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2019-2020年高中生物《果酒和果醋的制作》教案5 新人教版選修1 最新標(biāo)準(zhǔn)要求 一、知識與技能目標(biāo) 本節(jié)要知道果酒、果醋制作所需的菌種，果酒、果醋制作的原理，會寫反應(yīng)式；說 出果酒、果醋的實驗流程，正確理解影響發(fā)酵的因素。 二、過程與方法目標(biāo) 根據(jù)實驗流程示意圖和提供的資料，自行設(shè)計果醋制作過程，學(xué)會收集、整理和 分析實驗資料，定量表述實驗結(jié)果，得出實驗結(jié)論；在學(xué)習(xí)中體會已有知識的不足和 進一步探究、拓展的必要性。 三、情感與價值觀目標(biāo) 積極參加實驗設(shè)計，在合作交流中探索未知，在發(fā)現(xiàn)、探究、操作過程中，獲得知 識，體驗成功的樂趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情，樹立學(xué)習(xí)的信心。 教材內(nèi)容全解 課題1從課題背景人手，然后從實驗原理、實驗流程示意圖和提供的資料，較全 面的介紹了果酒和果醋的制作過程。 一、基礎(chǔ)知識 1．果酒制作的原理 (1)酵母菌形態(tài)、結(jié)構(gòu)、分布、種類及菌落 ①酵母菌是單細(xì)胞真菌，其細(xì)胞大小為1—5微米X5—30微米，最長可達(dá)100微米。呈圓形、橢圓形、卵圓形、檸檬形、香腸形等，某些菌種可形成假菌絲。 ②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。 (2)果酒制作的原理 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，酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖，反應(yīng)式如下： 酶 C6H1206+6O2→6CO2+6H20 在無氧條件下，酵母菌能進行酒精發(fā)酵，反應(yīng)式如下： 酶 C6H12O6 → 2C2H5OH+2C02 實例1 利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)酒精時，投放的適宜原料和在生產(chǎn)酒精階段要控 制的必要條件分別是( ) A．玉米粉和有氧 Ｂ．大豆粉和有氧 C．玉米粉和無氧 Ｄ．大豆粉和無氧 講解：酵母菌在有氧時進行有氧呼吸，把糖類等有機物徹底氧化分解成CO2和 水，不產(chǎn)生酒精。大豆粉主要含蛋白質(zhì)，用作釀酒不合適，原因有二：一是酵母含有更多的直接把糖類轉(zhuǎn)化為酒精的酶類，發(fā)酵快，而蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化復(fù)雜，并產(chǎn)生含氮副產(chǎn)物， 對酵母茵生命活動不利；二是成本高。 答案：C ②影響酵母菌繁殖的因素 酵母菌分布廣泛，“喜歡”葡萄汁等含糖量高的果汁。培養(yǎng)酵母菌一般用麥芽汁培養(yǎng)基，麥芽汁組成復(fù)雜，能為酵母菌提供足夠的營養(yǎng)物質(zhì)。溫度是酵母菌生長和發(fā)酵的重要條件。20℃左右最適合酵母菌繁殖，酒精發(fā)酵時一般將溫度控制在18℃一25℃。酵母菌生活在偏酸環(huán)境中，最適pH為4。0～5．8。在最低pH=2．5，最高pH：8．o的兩種環(huán)境中，酵母菌尚能生存和生長，但生長非常緩慢而且易死亡。 實驗2 嚴(yán)格控制發(fā)酵條件是保證發(fā)酵正常進行的關(guān)鍵，直接關(guān)系到是否能得到質(zhì)量高，產(chǎn)量多的理想產(chǎn)物，通常所指的發(fā)酵條件不包括( ) A．溫度控制 B．溶氧控制 C．pH控制 D．酶的控制 講解：通常所指的發(fā)酵條件包括溫度、pH、溶氧、通氣與轉(zhuǎn)速等。酶是自身調(diào)節(jié)物質(zhì)，不屬于發(fā)酵條件。 答案：D ③酵母菌發(fā)酵過程 在葡萄酒的自然發(fā)酵過程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。發(fā)酵過程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進入發(fā)酵液，使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。在缺氧、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌能大量生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。 實例3 生產(chǎn)用菌種的來源主要是( ) ①自然環(huán)境 ②收集菌株篩選 ③購置生產(chǎn)用菌種 ④培養(yǎng)基 Ａ．①②④ Ｂ．①③④ C．②③④ Ｄ．①②③ 講解：工業(yè)微生物所用菌種的4g$-來源是自然環(huán)境，篩選分離發(fā)酵產(chǎn)品所需的菌株，經(jīng)培育改良后可能成為菌種。如果已知所需發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)生種名，則盡量多地收集該種菌的不同菌株，并篩選。一般都是購置專用菌種或向單位購買產(chǎn)量高的菌種。 答案：D 2．果醋制作的原理 (1)醋酸菌形態(tài) 醋酸菌的形狀從橢圓到桿狀，有單個的，成對的，也有成鏈狀的。以鞭運動或不運動，不形成芽孢，幼齡細(xì)胞呈革蘭氏陰性，老齡菌不穩(wěn)定。 (2)果醋制作的原理 ， 醋酸菌是—種好氧性細(xì)菌，只有當(dāng)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(dāng)量特別敏感，當(dāng)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(dāng) 氧氣、糖源都充足時，醋酸茵將葡萄汁中的果糖分解成醋酸；當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿?