课题一果酒果醋的制作.ppt

生物选修一 生物技术实践 专题一 传统发酵技术的应用 发酵产品 专题1传统发酵技术的应用 发酵 利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体及各种不同代谢产物的过程 据氧气需求情况 据发酵生成产物 发酵分类 有氧发酵无氧发酵 酒精发酵乳酸发酵 所以 发酵 无氧呼吸 课题1果酒和果醋的制作 专题1传统发酵技术的应用 1 说明果酒和果醋制作的原理 2 设计制作果酒和果醋的装置 3 完成果酒和果醋的制作 远古人类发现 吃剩的米粥数日后变成了醇香可口的饮料 人类最早发明的酒 课题背景知识 在酒的制作中 依种类分大体上可有白酒 果酒 啤酒和黄酒四类 制作方法各不相同 但相同部分是它们都是由酵母菌完成的 酵母在自然界中广泛分布 已知有几百种之多 也是应用最广的一类微生物 如面包制作 酒精制造 药用酵母片 酿酒等 酒的种类 葡萄酒 果醋 人们利用微生物发酵水果制作果酒 果醋的历史源远流长 果酒果醋在酿造过程中 水果中富含的维生素 矿物质 氨基酸等被很好地保存 大大提高了酒醋液的营养价值 实验表明 果醋中的醋酸 乳酸 氨基酸甘油和醛类化合物 对人的皮肤有柔和的刺激作用 能使血管扩张 增加血液循环 从而起到延缓衰老的作用 冬季易燥 人们常用室内熏醋的方法预防流感 果醋饮料是养生保健的时尚产品 它特有的养颜抗衰 调节血压 杀菌抗癌 解酒保肝的作用越来越受到消费者青睐 经常喝醋饮料 可以驻颜美容 减肥消食 护肝健胃 软化血管 这正好迎合现代人的健康理念 赤霞珠 贵人香 摩尔瓦多 霞多丽 金田翡翠 一 基础知识 1 果酒制作的原理 酵母菌是最早被人类应用的微生物 酵母菌是兼性厌氧微生物 目前已知有1000多种 酵母菌 一 基础知识 果酒的制作原理 1 酵母菌的生物学特性 酵母菌是单细胞真菌 新陈代谢类型是异养兼性厌氧型 可进行有氧呼吸和无氧呼吸 繁殖方式 出芽生殖 分裂生殖和孢子生殖 但多以出芽生殖方式进行无性生殖 过程 母体芽体新个体 酵母菌 真菌 出芽生殖 出芽生殖孢子生殖 有性生殖 温度适合 氧气和营养物质充足时 进行出芽生殖 无氧或条件恶劣 冬天 时进行孢子生殖 培养特性 在固体培养基上形成白色或粉红色菌落 在液体培养基中 常形成菌膜 酵母环或沉淀 分布 分布广泛 但多分布在含糖较高的偏酸性 pH 4 0 5 8 环境中 一年四季 土壤始终是酵母菌的大本营 繁殖温度 20 左右 用途 日常生活中常用酵母菌酿酒 发面等 我们吃的馒头 面包都是酵母菌在有氧气的环境下产生的膨胀 2 果酒制作的原理 前期需氧 后期厌氧 酵母菌的呼吸 有氧呼吸 无氧呼吸 酒精发酵 影响酵母菌繁殖的因素 繁殖温度 20 左右 发酵温度 18 25 pH 4 0 5 8呈酸性 出芽生殖 增加酵母菌数量 酵母菌的发酵过程 在葡萄酒的自然发酵过程中 起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌 发酵过程中 随着酒精度的提高 红葡萄皮的色素也进入发酵液 使葡萄酒呈现深红色 酵母菌的适应性 缺氧 呈酸性时 酵母菌仍能大量生长繁殖 而绝大多其他微生物则受抑制 葡萄汁中酵母菌的种类 你知道吗 A葡萄酒酵母 啤酒酵母 发酵力强 产酒风味好 生成有益副产物多 在发酵过程中起主要作用 B尖端酵母 数量最大 发酵力弱 在发酵开始时先引起发酵 以后逐渐被葡萄酒酵母代替 C好气性酵母 使葡萄汁变质 一 果酒的制作原理 一 基础知识 为什么在酿酒的过程中先来水 后来酒 思考 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 为什么在酿酒的过程中往往 先通气后密封 思考 2 果酒制作的原理 1 果酒如何变成果醋 醋酸菌是一种好氧型细菌 在有氧条件下才能进行旺盛的代谢活动 葡萄汁中的糖 是醋酸菌重要的碳源和能源 果醋的制作原理 1 醋酸菌生物学特性 代谢特征 醋酸菌是一种好氧细菌 只有当氧气充足时 才能时进行旺盛的生理活动 其新陈代谢类型是异养需氧型 从不进行厌氧呼吸 形态特征 形状从椭圆到杆状 有单个的 成对的 也有成链状的 不形成芽孢 影响醋酸菌繁殖的因素 繁殖温度 30 35 最适生长pH 5 