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2019-2020年高中生物 1.1《果酒和果醋的制作》教案 新人教版選修1(1) ★課題目標(biāo) （一）知識與技能 1．了解傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用。 2．掌握發(fā)酵作用的基本原理和方法。 3．學(xué)習(xí)制作果酒、果醋的實(shí)際操作技能。 4．設(shè)計并安裝簡單的生產(chǎn)果酒及果醋的裝置 （二）過程與方法 1．引導(dǎo)學(xué)生主動參與探究過程，培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理科學(xué)信息的能力，獲取新知識的能力以及用簡約科學(xué)術(shù)語表達(dá)問題的能力。 2．培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力。 3．培養(yǎng)學(xué)生利用已建立的知識解決實(shí)際問題的能力。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1．對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的教育。 2．體驗和感受生物技術(shù)給人類生活帶來的變化。 3．培養(yǎng)學(xué)生合作精神。。 ★課題重點(diǎn) 說明果酒和果醋的制作原理，設(shè)計制作裝置，制作出果酒和果醋 ★課題難點(diǎn) 制作過程中發(fā)酵條件的控制 ★教學(xué)方法 啟發(fā)式教學(xué) ★教學(xué)工具 多媒體課件 ★教學(xué)過程 （一）引入新課 俗語“無酒不成席”、“開門五件事、油鹽醬醋茶”。酒和醋是人們?nèi)粘Ｉ铍x不開的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品。從這節(jié)課開始，我們以果酒、果醋等為例學(xué)習(xí)一些傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)。 （二）進(jìn)行新課 （閱讀“果酒制作的原理”，引導(dǎo)考學(xué)生自學(xué)基礎(chǔ)知識。） 1．基礎(chǔ)知識 1．1 果酒制作原理 （1）利用的微生物是酵母菌，其異化作用類型是兼性厭氧型，明確酵母菌發(fā)酵的反應(yīng)式：①有氧條件： ②無氧條件： （2）影響酒精發(fā)酵的主要環(huán)境條件有溫度、氧氣和pH。 ①酒精發(fā)酵是一般將溫度控制在18～25℃范圍內(nèi)，在20℃時最適宜。 ②酒精發(fā)酵過程中，要保持缺氧、酸性環(huán)境。 （閱讀教材資料，師生討論并完成思考1～4。） 〖思考1〗為什么在酒精發(fā)酵過程中往往“先通氣后密封”？ “通氣”的目的是使酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖 。 “密封”的目的是使酵母菌進(jìn)行無氧呼吸產(chǎn)生酒精 。 〖思考2〗酒精發(fā)酵過程中發(fā)生“先來水后來酒”現(xiàn)象，其原因是什么？ 酵母菌首先進(jìn)行有氧呼吸產(chǎn)生了水，然后進(jìn)行無氧呼吸才產(chǎn)生酒精。 〖思考3〗葡萄酒呈現(xiàn)深紅色的原因？ 在發(fā)酵過程中葡萄皮的色素進(jìn)入到發(fā)酵液中。 〖思考4〗酵母菌是如何進(jìn)行生殖的？ 酵母菌在環(huán)境適宜時進(jìn)行出芽生殖，環(huán)境不適宜時產(chǎn)生孢子進(jìn)入休眠狀態(tài)。 （閱讀果醋制作的原理，引導(dǎo)考學(xué)生自學(xué)基礎(chǔ)知識） 1．2 果醋制作原理 （1）利用的微生物是醋酸菌 ，其異化作用類型是需氧型。在氧氣和糖源都充足時，降糖分解形成醋酸；當(dāng)缺少糖源時可將乙醇轉(zhuǎn)變成乙醛，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成醋酸。明確醋酸發(fā)酵的反應(yīng)式。 （2）醋酸發(fā)酵的最適宜溫度為 30～35 ℃。 （師生討論并完成思考5～6） 〖思考5〗影響醋酸發(fā)酵的環(huán)境因素還有哪些？氧氣和pH。 〖思考6〗醋瓶子、未喝干的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一層“白膜”。它是怎樣形成的？醋酸菌大量繁殖形成的。 2．實(shí)驗設(shè)計 2．1 實(shí)驗流程 課件展示流程圖 （討論并完成思考7，提問） 〖思考7〗酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵的區(qū)別和聯(lián)系： 區(qū)別 酒精發(fā)酵 醋酸發(fā)酵 微生物 溫度 氧氣 聯(lián)系 酒精發(fā)酵為醋酸發(fā)酵提供____________。 （閱讀［資料］，學(xué)生討論完成發(fā)酵過程的設(shè)計。） 2．2 設(shè)計發(fā)酵裝置：根據(jù)圖1－4a、4b回答 （1）在酒精發(fā)酵過程中，每隔一段時間（12h）擰松瓶蓋或打開排氣口，其原因是什么？ 在發(fā)酵過程中產(chǎn)生CO2 ，防止瓶內(nèi)氣壓過高引起爆裂。 （2）在醋酸發(fā)酵過程中，需要注意什么？ 要持續(xù)向發(fā)酵液中補(bǔ)充氧氣。 （3）在圖1－4b裝置中： ①充氣口的作用是在 醋酸 發(fā)酵中補(bǔ)充氧氣； ②排氣口的作用是在發(fā)酵中排出 CO2或殘余氣體 ； ③出料口的作用是便于 取樣檢查和放出發(fā)酵液 ； ④排氣口膠管長而彎曲的作用是防止 防止空氣中雜菌感染 。 3．發(fā)酵操作 3．1材料選擇和處理 選擇新鮮優(yōu)質(zhì)的葡萄，然后依次沖洗、除去枝梗和榨汁。 