2025年上学期高三生物果酒和果醋的制作试题

2025年上学期高三生物果酒和果醋的制作试题一、制作原理与发酵条件（一）果酒制作的原理果酒制作的核心微生物是酵母菌，其代谢类型为兼性厌氧型真菌。在有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖，反应式为：C₆H₁₂O₆+6O₂→6CO₂+6H₂O+能量；在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，反应式为：C₆H₁₂O₆→2C₂H₅OH+2CO₂+能量。酵母菌的最适繁殖温度为20℃左右，酒精发酵的适宜温度范围为18～25℃，pH值需控制在4.0～5.8的偏酸性环境中。（二）果醋制作的原理果醋制作依赖醋酸菌，其为好氧型原核生物。当氧气和糖源充足时，醋酸菌直接将葡萄糖分解为醋酸，反应式为：C₆H₁₂O₆→3CH₃COOH；当缺少糖源但氧气充足时，醋酸菌可将乙醇先转化为乙醛，再进一步氧化为醋酸，反应式为：2C₂H₅OH+O₂→2CH₃CHO+2H₂O，2CH₃CHO+O₂→2CH₃COOH。醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，且整个发酵过程需持续通入氧气。（三）发酵条件对比项目果酒制作果醋制作菌种酵母菌（真核生物）醋酸菌（原核生物）氧气需求前期需氧（繁殖），后期无氧（发酵）全程需氧温度范围18～25℃30～35℃pH值4.0～5.8偏酸性（适宜醋酸菌生长）发酵时间10～12天7～8天二、实验流程（一）果酒与果醋制作的通用流程材料选择与处理：挑选新鲜葡萄，先冲洗（1～2次，避免过度冲洗导致野生酵母菌流失），再除去枝梗，防止汁液流失和杂菌污染。榨汁：将处理后的葡萄放入榨汁机榨取葡萄汁，榨汁前需对榨汁机进行清洗和消毒。发酵装置准备：发酵瓶用70%酒精消毒，装入葡萄汁时预留约1/3空间，既保证酵母菌初期有氧呼吸繁殖所需氧气，又防止发酵过程中CO₂导致液体溢出。发酵管理：果酒阶段：封闭充气口，温度控制在18～25℃，定期通过排气口释放CO₂（注意排气口需弯曲设计以防止杂菌污染）。果醋阶段：若利用果酒制作果醋，需打开充气口通入无菌空气，温度调至30～35℃；若直接利用糖源发酵，可省略酒精发酵步骤，直接接种醋酸菌并通入氧气。（二）简易装置与实验室装置的差异简易装置：家庭制作可使用塑料瓶，通过拧松瓶盖排气，制醋时打开瓶盖并覆盖纱布；实验室装置：需包含充气口（果醋阶段连接气泵）、排气口（弯曲设计防污染）和出料口（取样检测），严格控制温度和氧气供应。三、注意事项（一）防止杂菌污染的关键措施器具消毒：榨汁机、发酵瓶等用70%酒精擦拭或洗洁精清洗后晾干。操作规范：先冲洗葡萄再去枝梗，避免破损果实被杂菌污染；发酵过程中取样工具需灭菌处理。环境控制：发酵液的酸性和缺氧环境（果酒阶段）可抑制多数杂菌，但需避免发酵装置漏气或温度异常波动。（二）发酵条件的精准控制温度管理：果酒发酵时若温度低于18℃，酵母菌活性降低导致发酵缓慢；高于25℃则可能引发杂菌繁殖。果醋发酵温度若超过35℃，醋酸菌易失活。氧气调节：果酒发酵前期需氧阶段若氧气不足，酵母菌繁殖量少，影响后期产酒率；果醋发酵时氧气供应不足会导致乙醛积累，影响醋酸产量。pH值监控：发酵过程中pH值若低于2.5或高于8.0，酵母菌和醋酸菌均会失活，可通过添加缓冲液调节。（三）常见问题及解决方案发酵液不产气：可能因酵母菌数量不足（葡萄冲洗过度）或温度过低，需重新接种酵母菌并调整温度。果酒变酸：可能是发酵过程中充气口未关闭导致醋酸菌污染，或温度超过25℃，需严格密封并控制温度。果醋风味不佳：若糖源不足，醋酸菌会分解乙醇不完全，产生异味，需保证初始糖浓度或添加额外碳源。四、典型例题分析（一）原理理解类例题1：下列关于果酒和果醋制作中物质变化的叙述，正确的是（）A.