生物學案：課堂探究專題課題果酒和果醋的制作

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精課堂探究探究點一果酒和果醋的制作比較·問題導引·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酵母菌為單細胞、真核生物，多以出芽方式進行無性生殖醋酸菌為單細胞、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，酵母菌進行有氧呼吸，大量繁殖,反應式：C6H12O6＋6O2eq\o(→，\s\up7（酶））6CO2＋6H2O②在無氧條件下，酵母菌進行酒精發(fā)酵,反應式：C6H12O6eq\o（→，\s\up7（酶))2C2H5OH＋2CO2①當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸；②當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變成醋酸，反應?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，溶液中沒有氣泡產生B．中期可以聞到酒香，說明進行了酒精發(fā)酵C．后期接種醋酸菌，適當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，發(fā)酵初期不通氣，酵母菌先利用發(fā)酵裝置中的氧氣進行有氧呼吸產生CO2和水，然后再進行酒精發(fā)酵，溶液中會產生酒精和CO2，因而有氣泡產生。中期酒精發(fā)酵繼續(xù),可以聞到酒香。后期接種醋酸菌,進行醋酸發(fā)酵,由于醋酸菌是好氧菌，因而要適當通氣，但醋酸菌的最適生長溫度高于酵母菌,因而后期要適當升高溫度，酒香會逐漸變成醋香.發(fā)酵開始時無氧呼吸產生酒精和CO2，pH會稍下降.接種醋酸菌后產生醋酸,pH會下降更快，因而曲線②可以表示整個發(fā)酵過程培養(yǎng)液pH的變化.答案：B方法點撥發(fā)酵過程中，引起pH變化的原因：(1）發(fā)酵過程中，微生物的代謝會消耗大量的營養(yǎng)物質；（2)微生物的呼吸作用產生大量的CO2或乳酸；（3）發(fā)酵產物（如酸性或堿性物質）也可能引起pH變化。變式訓練1下列關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)酵過程中培養(yǎng)液pH都會下降C．制果酒時瓶口需密閉，而制果醋時需要通入氧氣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胞，有線粒體，制果醋的醋酸菌是原核細胞,無線粒體。果酒發(fā)酵產生CO2，果醋發(fā)酵產生醋酸，都會使pH下降。制果酒時瓶口密閉,給酵母菌提供無氧環(huán)境；制果醋時通入氧氣，使醋酸菌進行有氧發(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探究點二果酒和果醋的發(fā)酵裝置·問題導引·用飲料瓶釀制果酒（如下圖所示），在發(fā)酵過程中應注意什么？根據果酒和果醋的制作原理,你能設計出果酒和果醋的發(fā)酵裝置嗎?提示:發(fā)酵液不能裝滿整個飲料瓶，要留有1/3的空間。開始時瓶內有少量的O2，隨著發(fā)酵的進行，O2逐漸被酵母菌有氧呼吸消耗盡，之后瓶內保持無氧；在酒精發(fā)酵過程中會產生CO2,每隔一段時間(如12h）應擰松瓶蓋,防止瓶內氣壓過高引起爆裂.果酒和果醋的發(fā)酵裝置應有充氣口、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)酵時連接充氣泵進行充氣.（2）排氣口：在酒精發(fā)酵時用來排出CO2。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，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：在進行果酒發(fā)酵時要關閉充氣口;在進行果醋發(fā)酵時,充氣口要連續(xù)充入無菌空（氧）氣。3．果酒制作過程中,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,酵母菌進行有氧呼吸（產生CO2),大量繁殖。后期缺氧,酵母菌進行酒精發(fā)酵,發(fā)酵液中有大量的CO2產生，發(fā)酵瓶中的空間可暫時存儲CO2,起到緩沖作用。4．在制作果醋時,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)酵裝置中進行實驗（如圖)，恰當的做法是(）A．加入適量的酵母菌B．一直打開閥b通氣C．偶爾打開閥a幾秒鐘，一直關緊閥bD．把發(fā)酵裝置放到4解析：瓶中加入適量酵母菌，開始打開閥a通氣，有氧條件下酵母菌進行有氧呼吸,能大量繁殖。