高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作学案新人教版选修1

高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作学案新人教版选修1

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- 2 - / 15 课题1 果酒和果醋的制作

知识点一 果酒和果醋的制作原理

项目 果酒制作 果醋制作

菌种 酵母菌 醋酸菌

菌种

特点 单细胞、真核生物，多以出芽方式进行无性生殖 单细胞、原核生物,分裂生殖

代谢

类型 异养兼性厌氧型 异养好氧型

适宜

温度 18～25 ℃ 30～35 ℃

菌种

来源 传统发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。可以将葡萄皮上附着的酵母菌分离出来,获得纯净菌种或用人工培养的酵母菌 醋酸菌的菌种可以到生产食醋的工厂或菌种保藏中心购买,也可从食醋中分离

制作

原理 ①在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖,反应式：

C6H12O6＋6O2错误!

6CO2＋6H2O

②在无氧条件下,酵母菌进行酒精发酵,反应式：

C6H12O6错误!

2C2H5OH＋2CO2 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,反应式：

C6H12O6＋2O2错误!

2CH3COOH＋2CO2＋2H2O

②当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,反应式：

C2H5OH＋O2错误!

CH3COOH＋H2O

对酸性 耐酸 耐酸 高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作学案新人教版选修1

- 3 - / 15 环境的

适应性

发酵

时间 10～12 d 7~8 d

对氧气

的需求 前期需要氧气，后期不需要氧气 一直需要氧气

注意:在变酸的酒表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的.

对果酒发酵的深度理解

1．在葡萄酒的自然发酵过程中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。

2．在发酵过程中，随着酒精度数的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。

3．葡萄皮上除有酵母菌外，还有其他杂菌,但它们一般不会引起污染，原因有三条:

（1）葡萄在榨汁前要进行冲洗，可去除部分杂菌；

(2)在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，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;

（3）相对于酵母菌来说，制作过程中产生的酒精更不利于杂菌生长。

【典题精练1】 利用果汁制作果醋的原理是( ）

A．醋酸菌将乙醇还原为醋酸

B．醋酸菌将乙醇氧化为醋酸

C．醋酸菌将乙醇分解为CO2、水和醋酸

D．醋酸菌直接将乙醇氧化为醋酸，不需要其他中间转化过程

【答案】 B

【解析】 醋酸菌在氧气充足的条件下进行发酵产生醋酸,有两条途径：一是在糖源充足时，可直接将葡萄汁中的葡萄糖分解为醋酸；二是在糖源不足时，可以利用酵母菌发酵产生的乙醇为原料,先在氧气的作用下将乙醇氧化为乙醛，再进一步将乙醛氧化为醋酸。因此只有B项叙述正确。

解题归纳 制果醋一般不直接利用葡萄糖氧化生成醋酸，而是借助酒精发酵的产物进行.因为在酒精发酵过程中,蛋白质、脂质等其他有机物被分解为口味独特、营养丰富的小分子有机物，使食醋独具特色,且发酵过程不易遭受杂菌污染。

【典题精练2】 如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作学案新人教版选修1

- 4 - / 15 （ ）

A．过程①和②都只能发生在缺氧条件下

B．过程①和③都发生在酵母菌的线粒体中

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

【答案】 C

【解析】 据图分析可知，过程①表示细胞呼吸的第一阶段,其在有氧或无氧的条件下都可以进行,且是在细胞质基质中进行的，而非线粒体中，A、B错误；过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段，过程④表示乙醇氧化为醋酸的阶段，过程③和④都必须在有氧的条件下才可以进行,C正确；过程①②③是果酒制作阶段的化学反应，其适宜温度为18~25 ℃，过程④是果醋制作阶段的化学反应，其适宜温度为30～35 ℃，D错误.

知识点二 果酒和果醋的实验设计

1．制作果酒和果醋的实验流程示意图（下图）

说明:果醋制作需先在无氧条件下进行酒精发酵产生乙醇，再在有氧条件下进行醋酸发酵产生醋酸。

2．发酵装置——发酵瓶（发酵罐）(下图） 高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作学案新人教版选修1

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（1)果酒和果醋发酵装置的设计思路

①酵母菌繁殖需要氧气,醋酸菌是好氧细菌，则果酒制作前期和果醋制作整个过程都需要氧气；酵母菌产生酒精的过程是厌氧的，则在发酵罐的充气口应该设置开关。

②发酵过程中产生二氧化碳，需要设置排气口;为了防止空气中微生物污染，排气口应该连接一个长而弯曲的胶管。

③为了便于取样并及时监测发酵情况,需要设置出料口。

(2)使用方法：①充气管口插至瓶底近底部。②排气管口离发酵液有一段距离，外部要弯曲,并尽量保证管口向下。③进行酒精发酵时要关闭充气口；进行醋酸发酵时,充气口连接充气泵，不断泵入空气。

3．制作果酒、果醋的具体操作步骤

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用重铬酸钾来检测酒精时的对照实验

根据对照实验的原则,在单一变量的前提下，用重铬酸钾检测发酵液中生成酒精的方法如下图所示. 高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作学案新人教版选修1

