教學(xué)設(shè)計(jì)完整版：利用發(fā)酵法以果汁制作酒和醋

《利用發(fā)酵法以果汁制作酒和醋》教學(xué)設(shè)計(jì)【課標(biāo)掃描】一、課程標(biāo)準(zhǔn)等級要求：B二、復(fù)習(xí)目標(biāo)1．說明果酒和果醋的制作原理。2．設(shè)計(jì)制作果酒和果醋的裝置。3．完成果酒和果醋的制作?！局攸c(diǎn)和難點(diǎn)】重點(diǎn)：說明果酒和果醋的制作原理設(shè)計(jì)制作果酒和果醋的裝置，制作出果酒和果醋。難點(diǎn)：制作過程中發(fā)酵條件的控制?！局R網(wǎng)絡(luò)】一、實(shí)驗(yàn)原理酶1．酵母菌的細(xì)胞呼吸酶酶酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，表達(dá)式為：C6H12O6+O2→CO2+H2O+能量酶酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳，表達(dá)式為：C6H12O6→C2H5OH+CO2+能量2．酵母菌發(fā)酵的最佳環(huán)境酵母菌在有氧和無氧的條件下都能生活：在有氧時，酵母菌大量繁殖，但是不起到發(fā)酵效果；在無氧時，繁殖速度減慢，但是此時可以進(jìn)行發(fā)酵。在利用酵母菌發(fā)酵時最好是先通入足夠的無菌空氣在有氧環(huán)境下一段時間使其繁殖，再隔絕氧氣進(jìn)行發(fā)酵。20℃左右最適合酵母菌繁殖，酒精發(fā)酵的最佳溫度是在18℃～25酶3．醋酸菌好氧性細(xì)菌，當(dāng)缺少糖源時和有氧條件下，可將乙醇（酒精）氧化成醋酸。表達(dá)式為：C2H5OH→CH3COOH+H2O；當(dāng)氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸。酶醋酸菌生長的最佳溫度是在30℃～35二、實(shí)驗(yàn)步驟1.對發(fā)酵瓶、紗布、榨汁機(jī)、盛葡萄汁的器皿等實(shí)驗(yàn)用具進(jìn)行清洗并消毒。先用溫水反復(fù)沖洗幾次,再用體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。2.取葡萄500g，去除枝梗和腐爛的子粒。3.用清水沖洗葡萄1～2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500mL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2～4次，進(jìn)行排氣。7.10d以后，可以開始進(jìn)行取樣檢驗(yàn)工作。例如，可以檢驗(yàn)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30～35℃的條件下發(fā)酵，適時向發(fā)酵液中充氣要點(diǎn)1、果酒制作的原理（1）酵母菌的兼性厭氧生活方式在有氧條件下，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖。C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O在無氧條件下，酵母菌能進(jìn)行酒精發(fā)酵。C6H12O6→2C2H5OH＋6CO2（2）發(fā)酵需要適宜的條件在缺氧、20℃左右（一般將溫度控制在18～25℃（3）傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所使用的酵母菌的來源傳統(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。要點(diǎn)2 、果醋制作的原理（1）酒變醋的原理當(dāng)氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸；當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿?。C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O（2）控制發(fā)酵條件的作用①醋酸菌對氧氣的含量特別敏感，當(dāng)進(jìn)行深層發(fā)酵時，即使只是短時間中斷通入氧氣，也會引起醋酸菌死亡。②醋酸菌最適生長溫度為30～35℃，控制好發(fā)酵溫度，使發(fā)酵時間縮短，又減少雜菌污染的機(jī)會。（3）制醋所利用的醋酸菌的來源醋酸菌的菌種可以到當(dāng)?shù)厣a(chǎn)食醋的工廠或菌種保藏中心購買。也可以從食醋中分離醋酸菌。要點(diǎn)3、 實(shí)驗(yàn)流程示意圖挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→果酒（→醋酸發(fā)酵→果醋）要點(diǎn)4、 酒精檢驗(yàn)果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可以用重鉻酸鉀來檢驗(yàn)。在酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色。先在試管中加入發(fā)酵液2ｍL，再滴入物質(zhì)的量濃度為3mol/L的H2SO43滴，振蕩混勻，最后滴加常溫下飽和的重鉻酸鉀溶液3滴，振蕩試管，觀察顏色。