梨树一中2018级高二年级生物学科导学案 学案类型： 新授课 材料序号： 01 编稿教师： 刘立刚 审稿教师： 王丽岩 |
专题一 传统发酵技术的应用
目标展示
【教学目标】
说明果酒和果醋制作的原理。
设计制作果酒和果醋的装置。
尝试果酒和果醋的制作。
果酒和果醋制作中发酵需要的条件。
【教学重难点】
说明果酒果醋制作的原理
果酒和果醋制作中发酵需要的条件
自主学习（预习案）
知识点一：果酒制作的原理
1.果酒制作利用的微生物是------酵母菌
（1）属于 单细胞真核 生物。
（2）新陈代谢类型： 异养兼性厌氧型 。
（3）酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸， 大量繁殖 。
反应式为： C6H12O6＋6O2＋6H2O 6CO2＋12H2O＋能量 。在无氧条件下，酵母菌能进行 无氧呼吸 ，反应式为： C6H12O6 2C2H5OH＋2CO2＋能量。
3.果酒制作时需控制温度在 18～25 ℃ 。
4.红葡萄果酒的颜成因：在发酵过程中，随着 酒精度数 的提高，红葡萄皮的 素 进入发酵液，使葡萄酒呈现深红。
5.在 缺氧、呈酸性 的发酵液中，酵母菌能大量生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
知识点二: 果醋制作的原理
1.醋酸菌的生物学特性
（1）属于 原核 生物。
（2）新陈代谢类型：异养需氧型。
有氧呼吸的场所：细胞膜。好氧细菌与呼吸作用有关的酶主要分布在细胞膜上。
2.果醋制作的原理
（1）当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成 醋酸 。
（2）当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为 乙醛 ，再变为 醋酸 。
反应式为： C2H5OH＋O2 CH3COOH+H2O 。
（3）条件：醋酸发酵的最适宜温度为： 30～35 ℃
【思考1】在变酸的酒的表面观察到的菌膜是 醋酸菌 在液面大量繁殖而形成的。溶液内部能形成菌膜吗？不能
【思考2】在果酒的工业制作过程中，接种完成后要先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气后再密封，这样做的目的是 使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖 。果汁发酵后是否有酒精产生，可以用 酸性重铬酸钾 试剂来检验。
【思考3】在果酒酿造过程中，如果果汁灭菌不严格，含有醋酸杆菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸杆菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？ 不能，因醋酸杆菌是好氧型细菌,而果酒发酵是无氧环境(或因醋酸杆菌需要在有氧且温度是30～35 ℃条件下,才能将糖转化为醋酸,而此时发酵罐中的条件是无氧且温度是18～
25 ℃) 。
知识点三：果酒和果醋的制作过程
1、果酒果醋的制作流程
2、装置图解读
(1)各部位的作用
①排气口作用：排气口是在酒精发酵时用来排出的 CO2 ；
②充气口作用：充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；
③出料口作用：出料口是用来 取样 的。
【思考1】为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？
防止空气中微生物的污染
【思考2】结合果酒、果醋的制作原理，你认为应该如何使用这个发酵装置？
使用该装置制酒时，应该关闭 充气口 ；制醋时，应将充气口连接 气泵 ，输入 氧气 。
【思考3】在酒精发酵过程中每隔一段时间拧松瓶盖或打开排气口，其原因是在发酵过程中产生 CO2 ，防止瓶内气压过 高 引起爆裂。
知识点四：实验操作提示
1.材料的选择与处理：
选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，并除去枝梗。
【思考1】你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？
先冲洗再去枝梗，防止杂菌污染。
2.防止发酵液被污染
（1）榨汁机要清洗干净，并晾干。
（2）发酵瓶要清洗干净，并用 体积分数为70%的酒精 消毒，或用洗洁精洗涤。
（3）装入葡萄汁后， 封闭充气口 。
【思考1】自然发酵时葡萄汁装瓶之前能否对葡萄汁进行高温灭菌处理？
不能，防止杀死附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
3.控制好发酵的条件
（1）将葡萄汁装人发酵瓶时，要留要大约 1/3 的空间。
（2）在制葡萄酒的过程中，要将温度严格控制在 18～25 ℃ ，时间控制在 10～12d 左右，可通过出料口对发酵的情况进行及时的监测。
（3）在制葡萄醋的过程中，要将温度严格控制在 30～35 ℃ ，时间控制在 7～8d 左右，并注意适时通过 充气口 充气。
【思考1】在发酵液装瓶后为什么要保持1/3的剩余空间？
暂时储存发酵产生的CO2，起到缓冲作用
