(dǎo)引·你制作過(guò)葡萄酒或葡萄醋嗎？你知道葡萄酒或葡萄醋制作成功的初步判斷標(biāo)準(zhǔn)嗎？提示：葡萄酒色澤鮮艷、爽口、柔和、有濃郁的果實(shí)香味；果醋呈琥珀色或棕紅色,具有特有的果香，酸味柔和,稍有甜味，不澀。·名師精講·1．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象酒精發(fā)酵醋酸發(fā)酵氣味或味道酒味酸味氣泡和泡沫有氣泡和泡沫無(wú)氣泡和泡沫發(fā)酵液顏色混濁混濁，液面形成白色菌膜2．如何證明酒精發(fā)酵是酵母菌的作用？設(shè)置對(duì)照組,將葡萄汁進(jìn)行高壓滅菌,分別裝入1號(hào)和2號(hào)發(fā)酵瓶中，1號(hào)加入酵母菌，2號(hào)不加。其他條件相同且適宜，比較發(fā)酵結(jié)果。3．結(jié)果評(píng)價(jià)(1）果酒的制作是否成功?①發(fā)酵后取樣,通過(guò)嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定.②還可用顯微鏡觀察酵母菌,并用重鉻酸鉀檢驗(yàn)酒精的存在。重鉻酸鉀檢驗(yàn)酒精如下表:試管甲試管乙發(fā)酵液2mL—蒸餾水—2mL3mol/L的H2SO4溶液3滴3滴飽和重鉻酸鉀溶液3滴3滴現(xiàn)象灰綠色橙紅色(2）果醋的制作是否成功？①通過(guò)觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定。②通過(guò)檢測(cè)和比較醋酸發(fā)酵前后的pH作進(jìn)一步的鑒定。③還可以通過(guò)在顯微鏡下觀察發(fā)酵液中是否有醋酸菌,并統(tǒng)計(jì)其數(shù)量作進(jìn)一步的鑒定?！纠}4】下列關(guān)于葡萄汁發(fā)酵后檢測(cè)是否有酒精產(chǎn)生的敘述，錯(cuò)誤的是（)A．檢測(cè)果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生所用的試劑是重鉻酸鉀B．