过程①（有氧呼吸）和②（无氧呼吸）都只能发生在缺氧条件下B.过程③（醋酸菌分解葡萄糖）和④（醋酸菌分解乙醇）都需要氧气参与C.酵母菌和醋酸菌的细胞器中都含有线粒体D.发酵过程中pH值均逐渐升高答案：B解析：有氧呼吸（过程①）需在有氧条件下进行，A错误；醋酸菌为需氧菌，无论是分解葡萄糖还是乙醇均需氧气，B正确；醋酸菌为原核生物，无线粒体，C错误；果酒发酵中产生CO₂使pH降低，果醋发酵产生醋酸也使pH降低，D错误。（二）实验流程类例题2：某同学设计果酒和果醋发酵装置如图所示，下列相关叙述错误的是（）A.制作果酒时应关闭充气口，打开排气口B.制作果醋时需将充气口连接气泵，持续通入空气C.排气口弯曲设计的目的是防止空气中的杂菌污染D.发酵瓶中葡萄汁的装入量应占瓶容积的2/3以上答案：D解析：葡萄汁装入发酵瓶时需预留1/3空间，以便酵母菌有氧呼吸繁殖和防止CO₂溢出，D错误；果酒发酵为无氧环境，需关闭充气口，A正确；醋酸菌需氧，需打开充气口，B正确；弯曲排气口可避免空气中杂菌进入，C正确。（三）条件分析类例题3：在果酒发酵过程中，若发酵瓶中氧气未耗尽就密封，会导致酒精产量下降，原因是__________。若要进一步提高果醋产量，可采取的措施有__________（至少答两点）。答案：氧气未耗尽时酵母菌进行有氧呼吸，不产生酒精，导致产酒率降低；措施包括：通入无菌空气、维持30～35℃温度、补充碳源等。解析：酵母菌在有氧条件下优先进行有氧呼吸，只有无氧时才进行酒精发酵。果醋产量受氧气、温度和碳源影响，需保证充足氧气、适宜温度及碳源供应。（四）综合应用类例题4：某生物兴趣小组利用如图1流程制作果酒和果醋，并使用图2装置进行发酵。（1）图1中“酒精发酵→醋酸发酵”的流程是否唯一？请说明理由。（2）若将图2装置用于果醋发酵，需对装置做哪些调整？（3）实验中发现，甲组同学制作的果酒带有明显酸味，乙组同学制作的果醋产量极低，请分析可能的原因。答案：（1）不唯一。醋酸菌在糖源和氧气充足时可直接利用葡萄糖发酵产生醋酸，无需先进行酒精发酵。（2）打开充气口并连接气泵，将温度控制在30～35℃。（3）甲组：果酒发酵时充气口未关闭，导致醋酸菌污染；乙组：温度未达到30～35℃或充气不足，醋酸菌活性低。解析：醋酸菌的代谢途径具有多样性，直接利用糖源发酵是其重要途径之一。果醋发酵需持续供氧和适宜温度，而果酒发酵需严格无氧环境。五、拓展探究题（一）实验设计题某研究小组欲探究不同温度对果酒发酵速率的影响，设计实验如下：材料：新鲜葡萄、干酵母、发酵瓶等。分组：A组（15℃）、B组（20℃）、C组（25℃），每组3个重复。指标：每天测定发酵液中酒精浓度和CO₂产生量。请回答：（1）该实验的自变量是__________，无关变量包括__________（至少答两点）。（2）预期实验结果（用曲线图表示酒精浓度随时间变化趋势）。（3）若B组第5天酒精浓度达到峰值，而C组第7天才达到相同浓度，可能的原因是什么？答案：（1）温度；葡萄汁浓度、酵母菌接种量、pH值等。（2）曲线图趋势：25℃组前期酒精浓度上升最快，但可能因温度过高后期酵母菌失活；20℃组酒精浓度持续上升且峰值最高；15℃组上升缓慢，峰值最低。（3）25℃时酵母菌前期繁殖快，但高温可能导致部分酵母菌提前失活，需更长时间积累酒精；20℃为酵母菌最适发酵温度，活性稳定，产酒效率高。（二）误差分析题某同学在制作果酒时，将葡萄汁煮沸灭菌后冷却，再接种酵母菌，结果发酵失败，请分析可能的原因。答案：煮沸灭菌杀死了葡萄汁中的天然酵母菌和其他微生物，若接种的酵母菌数量不足或活性低，无法进行有效发酵；此外，高温可能破坏葡萄汁中的营养物质，影响酵母菌生长。解析：传统果酒制作依赖葡萄皮上的野生酵母菌，煮沸灭菌会彻底去除天然菌种，若人工接种量不足或菌种活性差，将导致发酵失败。