专题1第1课时

第1课时果酒和果醋的制作[目标导读]1.通过回顾“探究酵母细胞的呼吸方式”实验，掌握果酒制作的原理。2.结合教材P3“图1－3”，理解并掌握果酒和果醋制作的过程。3.结合教材P4“图1－4b及操作提示”，学会设计并安装简单的生产果酒及果醋的装置。[重难点击]1.掌握发酵作用的基本原理和方法。2.学习制作果酒、果醋的实际操作技能。3.设计并安装简单的生产果酒及果醋的装置。1.原核生物和真核生物的主要区别是原核细胞没有以核膜为界限的细胞核。依此为分类依据，酵母菌属于真核生物，醋酸杆菌属于原核生物。2.酵母菌的代谢类型：异养兼性厌氧型微生物。(1)在有氧条件下能进行有氧呼吸反应式为：C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O(2)在无氧条件下能进行无氧呼吸反应式为：C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO23.氧气会抑制生物的无氧呼吸，下图是酵母菌释放二氧化碳量与氧气浓度的关系，请在其中画出无氧呼吸强度变化曲线。答案4.酒精的检测：酒精在酸性条件下，可以和重铬酸钾反应呈现灰绿色。课堂导入中国的酒文化历史悠久，源远流长，在酒的记载中有许多有趣的传说，近几年国内市场出现了越来越多的果酒、果醋。果酒中不仅含有丰富的维生素和人体必需的氨基酸，而且对于抑制脂肪堆积、保护心脏、调节女性情绪都有着极其重要的作用。在众多品种的果酒中，葡萄酒醇厚、浓郁，耐人寻味，这节课我们就以葡萄酒为例探讨果酒的制作方法。探究点一果酒、果醋制作的原理发酵技术离不开微生物的作用，果酒制作中需要用到酵母菌，酿造果醋需要用到醋酸菌。1.果酒制作的原理和流程(1)酵母菌繁殖方式：出芽生殖和孢子生殖。温度低时形成孢子，进入休眠状态；温度适宜时，进行出芽生殖，繁殖速度快。(2)制作原理在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵。(3)果酒的制作流程：挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒。①流程中冲洗的目的是洗去浮尘，要在去枝梗之前进行，避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。同时要注意避免反复冲洗，防止酵母菌菌种数量减少。②传统工艺制作葡萄酒时，并没有专门加入酵母菌的菌种，生产中的酵母菌主要来自于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。③葡萄酒通常呈深红色，原因是：发酵中，红葡萄皮的色素进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。2.果醋制作的原理和流程(1)醋酸菌：又名醋酸杆菌。①繁殖方式：二分裂。②代谢类型：异养需氧型。(2)果醋制作的原理①在氧气、糖源都充足时，能将葡萄汁中的糖分解成醋酸。②当缺少糖源时，可将乙醇变为乙醛，并进一步变为醋酸。反应式：C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O(3)果醋的制作流程：酒精发酵→醋酸发酵→果醋。变酸的酒表面有菌膜，菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。在溶液内部，由于氧气含量不足，醋酸菌不能大量繁殖，无法形成菌膜。归纳提炼1.发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物的过程，包括有氧发酵(如醋酸发酵，谷氨酸发酵)和无氧发酵(如酒精发酵)，发酵≠无氧呼吸。2.酒厂用含丰富淀粉的农产品作原料发酵酿酒时，向原料中充入足够空气，目的是让酵母菌进行有氧呼吸，产生大量酵母菌菌种，当氧气耗尽时，酵母菌进行酒精发酵产生酒精。3.醋酸菌是需氧异养菌，严格好氧，从不进行厌氧发酵。醋酸菌能氧化多种有机碳源，其氧化能力随菌种而异。活学活用1.适宜的温度条件下，在下列装置中都加入干酵母(内有活酵母菌)，其中能产生酒精的装置是()[问题导析](1)酵母菌无氧呼吸的反应式为：C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2，产生酒精需要的营养条件为葡萄糖、水，环境条件为无氧。(2)B中缺水，C装置中缺葡萄糖，D装置中有氧气，这三个装置均不能产生酒精。答案A解析解答本题首先要弄清楚酒精发酵的条件：①要有葡萄糖、水和酵母菌；②必须在密封的条件下，这两个条件缺一不可。