专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作

专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作一、教学目标（一）知识与技能1．了解传统发酵技术在日常生活中的应用。2．掌握发酵作用的基本原理和方法。3．学习制作果酒、果醋的实际操作技能。4．设计并安装简单的生产果酒及果醋的装置（二）过程与方法1．引导学生主动参与探究过程，培养学生搜集和处理科学信息的能力，获取新知识的能力以及用简约科学术语表达问题的能力。2．培养学生综合分析能力。3．培养学生利用已建立的知识解决实际问题的能力。（三）情感、态度与价值观1．对学生进行科学方法和科学态度的教育。2．体验和感受生物技术给人类生活带来的变化。3．培养学生合作精神。。二、课题重点与难点课题重点：说明果酒和果醋的制作原理，设计制作装置，制作出果酒和果醋。课题难点：制作过程中发酵条件的控制。三、课题背景分析课题背景从人类酿酒制醋的历史切入，说明酒与醋的制作不仅仅是发酵食品的制作加工，还是一种文化现象，反映了人类文明发展的足迹。可以充分利用这一素材，渗透“科学、技术、社会”的教育。在此基础上，教材简述了果酒和果醋的特点及其在日常生活中的作用，以激发学生动手制作的兴趣。四、基础知识分析与教学（一）教学方法：启发式教学（二）教学工具：多媒体课件（三）教学过程【导学诱思】1．果酒制作的原理（1）人类利用微生物发酵制作果酒，该过程用到的微生物是，它的代谢类型是，通常可以通过选取，为提高果酒的品质，也可以用选取，与异化作用有关的方程式有。思考：果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，如何使酵母菌成为优势菌种？酵母菌成为优势菌种前存在的生物关系如何？（2）酵母菌生长的最适温度是；酒精发酵一般将温度控制在。传统发酵技术所使用的酵母菌的来源是。（3）葡萄酒呈现深红色的原因是。（4）现在工厂化生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其它微生物的生长，采取的措施是。2．果醋的制作原理（1）果酒进一步发酵能获得果醋，酒变醋的原理是。思考：变酸的酒表面有菌膜，菌膜是怎样形成的？溶液内部能形成菌膜吗？果醋的制作过程中如何进行深层发酵？（2）果醋发酵时将温度控制在℃，原因是。（3）醋酸菌与酵母菌相比，最主要的特点是。3．操作过程应注意的问题（1）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用消毒。（2）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约的空间。（3）制作葡萄酒时将温度严格控制在，时间控制在d左右，可通过对发酵的情况进行及时的监测。（4）制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在，时间控制在d，并注意适时在充气。思考：酵母菌和醋酸菌的生殖方式有什么不同？引入新课俗语“无酒不成席”、“开门五件事、油盐酱醋茶”。酒和醋是人们日常生活离不开的传统发酵产品。从这节课开始，我们以果酒、果醋等为例学习一些传统发酵技术。1、进行新课（阅读“果酒制作的原理”，引导考学生自学基础知识。）1．1果酒制作原理（1）利用的微生物是酵母菌，其异化作用类型是兼性厌氧型，明确酵母菌发酵的反应式：①有氧条件：酵母菌的兼性厌氧生活方式。氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O②无氧条件：在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。C6H12O6→2C2H5OH＋6CO2（2）影响酒精发酵的主要环境条件有温度、氧气和pH。①酒精发酵是一般将温度控制在18～25℃范围内，在20℃时最适宜。②酒精发酵过程中，要保持缺氧、酸性环境。（阅读教材资料，师生讨论并完成思考1～4。）〖思考1〗为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖。“密封”的目的是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。〖思考2〗酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？酵母菌首先进行有氧呼吸产生了水，然后进行无氧呼吸才产生酒精。〖思考3〗葡萄酒呈现深红色的原因？在发酵过程中葡萄皮的色素进入到发酵液中。