2019-2020年高中生物果酒和果醋的制作教案5 新人教版選修1 最新標準要求 一、知識與技能目標 本節(jié)要知道果酒、果醋制作所需的菌種，果酒、果醋制作的原理，會寫反應式；說 出果酒、果醋的實驗流程，正確理解影響發(fā)酵的因素。 二、過程與方法目標 根據(jù)實驗流程示意圖和提供的資料，自行設計果醋制作過程，學會收集、整理和 分析實驗資料，定量表述實驗結果，得出實驗結論；在學習中體會已有知識的不足和 進一步探究、拓展的必要性。 三、情感與價值觀目標 積極參加實驗設計，在合作交流中探索未知，在發(fā)現(xiàn)、探究、操作過程中，獲得知 識，體驗成功的樂趣，激發(fā)學習的熱情，樹立學習的信心。 教材內容全解 課題1從課題背景人手，然后從實驗原理、實驗流程示意圖和提供的資料，較全 面的介紹了果酒和果醋的制作過程。 一、基礎知識 1果酒制作的原理 (1)酵母菌形態(tài)、結構、分布、種類及菌落 酵母菌是單細胞真菌，其細胞大小為15微米X530微米，最長可達100微米。呈圓形、橢圓形、卵圓形、檸檬形、香腸形等，某些菌種可形成假菌絲。 酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，但多以出芽方式進行無性生殖。溫度低時形成孢子，進入休眠狀態(tài)，溫度適宜時，進行出芽生殖，繁殖速度快。 酵母菌在固體培養(yǎng)基上形成的菌落，其表面濕潤、黏稠，呈白色或粉紅色，在液體培養(yǎng)基中，有些在液體表面形成菌膜，或在容器壁上出現(xiàn)酵母環(huán)，或產生沉淀。 自然界中，酵母菌分布廣泛，但多分布在含糖較高的偏酸環(huán)境中，如水果、花、樹皮上，有些可與昆蟲共生，有些使人致病，如白色假絲酵母引發(fā)鵝口瘡、肺感染。食品中常見的酵母菌有啤酒酵母、葡萄汁酵母、魯氏酵母(醬油釀造)、球擬酵母屬、粉狀畢赤氏酵母等。一年四季，土壤始終是酵母菌的大本營。 (2)果酒制作的原理 酵母菌的呼吸果酒的制作離不開酵母菌。酵母菌是兼性厭氧微生物，在有氧條件下，酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，反應式如下： 酶 C6H1206+6O26CO2+6H20 在無氧條件下，酵母菌能進行酒精發(fā)酵，反應式如下： 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2C02 實例1 利用酵母菌發(fā)酵生產酒精時，投放的適宜原料和在生產酒精階段要控 制的必要條件分別是( ) A玉米粉和有氧 大豆粉和有氧 C玉米粉和無氧 大豆粉和無氧 講解：酵母菌在有氧時進行有氧呼吸，把糖類等有機物徹底氧化分解成CO2和 水，不產生酒精。大豆粉主要含蛋白質，用作釀酒不合適，原因有二：一是酵母含有更多的直接把糖類轉化為酒精的酶類，發(fā)酵快，而蛋白質轉化復雜，并產生含氮副產物， 對酵母茵生命活動不利；二是成本高。 答案：C 影響酵母菌繁殖的因素 酵母菌分布廣泛，“喜歡”葡萄汁等含糖量高的果汁。培養(yǎng)酵母菌一般用麥芽汁培養(yǎng)基，麥芽汁組成復雜，能為酵母菌提供足夠的營養(yǎng)物質。溫度是酵母菌生長和發(fā)酵的重要條件。20左右最適合酵母菌繁殖，酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在18一25。酵母菌生活在偏酸環(huán)境中，最適pH為4。058。在最低pH=25，最高pH：8o的兩種環(huán)境中，酵母菌尚能生存和生長，但生長非常緩慢而且易死亡。 實驗2 嚴格控制發(fā)酵條件是保證發(fā)酵正常進行的關鍵，直接關系到是否能得到質量高，產量多的理想產物，通常所指的發(fā)酵條件不包括( ) A溫度控制 B溶氧控制 CpH控制 D酶的控制講解：通常所指的發(fā)酵條件包括溫度、pH、溶氧、通氣與轉速等。酶是自身調節(jié)物質，不屬于發(fā)酵條件。答案：D酵母菌發(fā)酵過程 在葡萄酒的自然發(fā)酵過程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。