4 6 3 氧气浓度 充足氧气 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 C6H12O6 3CH3COOH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 2C2H5OH O2 2CH3CHO 2H2O2CH3CHO O2 2CH3COOH 酶 酶 酶 醋酸菌 一种好氧微生物 2 果醋的制作原理 一直需要氧 果醋制作时应给予怎样的条件控制 温度 30 35 时间 7 8天空气 充足的氧气 制作果醋的醋酸菌主要来源于哪里 醋酸菌可以直接购买或者用选择性培养基培养 繁殖方式和代谢类型 出芽生殖 二分裂生殖 二 实验设计 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70 的酒精擦拭消毒 晾干待用 用清水冲洗葡萄1 2遍除去污物 注意不要反复多次冲洗 WHY 去除枝梗 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 1 实验的具体操作步骤如下 将发酵瓶置于适宜的温度下发酵 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 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 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 资料分析 1 实验室制作果酒 果醋的基本装置是什么 用带盖的瓶子制葡萄酒 果酒和果醋的发酵装置示意图 充气口 排气口 出料口 排气口 充气口 出料口各有什么作用 排气口是在酒精发酵时用来排出二氧化碳的 充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气的 出料口是用来取样的 发酵装置的设计 制果酒时排出CO2 发酵旺盛期 CO2产量非常大 需及时排气 防止发酵瓶爆裂 弯 防止空气中微生物的污染 发酵装置的设计 为什么发酵瓶中只装入2 3的液体 暂时存储发酵产生的CO2 起到缓冲作用 发酵液不能淹没排气管 防止发酵液外流 有利于酵母菌有氧呼吸大量繁殖形成种群优势 使用此装置制酒时 应该关闭充气口 制醋时 将充气口连接充气泵 输入氧气 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 怎样使用这个装置 三 操作提示 1 材料的选择与处理 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 你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗 2 防治发酵液被污染 你认为应该从哪些方面防治发酵液被污染 榨汁机 发酵瓶要清洗干净 并晾干 每次排气时只需拧松瓶盖 不要完全揭开瓶盖 3 控制好发酵条件 制葡萄酒时 为什么要将温度控制在18 25 制葡萄醋时 为什么要将温度控制在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 而醋酸菌是适温菌 最适生长温度为30 35 因此要将温度控制在30 35 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 制作原理和发酵条件的比较 葡萄酒窖 啤酒酒窖 白酒酒窖 有氧制醋 四 结果分析与评价 1 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 用显微镜观察酵母菌 并用重铬酸钾检测酒精的存在与否 2 果醋的制作是否成功 通过观察菌膜的形成 嗅味和品尝进行初步鉴定 检测和比较醋酸发酵前后的pH值 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 四 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 证明醋酸 则用品尝或pH试纸 3 葡萄酒色泽鲜艳 爽口 柔和 有浓郁的果实香味 果醋具有琥珀色或棕红色 