〖思考4〗酵母菌是如何进行生殖的？酵母菌在环境适宜时进行出芽生殖，环境不适宜时产生孢子进入休眠状态。（阅读果醋制作的原理，引导考学生自学基础知识）（3）传统发酵技术所使用的酵母菌的来源传统的葡萄酒酿造，都是采用自然发酵的工艺。所谓自然发酵，就是葡萄破碎入罐以后，不人为地添加任何菌种，靠葡萄本身携带的自然界的酵母菌，在葡萄浆或分离后的葡萄汁里自发地繁殖，最终发酵成葡萄酒。（自然选取）教学：在介绍传统发酵酿酒时，首先应让学生了解酵母菌的兼性厌氧生活方式，理解发酵需要一定的条件，然后再介绍传统发酵方法，分析传统发酵技术中所使用的酵母菌的来源。最后，可以组织学生讨论，在发酵过程中，怎样才能保证发酵液不受污染、如何控制好温度。1．2果醋制作原理当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。（1）利用的微生物是醋酸菌，其异化作用类型是需氧型。在氧气和糖源都充足时，降糖分解形成醋酸；当缺少糖源时可将乙醇转变成乙醛，并进一步转变成醋酸。明确醋酸发酵的反应式。C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O醋酸发酵的最适宜温度为30～35℃。（师生讨论并完成思考5～6）〖思考5〗影响醋酸发酵的环境因素还有哪些？氧气和pH。〖思考6〗醋瓶子、未喝干的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一层“白膜”。它是怎样形成的？醋酸菌大量繁殖形成的。（2）控制发酵条件的作用①醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。②醋酸菌最适生长温度为30～35℃，控制好发酵温度，使发酵时间缩短，又减少杂菌污染的机会。（3）制醋所利用的醋酸菌的来源醋酸菌的菌种可以到当地生产食醋的工厂或菌种保藏中心购买。也可以从食醋中分离醋酸菌。教学：可采用多种形式让学生了解由酒变醋的原理以及在制醋过程中醋酸菌的作用。例如，可以组织学生在查找资料的基础上进行讨论和交流。通过学生的自主活动，让学生了解传统制醋的流程、醋酸菌的生活特点、醋酸菌在自然界的分布以及使果酒变为果醋的方法等基础知识。2．实验设计2．1实验流程实验流程示意图挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→果酒（→醋酸发酵→果醋）制作葡萄酒和葡萄醋将实验安排在秋季的9月或10月进行。在这段时间内进行实验，有如下优点：（1）正值收获季节，葡萄的价格便宜，品种多样；（2）此时葡萄上的酵母菌数量多且生活力强，发酵酿酒的效果好；（3）温度适宜，发酵现象非常明显。实验的具体操作步骤如下：1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。先用温水反复冲洗几次,再用体积分数为75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。2.取葡萄500g，去除枝梗和腐烂的子粒。3.用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物，注意不要反复多次冲洗。4.用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶中（装置参见教材图1-4b），或将葡萄打成浆后，用洁净的纱布过滤至发酵瓶中，盖好瓶盖。如果没有合适的发酵装置，可以用500mL的塑料瓶替代，但注入的果汁量不要超过塑料瓶总体积的2/3。5.将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。6.由于发酵旺盛期CO2的产量非常大，因此需要及时排气，防止发酵瓶爆裂。如果使用简易的发酵装置，如瓶子（最好选用塑料瓶），每天要拧松瓶盖2～4次，进行排气。7.10d以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以检验酒味、酒精的含量、进行酵母菌的镜检等工作。8.当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后将装置转移至30～35℃的条件下发酵，适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲，可尝试自然接种，但效果不是很好。如果没有充气装置，可以将瓶盖打开，在瓶口盖上纱布，以减少空气中尘土等的污染。