發(fā)酵過程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進入發(fā)酵液，使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌能大量生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應這一環(huán)境而受到抑制。實例3 生產用菌種的來源主要是( )自然環(huán)境 收集菌株篩選 購置生產用菌種 培養(yǎng)基 C 講解：工業(yè)微生物所用菌種的4g$-來源是自然環(huán)境，篩選分離發(fā)酵產品所需的菌株，經培育改良后可能成為菌種。如果已知所需發(fā)酵產品的產生種名，則盡量多地收集該種菌的不同菌株，并篩選。一般都是購置專用菌種或向單位購買產量高的菌種。答案：D2果醋制作的原理(1)醋酸菌形態(tài)醋酸菌的形狀從橢圓到桿狀，有單個的，成對的，也有成鏈狀的。以鞭運動或不運動，不形成芽孢，幼齡細胞呈革蘭氏陰性，老齡菌不穩(wěn)定。(2)果醋制作的原理 ，醋酸菌是種好氧性細菌，只有當氧氣充足時，才能進行旺盛的生理活動。變酸的酒的表面觀察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。實驗表明，醋酸菌對氧氣的含當量特別敏感，當進行深層發(fā)酵時，即使只是短時間中斷通人氧氣，也會引起醋酸菌死亡。當氧氣、糖源都充足時，醋酸茵將葡萄汁中的果糖分解成醋酸；當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿?反應簡式如下)。醋酸菌的最適生長溫度為30一35。 酶C2H5OH+O2 CH3COOH +H20實例4酵母菌、乳酸菌、醋酸菌和谷氨酸棒狀桿菌異化作用的類型依次是( ) 需氧型厭氧型 兼性厭氧型 A C 講解：酵母茵在有氧時進行有氧呼吸，在無氧時進行無氧呼吸；乳酸菌為嚴格厭氧菌；醋酸菌和谷氨酸棒狀桿菌為嚴格好氧菌。 答案：B二、實驗設計 1果酒和果醋實驗流程示意圖(1L1) 制作果酒和果醋的實驗流程示意圖 2實驗操作 (1)材料的選擇與處理 ： 選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄進行沖洗，除去枝梗。 (2)滅菌 榨汁機要清洗干凈，并晾干。 發(fā)酵裝置要清洗干凈，并用70的酒精消毒。 (3)榨汁 將沖洗除枝梗的葡萄放入榨汁機榨取葡萄汁。 (4)發(fā)酵 將葡萄汁裝人發(fā)酵瓶，要留要大約13的空間 (如圖右圖所示)，并封閉充氣口。 制葡萄酒的過程中，將溫度嚴格控制在1825，時間控制在1012d左右，可通過出料口對發(fā)酵的情況進行。及時的監(jiān)測。 制葡萄醋的過程中，將溫度嚴格控制在3035，時間控制在前78d左右，并注意適時通過充氣口充氣。 實例5 下列敘述能夠防止發(fā)酵液被污染的是( ) 榨汁機要清洗干凈，并晾干 發(fā)酵瓶要清洗干凈，用體積分數(shù)為70的酒精消毒 C裝入葡萄汁后，封閉充氣口 發(fā)酵裝置的排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接 講解：發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一的純種，整個發(fā)酵過程不能)混入其他微生物(稱雜菌)，一旦污染雜菌，將導致產量大大下降，甚至得不到產品。榨油機清洗，并晾干，發(fā)酵瓶清洗，并用70酒精消毒，防止器材上的菌種進入發(fā)酵液；裝入葡萄汁，封閉充氣口，防止空氣中的菌種進入，發(fā)酵裝置的排氣O2通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，阻擋外面空氣中的菌種進入發(fā)酵液。 答案：ABCD 三、結果分析與評價1由于發(fā)酵作用，葡萄漿中糖分大部分轉變?yōu)镃2和C2H5OH，及少量的發(fā)酵副產品。