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2019-2020年高中生物《果酒和果醋的制作》教案9 人教版選修1 教學目標： 1、知識目標：理解果酒、果醋制作的原理。 2、能力目標：①學生根據(jù)果酒制作的原理設(shè)計果酒制作過程，體驗制果酒的實踐操作。 ②在對果酒制作結(jié)果進行分析與評價環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生實驗分析能力和嚴謹?shù)乃季S能力。 3、情感目標：通過果酒釀制歷史的追述，培養(yǎng)學生的民族自豪感，同時滲透STS教育。 教學重點： 說明果酒和果醋的制作原理 設(shè)計制作裝置制作果酒和果醋 教學難點：制作過程中發(fā)酵條件的控制 教學過程： 引言： 在中華民族悠久的歷史長河中，很多事物都走在世界前列，酒也一樣，有著它本身的光輝篇章。在酒的記載中，有許多關(guān)于酒的有趣傳說。猿猴釀酒說——猿猴的主要食物就是含糖水果，猿猴在水果成熟的季節(jié)收貯大量的水果在“石洼”中，一段時間后，就有特殊香味的液體流出，這就是最早的果酒。 在國內(nèi)市場上，近幾年出現(xiàn)了越來越多的果酒，如枸杞酒、青梅酒等。 果酒與生活——果酒中雖然含有酒精，但含量與白酒、啤酒和葡萄酒比起來非常低，一般為5到10度，最高的也只有14度。因此，被很多成年人當作飯后或睡前的軟飲料來喝。 果酒簡單來說就是汲取了水果中的全部營養(yǎng)而做成的酒，其中含有豐富的維生素和人體所需的氨基酸。有時候即使生吃水果也不能吸收的營養(yǎng)，通過果酒卻可以吸收，因為營養(yǎng)成分已經(jīng)完全溶解在果酒里了。果酒里含有大量的多酚，可以起到抑制脂肪在人體中堆積的作用，使人不容易積累脂肪和贅肉。此外，與其他酒類相比，果酒對于護理心臟、調(diào)節(jié)女性情緒的作用更明顯一些。 下面我們來學習果酒和果醋制作的相關(guān)知識。 一、基礎(chǔ)知識 1．果酒制作的原理 閱讀教材與投影補充內(nèi)容，完成以下問題： （1）果酒的制作需要什么微生物？ （2）酵母菌的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、分布、種類及菌落？ （3）酵母菌的代謝類型及其呼吸過程的反應(yīng)式如何？ （4）酵母菌的適宜溫度是多少？ （5）為什么在一般情況下葡萄酒呈紅色？ （6）什么叫發(fā)酵？發(fā)酵等同于無氧呼吸嗎？酵母菌有何實際應(yīng)用？ 師生共同歸納： （1）酵母菌形態(tài)、結(jié)構(gòu)、分布、種類及菌落 ①形態(tài)、結(jié)構(gòu) 酵母菌是單細胞真菌，屬真核生物，細胞大小為1~30um，呈圓形、橢圓形等。 思考：你認為酵母菌的細胞中有哪些結(jié)構(gòu)？ 你認為細菌與酵母菌在細胞結(jié)構(gòu)上有什么區(qū)別？ ②繁殖 酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，但多以出芽方式進行無性生殖。溫度低時形成孢子，進入休眠狀態(tài)，溫度適宜時，進行出芽生殖，繁殖速度快。 ③菌落： 討論：你知道什么是菌落嗎？ 在生態(tài)學上一個菌落屬于什么？ 酵母菌在固體培養(yǎng)基上形成的菌落，其表面濕潤、黏稠，呈白色或粉紅色。（在液體培養(yǎng)基中，有些在液體表面形成菌膜，或在容器壁上出現(xiàn)酵母環(huán)，或產(chǎn)生沉淀。） ④生存的環(huán)境 自然界中，酵母菌分布廣泛，但多分布在含糖較高的偏酸環(huán)境中，如水果、花、樹皮上，（有些可與昆蟲共生，有些使人致病，如白色假絲酵母引發(fā)鵝口瘡、肺感染。食品中常見的酵母菌有啤酒酵母、葡萄汁酵母、魯氏酵母(醬油釀造)、球擬酵母屬、粉狀畢赤氏酵母等。）一年四季，土壤始終是酵母菌的大本營。 思考：在發(fā)酵制作葡萄酒的時候，要對葡萄進行消毒嗎？為什么？ 其他微生物與酵母菌的關(guān)系是什么？ （2）酵母菌的代謝類型及其呼吸過程 ①酵母菌的呼吸 果酒的制作離不開酵母菌。酵母菌是兼性厭氧微生物， 在有氧條件下，反應(yīng)式如下： 酶 C6H1206+6O2 6CO2+6H20+能量 在無氧條件下，反應(yīng)式如下： 酶 C6H12O6 2C2H5OH+2C02+能量 思考： 在發(fā)酵過程中，如果要使酵母菌進行大量繁殖，應(yīng)怎樣處理？ 如果要獲得酒精呢？為什么？ （3）發(fā)酵 1).