具有特有的果香 酸味柔和 稍有甜味 不涩 五 课题延伸 重铬酸钾法检测发酵液中的酒精 重铬酸钾 制作葡萄酒和葡萄醋的时间建议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 正值收获季节 葡萄的价格便宜 品种多样 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 温度适宜 发酵现象非常明显 3 干红与干白 干是葡萄酒中的糖分要在一定的水平之下 低于4g 升 几乎全部被降解发酵 甜葡萄酒 每升总糖50g以上 红葡萄酒和白葡萄酒都可以是由红色葡萄制作的 但白葡萄酒在葡萄榨汁时 不使皮和子中的色素出来 因此得白葡萄酒 而红葡萄酒是将皮和子部分捣碎 有了红色素而得红葡萄酒 果醋的生产制作过程 六 相关链接 清洗 蒸煮 榨汁 发酵 过滤灭菌 去除果皮 果核 腐烂部分与杂质 调整浓度 糖化 蒸汽间接加热至80 趁热灌装 果醋的生产制作过程清洗 将水果或果皮 果核等投入池中 用清水冲洗干净 拣去腐烂部分与杂质等 取出沥干 蒸煮 将上述洗净的果物放入蒸气锅内 在常压下蒸煮1 2h 在蒸煮过程中 可上下翻动二三次 使其均匀熟透 然后降温至50 60 加入为原料总重量10 的用黑曲霉制成的麸曲 或加入适量的果胶酶使细胞壁溶解 在40 50 温度下 糖化2h 榨汁 糖化后 用压榨机榨出糖化液 然后泵入发酵用的木桶或大缸 并调整浓度 发酵 糖化液温度保持在28 30 加入酵母液进行酒精发酵 接种量 酵母液量 为糖化液的5 8 发酵初的5 10d 需用塑料布密封容器 当果汁含酸度为1 1 5 酒精度为5 8度时 酒精发酵已基本完成 接着将果汁的酒精浓度稀释至5 6度 然后接入5 10 的醋酸菌液 搅匀 将温度保持在30 进行醋酸静置发酵 经过2 3d 液面有薄膜出现 说明醋酸菌膜形成 一般1度酒精能产生1 的醋酸 发酵结束时的总酸度可达3 5 6 提高果酒 果醋品质的方法 1 直接在果汁中加入人工培养的酵母菌 2 直接在果酒中加入醋酸菌 通过分离葡萄表面附着的酵母菌 获得纯净的菌种 购买当地生产食醋的工厂或菌种保藏中心的醋酸菌菌种 或者尝试从食醋中分离醋酸菌 果酒和果醋的制作 基础知识 实验设计 结果分析与评价 果酒制作 酵母菌的来源 表皮附着的酵母菌 菌种来源 果醋制作 温度 30 35 时间 7 8天空气 充足的氧气 条件 酵母菌的生活方式 好氧条件产生CO2 H2O 厌氧条件产生C2H5OH CO2 酵母菌发酵的温度一般控制在18 25 直接购买或者用选择性培养基培养 例 葡萄汁 葡萄酒都具有一定的保健养生功效 随着人们生活水平的提高 我国葡萄汁 葡萄酒的需求量逐年增长 请回答 葡萄可用来制作葡萄汁 葡萄酒 为减少资源浪费 提高产品的附加值 可对葡萄做怎样的处理 2 制作葡萄酒时 为防止发酵液被污染 应采取的措施是 在制作过程中 一般将温度控制在18 25 原因是 可先用来制作葡萄汁 滤渣等再用来发酵制作葡萄酒 在该范围的温度是酵母菌生长发酵较适宜的温度 将器具洗净且用酒精消毒 3 为研究发酵罐中酵母菌的生长状况 常要取样统计分析 并测定pH 判断取样先后顺序的主要依据是 4 葡萄梗的主要成分为木质素 纤维素和半纤维素 但是酵母菌无法直接利用 原因是其 请你提出一种解决该问题的方法 pH的大小 pH越小取样时间越靠后 WHY 缺乏相应分解酶系 或缺乏纤维素酶和半纤维素酶 在酵母菌中转入分解酶系相关基因 或利用酶或微生物分解葡萄梗 利用物理和化学方法分解葡萄梗 将酵母菌与其他能分解葡萄梗的微生物混合发酵等 1 在制作葡萄酒的实验中 将葡萄浆加入发酵瓶的装量不要超过2 3 其原因是 保证酵母菌在有氧时代谢旺盛 快速增殖 出芽生殖 当无氧时 进行发酵可以产生较多酒精 2 甲同学是利用酵母菌研究种群增长规律 1 该实验制备的5 葡萄糖溶液 须加热 冷却后再使用 原因是 2 取A B两个锥形瓶 各加入等量恒定容积的葡萄糖溶液 A组接种少量酵母菌 B组不做处理 本实验设置B瓶作为对照实验的目的是 1 消灭杂菌和防止温度过高酵母不能生存 2 排除无菌葡萄糖溶液浑浊度变化对实验结果的影响 3 分别对A B瓶进行取样 通过测定培养液的浑浊度 可估算酵母菌的 进