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【典题精练3】 下列操作不能防止发酵液被污染的是（ ）

A．榨汁机要清洗干净，并晾干

B．发酵瓶要清洗干净，并用无水乙醇消毒

C．葡萄汁装入发酵瓶后，要密封充气口

D．发酵装置的排气口要通过—个长而弯曲的胶管与瓶身相连

【答案】 B

【解析】 发酵工程中所用的菌种大多是单一的纯种,整个发酵过程不能混入其他微生物，一旦污染杂菌，将导致产量大大下降,甚至得不到产品。榨汁机要清洗干净，并晾干；发酵瓶要清洗干净,并用体积分数为70％的酒精消毒，防止器材上的杂菌进入发酵液;装入葡萄汁后,要密封充气口，防止空气中的杂菌进入；发酵装置的排气口通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,目的是阻挡外界空气中的杂菌进入发酵液。

解题归纳 做该题一定要明确消毒时要用体积分数为70％的酒精消毒；发酵过程中确保无菌操作；对材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄进行冲洗，再除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染；同时防止发酵液被污染；榨汁机要清洗干净并晾干；发酵瓶要清洗干净;装入葡萄汁后，要封闭充气口。

【典题精练4】 下面是果酒和果醋制作的实验流程以及某同学设计的果酒和果醋的发酵装置（见下图）。根据图示回答下列问题。 高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作学案新人教版选修1

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（1）图A中方框内的实验流程是________。

(2）冲洗的主要目的是__________，冲洗应特别注意不能________，以防止菌种的流失。

（3）图B装置中的充气口在________时关闭，在________时连接充气泵，并连续不断地向内________。

(4)排气口在酒精发酵时排出的气体是由________产生的________，在醋酸发酵时排出的是________。

（5）写出与（4）题有关的反应式：

①___________________________________________________；

②___________________________________________________。

（6)若果汁中含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？说明原因。

【答案】 (1）醋酸发酵

（2）除去污物 反复冲洗

（3)酒精发酵 醋酸发酵 泵入空气（氧)

（4)酵母菌 CO2 (含氧量少的)空气、CO2

（5）①C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2

②C6H12O6―→3CH3COOH，

C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O

（6）不能.因为酒精发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，且醋酸菌的发酵条件是氧气充足.

【解析】 本题主要考查了果酒、果醋制作的基本过程和原理，同时还考查了两种微生物的代谢类型、生存环境。酵母菌是兼性厌氧型微生物，有氧时进行有氧呼吸，将葡萄糖彻底氧化分解，无氧时进行酒精发酵，反应式分别为C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O，C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2。因此在制作果酒时,应在缺氧的环境中进行。醋酸菌是好氧细菌，能够利用糖在有氧时生成醋酸；在糖源不足时,将乙醇变为醋酸,反应式分别为C6H12O6―→3CH3COOH，C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O。在果酒制作过程中出气口排出的是CO2，而高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作学案新人教版选修1

- 9 - / 15 在果醋制作过程中因醋酸菌是好氧细菌，需要连续充气，因此排气口排出的既有CO2,又有含氧量较低的空气。

知识点三 结果分析、评价与异常问题分析

1．发酵液的变化

(1）放出气体:由于发酵作用，葡萄汁中的糖分大部分转变为CO2、C2H5OH及少量的发酵副产品。在发酵过程中CO2排出越来越旺盛，使发酵液出现沸腾现象，在发酵10天后，该现象最明显。

（2)放热：发酵过程产热，会使发酵液温度上升，但酒精发酵温度应严格控制在18～25 ℃.

(3)颜色变化:发酵过程中，果皮上的色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中.

(4）菌体数量变化：果酒制作的初期，发酵液中酵母菌数目增多,后期不再增多;在果醋制作的任何阶段,只要条件适宜,发酵液中醋酸菌数目可以不断增多,在发酵液表面形成菌膜。

2．证明葡萄汁转化成葡萄酒是酵母菌发酵所致

需要设置对照组，将葡萄汁进行高压灭菌，分别装入A、B两个发酵瓶,并各留有1/3空间，A组加入酵母菌，B组不加，进行发酵后检测A、B组中酒精生成情况。

3．结果评价

（1）果酒制作：发酵后取样，可通过嗅味和品尝进行初步鉴定.此外，还可用显微镜观察酵母菌,并用重铬酸钾溶液检验酒精的存在。成功制作的葡萄酒应色泽鲜艳、爽口、柔和、有浓郁的果实香味。

（2）果醋制作：首先可通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定,再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH（可用pH试纸)做进一步的鉴定.此外，还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌,并统计其数量做进一步鉴定.制作成功的果醋为琥珀色或棕红色，具有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。

【典题精练5】 下列关于评价果酒和果醋制作是否成功的方法中，不合理的一项是（ )

A．对于果醋可通过品尝的方法进行鉴定

B．通过向果酒发酵液中加入重铬酸钾溶液进行鉴定

C．通过检测果醋发酵前后发酵液的pH变化进行鉴定

D．通过检测果酒发酵前后杂菌的数量变化进行鉴定

【答案】 D