發(fā)酵概念 廣義：是通過微生物的培養(yǎng)來大量生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物的過程。包括有氧發(fā)酵（如醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵）和無氧發(fā)酵（如酒精發(fā)酵）。 狹義：是指微生物的無氧呼吸（包括酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵等）。 2).所以：發(fā)酵≠無氧呼吸。 3).應(yīng)用： 釀酒、發(fā)饅頭、面包制作、酒精制造、生產(chǎn)藥用酵母片、生產(chǎn)維生素、生產(chǎn)抗菌素等。 （4）溫度要求 繁殖的最適溫度：20℃； 酒精發(fā)酵的最適溫度：18~25℃。 思考：你知道酵母菌需要適宜溫度的原因嗎？ 酵母菌有不同的最適溫度說明了什么？ 補充：溫度對發(fā)酵的影響 酵母菌只能在一定溫度下生活。溫度低于10℃，酵母菌發(fā)育很緩慢。隨著溫度的升高，繁殖速度加快，20℃時為最佳繁殖溫度，此時酵母菌生殖速度快、生活力強。超過35℃，酵母菌生長受到抑制，繁殖速度迅速下降，到40℃酵母菌停止出芽，開始出現(xiàn)死亡。如果想要獲得高酒精濃度的發(fā)酵液、減少究竟的損耗，必須控制好發(fā)酵溫度。 你知道嗎？ 1、一般情況下，葡萄酒呈紅色的原因？ （在發(fā)酵的過程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進入發(fā)酵液，使葡萄酒呈紅色。） 2、葡萄酒分成干紅、干白等種類的依據(jù)是什么？ （1、根據(jù)葡萄酒的顏色分成白葡萄酒、紅葡萄酒和桃紅葡萄酒三種。 白葡萄酒：用白葡萄釀造，皮汁分離發(fā)酵； 紅葡萄酒：用紅葡萄釀造，皮汁混合發(fā)酵； 桃紅葡萄酒：顏色介于白葡萄酒和紅葡萄酒之間，皮的發(fā)酵時間短。 2、根據(jù)葡萄酒的含糖量分成干、半干、半甜、甜四種。 干葡萄酒：含糖量低于4克/升； 半干葡萄酒：含糖量介于4克-12克/升之間； 半甜葡萄酒：含糖量介于12克-50克/升之間； 甜葡萄酒：含糖量高于50克/升。） （5）菌種來源：自然發(fā)酵、人工培養(yǎng) （在果酒的工業(yè)生產(chǎn)中為了提高果酒的品質(zhì)也可以直接在果汁中加入人工培養(yǎng)的酵母菌，例如：干酵母或酒藥） 投影資料： 1972年，考古工作者在甘肅嘉峪關(guān)市東北20公里發(fā)掘了一批魏晉壁畫墓，其中3號墓有一幅《濾醋圖》，畫面上有一長條案子，案上放3個陶罐，案下有兩個盆，陶罐上有流孔，有液體(醋)從罐中流出，注于案下的盆中。案上另外一陶罐可能是用來盛水的?！稙V醋圖》中表現(xiàn)的制醋方法至今民間仍在使用。民間釀醋，用小麥和麥麩作原料，將麥子煮熟，麩子炒熟，趁熱攪拌均勻，摻上醋曲，埋在屋內(nèi)地下，用麻袋蓋嚴，發(fā)酵7天左右，當聞到醇香味時，將其攤開，待晾涼以后，裝在缸、罐內(nèi)，然后加上適量的水，放在陽光下曬。曬過21天左右，醋料變成紅紫色，把上面的一層黑皮揭去，把醋料裝在濾罐里，罐底墊上谷葉或其他草葉起過濾作用，在醋料中加清水，濾出呈紫紅色的液體即為醋。這幅《濾醋圖》真實地再現(xiàn)了古代釀醋的場面。 閱讀課本及投影補充材料，思考以下問題： （1）醋酸菌的形態(tài)？細胞結(jié)構(gòu)？ （2）醋酸菌有哪些方面的實際應(yīng)用？ （3）醋酸菌的代謝類型？ （4）果醋的制作原理？ (1)醋酸菌形態(tài) 1).從橢圓到桿狀，有單個，有成對，有成鏈狀，以鞭毛運動或不運動，不形成芽孢，屬原核生物，以分裂方式繁殖，新陳代謝類型為異養(yǎng)需氧型。（醋酸菌與酵母菌相比，最主要的特點是？） 2).應(yīng)用：食醋、果醋 (2)果醋制作的原理 ， 醋酸菌是—種好氧性細菌，只有當氧氣充足時，才能進行旺盛的生理活動。變酸的酒的表面觀察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。實驗表明，醋酸菌對氧氣的含當量特別敏感，當進行深層發(fā)酵時，即使只是短時間中斷通人氧氣，也會引起醋酸菌死亡。當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的果糖分解成醋酸；（書寫反應(yīng)式） 當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿?書寫反應(yīng)式)。醋酸菌的最適生長溫度為30℃一35℃。 過渡：根據(jù)這個原理，我們是怎樣設(shè)計果酒、果醋制作方案的？ 