高中生物浙科版（浙江专版）选修一教学案第三章实验五果酒及果醋的制作

实验五果酒及果醋的制作1.酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行需氧呼吸大量繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵(乙醇发酵1.酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行需氧呼吸大量繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵(乙醇发酵)产生乙醇。2．利用酵母菌酿酒时，当乙醇浓度超过16%时，酵母菌就会死亡。3．制作葡萄酒时，葡萄浆放入发酵瓶中，装量不超过2/3。4．葡萄酒制作中，温度控制在25～30℃，当停止出现气泡，表示发酵完毕。5．醋化醋杆菌在有氧条件下能将乙醇氧化为醋酸。一、果酒和果醋的制作原理1．果酒的制作原理(1)菌种：酵母菌，是真核生物。①代谢类型：兼性厌氧型。②发酵的温度：25～30_℃左右。(2)发酵原理：①在无氧条件下，进行酒精发酵，产生酒精。②反应式：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2。2．果醋的制作原理(1)菌种：醋杆菌，是原核生物，代谢类型为异养需氧型。(2)反应简式：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O。二、果酒和果醋的制作流程1．实验流程2．发酵条件[填表]果酒制作果醋制作温度25～30℃30～35℃时间2～3d2_d通气先通气后密封，或预留约1/3的空间始终通气1．如图为制作葡萄酒的装置示意图，下列有关说法错误的是()A．发酵瓶应放在30～35℃的条件下B．葡萄浆的装量不要超过发酵瓶容积的2/3C．装水的弯曲玻璃管既可排气，又可防止杂菌污染D．整个装置事先应清洗干净并晾干解析：选A酒精发酵的温度为25～30℃。2．某一酒厂在利用酵母菌酿酒的过程中，检测时发现活菌数量适宜，但却不产生酒精，应采取的措施是()A．降低温度 B．加新鲜培养基C．加缓冲液 D．隔绝空气解析：选D酵母菌为兼性厌氧型微生物，若其数量适宜却不产生酒精，说明该环境适合菌体繁殖，为需氧条件。应采取的措施为隔绝空气，让酵母菌进行厌氧呼吸以产生酒精。eq\a\vs4\al(核心要点一)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,)))eq\a\vs4\al(果酒和果醋的制作原理)果酒制作与果醋制作原理的比较果酒制作果醋制作发酵菌种酵母菌醋杆菌菌种来源传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌购买醋杆菌的菌种或从食醋中分离醋杆菌发酵条件温度一般控制在25～30℃30～35℃时间2～3d2d氧气初期需氧，后期不需氧始终需要氧pH反应式①在有氧条件下：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O②在无氧条件下：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2①氧气、糖源都充足时：C6H12O6＋2O2→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O②缺少糖源时：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O[题组冲关]1．下列有关酵母菌和醋杆菌的叙述，错误的是()A．两者的正常繁殖都离不开氧气B．在无氧条件下，酵母菌可以生产酒精，醋杆菌则不能生产醋酸C．两者都是异养生物，生存都离不开葡萄糖D．醋杆菌可以酵母菌的某种代谢产物为原料来合成醋酸解析：选C醋杆菌是好氧型生物，在氧气充足的环境中才能完成其正常的生理活动；酵母菌属于兼性厌氧型生物，在有氧和无氧环境中都能生存，但其厌氧呼吸产生的能量少，仅能满足其自身代谢的需求，基本不繁殖，所以两者的正常繁殖都离不开氧气。