【思考2】在醋酸发酵过程中需要向发酵液中补充氧气，你认为最经济实用的方法是向发酵液中通入 无菌空气 。
知识网络构建（归纳梳理，整合内化）
随堂检测 （有效训练，反馈矫正）
1. 下列有关果酒制作的叙述中,正确的是(D)
A.为使葡萄更干净,应该去梗清洗
B.酵母菌在无氧条件下产生酒精,发酵过程始终要严格密封
C.为防止葡萄腐烂,可将发酵装置存放在4 ℃的环境中
D.果酒制作过程中酵母菌的代谢类型不唯一
解析:应该先冲洗葡萄,再除去枝梗,避免因除去枝梗而引起葡萄破损,以减小葡萄被杂菌污染的机会,A错误。无氧条件下,酵母菌发酵产生酒精,同时也会产生二氧化碳,故在发酵过程中要排出废气,不能始终密封,B错误。制作葡萄酒时,当温度控制在18～25 ℃时,相应酶的活性能达到最大,因此温度不能太低,C错误。利用酵母菌制作果酒时,酵母菌在初始阶段进行有氧呼吸,快速进行出芽生殖,增加数量,后期进行无氧呼吸产生酒精,D正确。
2.果酒和果醋制作过程中,发酵条件的控制至关重要,相关措施正确的是( D )
A.葡萄汁要装满发酵瓶,造成无氧环境,有利于发酵
B.在葡萄酒发酵过程中,每隔12 h左右打开瓶盖一次,放出CO2
C.果酒发酵过程中温度控制在30 ℃,果醋发酵过程中温度控制在20 ℃
D.在果醋发酵过程中,要适时通过充气口充气,有利于醋酸菌的代谢
解析:酵母菌发酵会产生二氧化碳,葡萄汁装入发酵瓶,要留有1/3的空间,A错误。在葡萄酒发酵过程中,每隔12 h左右拧松瓶盖一次,放出CO2;但不能打开瓶盖,否则会进入氧气,抑制酵母菌发
酵,B错误。果酒发酵过程中温度控制在18～25 ℃,果醋发酵过程中温度控制在30～35 ℃,C错误。醋酸菌是好氧菌,在果醋发酵过程中,要适时通过充气口充气,有利于醋酸菌的代谢。
3.如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程,下列叙述正确的是( C )
A.过程①和②都只能发生在缺氧条件下
B.过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中
C.过程③和④都需要氧气的参与
D.过程①～④所需的最适温度基本相同
解析:据图分析,过程①是呼吸作用的第一阶段,过程②是无氧呼吸的第二阶段,过程③是有氧呼吸的第二、三阶段,过程④是果醋制作。其中过程①是细胞呼吸的第一阶段,反应场所是细胞质基质,有氧和无氧条件下均能进行,因此判断A、B项错误;过程③是有氧呼吸的第二、三阶段,
第三阶段需要氧气参与,过程④是果醋制作,其中醋酸菌是好氧菌,在将酒精转变为醋酸时需要氧的参与,由此判断C项正确;酵母菌生长繁殖温度在18～25 ℃,醋酸菌是嗜温菌,最适生长温度为30～35 ℃,由此判断D项错误。
4.下列关于果酒和果醋制作的叙述,错误的是( B )
A.制作果酒时瓶口需密闭,而制作果醋时中断通氧可能会引起醋酸菌死亡
B.温度对酵母菌酒精发酵的影响很大,而对醋酸菌的发酵影响不大
C.在变酸的果酒的表面观察到的菌膜可能是醋酸菌在液面大量繁殖形成的
D.制作果酒和果醋时都应用70%的酒精对发酵瓶消毒并注意无菌操作
二、非选择题
5.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 酵母菌 。
(2)该微生物通过无氧呼吸可分解 葡萄糖 ,产生的终产物是乙醇 和 CO2 如何制作葡萄酒 。
(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未夹住发酵瓶的充气管,导致发酵中出现的主要异常现象是发酵液从充气管流出,发酵液变酸。丙同学的错误是瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口,导致发酵中出现的主要异常现象是 排气时发酵液从排气管流出
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 果醋 、 果酒 、 果酒 。
(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 未及时排气 。
解析:酵母菌既能够进行有氧呼吸,又能进行无氧呼吸,且只有在无氧条件下才能发酵产生酒精,欲用酵母菌发酵产生葡萄酒需要提供无氧的环境,所以对于实验的装置应严格控制为无氧环境。(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程中,发挥作用的微生物是酵母菌;(2)酵母菌能够利用葡萄糖进行无氧呼吸产生乙醇和二氧化碳;(3)甲同学未夹住发酵瓶的充气管,醋酸菌在有氧的条件下,将葡萄糖分解成醋酸,同时醋酸发酵产生二氧化碳和水,所以发酵液从充气管流出,发酵液变酸;丙同学错在瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口,这样发酵液会从排气管流出;甲中乙醇被氧化成乙酸、乙和丙中都能产生乙醇,所以甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是果醋、果酒、果酒;(4)乙同学由于未及时排气,导致发酵瓶中气压过大而冲开瓶塞。
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