生物：專題1《傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用》教案（1）（新人教版選修1）

1、專題1 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用【學(xué)習(xí)導(dǎo)航】本章內(nèi)容包括“果酒和果醋的制作”、“腐乳的制作”、二個課題，每個課題相對獨立，沒有嚴(yán)格的順序關(guān)系。本專題圍繞傳統(tǒng)發(fā)酵食品的制作展開，主要是通過學(xué)習(xí)果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗、動手操作等科學(xué)探究的能力。重點是三項技術(shù)的制作原理和設(shè)計裝置，難點是制作過程中發(fā)酵條件的控制。本專題與微生物聯(lián)系密切，要求學(xué)生有豐富的微生物知識和較強(qiáng)的動手能力，學(xué)會摸索發(fā)酵的最佳條件并做好記錄，同時注意實驗的嚴(yán)密性。課題1 果酒和果醋的制作【課題目標(biāo)】說明果酒和果醋制作的原理，設(shè)計制作果酒和果醋的裝置，完成果酒和果醋的制作?！菊n題重點與難點】課題重點：說明果酒

2、和果醋的制作原理，設(shè)計制作裝置，制作出果酒和果醋。課題難點：制作過程中發(fā)酵條件的控制?！净A(chǔ)知識】（一）果酒制作的原理知識要點：1. 酵母菌的兼性厭氧生活方式；2.發(fā)酵需要的適宜條件；3.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所使用的酵母菌的來源。教學(xué)建議：教師在介紹傳統(tǒng)發(fā)酵釀酒時，首先應(yīng)讓學(xué)生了解酵母菌的兼性厭氧生活方式，理解發(fā)酵需要一定的條件，然后再介紹傳統(tǒng)發(fā)酵方法，分析傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中所使用的酵母菌的來源。最后，教師可以組織學(xué)生討論，在發(fā)酵過程中，怎樣才能保證發(fā)酵液不受污染、如何控制好溫度。（二）果醋制作的原理知識要點：1.酒變醋的原理；2.控制發(fā)酵條件的作用；3.制醋所利用的醋酸菌的來源。教學(xué)建議：教師可采用多種

3、形式讓學(xué)生了解由酒變醋的原理以及在制醋過程中醋酸菌的作用。例如，教師可以組織學(xué)生在查找資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行討論和交流。通過學(xué)生的自主活動，讓學(xué)生了解傳統(tǒng)制醋的流程、醋酸菌的生活特點、醋酸菌在自然界的分布以及使果酒變?yōu)楣椎姆椒ǖ然A(chǔ)知識。（三）、實驗案例制作葡萄酒和葡萄醋建議將實驗安排在秋季的9月或10月進(jìn)行。在這段時間內(nèi)進(jìn)行實驗，有如下優(yōu)點：（1）正值收獲季節(jié)，葡萄的價格便宜，品種多樣；（2）此時葡萄上的酵母菌數(shù)量多且生活力強(qiáng)，發(fā)酵釀酒的效果好；（3）溫度適宜，發(fā)酵現(xiàn)象非常明顯。實驗的具體操作步驟如下。1.對發(fā)酵瓶、紗布、榨汁機(jī)、盛葡萄汁的器皿等實驗用具進(jìn)行清洗并消毒。先用溫水反復(fù)沖洗幾次,再用

4、體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。2. 取葡萄500 g，去除枝梗和腐爛的子粒。3. 用清水沖洗葡萄12遍除去污物，注意不要反復(fù)多次沖洗。4. 用榨汁機(jī)榨取葡萄汁后，將其裝入發(fā)酵瓶中（裝置參見教材圖1-4b），或?qū)⑵咸汛虺蓾{后，用潔凈的紗布過濾至發(fā)酵瓶中，蓋好瓶蓋。如果沒有合適的發(fā)酵裝置，可以用500 mL的塑料瓶替代，但注入的果汁量不要超過塑料瓶總體積的2/3。5. 將發(fā)酵瓶置于適宜的溫度下發(fā)酵。6. 由于發(fā)酵旺盛期CO2的產(chǎn)量非常大，因此需要及時排氣，防止發(fā)酵瓶爆裂。如果使用簡易的發(fā)酵裝置，如瓶子（最好選用塑料瓶），每天要擰松瓶蓋24次，進(jìn)行排氣。7. 10 d以后，可以開始進(jìn)行取