要點(diǎn)5 、實(shí)驗(yàn)案例制作葡萄酒和葡萄醋建議將實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）正值收獲季節(jié)，葡萄的價(jià)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)用具進(jìn)行清洗并消毒。先用溫水反復(fù)沖洗幾次,再用體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。2.取葡萄500g，用清水沖洗葡萄1～2遍除去污物，注意不要反復(fù)多次沖洗。3.去除枝梗和腐爛的子粒。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500mL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2～4次，進(jìn)行排氣。天以后，可以開始進(jìn)行取樣檢驗(yàn)工作。例如，可以檢驗(yàn)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30～35℃要點(diǎn)6 疑難解答（1）你認(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）你認(rèn)為應(yīng)該從哪些方面防止發(fā)酵液被污染？如：要先沖洗葡萄，再除去枝梗；榨汁機(jī)、發(fā)酵裝置要清洗干凈，并進(jìn)行酒精消毒；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18～25℃？制葡萄醋時，為什么要將溫度控制在30～35℃？溫度是酵母菌生長和發(fā)酵的重要條件。20℃左右最適合酵母菌的繁殖。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30～35℃，因此要將溫度控制在30～35℃（4）制葡萄醋時，為什么要適時通過充氣孔充氣？醋酸菌是好氧菌，其自身的代謝繁殖需要氧氣；在將酒精變?yōu)榇姿釙r需要氧的參與。（5）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？為什么排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身相連接？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？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相連接，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)該充氣口連接氣泵，輸入氧氣。三、注意事項(xiàng)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？充氣口排氣口出料口答：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。【基礎(chǔ)知識整理】1．果酒制作的原理（1）原理：人類利用微生物發(fā)酵制作果酒，該過程用到的微生物是酵母菌，它屬于單細(xì)胞真核生物，其異化作用類型是兼性厭氧型，與異化作用有關(guān)的方程式有C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O，C6H12O6→2C2H5OH＋6CO2，在有氧條件下，進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖；在無氧的條件下，進(jìn)行酒精發(fā)酵（或無氧呼吸）。（2）條件：影響酒精發(fā)酵的主要環(huán)境條件有溫度、氧氣和PH。①酒精發(fā)酵一般將溫度控制在18～25℃范圍內(nèi)，在20℃時最適合。②酒精發(fā)酵過程中，要保持缺氧、酸性環(huán)境。2．果醋制作的原理（1）原理：該過程用到的微生物是醋酸菌，其異化作用類型是需氧型，在氧氣和糖源都充足時，醋酸菌可將糖分解成醋酸；當(dāng)缺少糖源時，可將乙醇轉(zhuǎn)化成乙醛，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成醋酸。醋酸發(fā)酵的反應(yīng)式是：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O（2）條件：醋酸發(fā)酵的最適宜溫度為：30～35℃3.在果酒的工業(yè)制作過程中，接種完成后要先向發(fā)酵罐中通入一段時間的無菌空氣后再密封，這樣做的目的是先供氧，以促進(jìn)酵母菌的繁殖，使酵母菌的數(shù)目快速增加，然后讓酵母菌進(jìn)行無氧呼吸。酵母菌利用葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精的反應(yīng)式是C6H12O6酶→2C2H5OH+2CO2+能量。果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可以用重鉻酸鉀試劑來檢驗(yàn)。在果酒釀造過程中，如果果汁滅菌不嚴(yán)格，含有醋酸桿菌，在酒精發(fā)酵旺盛時，醋酸桿菌能否將果汁中的糖發(fā)酵為醋酸？不能。4.在葡萄酒的自然發(fā)酵過程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。發(fā)酵過程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進(jìn)入發(fā)酵液，使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌能大量生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制?！