果酒和果醋的制作.ppt

专题1 传统发酵技术的应用 选修1 课题1 果酒和果醋的制作 1 1、酵母菌的形态、结构、繁殖方式、分布、酵母菌的形态、结构、繁殖方式、分布 一、基础知识一、基础知识 （一）果酒的制作原理（一）果酒的制作原理 思考： （1）你认为酵母菌的细胞中有哪些结构？ （2）你认为细菌与酵母菌在细胞结构上有什么区 别？ （1）形态结构 酵母菌是单细胞真菌，属真核生物，细胞 大小为1-30um，呈圆形、椭圆形等。 提示： （2）着重围绕原核细胞与真核细胞的区别。 （2）繁殖 酵母菌的繁殖方式主要为无性生殖（出芽生 殖、分裂生殖、孢子生殖），又多以出芽方式 进行。 （3）菌落 酵母菌在固体培养基上形成的菌落，其表面 湿润、呈白色或粉红色。 思考：在生态学上一个菌落属于 什么？ 菌落：由单个细菌（或其他微生物）细胞或一堆同种 细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程 度；形成肉眼可见有一定形态结构等特征的子细胞的 群体。 种群 （4）生存的环境 酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，如水 果等。 思考： 1.在发酵制作葡萄酒的时候，要对葡萄进行消 毒吗？为什么？ 2.其他微生物与酵母菌的关系是什么？ 竞争 需要，防止杂菌污染 C6H12O6+6O2+6H2O 6CO2+12H2O+能量 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2 CO2+能量 酶 有氧呼吸反应式 ： 无氧呼吸反应式： 思考：在发酵过程中，如果要使酵母菌进行大量繁殖， 应怎样处理？如果要获得酒精呢？为什么？ （5）酵母菌的代谢类型及其呼吸过程 代谢类型：异养兼性厌氧型：既能进行有氧呼 吸，又能进行无氧呼吸。 先通气，后密闭 在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁 殖。殖。 反应式为：反应式为： 在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。反应在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。反应 式为：式为： C C6 6 HH12 12O O 6 6 +6O+6O 2 2 6CO 6CO 2 2 +6H+6H 2 2 O+O+能量能量 C C6 6 HH12 12O O 6 6 2 2C C 2 2 HH 5 5 OHOH+ +2CO2CO 2 2 + +能量能量 （1 1）果酒制作原理）果酒制作原理 2、工业生产果酒 （2）发酵所需的适宜条件 温度：20 左右是酵母菌繁殖的最适温度，酒 精发酵时一般控制在18-25 。 pH值：4.0-5.8为最适pH值，在最低pH=2.5，最 高pH=8.0时尚能生存，但生长极其缓慢而且容 易死亡。 思考：传统发酵技术所使用的酵母菌的来源 附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。 将葡萄榨汁 厌氧发酵产生乙醇 贮存在橡木桶中（低温酒窖“陈化”） 过滤后 1825 （3）过程 左：葡萄酒窖；中：啤酒酒窖；右：白酒酒窖 发酵的概念 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）。 根据产物，可分为氨基酸发酵、维生素发酵等。 说明：发酵无氧呼吸 应用：酿酒、蒸馒头 1、制醋所用的醋酸 菌 （二）果（二）果醋制作的原理醋制作的原理 a a. .醋酸菌的形态醋酸菌的形态: : 从椭圆到杆状，有单个，有成对，有成链状， 以鞭毛运动或不运动，属原核细胞，不形成芽孢， 以分裂方式繁殖。 b.b.醋酸菌的特性：醋酸菌的特性： 新陈代谢类型为异养好氧型，只有当氧气充足 时，才能进行旺盛的生理活动。 c.c.醋酸菌的来源：醋酸菌的来源： 土壤中分离醋酸菌或直接使用醋曲土壤中分离醋酸菌或直接使用醋曲 ，也可尝试 自然接种。 若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中 的糖分解成醋酸，其反应式： C C 6 H H 1212O O 6 6 3CH 3CH 3 3 COOHCOOH 2 2C C 2 2H H5 5 OHOH+ +OO2 2 2CH2CH 3 3 CHO+2HCHO+2H 2 2 OO 2CH2CH 3 3 CHCHO+O+OO2 2 2CH 2CH 3 3 COOHCOOH 若缺少糖源，醋酸菌将乙醇变为乙醛， 再将乙醛变为醋酸，其反应式： 2 2、果、果醋醋的制作原理的制作原理 温度：控制在3035 为适 宜。 氧气：醋酸菌是好氧细菌， 发酵过程中适时向发酵液中 充气。 有氧制 醋 3、制醋发酵所需的条件 醋酸发酵 果酒 酒精发酵 果醋 挑选葡萄冲洗榨汁 发酵瓶 二、实验设计 1 1、制作果酒制作果酒、果醋的实验流程图果醋的实验流程图 发酵装置 果酒、果醋的发酵装置示意图果酒、果醋的发酵装置示意图 出料口？ 排气口？ 充气口？ 排出CO2 便于取样检查 和放出发酵液 胶管长而弯曲的作用？ 