醋杆菌在缺乏糖源时，能以酒精为原料合成醋酸，而酵母菌在无氧环境中能产生酒精。2．下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，相关叙述正确的是()A．过程①和②都只能发生在缺氧条件下B．过程①和③都发生在酵母菌细胞的线粒体中C．过程③和④都需要氧气的参与D．过程①～④所需的最适温度基本相同解析：选C据图分析可知：①表示细胞呼吸的第一阶段；②表示厌氧呼吸的第二阶段；③包括了需氧呼吸的第二、第三两个阶段；④表示乙醇被氧化为醋酸的阶段。①过程在有氧或无氧的条件下都可以进行，场所是细胞溶胶；③④都必须在有氧的条件下才可以进行；①、②、③是果酒制作阶段的化学反应，其适宜的温度为25～30℃，④是果醋制作阶段的化学反应，其适宜的温度为30～35℃。eq\a\vs4\al(核心要点二)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,,)))eq\a\vs4\al(果酒发酵和果醋发酵装置的设计)1．充气口设置开关因酵母菌的大量繁殖需要氧气，醋杆菌是好氧细菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧；因酵母菌产生酒精时是厌氧的，应控制充入氧的量，故应在充气口设置开关。2．排气口设置弯道由于在发酵过程中产生CO2，因此又需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。3．出料口设置开关因需要对发酵的情况进行及时监测，应设置开关便于取料。[题组冲关]3．杨梅是浙江省的特色水果之一，为对其进行深加工，某厂进行了杨梅酒和杨梅醋的研制，基本工艺流程如下：请回答：(1)在制备杨梅酒过程中，为了提高杨梅的出汁率，在压榨前可加入一定浓度的纤维素酶和________酶。甲罐顶上弯管中加水的主要目的是______________________。发酵一定时间后，观察到发酵罐内液面不再有________，说明发酵基本完毕。(2)在制备杨梅醋过程中，乙罐内先填充经________处理的木材刨花，然后加入含________菌的培养液，使该菌__________在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵，杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的____________来调节。(3)若甲罐中的杨梅酒全部流经乙罐制成杨梅醋，则乙罐中CO2的产生量是__________。A．甲罐的两倍 B．与甲罐的相等C．甲罐的一半 D．几乎为零(4)在杨梅酒和杨梅醋发酵的整个过程中，某物质浓度随时间变化的示意图如下，该物质是__________。解析：(1)纤维素酶和果胶酶能分解细胞壁中的纤维素和果胶，破坏细胞壁，以提高出汁率。酒精发酵罐顶上弯管中加水是为了防止空气进入，制造缺氧环境。发酵一段时间后，发酵罐内液面不再有气泡产生，说明发酵基本完成。(2)在制备杨梅醋过程中，醋酸发酵罐中填充的木材刨花要经过灭菌，然后加入含有醋杆菌的培养液，使该菌附着在刨花上，通过调节杨梅酒进入乙罐的流速来调节杨梅醋的pH。(3)比较乙醇和醋酸的生成反应式即可得出答案：①葡萄糖转化成乙醇的反应式：C6H12O6→2CO2＋2C2H5OH，②乙醇氧化成醋酸的反应式：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O。(4)结合杨梅酒和杨梅醋的发酵全过程，分析图示曲线(先上升、后下降)可知，该物质应为乙醇。答案：(1)果胶防止空气进入气泡冒出(2)灭菌醋杆附着流速(3)D(4)乙醇[随堂基础巩固]1．下列产醋最多的措施是()A．在果酒中加入食醋，并通气B．将果酒暴露在空气中C．在果酒中加入变酸的酒表面的菌膜，并通气D．在果酒中加入冲洗葡萄的水，并通气解析：选C因食醋经灭菌不含有菌种，空气中和冲洗葡萄的水中可能有醋化醋杆菌，但数量不大，只有变酸的果酒表面的菌膜中有大量的醋化醋杆菌。2．“葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。”