纠}解析】例1利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)酒精時，投放的適宜原料和在生產(chǎn)酒精階段要控制的必要條件分別是()A．玉米粉和有氧 Ｂ．大豆粉和有氧C．玉米粉和無氧 Ｄ．大豆粉和無氧講解：酵母菌在有氧時進(jìn)行有氧呼吸，把糖類等有機(jī)物徹底氧化分解成CO2和水，不產(chǎn)生酒精。大豆粉主要含蛋白質(zhì)，用作釀酒不合適，原因有二：一是酵母含有更多的直接把糖類轉(zhuǎn)化為酒精的酶類，發(fā)酵快，而蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化復(fù)雜，并產(chǎn)生含氮副產(chǎn)物，對酵母茵生命活動不利；二是成本高。答案：C影響酵母菌繁殖的因素酵母菌分布廣泛，“喜歡”葡萄汁等含糖量高的果汁。培養(yǎng)酵母菌一般用麥芽汁培養(yǎng)基，麥芽汁組成復(fù)雜，能為酵母菌提供足夠的營養(yǎng)物質(zhì)。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殖，酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在18℃一例2嚴(yán)格控制發(fā)酵條件是保證發(fā)酵正常進(jìn)行的關(guān)鍵，直接關(guān)系到是否能得到質(zhì)量高，產(chǎn)量多的理想產(chǎn)物，通常所指的發(fā)酵條件不包括()A．溫度控制B．溶氧控制C．pH控制D．酶的控制講解：通常所指的發(fā)酵條件包括溫度、pH、溶氧、通氣與轉(zhuǎn)速等。酶是自身調(diào)節(jié)物質(zhì)，不屬于發(fā)酵條件。答案：D例3生產(chǎn)用菌種的來源主要是()①自然環(huán)境②收集菌株篩選③購置生產(chǎn)用菌種④培養(yǎng)基Ａ．①②④Ｂ．①③④C．②③④Ｄ．①②③講解：工業(yè)微生物所用菌種的4g$-來源是自然環(huán)境，篩選分離發(fā)酵產(chǎn)品所需的菌株，經(jīng)培育改良后可能成為菌種。如果已知所需發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)生種名，則盡量多地收集該種菌的不同菌株，并篩選。一般都是購置專用菌種或向單位購買產(chǎn)量高的菌種。答案：D例4酵母菌、乳酸菌、醋酸菌和谷氨酸棒狀桿菌異化作用的類型依次是()①需氧型②厭氧型③兼性厭氧型A．①②①③Ｂ．③②①①C．③②①②Ｄ．②②③①講解：酵母茵在有氧時進(jìn)行有氧呼吸，在無氧時進(jìn)行無氧呼吸；乳酸菌為嚴(yán)格厭氧菌；醋酸菌和谷氨酸棒狀桿菌為嚴(yán)格好氧菌。答案：B例5下列敘述能夠防止發(fā)酵液被污染的是()（多選）Ａ．榨汁機(jī)要清洗干凈，并晾干Ｂ．發(fā)酵瓶要清洗干凈，用體積分?jǐn)?shù)為70％的酒精消毒C．裝入葡萄汁后，封閉充氣口Ｄ．發(fā)酵裝置的排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接講解：發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一的純種，整個發(fā)酵過程不能)混入其他微生物(稱雜菌)，一旦污染雜菌，將導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降，甚至得不到產(chǎn)品。榨油機(jī)清洗，并晾干，發(fā)酵瓶清洗，并用70％酒精消毒，防止器材上的菌種進(jìn)入發(fā)酵液；裝入葡萄汁，封閉充氣口，防止空氣中的菌種進(jìn)入，發(fā)酵裝置的排氣O2通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，阻擋外面空氣中的菌種進(jìn)入發(fā)酵液。答案：ABCD例6關(guān)于酵母菌的敘述，錯誤的是()（多選）A．酵母菌代謝類型為異養(yǎng)、兼性厭氧B．酵母菌主要繁殖方式為孢子生殖C．酵母菌只在酒精發(fā)酵中發(fā)揮作用Ｄ．酵母菌在含青霉素的培養(yǎng)基中不能生存講解：酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢予生殖，在條件好時進(jìn)行出芽生殖，條件惡劣時進(jìn)行孢子生殖，但多以出芽生殖方式進(jìn)行無性生殖。酵母菌在醬油釀造、醋酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵等過程中發(fā)揮作用。在含青霉素的培養(yǎng)基中能選擇出酵母酋和霉菌。答案：BCD例7食醋生產(chǎn)具有協(xié)同作用的菌是()①曲霉②細(xì)菌③酵母菌④醋酸菌 Ａ．②③④Ｂ．①②④C．①③④Ｄ．①②③講解：食醋釀造與果醋釀造所用原料不同，食醋釀造一般用糧食，內(nèi)含大量淀粉，先用曲霉使淀粉水解成糖，使蛋白質(zhì)水解成氨基酸。然后用酵母菌使糖轉(zhuǎn)變成酒精。最后用醋酸菌使酒精氧化成醋酸。食醋生產(chǎn)就是這些菌協(xié)同作用的結(jié)果。答案：C例8下列條件不是酵母菌快速生長繁殖因素的是()A．含糖量高的培養(yǎng)基B．溫度20℃C．Ph＝2．5 Ｄ．pH—6講解：酵母菌生活在偏酸，含糖量高的環(huán)境中，溫度為20℃答案：C例9葡萄的糖分是()①乳糖②麥芽糖③葡萄糖④蔗糖⑤果糖 A．①