5、樣檢驗工作。例如，可以檢驗酒味、酒精的含量、進(jìn)行酵母菌的鏡檢等工作。8. 當(dāng)果酒制成以后，可以在發(fā)酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后將裝置轉(zhuǎn)移至3035 的條件下發(fā)酵，適時向發(fā)酵液中充氣。如果找不到醋酸菌菌種或醋曲，可嘗試自然接種，但效果不是很好。如果沒有充氣裝置，可以將瓶蓋打開，在瓶口蓋上紗布，以減少空氣中塵土等的污染。（四）、課題成果評價（一）果酒的制作是否成功發(fā)酵后取樣，通過嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定。此外，還可用顯微鏡觀察酵母菌，并用重鉻酸鉀檢驗酒精的存在。如果實驗結(jié)果不理想，請學(xué)生分析失敗原因，然后重新制作。（二）果醋的制作是否成功首先通過觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定，再通過檢測和比

6、較醋酸發(fā)酵前后的pH作進(jìn)一步的鑒定。此外，還可以通過在顯微鏡下觀察發(fā)酵液中是否有醋酸菌，并統(tǒng)計其數(shù)量作進(jìn)一步鑒定。【課本問題答案和提示】（一）旁欄思考題1.你認(rèn)為應(yīng)該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？答：應(yīng)該先沖洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機(jī)會。2.你認(rèn)為應(yīng)該從哪些方面防止發(fā)酵液被污染？提示：需要從發(fā)酵制作的過程進(jìn)行全面的考慮。例如，榨汁機(jī)、發(fā)酵裝置要清洗干凈；每次排氣時只需擰松瓶蓋、不要完全揭開瓶蓋等。3.制葡萄酒時，為什么要將溫度控制在1825 ？制葡萄醋時，為什么要將溫度控制在3035 ？答：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

7、殖。因此需要將溫度控制在其最適溫度范圍內(nèi)。而醋酸菌是嗜溫菌，最適生長溫度為3035 ，因此要將溫度控制在3035 。4.制葡萄醋時，為什么要適時通過充氣口充氣？答：醋酸菌是好氧菌，在將酒精變?yōu)榇姿釙r需要氧的參與，因此要適時向發(fā)酵液中充氣。（二）資料發(fā)酵裝置的設(shè)計討論題請分析此裝置中的充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作用。為什么排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接？結(jié)合果酒、果醋的制作原理，你認(rèn)為應(yīng)該如何使用這個發(fā)酵裝置？答：充氣口是在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進(jìn)行充氣用的；排氣口是在酒精發(fā)酵時用來排出CO2的；出料口是用來取樣的。排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物

8、的污染，其作用類似巴斯德的鵝頸瓶。使用該裝置制酒時，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制醋時，應(yīng)將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。（三）練習(xí)2.提示：大規(guī)模生產(chǎn)時需要進(jìn)行更為全面周詳?shù)目紤]，如原料的來源與選擇、菌種的培育與選擇、發(fā)酵的設(shè)備、發(fā)酵條件的自動化控制，以及如何嚴(yán)格控制雜菌污染；等等。此外，無論是葡萄酒或葡萄醋，實驗時所檢測的發(fā)酵液，并非商品意義上的產(chǎn)品。在實際生產(chǎn)中還需沉淀過濾、滅菌裝瓶等獲得成品酒或醋。葡萄酒還需在一定設(shè)施和條件下（如橡木桶和地窖）進(jìn)行后續(xù)發(fā)酵，以獲得特定的風(fēng)味和色澤。3.提示：需考慮廠房、設(shè)備投資、原材料采購、工人人數(shù)及工資、產(chǎn)品種類、生產(chǎn)周期、銷售渠道、利潤等問題。【導(dǎo)學(xué)誘思】1果酒制

9、作的原理（1）人類利用微生物發(fā)酵制作果酒，該過程用到的微生物是 ，它的代謝類型是 ，與異化作用有關(guān)的方程式有 。思考：果酒制作過程中，在不滅菌的情況下，如何使酵母菌成為優(yōu)勢菌種？酵母菌成為優(yōu)勢菌種前存在的生物關(guān)系如何？（2）酵母菌生長的最適溫度是 ；酒精發(fā)酵一般將溫度控制在 。傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所使用的酵母菌的來源是 。（3）葡萄酒呈現(xiàn)深紅色的原因是 。（4）現(xiàn)在工廠化生產(chǎn)果酒，為提高果酒的品質(zhì)，更好地抑制其它微生物的生長，采取的措施是 。2果醋的制作原理（1）果酒進(jìn)一步發(fā)酵能獲得果醋，酒變醋的原理是 。思考：變酸的酒表面有菌膜，菌膜是怎樣形成的？溶液內(nèi)部能形成菌膜嗎？果醋的制作過程中如何進(jìn)行深層發(fā)