酒自古就与人类生活息息相关。请回答下列酿制葡萄美酒的有关问题：(1)人类酿制葡萄酒使用的微生物主要是酵母菌，它的同化作用类型是__________，其厌氧呼吸的反应式是______________________________________________________。(2)酵母菌繁殖的最适温度是_____；酒精发酵一般将温度控制在______________。传统葡萄酒发酵技术所使用的酵母菌的来源是_________________________________________。(3)现在工厂化生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，采取的措施是________________________，并接入合适的菌种。(4)某同学自酿葡萄酒时，在发酵后期向发酵液中通入空气，并将发酵液置于30～35℃环境中，结果发现发酵液中有__________出现，这类微生物在糖类缺乏时可以使__________转化为乙醛，后者再转化为醋酸。解析：(1)酵母菌是异养型生物，厌氧呼吸产物为酒精和CO2。(2)酵母菌繁殖的最适温度是20℃左右，而酒精发酵一般将温度控制在25～30℃，传统葡萄酒发酵技术所使用的酵母菌来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。(3)酿酒过程中可通过对原料和设备进行消毒和灭菌来抑制其他微生物的生长，提高果酒的品质。(4)酿制葡萄酒时，发酵后期向发酵液中通入空气，并将发酵液置于30～35℃环境中，为醋杆菌的生长提供了最适条件，因此发酵液中有醋杆菌出现，醋杆菌在糖类缺乏时可以使乙醇转化为乙醛，乙醛再转化为醋酸。答案：(1)异养型C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2(2)20℃左右25～30℃附着在葡萄皮上的野生型酵母菌(3)对原料和设备进行消毒和灭菌(4)醋杆菌乙醇[课时跟踪检测]1．某同学尝试制作果酒，他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行实验(见下图)，有关做法不恰当的是()A．在果酒传统发酵中，不需人工添加酵母菌菌种B．把发酵装置放到4℃冰箱中进行实验C．发酵一段时间后关紧阀a，偶尔打开阀b几秒钟D．制作果酒的过程中，25～30℃将时间控制在2～3d左右解析：选B在果酒传统发酵中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌，不需人工添加酵母菌菌种；酒精发酵时一般将温度控制在25～30℃；在实际酿酒过程中，一般先让酵母菌在有氧条件下进行需氧呼吸，从而大量繁殖，然后关紧阀a让酵母菌厌氧呼吸充分发酵产生酒精，偶尔打开阀b几秒钟，以排出呼吸作用产生的二氧化碳；制作果酒的过程中，将时间控制在2～3d左右。2．在制作果酒、果醋的发酵过程中所利用的微生物及对氧气的需求分别是()A．酵母菌、无氧，醋杆菌、有氧B．酵母菌、有氧，醋杆菌、无氧C．酵母菌、无氧，醋杆菌、无氧D．酵母菌、兼氧，醋杆菌、有氧解析：选A果酒制作利用了酵母菌的厌氧呼吸；果醋制作利用了醋杆菌的需氧呼吸。3．图甲是果醋发酵装置。发酵初期不通气，溶液中有气泡产生；中期可以闻到酒香；后期接种醋杆菌，适当升高温度并通气，酒香逐渐变成醋香。图乙中能表示整个发酵过程培养液pH变化的曲线是()A．① B．②C．③ D．④解析：选B在果醋的发酵过程中，首先瓶中进行的是需氧呼吸产生CO2，会使pH下降；一段时间后由于O2消耗殆尽，开始进行厌氧呼吸，也可产生CO2，会使pH继续下降；最后进行醋酸发酵生成醋酸，会使pH迅速下降。4．某研究小组用梨酿制醋酸，具体流程如图所示，请回答：eq\x(梨)eq\o(→,\s\up7(甲),\s\do5())eq\x(\a\al(浑浊,的梨汁))eq\o(→,\s\up7(乙),\s\do5())eq\x(\a\al(澄清,的梨汁))eq\o(→,\s\up7(丙),\s\do5())eq\x(\a\al(酒精,发酵))→eq\x(\a\al(醋酸,发酵))(1)图中乙过程可加入________酶。