如果有氧存在，酵母菌能进行有氧呼吸，产生CO2和H2O，不产生酒精。本题易错选D，因为与A条件相同并搅拌混合均匀，看起来似乎更有利于反应的进行，但是D没有密封，暴露在有氧的环境中，酵母菌不进行无氧呼吸。探究点二实验设计与操作如图是某同学设计的果酒和果醋的发酵装置，根据图示回答下列问题：1.图示实验装置中(1)充气口：在果酒发酵时要关闭，在醋酸发酵时要连接充气泵充入无菌空气。(2)排气口：在果酒发酵中的作用是排出酵母菌产生的二氧化碳；排气口胶管长而弯曲的作用是防止空气中的杂菌进入发酵瓶。(3)出料口：作用是便于取样。2.发酵条件的控制(1)防止杂菌污染：榨汁机要清洗干净；发酵装置清洗干净后要用70%的酒精进行消毒处理。(2)控制氧气含量①果酒发酵中，葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间。开始酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖；后来随着氧气的消耗，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。②醋酸发酵中，要从充气孔持续泵入无菌空气。(3)温度、pH和发酵时间温度pH发酵时间果酒发酵18～25_℃酸性10～12_d果醋发酵30～35_℃酸性7～8_d归纳提炼从以葡萄糖为底物发生酒精发酵的反应式来看，1个葡萄糖分子经酒精发酵后要产生2个二氧化碳分子，因此，发酵过程中有气体产生。如果发酵液装满容器，则液体将外溢，一则发酵液会损失，二则瓶口等处会被许多杂菌污染，特别是被霉菌污染，影响产物品质，所以发酵液不能装满，起到缓冲作用。活学活用2.生物技术在食品加工中的应用十分广泛，如果酒、果醋的制作就是生活中常见的例子。如图是果酒制作果醋的发酵装置，分析回答：(1)在果醋发酵过程中，要向发酵瓶中通入空气，原因是__________________________；制醋过程中，将温度严格控制在30℃～35℃，原因是______________________________________。(2)果酒制作果醋的反应式为：_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)在果醋的制作中，提供碳源的物质主要是__________________________________。[问题导析](1)醋酸菌为异养需氧菌，最适生长温度为30_℃～35℃，醋酸发酵过程中，要从充气孔不断泵入无菌空气。(2)醋酸发酵可以利用葡萄糖先在无氧条件下进行酒精发酵，再充入氧气生成醋酸；也可以直接利用乙醇进行发酵。答案(1)醋酸菌是好氧细菌醋酸菌的最适生长温度是30℃～35℃(2)C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O(3)葡萄糖或乙醇解析本题主要考查果酒和果醋制作的实验流程及所涉及的物质变化和条件控制，对应分析如下：探究点三结果分析与评价实验的设计是否合理、操作是否得当，最后要看是否达到了我们的实验目的。1.实现现象发酵酒精发酵醋酸发酵气味和味道酒香味食醋味气泡和泡沫有泡沫无泡沫发酵液颜色混浊混浊，液面形成白色菌膜2.检验果酒的制作是否成功(1)检验方法：发酵是否有酒精产生，可用重铬酸钾溶液来检验。(2)检验原理：酸性条件下，重铬酸钾和酒精反应呈现灰绿色。(3)检验步骤：先在试管中加入发酵液2mL，再滴入物质的量浓度为3mol/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管，观察颜色的变化。3.检验果醋的制作是否成功可通过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做进一步的鉴定。归纳提炼1.无论是葡萄酒或葡萄醋，实验时所检测的发酵液，并非商品意义上的产品。在实际生产中还需沉淀过滤、灭菌装瓶等获得成品酒或醋。葡萄酒还需在一定设施和条件下(如橡木桶和地窖)进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。2.大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑，如原料的来源与选择、菌种的培育与选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制，以及如何严格控制杂菌污染等等。活学活用3.