10、酵？（2）果醋發(fā)酵時將溫度控制在 ，原因是 。（3）醋酸菌與酵母菌相比，最主要的特點是 。3操作過程應(yīng)注意的問題（1）為防止發(fā)酵液被污染，發(fā)酵瓶要用 消毒。（2）葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，要留出大約 的空間。（3）制作葡萄酒時將溫度嚴(yán)格控制在 ，時間控制在 d左右，可通過 對發(fā)酵的情況進(jìn)行及時的監(jiān)測。（4）制葡萄醋的過程中，將溫度嚴(yán)格控制在 ，時間控制在 d，并注意適時在 充氣。思考：酵母菌和醋酸菌的生殖方式有什么不同？【疑難點撥】1、認(rèn)為應(yīng)該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？應(yīng)該先沖洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機(jī)會。2、認(rèn)為應(yīng)該從哪些方面防止發(fā)酵液被污染？需要

11、從發(fā)酵制作的過程進(jìn)行全面的考慮，因為操作的每一步都可能混入雜菌。例如：榨汁機(jī)、發(fā)酵裝置要清洗干凈；每次排氣時只需擰松瓶蓋、不要完全揭開瓶蓋等。分析果酒和果醋的發(fā)酵裝置中充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作用。為什么排氣口要通3、3、過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接？充氣口是在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進(jìn)行充氣用的；排氣口是在酒精發(fā)酵時用來排出二氧化碳的；出料口是用來取樣的。排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染。使用該裝置制酒時，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制醋時，應(yīng)將充氣口連接氣泵，輸入氧氣?！镜淅馕觥坷?（03上海）生產(chǎn)果醋用的乳酸菌等細(xì)菌都具有的特征是 （ ）A都是異養(yǎng)生物

12、 B僅在有水條件下繁殖C僅在有氧條件下生長 D生存溫度都超過80解析：細(xì)菌的生長所必需的營養(yǎng)元素：碳源、氮源、無機(jī)鹽、水生長因子，其中碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長因子因細(xì)菌種類的不同，所需的種類也不一樣，而水是所有微生物生長共同所需要的物質(zhì)。細(xì)菌按同化作用可分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型兩種；按異化作用可分為需氧型和厭氧型。答案：B例2發(fā)酵過程中，不會直接引起pH變化的是A營養(yǎng)物質(zhì)的消耗 B微生物呼出的CO2C微生物細(xì)胞數(shù)目的增加 D次級代謝產(chǎn)物的積累解析：微生物發(fā)酵過程中，微生物的代謝會消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，可能造成酸堿物質(zhì)消耗不均，從而引起pH的變化；微生物的呼吸作用還會產(chǎn)生大量的CO2引起pH的變化；同時

13、產(chǎn)物的種類也能引起pH的變化。答案：C例3在啤酒生產(chǎn)過程中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)過程大致如下：將經(jīng)過滅菌的麥芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌種后輸入發(fā)酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精濃度漸漸上升，泡沫不斷增多。當(dāng)糖度下降到一定程度后，結(jié)束發(fā)酵。最后分別輸出有形物質(zhì)和啤酒。根據(jù)上述過程，回答以下問題：（1）該過程表明啤酒酵母異化作用的特點是 。（2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是 。（3）酒精主要是啤酒酵母菌進(jìn)行 作用產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。（4）經(jīng)測定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其它發(fā)酵產(chǎn)物。其余1.5%則用于 。（5）請寫出由麥芽糖葡萄糖酒精的反應(yīng)方程式。解析：酵母菌在有氧條件下進(jìn)

14、行有氧呼吸，在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸，有氧時酵母菌能通過出芽生殖的方式大量繁殖，種群數(shù)量增加很快，無氧時能分解糖類產(chǎn)生酒精，釋放出的能量，大部分儲存在發(fā)酵產(chǎn)物中，極少數(shù)用于自身生長發(fā)育。答案：（1）既能進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無氧呼吸（2）出芽生殖 （3）無氧呼吸 （4）自身的生長繁殖（5）C12H22O11+H2O2C6H12O6，C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量【課堂演練】一、選擇題1能為發(fā)酵工程提供菌種的是A植物體細(xì)胞雜交 B目的基因轉(zhuǎn)移 C動物細(xì)胞融合 D聚乙二醇處理大腸桿菌2具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)而沒有核膜的一組生物是A.噬菌體、細(xì)菌 B.變形蟲、草履蟲C.藍(lán)藻、酵母菌 D.放線菌、圓