课件展示流程图（讨论并完成思考7，提问）〖思考7〗酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系：（阅读［资料］，学生讨论完成发酵过程的设计。）2．2设计发酵装置：根据图1－4a、4b回答（1）在酒精发酵过程中，每隔一段时间（12h）拧松瓶盖或打开排气口，其原因是什么？在发酵过程中产生CO2，防止瓶内气压过高引起爆裂。（2）在醋酸发酵过程中，需要注意什么？要持续向发酵液中补充氧气。（3）在图1－4b装置中：①充气口的作用是在醋酸发酵中补充氧气；②排气口的作用是在发酵中排出CO2或残余气体；③出料口的作用是便于取样检查和放出发酵液；④排气口胶管长而弯曲的作用是防止防止空气中杂菌感染。3．发酵操作3．1材料选择和处理选择新鲜优质的葡萄，然后依次冲洗、除去枝梗和榨汁。〖思考9〗先冲洗后去枝梗的目的是什么？防止杂菌感染。3．2防止发酵液被污染为防止发酵液被杂菌污染，实验中所用的榨汁机、发酵装置等器械进行消毒，并使发酵装置处于封闭状态。〖思考10〗在实际生产中，还要对发酵液进行煮沸处理，其目的是什么？消灭发酵液中的杂菌。3．3控制发酵条件（1）发酵液装瓶后保持1/3的剩余空间。（2）酒精发酵的温度要控制在18～25℃范围内，发酵时间控制在10～12天左右。（3）醋酸发酵的温度要控制在30～35℃范围内，发酵时间控制在7～8天左右，并保持不断充气。（学生分组讨论并完成思考11～12）区别酒精发酵醋酸发酵微生物酵母菌醋酸菌温度18～25℃30～35℃氧气无氧有氧联系酒精发酵为醋酸发酵提供____________。〖思考11〗在发酵液装瓶后为什么要保持1/3的剩余空间？暂时存储发酵产生的CO2，起到缓冲作用。〖思考12〗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。4．结果分析与评价果酒制作是否成功评价方向评价内容评价等第成功指标气味口感镜检菌体检测酒精失败原因果醋制作是否成功评价方向评价内容评价等第成功指标气味检口感观察菌膜镜检菌体检验发酵前pH检验发酵后pH失败原因4．1实验现象：4．2检验：酒精发酵后是否有究竟产生，可用重铬酸钾来检验。果汁发酵后是否有酒精产生，可以用重铬酸钾来检验。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。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重铬酸钾（1）原理：在酸性条件下重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色。【补充】为了控制和了解发酵进程，不断进行取样检查，其中检查的项目有原料浓度、产物浓度、发酵菌含量、溶氧量和pH等。（2）方法：（填表，注意对照原则）发酵酒精发酵醋酸发酵气味和味道酒味酸味气泡和泡沫有气泡和泡沫无气泡和泡沫发酵液颜色混浊混浊，液面形成白色菌膜操作试管甲试管乙发酵液2mL－蒸馏水3mol/LH2SO4饱和重铬酸钾溶液现象5、相关链接为了提高果酒和果醋的产量和品质，抑制其他微生物的生长，还应直接向发酵液中加入人工培养的优良菌种。5.课堂总结、点评本节课主要学习了以下几个问题：（1）．果酒和果醋制作的原理（2）．制作果酒和果醋的实验流程(3)．实验操作中的注意事项(4)．实验结果分析与评价学生应当重点掌握果酒和果醋制作的原理，并且学会分析操作过程中注意的问题。通过小组讨论、联系生活来提高合作探究的能力，并且增强学习生物学的兴趣。五、课题成果评价（一）果酒的制作是否成功发酵后取样，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，并用重铬酸钾检验酒精的存在。如果实验结果不理想，请学生分析失败原因，然后重新制作。（二）果醋的制作是否成功首先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作进一步的鉴定。此外，还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量作进一步鉴定。★课余作业1、查阅资料，自主尝试利用现有材料酿制果酒2、假如你是一位企业经理，准备上一条果醋生产线，你觉得应该在生产过程中注意那些安全问题？★教学体会（四）实例探究例1．生产果醋用的醋酸菌等细菌都具有的特征是（）A．都是异养生物B．仅在有水条件下繁殖C．仅在有氧条件下生长D．生存温度都超过80℃解析：细菌的生长所必需的营养元素：碳源、氮源、无机盐、水生长因子，其中碳源、氮源、无机盐、生长因子因细菌种类的不同，所需的种类也不一样，而水是所有微生物生长共同所需要的物质。细菌按同化作用可分为自养型和异养型两种；按异化作用可分为需氧型和