提示：從以下三個方面考慮：選材、設(shè)計實驗裝置、操作過程 二、實驗設(shè)計 1．果酒和果醋實驗流程示意圖 沖洗 榨汁 酒精發(fā)酵 醋酸發(fā)酵 果酒 果醋 挑選葡萄 投影展示A、B兩同學的實驗裝置，對此裝置進行討論： A：每次排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋；制醋時，再將瓶蓋打開，蓋上一層紗布，進行葡萄醋的發(fā)酵。（來防止發(fā)酵液被污染，因為操作的每一步都可能混入雜菌） B：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連接？ 充氣口是在醋酸發(fā)酵時連接充氣泵進行充氣用的；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。 2、實驗操作 (1)材料的選擇與處理 選擇新鮮的葡萄，榨汁前先將葡萄進行沖洗，除去枝梗。 ①、取葡萄500g，去除枝梗和腐爛的葉子。 ②、用清水沖洗葡萄1－2次除去污物。（注意沖洗次數(shù)不宜太多，為什么？ ） 討論：你認為應(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會。） (2)滅菌 討論：你認為應(yīng)該從哪些方面防止發(fā)酵液被污染？ （需要從發(fā)酵制作的過程進行全面的考慮，因為操作的每一步都可能混入雜菌。例如：榨汁機、發(fā)酵裝置要清洗干凈；每次排氣時只需擰松瓶蓋、不要完全揭開瓶蓋等。） ①榨汁機要清洗干凈，并晾干。 ②發(fā)酵裝置要清洗干凈，并用70％的酒精消毒。 (3)榨汁 將沖洗除枝梗的葡萄放入榨汁機榨取葡萄汁。 (4)發(fā)酵 ①將葡萄汁裝人發(fā)酵瓶，要留要大約1／3的空間 (如圖右圖所示)，并封閉充氣口。 ②制葡萄酒的過程中，將溫度嚴格控制在18℃～25℃，時間控制在10～12d左右，可通過出料口對發(fā)酵的情況進行。及時的監(jiān)測。 ③制葡萄醋的過程中，將溫度嚴格控制在30℃～35℃，時間控制在前7～8d左右，并注意適時通過充氣口充氣。 三、結(jié)果分析與評價 1．由于發(fā)酵作用，葡萄漿中糖分大部分轉(zhuǎn)變?yōu)镃Ｏ2和C2H5OH，及少量的發(fā)酵副產(chǎn)品。C02排出越來越旺盛，使發(fā)酵液出現(xiàn)沸騰，CO2從排氣口排出，在發(fā)酵10天后，現(xiàn)象最明顯。發(fā)酵過程產(chǎn)熱，會使發(fā)酵液溫度上升，但酒精發(fā)酵溫度應(yīng)嚴格控制在18℃～25℃，發(fā)酵過程中，果皮上的色素及其他成分逐漸溶解于發(fā)酵液中；在發(fā)酵瓶表面，生成浮槽的蓋子。 2．設(shè)置對照組，將葡萄汁進行高壓滅菌，分別裝入A、B兩個發(fā)酵瓶，并各留有1／3空間，A組加入酵母菌，B組不加，進行發(fā)酵，可證明葡萄酒的產(chǎn)生是由于酵母菌的作用。證明葡萄醋中有醋酸生成，簡單易行的方法是品嘗或用pH試紙鑒定。 3．制作的葡萄酒色澤鮮艷、爽口、柔和、有濃郁的果實香味；果醋具有琥珀色或棕紅色，具有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不澀。 4、果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可以用重鉻酸鉀來檢驗。在酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色，檢測時，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，觀察顏色的變化。想一想，如果要使檢驗的結(jié)果更有說服力，應(yīng)該如何設(shè)計對照? 聯(lián)系社會：醋吧相關(guān)照片展示。展示開醋吧相關(guān)成本和利潤，引導學生分析果醋制作在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用，激發(fā)興趣。 比較：酒精發(fā)酵與醋酸發(fā)酵的區(qū)別與聯(lián)系。 反饋練習：共8小題，詳見課件。 課后小記：本課題學習的內(nèi)容和生活聯(lián)系比較密切，在教學中應(yīng)當充分調(diào)動學生的學習興趣，主動探究果酒和果醋的制作流程，并且通過和同學的合作完成相關(guān)的實驗設(shè)計。有關(guān)實驗原理的教學可以聯(lián)系必修中微生物的相關(guān)內(nèi)容，注重知識的前后聯(lián)系。對于實驗流程的設(shè)計則可以通過討論完成。