15、褐固氮菌3將乳酸菌接種到徹底滅菌的固體培養(yǎng)基上，要使其正常生長必須給予的條件是A.充足的氧氣 B.隔絕氧氣 C.供給分子氮 D.供給大分子蛋白質(zhì)4當(dāng)環(huán)境溫度超過最適生長溫度以后，微生物的生長速率會急劇下降，是由于細(xì)胞內(nèi)哪些物質(zhì)發(fā)物了不可逆的破壞A.蛋白質(zhì)和核酸 B.蛋白質(zhì)和磷脂C.核酸和核膜 D.載體和DNA5一般情況下不進(jìn)行二分裂生殖的是A.草履蟲、變形蟲 B.酵母菌、放線菌C.大腸桿菌、固氮菌 D.乳酸菌、黃色短桿菌6在微生物的細(xì)胞中，占細(xì)胞干重90%以上的化學(xué)元素為A.C、H、O、N B.C、H、O、N、P、SC.N、P、S、K、Ca、Mg D.C、H、O7.微生物的代謝速度與高等動植物

16、相比快得多，下列哪項不是這一生命現(xiàn)象的原因A.表面積與體積的比很大 B.與外界環(huán)境物質(zhì)交換迅速C.適宜條件下微生物的繁殖速度非常快 D.微生物體內(nèi)酶的種類比其他生物多8下列哪項不是真菌所具有的特征A.多數(shù)真菌能夠進(jìn)行孢子生殖 B.真菌都屬于真核生物C.真菌都屬于異養(yǎng)生物 D.真菌多為厭氧型或兼性厭氧型微生物9酒廠利用酵母菌釀酒過程中，經(jīng)檢測活菌數(shù)量適宜但卻不產(chǎn)生酒精，應(yīng)采取的措施是A.降低溫度 B.隔絕空氣 C.加緩沖液 D.加新鮮培養(yǎng)基10細(xì)胞結(jié)構(gòu)是原核、生長繁殖過程絕對不需氧、體內(nèi)不含有氧呼吸酶的微生物是A.乳酸菌 B.酵母菌 C.變形蟲 D.固氮菌二、選擇題11、如圖所示表示酵母菌細(xì)胞的

17、構(gòu)造模式。請據(jù)圖回答：ABCDEFG時間Lg(細(xì)胞數(shù))細(xì)胞核51234貯藏顆粒（1）從細(xì)胞核的構(gòu)造看，酵母菌屬于 生物。（2）寫出1、3、5的結(jié)構(gòu)名稱：1 ，3 ，5 。（3）2的主要化學(xué)成分為 ，其完成圖示功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是 。（4）圖中的酵母菌正在進(jìn)行 生殖。（5）用 染料使染色體著色，發(fā)現(xiàn)一各酵母菌S.Cerevisiae細(xì)胞核中有17條染色體，該酵母菌是 倍體。（6）酵母菌細(xì)胞分裂的意義是（ ）A、產(chǎn)生新個體 B、增加生命活力C、增加變異性 D、改變遺傳性（7）酵母菌的菌落一般會散發(fā)出一股悅?cè)说木葡阄叮嚓P(guān)的反應(yīng)式是 。（8）用酵母制啤酒時，為保證發(fā)酵罐中有較多的酵母菌，必須先 ，達(dá)到一

18、定數(shù)量后，則應(yīng)該 ，以獲得大量的 。（9）為研究發(fā)酵罐中酵母菌的生長狀況，常要取樣統(tǒng)計分析，并測定pH值，判斷取樣先后順序的主要依據(jù)是 。右側(cè)生長曲線圖中FG下降的主要原因是 。欲收獲酵母菌或其代謝產(chǎn)物，應(yīng)選擇曲線中的 段。（10）自然環(huán)境中的酵母菌屬于生態(tài)系統(tǒng)中的 成分。答案：1C 2D 3B 4A 5A 6D 7D 8B 9B 10A11（1）真核 （2）細(xì)胞壁 線粒體 芽體 （3）磷脂和蛋白質(zhì) 細(xì)胞膜具一定的流動性 （4）出芽 （5）堿性 單 （6）A（7）C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量（8）通入空氣 密閉發(fā)酵罐 酒精 （9）pH值的大小，pH值越小取樣越后 發(fā)酵罐中營養(yǎng)物