C02排出越來越旺盛，使發(fā)酵液出現(xiàn)沸騰，CO2從排氣口排出，在發(fā)酵10天后，現(xiàn)象最明顯。發(fā)酵過程產熱，會使發(fā)酵液溫度上升，但酒精發(fā)酵溫度應嚴格控制在1825，發(fā)酵過程中，果皮上的色素及其他成分逐漸溶解于發(fā)酵液中；在發(fā)酵瓶表面，生成浮槽的蓋子。2設置對照組，將葡萄汁進行高壓滅菌，分別裝入A、B兩個發(fā)酵瓶，并各留有13空間，A組加入酵母菌，B組不加，進行發(fā)酵，可證明葡萄酒的產生是由于酵母菌的作用。證明葡萄醋中有醋酸生成，簡單易行的方法是品嘗或用pH試紙鑒定。3制作的葡萄酒色澤鮮艷、爽口、柔和、有濃郁的果實香味；果醋具有琥珀色或棕紅色，具有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不澀。四、課題延伸果汁發(fā)酵后是否有酒精產生，可以用重鉻酸鉀來檢驗。在酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應呈現(xiàn)灰綠色，檢測時，先在試管中加入發(fā)酵液2mL，再滴人物質的量濃度為3molL的H2SO43滴，振蕩混勻，最后滴加常溫下飽和的重鉻酸鉀溶液3滴，振蕩試管，觀察顏色的變化。想一想，如果要使檢驗的結果更有說服力，應該如何設計對照?五、相關鏈接1為提高果酒的品質，更好地抑制其他微生物的生長，可以直接在果汁中加入人工培養(yǎng)的酵母菌。而人工培養(yǎng)酵母菌，首先需要獲得純凈的酵母菌菌種。如何將葡萄上附著的酵母菌分離出來，獲得純凈的菌種呢?你可以在參考“專題2 微生物的培養(yǎng)與應用”的基礎上，進一步查閱資料，再做嘗試。2制作果醋時，也可以直接在果酒中加入醋酸菌。醋酸菌的菌種可以到當?shù)厣a食醋的工廠或菌種保藏中心購買。你也可以嘗試從食醋中分離醋酸菌，分離的方法參見專題2。例1 關于酵母菌的敘述，錯誤的是( ) A酵母菌代謝類型為異養(yǎng)、兼性厭氧 B酵母菌主要繁殖方式為孢子生殖 C酵母菌只在酒精發(fā)酵中發(fā)揮作用 酵母菌在含青霉素的培養(yǎng)基中不能生存方法指導：酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢予生殖，在條件好時進行出芽生殖，條件惡劣時進行孢子生殖，但多以出芽生殖方式進行無性生殖。酵母菌在醬油釀造、醋酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵等過程中發(fā)揮作用。在含青霉素的培養(yǎng)基中能選擇出酵母酋和霉菌。答案：BCD例2 食醋生產具有協(xié)同作用的菌是( ) 曲霉 細菌 酵母菌 醋酸菌 C 方法指導：食醋釀造與果醋釀造所用原料不同，食醋釀造一般用糧食，內含大量淀粉，先用曲霉使淀粉水解成糖，使蛋白質水解成氨基酸。然后用酵母菌使糖轉變成酒精。最后用醋酸菌使酒精氧化成醋酸。食醋生產就是這些菌協(xié)同作用的結果。答案：C例3 下列條件不是酵母菌快速生長繁殖因素的是( ) A含糖量高的培養(yǎng)基 B溫度20左右 CPh25 pH6方法指導：酵母菌生活在偏酸，含糖量高的環(huán)境中，溫度為20左右，pH約為6時酵母菌能快速生長繁殖，在pH25的環(huán)境中尚能生長，但生長非常緩慢極易死亡答案：C例4葡萄的糖分是( ) 乳糖 麥芽糖 葡萄糖 蔗糖 果糖 A C 方法指導：乳糖在動物乳汁中含有，發(fā)芽的小麥種子中含豐富的麥芽糖，葡萄中的糖分全部由葡萄糖與果糖構成，成熟時兩者比例相等。答案：D例5 關于發(fā)酵的敘述，正確的是( ) 發(fā)酵就是無氧呼吸 發(fā)酵就是發(fā)酵工程 C發(fā)酵就是只獲得微生物的代謝產物 發(fā)酵是通過微生物的培養(yǎng)來大量生產各種代謝產物的過程方法指導：發(fā)酵是通過微生物的培養(yǎng)來大量生產各種代謝產物的過程。包括有氧發(fā)酵和無氧發(fā)酵，通過發(fā)酵可以獲得微生物的代謝產物或微生物的菌體單細胞蛋白，發(fā)酵工程是應用于發(fā)酵過程的一種生物技術。答案：D