若在制作葡萄酒时，在发酵液中同时生成了葡萄醋，不可能的原因是()A.密封不严，有氧气进入B.有空气中的醋酸菌进入C.发酵罐消毒不彻底D.发酵液灭菌不彻底[问题导析](1)醋酸发酵的物质条件为需要乙醇作原料，环境条件为需要氧气，微生物条件为需要醋酸菌。(2)发酵罐、发酵液只能进行消毒不能进行灭菌，否则会将所有的菌种杀死，不能进行发酵。答案D果酒制作菌种：酵母菌原理：①有氧条件进行大量繁殖；反应式：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O②无氧条件进行酒精发酵；反应式：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2果醋制作菌种：醋酸菌原理：①氧气、糖源充足，把葡萄汁中的糖分解为醋酸②氧气、糖源不充足，将乙醇转变成乙醛，再转变成醋酸1.下列有关果酒、果醋制作的叙述，正确的是()A.参与果酒发酵和果醋发酵的微生物都含有线粒体B.果酒制成后只需将装置转移至温度较高的环境中即可制作果醋C.在果醋制作过程中发酵罐必须不断充入无菌空气D.为防止杂菌污染，果酒和果醋制作过程中需要对发酵罐和发酵液进行灭菌答案C解析酵母菌是真核生物，含有线粒体；醋酸菌是原核生物，无线粒体；果酒发酵温度为18～25℃左右，而醋酸发酵温度为30～35℃，且醋酸菌是需氧型，在果醋发酵过程中，还需充足的氧气；发酵罐和发酵液只能进行消毒，不能进行灭菌。2.下列关于果醋制作的叙述中，错误的是()A.制作果醋需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作过程中需通入氧气B.醋酸菌是一种嗜温菌，对温度要求较高，一般在50℃左右C.醋酸菌能将果酒变成果醋D.当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸答案B解析醋酸菌是好氧菌，所以在发酵过程中需要适时通入氧气。醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的果糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。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()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答案C解析据图分析，过程①是细胞呼吸的第一阶段，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是果醋的制作。其中过程①的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需要氧气参与，过程④是果醋制作，醋酸菌是好氧菌，在将乙醇转变为醋酸时需要氧气的参与，由此判断C项正确；酵母菌最适生长繁殖温度在20℃左右，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.如图简单表示了葡萄酒的酿制过程，请据图分析：(1)葡萄酒的酿制原理是先通气进行________，以增加酵母菌的数量，然后再________获得葡萄酒。(2)随着发酵程度的加深，液体密度会逐渐变小(可用密度计测量)，原因是________________________________________________________________________。(3)下列叙述中不正确的是()A.在甲中进行搅拌是为了增加溶氧量B.在甲中，酵母菌的能量来源将全部消耗C.甲与乙放出的气体主要是二氧化碳D.揭开丙容器的盖子，可能会有醋酸产生(4)如果用葡萄酒来制作葡萄醋，请写出反应式：________________________________________。醋酸菌最适生长温度范围是______________。答案(1)有氧呼吸密封(2)由于发酵时糖被消耗，产生酒精和CO2，酒精的密度比葡萄糖溶液低(3)B(4)C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O30～35℃解析果酒酿制的原理是先通气使酵母菌进行有氧呼吸，以使酵母菌繁殖，增加酵母菌的数量。然后再密封发酵使酵母菌无氧呼吸产生酒精。随着发酵程度加深，糖被消耗，酒精含量增加，酒精的密度比葡萄糖溶液低，液体密度会逐渐降低。在通气使酵母菌大量繁殖时，酵母菌的能量主要来自于葡萄糖，不可能被全部消耗，否则缺少原料，酵