反應(yīng)簡式如下)。醋酸菌的最適生長溫度為30℃一35℃。 酶 C2H5OH+O2 →CH3COOH +H20 實例4酵母菌、乳酸菌、醋酸菌和谷氨酸棒狀桿菌異化作用的類型依次是( ) ①需氧型②厭氧型 ③兼性厭氧型 A．①②①③ Ｂ．③②①① C．③②①② Ｄ．②②③① 講解：酵母茵在有氧時進行有氧呼吸，在無氧時進行無氧呼吸；乳酸菌為嚴(yán)格厭 氧菌；醋酸菌和谷氨酸棒狀桿菌為嚴(yán)格好氧菌。 答案：B 二、實驗設(shè)計 1．果酒和果醋實驗流程示意圖(1—L1) 　　　　　　　　 制作果酒和果醋的實驗流程示意圖 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。 (2)滅菌 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(yán)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(yán)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。 實例5 下列敘述能夠防止發(fā)酵液被污染的是( ) Ａ．榨汁機要清洗干凈，并晾干 Ｂ．發(fā)酵瓶要清洗干凈，用體積分?jǐn)?shù)為70％的酒精消毒 C．裝入葡萄汁后，封閉充氣口 Ｄ．發(fā)酵裝置的排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接 講解：發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一的純種，整個發(fā)酵過程不能)混入其他微生物(稱雜菌)，一旦污染雜菌，將導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降，甚至得不到產(chǎn)品。榨油機清洗，并晾干，發(fā)酵瓶清洗，并用70％酒精消毒，防止器材上的菌種進入發(fā)酵液；裝入葡萄汁，封閉充氣口，防止空氣中的菌種進入，發(fā)酵裝置的排氣O2通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，阻擋外面空氣中的菌種進入發(fā)酵液。 答案：ABCD 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(yán)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。 四、課題延伸 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，再滴人物質(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? 五、相關(guān)鏈接 1．為提高果酒的品質(zhì)，更好地抑制其他微生物的生長，可以直接在果汁中加入人工培養(yǎng)的酵母菌。而人工培養(yǎng)酵母菌，首先需要獲得純凈的酵母菌菌種。如何將葡萄上附著的酵母菌分離出來，獲得純凈的菌種呢?你可以在參考“專題2 微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用”的基礎(chǔ)上，進一步查閱資料，再做嘗試。 2．制作果醋時，也可以直接在果酒中加入醋酸菌。醋酸菌的菌種可以到當(dāng)?shù)厣a(chǎn)食醋的工廠或菌種保藏中心購買。你也可以嘗試從食醋中分離醋酸菌，分離的方法參見專題2。 例1 關(guān)于酵母菌的敘述，錯誤的是( ) A．酵母菌代謝類型為異養(yǎng)、兼性厭氧 B．酵母菌主要繁殖方式為孢子生殖 C．酵母菌只在酒精發(fā)酵中發(fā)揮作用 Ｄ．酵母菌在含青霉素的培養(yǎng)基中不能生存 方法指導(dǎo)：酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢予生殖，在條件好時進行出芽生殖，條件惡劣時進行孢子生殖，但多以出芽生殖方式進行無性生殖。酵母菌在醬油釀造、醋酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵等過程中發(fā)揮作用。在含青霉素的培養(yǎng)基中能選擇出酵母酋和霉菌。 答案：BCD 例2 食醋生產(chǎn)具有協(xié)同作用的菌是( ) ①曲霉 ②細(xì)菌 ③酵母菌 ④醋酸菌 Ａ．②③④ Ｂ．①②④ C．①③④ Ｄ．①②③ 方法指導(dǎo)：食醋釀造與果醋釀造所用原料不同，食醋釀造一般用糧食，內(nèi)含大量淀粉，先用曲霉使淀粉水解成糖，使蛋白質(zhì)水解成氨基酸。然后用酵母菌使糖轉(zhuǎn)變成酒精。最后用醋酸菌使酒精氧化成醋酸。食醋生產(chǎn)就是這些菌協(xié)同作用的結(jié)果。 答案：C 例3 下列條件不是酵母菌快速生長繁殖因素的是( ) A．含糖量高的培養(yǎng)基 B．溫度20℃左右 ． C．Ph＝2．5 Ｄ．pH—6 方法指導(dǎo)：酵母菌生活在偏酸，含糖量高的環(huán)境中，溫度為20℃左右，pH約為6時酵母菌能快速生長繁殖，在pH＝2．5的環(huán)境中尚能生長，但生長非常緩慢極易死亡 答案：C 例4葡萄的糖分是( ) ①乳糖 ②麥芽糖 ③葡萄糖 ④蔗糖 ⑤果糖 A．①②③④⑤ Ｂ．③④ C．①③④⑤ Ｄ．③⑤ 方法指導(dǎo)：乳糖在動物乳汁中含有，發(fā)芽的小麥種子中含豐富的麥芽糖，葡萄中的糖分全部由葡萄糖與果糖構(gòu)成，成熟時兩者比例相等。 答案：D 例5 關(guān)于發(fā)酵的敘述，正確的是( ) Ａ．發(fā)酵就是無氧呼吸 Ｂ．發(fā)酵就是發(fā)酵工程 C．發(fā)酵就是只獲得微生物的代謝產(chǎn)物 Ｄ．發(fā)酵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 方法指導(dǎo)：發(fā)酵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)酵和無氧發(fā)酵，通過發(fā)酵可以獲得微生物的代謝產(chǎn)物或微生物的菌體——單細(xì)胞蛋白，發(fā)酵工程是應(yīng)用于發(fā)酵過程的一種生物技術(shù)。 答案：D