然后關緊閥a，不通氧氣,瓶內氧氣耗盡后，酵母菌進行酒精發(fā)酵，偶爾打開閥b幾秒鐘，放出產生的CO2。酒精發(fā)酵一般將溫度控制在18～25℃。答案：A方法點撥在酒精發(fā)酵過程中往往“先通氣后密封”:“通氣"的目的是使酵母菌進行有氧呼吸,大量繁殖.“密封”的目的是使酵母菌進行無氧呼吸，產生酒精。變式訓練2下列實驗裝置可用于生物技術實踐的相關實驗,下列有關敘述錯誤的是（）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．乙裝置中設置出料口的目的之一是用于取樣D．乙裝置的排氣口通過一個長而彎曲的膠管,可防止空氣中微生物的污染解析：裝置甲密封時可用于果酒制作,但要定時旋松瓶蓋以放出產生的二氧化碳氣體。裝置乙的充氣口關閉時可用于果酒制作，充氣口打開時可用于果醋制作。為防止空氣中微生物的污染，排氣口可連接一個長而彎曲的膠管。設置出料口的目的之一是便于取樣。答案：A探究點三果酒制作中的無菌環(huán)境·問題導引·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，人們可愛喝了.我也愿意在人們?yōu)槲姨峁┑臒o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,可我希望人們在給我提供“廠房”“食物”的同時給“廠房”消消毒,給“食物”洗洗澡，別讓那些搗亂的小家伙混進來，拜托了！“酵母寶寶”工作時，有哪些小家伙在搗亂？提示：很多細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、營養(yǎng)等條件適宜，它們可以大量繁殖，與酵母菌競爭營養(yǎng)，產生抑制酵母菌發(fā)酵的物質，影響果酒、果醋的品質?！っ麕熅v·1．制作葡萄酒的酵母菌來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，酵母菌能大量生長繁殖，而其他微生物絕大多數都因無法適應這一環(huán)境而受到抑制。2．對發(fā)酵瓶、紗布、榨汁器等用具進行清洗并用體積分數為70%的酒精擦拭消毒。3．每次排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋。4．葡萄在榨汁前要做到先沖洗再去梗,避免去梗時引起葡萄破損,減小雜菌污染發(fā)酵液的機會?！纠}3】在果醋制作過程中，下列哪項操作會引起發(fā)酵液受到污染?（）A．榨汁機用沸水進行清洗并晾干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，再沖洗多次D．每次排氣時，只需擰松瓶蓋，不能將蓋完全揭開解析：葡萄應先沖洗，使雜菌減少,再去除枝梗.若先去除枝梗，會使大量雜菌進入葡萄內部，使發(fā)酵液受到污染。答案：C變式訓練3下列有關果酒自然發(fā)酵流程的敘述正確的是（）A．應將選擇好的葡萄進行反復沖洗,防止雜菌污染B．應將選擇好的葡萄只沖洗1~2遍，防止菌種流失C．應去梗再沖洗，防止沖洗時梗刺破葡萄皮造成污染D．應對榨取的葡萄汁進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，不能沖洗得過于干凈,也不能進行去皮，因為自然發(fā)酵的菌種來自葡萄皮上的野生型酵母菌。去梗的操作應在沖洗之后，否則會因去梗造成雜菌的污染。高壓蒸汽滅菌會使包括酵母菌在內的各種微生物被消滅，無法產生果酒。答案:B探究點四結果分析與評價·問題導引·你制作過葡萄酒或葡萄醋嗎？你知道葡萄酒或葡萄醋制作成功的初步判斷標準嗎？提示：葡萄酒色澤鮮艷、爽口、柔和、有濃郁的果實香味；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?！っ麕熅v·1．實驗現象酒精發(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？設置對照組,將葡萄汁進行高壓滅菌,分別裝入1號和2號發(fā)酵瓶中，1號加入酵母菌，2號不加。其他條件相同且適宜，比較發(fā)酵結果。3．結果評價(1）果酒的制作是否成功?①發(fā)酵后取樣,通過嗅味和品嘗進行初步鑒定.②還可用顯微鏡觀察酵母菌,并用重鉻酸鉀檢驗酒精的存在。重鉻酸鉀檢驗酒精如下表: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滴現象灰綠色橙紅色(2）果醋的制作是否成功？①通過觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗進行初步鑒定。②通過檢測和比較醋酸發(fā)酵前后的pH作進一步的鑒定。③還可以通過在顯微鏡下觀察發(fā)酵液中是否有醋酸菌,并統(tǒng)計其數量作進一步的鑒定?！纠}4】下列關于葡萄汁發(fā)酵后檢測是否有酒精產生的敘述，錯誤的是（)A．檢測果汁發(fā)酵后是否有酒精產生所用的試劑是重鉻酸鉀B．