防止空气中杂菌感染 制酒时关闭， 制醋时打开 2、实验操作 (1)材料的选择与处理 (2)灭菌 (3)榨汁 (4)发酵 新鲜不能反复多次冲洗先冲洗再去枝梗 避免将果核压破 发酵瓶要留1/3的空间 严格控制温度：果酒18-25（10-12天）； 果醋30-35（7-8天） 1、选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗还是先去枝 梗，为什么？ 2、你认为应从哪些方面防止发酵液被污染？ 需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。 例如，榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排 气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。 旁栏思考 应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去 枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 3、控制发酵条件：制葡萄酒时，为何将温度控 制在18 25？制葡萄醋时，为何要将温度控 制在30 35？ 温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20 左右最适合酵母菌繁殖。因此需要将温度控 制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌， 最适生长温度为3035 ，因此要将温度控制 在3035 。 旁栏思考 4、制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？ 醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时需 要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。 一般情况下，葡萄酒是红色的原因？一般情况下，葡萄酒是红色的原因？ 在发酵的过程中，随着酒精度的提高，红葡萄皮在发酵的过程中，随着酒精度的提高，红葡萄皮 的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈红色。的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈红色。 葡萄酒分成干红、干白等种类的依据是什么？葡萄酒分成干红、干白等种类的依据是什么？ 根据葡萄酒的颜色分根据葡萄酒的颜色分 白葡萄酒：用白葡萄酿造，皮汁分离发酵；白葡萄酒：用白葡萄酿造，皮汁分离发酵； 红葡萄酒：用红葡萄酿造，皮汁混合发酵；红葡萄酒：用红葡萄酿造，皮汁混合发酵； 桃红葡萄酒：颜色介于白葡萄酒和红葡萄酒之间，皮的桃红葡萄酒：颜色介于白葡萄酒和红葡萄酒之间，皮的 发酵时间短。发酵时间短。 根据葡萄酒的含糖量分根据葡萄酒的含糖量分 干葡萄酒：含糖量低于干葡萄酒：含糖量低于4 4克克/ /升；升； 半干葡萄酒：含糖量介于半干葡萄酒：含糖量介于4 4克克-12-12克克/ /升之间；升之间； 半甜葡萄酒：含糖量介于半甜葡萄酒：含糖量介于1212克克-50-50克克/ /升之间；升之间； 甜葡萄酒：含糖量高于甜葡萄酒：含糖量高于5050克克/ /升。升。 酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系： 区别酒精发酵醋酸发酵 微生物 最适温度 氧气 联系酒精发酵为醋酸发酵提供 。 酵母菌醋酸菌 20左右3035 无氧有氧 酒精 归纳 实验现实验现 象 发酵酒精发酵醋酸发酵 气味和味道 气泡和泡沫 发酵液颜色混浊混浊，液面形成白色菌膜 酒味 酸味 有气泡和泡沫 无气泡和泡沫 1、制酒时必须保证所有的用具都是清洁的， 为什么？ 不论是葡萄或是其它水果，对微生物来讲 都是良好的培养基，特别是霉菌。空气中有 许多霉菌孢子，也有细菌，如果用具不清洁 ，就等于向果汁接种了许多杂菌，它们都可 以利用糖繁殖菌体。这样我们饮用的就不会 是果酒，而是杂菌的培养液了，轻则会影响 我们饮用的口感，重则会影响我们的健康。 探究讨论 2、为什么发酵瓶中的液体不能装满？ 从以葡萄糖为底物发生乙醇发酵的反 应式看，1个葡萄糖分子经乙醇发酵后要 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。 探究讨论 3、教材图1-4b中装着水的弯曲玻璃管起什么 作用？ 装着水的玻璃管可防止氧气进入。由于厌 氧发酵过程中有二氧化碳产生，使瓶内压力 变大，二氧化碳气体可以从装有水的玻璃管 中出去，减小瓶中的压力。此外，有水封闭 也起着防止被空气中杂菌污染的作用。 探究讨论 4、葡萄或其它果实上常有天然的野生酵母存 在，为什么上述两个实验都要接种酵母？ 生产葡萄酒时一般不加蔗糖，都只用野 生酵母。实验为了加速反应，使观察更直观 ，需要有更多底物（蔗糖）参加反应，所以 加入酵母使酒精发酵占有优势是必须的。否 则会有许多霉菌生长，出现异味，影响质量 。 探究讨论 结果分析与评价 1、由于发酵作用，糖分大部分转变为CO2和乙 醇。CO2排出越来越旺盛，使发酵液沸腾，CO2 从排气口排出，在发酵10天后，现象最明显 。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 ；发酵 过程中，色素及其他成分逐渐溶解于发酵液 中。 