分别取等量浑浊的梨汁和澄清的梨汁，各加入等量的____________，预计后者出现的沉淀物比较少。(2)适宜条件下进行酒精发酵，发酵完毕的标志是______________，待沉淀后，可用________(方法)将上清液(即果酒)取出。若培养液酒精浓度超过________时，酵母菌会死亡。(3)若用于醋酸发酵的醋杆菌被杂菌污染，欲消除污染的杂菌，常用方法是____________。(4)用适宜方法获得优质醋杆菌的菌种，若要扩大培养，适宜的培养基是()A．MS培养基B．添加蔗糖的豆芽汁C．含蛋白胨、酵母提取物、NaCl及其他适宜添加物的培养液D．尿素、葡萄糖，K2HPO4，NaCl，酚红，琼脂糖配制的培养基(5)右图表示不同醋杆菌接种量(5%、10%、15%)与醋酸发酵的关系，据图判断，下列叙述错误的是()A．发酵液中的醋杆菌进行需氧呼吸B．培养时间越长，培养液的pH越低C．接种后20h，接种量为5%的醋酸产量最少，主要是因为发酵速度较慢D．接种后70h，接种量为15%的醋酸产量最少，与菌体生长繁殖消耗较多营养物质有关解析：(1)图中乙过程可以用果胶酶分解果胶，有利于生产果汁。果胶不溶于乙醇，会出现沉淀。(2)酒精发酵，可以产生二氧化碳和酒精，因此发酵完毕的标志是停止产生气泡。待沉淀后，可用虹吸法将果酒取出，培养液酒精浓度超过16%时，酒精浓度太高，酵母菌会死亡。(3)消除污染的杂菌，常用方法是单菌落的分离、划线分离法和涂布分离法。(4)醋杆菌属于异养好氧菌，因此培养基中需要有机物碳源、有机物氮源和无机盐，要用液体培养基来培养该微生物。(5)醋杆菌属于需氧型细菌；随着培养时间的延长，醋酸含量越来越高，会抑制醋杆菌的活性最终醋酸含量保持不变，培养液的pH保持不变；接种量为5%的醋杆菌，繁殖速度慢，因此发酵速度较慢；接种量为15%的醋杆菌，其发酵速度快，营养物质消耗快，因此接种后70h，接种量为15%的醋酸产量最少。答案：(1)果胶95%乙醇(2)停止产生气泡虹吸法16%(3)单菌落的分离/划线分离法/涂布分离法(4)C(5)B5．下图为果酒和果醋的制作流程，回答问题：(1)清洗葡萄时应特别注意不能反复冲洗，以防止____________。(2)从自然菌样中筛选较理想的醋杆菌进行纯化培养，通常采用________________________(方法)接种，接种之前要对接种工具进行________________，避免接种工具上可能存在的微生物污染培养基。(3)果酒的制作离不开酵母菌，在酵母菌的酒精发酵过程中，通常将温度控制在____________。由果酒转变成果醋的制作时，需要改变的环境条件是________________和温度控制在30～35℃。(4)若在果汁中含有醋杆菌，在果酒发酵旺盛时，醋杆菌________(填“能”或“不能”)将果汁中的糖发酵为醋酸，理由是________________________________________________。(5)在用果汁制果酒的过程中，发酵瓶溶液中pH的变化是________。(填编号)A．增大 B．不变C．减小 D．先减小后增大解析：(1)清洗葡萄时应特别注意不能反复冲洗，以防止菌种流失。(2)从自然菌样中筛选较理想的醋杆菌进行纯化培养，通常采用划线分离法或涂布分离法接种，接种之前要对接种工具进行灼烧(灭菌)处理，避免接种工具上可能存在的微生物污染培养基。(3)果酒的制作离不开酵母菌，在酵母菌的酒精发酵过程中，通常将温度控制在25～30℃。由果酒转变成果醋的制作时，需要改变的环境条件是有氧(通入无菌空气或通入氧气)和温度控制在30～35℃。(4)若在果汁中含有醋杆菌，在果酒发酵旺盛时，发酵环境中无氧，而醋杆菌是好氧菌，故醋杆菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。(5)在用果汁制果酒的过程中，发酵瓶溶液中CO2越来越多，而CO2溶于水呈酸性，故pH减小。答案：(1)菌种流失(2)划线分离法或涂布分离法灼烧(灭菌)处理(3)25～30℃有氧(通入无菌空气或通入氧气)(4)不能在果酒发酵旺盛时，发酵环境中无氧(5)C6．下面是果酒和果醋制作的