六、实验操作题（一）装置分析题下图为果酒和果醋发酵装置示意图，请据图回答：（1）图中①、②、③分别代表__________、、。（2）制作果酒时，装置需进行的处理是__________，目的是__________。（3）若利用该装置检测发酵过程中CO₂产生量，可在③处连接__________，通过__________测定。答案：（1）充气口、排气口、出料口；（2）关闭充气口，打开排气口；营造无氧环境，防止杂菌污染；（3）澄清石灰水（或溴麝香草酚蓝溶液）；溶液变浑浊（或颜色变化）的速率。解析：发酵装置的充气口用于果醋阶段供氧，排气口用于排出CO₂并防污染，出料口用于取样。CO₂可通过澄清石灰水变浑浊程度或溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄的时间来检测。（二）步骤纠错题某同学制作果酒的操作步骤如下：①取新鲜葡萄，先去除枝梗，再用清水冲洗3次；②将葡萄榨汁后立即装入发酵瓶，直至加满；③密封发酵瓶，置于30℃恒温箱中发酵；④10天后打开瓶盖，取样检测酒精浓度。请指出其中的错误并改正。答案：①错误：先去枝梗后冲洗；改正：先冲洗后去枝梗，避免破损果实污染。②错误：装满发酵瓶；改正：装入量不超过2/3，预留1/3空间供酵母菌繁殖和CO₂缓冲。③错误：30℃恒温；改正：温度应控制在18～25℃。④错误：打开瓶盖取样；改正：通过出料口取样，避免杂菌污染。解析：冲洗与去枝梗的顺序、发酵瓶装液量、温度控制及取样方式均会影响发酵效果，需严格遵循无菌操作和发酵条件要求。七、判断题（正确的打“√”，错误的打“×”）酵母菌和醋酸菌的细胞结构中均含有核糖体（）果酒发酵过程中，每隔12小时需打开瓶盖排气（）制作果醋时，若缺少糖源，醋酸菌无法进行发酵（）发酵液的酸性环境可抑制所有杂菌的生长（）温度对果酒和果醋发酵的影响机制相同（）答案：1.√2.×3.×4.×5.×解析：2.应拧松瓶盖而非打开，防止杂菌污染；3.缺少糖源时醋酸菌可利用乙醇发酵；4.部分耐酸杂菌仍可生长；5.酵母菌和醋酸菌的最适温度不同，对温度的敏感性存在差异。八、填空题酵母菌的代谢类型是__________，醋酸菌的代谢类型是__________。果酒发酵时，发酵瓶中预留1/3空间的目的是__________和__________。检测酒精的试剂是__________，反应颜色由__________变为__________。制作果醋时，若直接利用葡萄汁进行发酵，需满足的条件是__________和__________。答案：兼性厌氧型、需氧型；供酵母菌有氧呼吸繁殖、防止CO₂导致发酵液溢出；酸性重铬酸钾溶液、橙色、灰绿色；充足氧气、30～35℃温度。九、简答题简述果酒制作中防止发酵液被污染的具体措施。比较果酒和果醋发酵过程中氧气、温度和pH值的控制差异。某同学在果醋发酵时发现，即使持续通入氧气，醋酸产量仍较低，请提出3种可能的改进措施。答案：措施包括：①榨汁机和发酵瓶用70%酒精消毒；②先冲洗葡萄后去枝梗；③排气口采用弯曲设计；④取样工具灭菌处理等。氧气：果酒前期需氧后期无氧，果醋全程需氧；温度：果酒18～25℃，果醋30～35℃；pH值：果酒4.0～5.8，果醋偏酸性（约2.5～6.0）。措施：①调整温度至30～35℃；②补充葡萄糖等碳源；③检测并调整pH值至适宜范围；④确保通入的氧气无菌等。十、实验分析题某生物兴趣小组进行果酒和果醋制作实验，结果如下表：组别处理方式结果甲葡萄冲洗3次，去枝梗，密封发酵（20℃）10天后无酒精产生乙葡萄冲洗1次，不去枝梗，密封发酵（25℃）发酵液浑浊，有霉味丙葡萄冲洗2次，去枝梗，通气发酵（30℃）产生少量酒精，pH值明显下降丁葡萄汁灭菌后接种醋酸菌，通气（35℃）醋酸产量高，无异味请分析各组结果产生的原因：（1）甲