19、質(zhì)供應(yīng)不足 EF （10）分解者【知識拓展】1.葡萄酒的釀造傳統(tǒng)的葡萄酒釀造，都是采用自然發(fā)酵的工藝。所謂自然發(fā)酵，就是葡萄破碎入罐以后，不去人為地添加任何菌種，靠葡萄本身攜帶的自然界的酵母菌，在葡萄漿或分離后的葡萄汁里自發(fā)地繁殖，最終發(fā)酵成葡萄酒。溫度對發(fā)酵的影響 酵母菌只能在一定溫度下生活。溫度低于10 ，酵母菌發(fā)育很緩慢。隨著溫度的升高，繁殖速度加快，20 時為最佳繁殖溫度，此時酵母菌生殖速度快、生活力強(qiáng)。超過35 ，酵母菌生長受到抑制，繁殖速度迅速下降，到40 酵母菌停止出芽，開始出現(xiàn)死亡。如果想要獲得高酒精濃度的發(fā)酵液、減少酒精的損耗，必須控制好發(fā)酵溫度?？諝鈱Πl(fā)酵的影響 酵母菌繁殖

20、需要空氣。在完全隔絕空氣的情況下，酵母菌繁殖幾代就停止了。稍微與空氣接觸，酵母菌又能繼續(xù)繁殖。如果長時間得不到空氣，大部分的酵母菌就會死亡。要維持酵母菌長時間發(fā)酵，必須供給微量的氧氣。葡萄汁中酵母菌的種類 葡萄汁中酵母菌的種類大致可以分為以下四類。第一類是在發(fā)酵中起主要作用的酵母，即葡萄酒酵母或叫啤酒酵母。這種酵母發(fā)酵力強(qiáng)，產(chǎn)酒的風(fēng)味好，生成有益的副產(chǎn)物多。在葡萄汁還沒發(fā)酵之前，這種酵母占的比例很小；在發(fā)酵的過程中，這種酵母很快地繁殖起來，由它完成主要的發(fā)酵任務(wù)。第二類在葡萄汁中數(shù)量很大，但發(fā)酵力很弱，其代表是尖端酵母。在新壓榨的葡萄汁中，尖端酵母和葡萄酒酵母的比例約為1 0001。在發(fā)酵開始

21、時，這種發(fā)酵力弱的酵母先引起發(fā)酵。在以后的發(fā)酵過程中，它的作用逐漸被葡萄酒酵母所代替。第三類是一種產(chǎn)膜的好氣性酵母菌。當(dāng)發(fā)酵容器未灌滿時，產(chǎn)膜酵母便會在葡萄汁液面生長繁殖，使葡萄汁變質(zhì)。發(fā)酵是釀造葡萄酒最重要的過程。葡萄汁變成葡萄酒的過程就是酵母菌的酒精發(fā)酵過程。發(fā)酵過程非常復(fù)雜，其主要產(chǎn)物是乙醇和二氧化碳，此外還有其他的副產(chǎn)物。不難設(shè)想，如果發(fā)酵的最終產(chǎn)物只是乙醇和二氧化碳，而不產(chǎn)生有香味和有口味的物質(zhì)，那么發(fā)酵而成的酒，口味就太單調(diào)了。2.對葡萄酒有害的微生物產(chǎn)膜酵母 由于產(chǎn)膜酵母是好氣性真菌，所以在衛(wèi)生條件差的情況下，如貯酒容器不滿、暴露在空氣中的表面積很大時，很容易產(chǎn)生產(chǎn)膜酵母。產(chǎn)膜酵母又叫酒花菌，最初在酒面繁殖時，形成雪花狀的斑片，然后連成灰色薄膜，時間長了，就會在酒的液面上形成一個膜蓋。產(chǎn)膜酵母能把乙醇分子氧化成乙醛，又把乙醛分子氧化成水和二氧化碳，從而使葡萄酒的酒精含量降低，酒味變淡薄。乳酸菌 葡萄酒里的糖，為大多數(shù)細(xì)菌的繁殖提供了良好的營養(yǎng)物質(zhì)，所以含糖的葡萄酒是最容易被細(xì)菌感染的。葡萄酒中有一種有害的乳酸菌，它不分解蘋果酸，專門分解葡萄酒中的糖、甘油、酒石酸，使優(yōu)質(zhì)的葡萄酒完全變質(zhì)。醋酸菌 是一種好氣性細(xì)菌，在有氧的條件下才能進(jìn)行旺盛的代謝活動。葡萄汁中的糖，是醋酸