2、设置对照组，将葡萄汁进行高压灭菌，分 别装入1和2号发酵瓶中，1号加入酵母菌，2 号不加。比较发酵结果。 1、如何检测果酒的制作是否成功？ 闻一闻有没有酒味 尝一尝有没有酒精 用显微镜观察酵母菌 并用重铬酸钾检测是否有酒精 课题延伸 酒精检测检测 方法 操作试试管甲试试管乙 发发酵液2mL 蒸馏馏水2mL 3mol/LH2SO43滴3滴 饱饱和重铬铬酸钾钾溶液3滴3滴 现现象灰绿绿色橙色 课题延伸 2、如何检测果醋的制作是否成功？ 闻一闻有没有醋味 尝一尝有没有醋酸 观察菌膜的形成 检测和比较醋酸发酵前后的pH值 显微镜观察是否有醋酸菌存在 课题延伸 1、利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的适宜 原料和在生产酒精阶段要控制的必要条件分别 是( ) A玉米粉和有氧 大豆粉和有氧 C玉米粉和无氧 大豆粉和无氧 课堂即时练习 解析：酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，把糖类等有机 物彻底氧化分解成CO2和水，不产生酒精。大豆粉主要 含蛋白质，用作酿酒不合适，原因有二：一是酵母含 有更多的直接把糖类转化为酒精的酶类，发酵快，而 蛋白质转化复杂，并产生含氮副产物，对酵母茵生命 活动不利；二是成本高。 C 2 、严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的 关键，直接关系到是否能得到质量高，产量多 的理想产物，通常所指的发酵条件不包括( ) A温度控制 B溶氧控制 CpH控制 D酶的控制 课堂即时练习 解析：通常所指的发酵条件包括温度、pH、溶氧、 通气与转速等。酶是自身调节物质，不属于发酵条 件。 D 3 、生产用菌种的来源主要是( ) 自然环境 收集菌株筛选 购置生产 用菌种 培养基 C 课堂即时练习 解析：工业微生物所用菌种的来源是自然环境，筛选 分离发酵产品所需的菌株，经培育改良后可能成为菌 种。如果已知所需发酵产品的产生种名，则尽量多地 收集该种菌的不同菌株，并筛选。一般都是购置专用 菌种或向单位购买产量高的菌种。 D 4、下列关于果醋的制作，错误的是 A、果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧 菌，所以在制作的过程中需通氧气 B、醋酸菌是一种嗜温菌，温度要求高，一般在 50左右。 C、醋酸菌能将果酒变成果醋。 D、当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可将葡萄中 的糖分解成醋酸。 B 5、下列叙述能够防止发酵液被污染的是( ) 榨汁机要清洗干净，并晾干 发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70的酒精 消毒 C装入葡萄汁后，封闭充气口 发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管 与瓶身连接解析：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(称杂菌)，一旦污染杂菌，将导致产量大 大下降，甚至得不到产品。榨油机清洗，并晾干，发酵瓶清洗， 并用70酒精消毒，防止器材上的菌种进入发酵液；装入葡萄汁 ，封闭充气口，防止空气中的菌种进入，发酵装置的排气O2通过 一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，阻挡外面空气中的菌种进入发 酵液。 课堂即时练习 ABCD 6、关于酵母菌的叙述，正确的是( ) A酵母菌代谢类型为异养、兼性厌氧 B酵母菌主要繁殖方式为孢子生殖 C酵母菌只在酒精发酵中发挥作用 酵母菌在含青霉素的培养基中不能生存 解析：酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢 予生殖，在条件好时进行出芽生殖，条件恶劣时进行 孢子生殖，但多以出芽生殖方式进行无性生殖。酵母 菌在酱油酿造、醋酸发酵、酒精发酵等过程中发挥作 用。在含青霉素的培养基中能选择出酵母菌和霉菌。 A 课堂即时练习 8、果醋发酵的条件是 ( ) A将发酵装置密闭 B时间控制在1012天左右 C醋酸菌最适的生长温度是3035 D是否有果醋产生，可用重铬酸钾来检验 7、酵母菌与醋酸菌相比较，二者在结构上共有 的是 ( ) A核糖体 B高尔基体 C染色体 D线粒体 课堂即时练习 A C 9、酒厂利用酵母菌酿酒过程中，经检测活菌数 量适宜但却不产生酒精，应采取的措施是( ) A.降低温度 B.隔绝空气 C.加缓冲液 D.加新鲜培养基 B 课堂即时练习 下图表示制造啤酒的过程方法。据图分析 回答下列问题： （1）把原料放入沸水中混合的原因是 。 （2）在混合物中加入糖的理由是： 。 （3）在混合物冷却后才把酵母加进去，是 因为 ； 假如冷却时不慎使温度骤降到0，当温度 逐渐回升到25时，酵母是否还具有活性？ 。原因是_ _ 为了除去原料中O2 糖是啤酒酵母发酵的原料 防止酵母死亡，并达到酶适宜的温度 有 低温使酶的活性降低，但没 有变性失活，当逐渐回升到最适温度，酵母菌生长繁殖恢复正常 课堂即时练习 资料发酵装置的设计讨论题 请分析此装置中的充气口、排气口和出料口 分别有哪些作用。为什么排气口要通过