〖思考9〗先沖洗后去枝梗的目的是什么？ 防止雜菌感染 。 3．2 防止發(fā)酵液被污染 為防止發(fā)酵液被雜菌污染，實(shí)驗中所用的 榨汁機(jī) 、 發(fā)酵裝置 等器械進(jìn)行消毒，并使發(fā)酵裝置處于 封閉 狀態(tài)。 〖思考10〗在實(shí)際生產(chǎn)中，還要對發(fā)酵液進(jìn)行煮沸處理，其目的是什么？ 消滅發(fā)酵液中的雜菌 。 3．3 控制發(fā)酵條件 （1）發(fā)酵液裝瓶后保持 1/3 的剩余空間。 （2）酒精發(fā)酵的溫度要控制在 18～25℃ 范圍內(nèi)，發(fā)酵時間控制在 10～12 天左右。 （3）醋酸發(fā)酵的溫度要控制在 30～35℃范圍內(nèi)，發(fā)酵時間控制在 7～8 天左右，并保持不斷 充氣 。 （學(xué)生分組討論并完成思考11～12） 〖思考11〗在發(fā)酵液裝瓶后問什么要保持1/3的剩余空間？ 暫時存儲發(fā)酵產(chǎn)生的CO2，起到緩沖作用。 〖思考12〗在醋酸發(fā)酵過程中需要向發(fā)酵液中補(bǔ)充氧氣，你認(rèn)為最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法是向發(fā)酵液中通入 無菌空氣 。 4．結(jié)果分析與評價 4．1實(shí)驗現(xiàn)象： 發(fā)酵 酒精發(fā)酵 醋酸發(fā)酵 氣味和味道 氣泡和泡沫 發(fā)酵液顏色 混濁 混濁，液面形成白色菌膜 4．2 檢驗： 酒精發(fā)酵后是否有究竟產(chǎn)生，可用 重鉻酸鉀 來檢驗。 （1）原理：在酸性條件下 重鉻酸鉀與酒精反應(yīng)呈灰綠色。 【補(bǔ)充】為了控制和了解發(fā)酵進(jìn)程，不斷進(jìn)行取樣檢查，其中檢查的項目有原料濃度、產(chǎn)物濃度、發(fā)酵菌含量、溶氧量和pH等。 （2）方法：（填表，注意對照原則） 操作 試管甲 試管乙 發(fā)酵液 2mL － 蒸餾水 3mol/LH2SO4 飽和重鉻酸鉀溶液 現(xiàn)象 5、相關(guān)鏈接 為了提高果酒和果醋的產(chǎn)量和品質(zhì)，抑制其他微生物的生長，還應(yīng)直接向發(fā)酵液中加入人工培養(yǎng)的優(yōu)良菌種 。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題： 1．果酒和果醋制作的原理 2．制作果酒和果醋的實(shí)驗流程 3．實(shí)驗操作中的注意事項 4．實(shí)驗結(jié)果分析與評價 學(xué)生應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)掌握果酒和果醋制作的原理，并且學(xué)會分析操作過程中注意的問題。通過小組討論、聯(lián)系生活來提高合作探究的能力，并且增強(qiáng)學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。 （四）實(shí)例探究 例1．生產(chǎn)果醋用的醋酸菌等細(xì)菌都具有的特征是 （ ） A．都是異養(yǎng)生物 B．僅在有水條件下繁殖 C．僅在有氧條件下生長 D．生存溫度都超過80℃ 解析：細(xì)菌的生長所必需的營養(yǎng)元素：碳源、氮源、無機(jī)鹽、水生長因子，其中碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長因子因細(xì)菌種類的不同，所需的種類也不一樣，而水是所有微生物生長共同所需要的物質(zhì)。細(xì)菌按同化作用可分為自養(yǎng)型和異養(yǎng)型兩種；按異化作用可分為需氧型和厭氧型。答案：B 例2．發(fā)酵過程中，不會直接引起pH變化的是 A．營養(yǎng)物質(zhì)的消耗 B．微生物呼出的CO2 C．微生物細(xì)胞數(shù)目的增加 D．次級代謝產(chǎn)物的積累 解析：微生物發(fā)酵過程中，微生物的代謝會消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，可能造成酸堿物質(zhì)消耗不均，從而引起pH的變化；微生物的呼吸作用還會產(chǎn)生大量的CO2引起pH的變化；同時產(chǎn)物的種類也能引起pH的變化。答案：C ☆綜合應(yīng)用 例3．在啤酒生產(chǎn)過程中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)。生產(chǎn)過程大致如下：將經(jīng)過滅菌的麥芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌種后輸入發(fā)酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精濃度漸漸上升，泡沫不斷增多。當(dāng)糖度下降到一定程度后，結(jié)束發(fā)酵。最后分別輸出有形物質(zhì)和啤酒。根據(jù)上述過程，回答以下問題： （1）該過程表明啤酒酵母異化作用的特點(diǎn)是 。 （2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是 。 （3）酒精主要是啤酒酵母菌進(jìn)行 作用產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。 （4）經(jīng)測定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其它發(fā)酵產(chǎn)物。其余1.5%則用于 。 （5）請寫出由麥芽糖→葡萄糖→酒精的反應(yīng)方程式。 解析：酵母菌在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸，在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸，有氧時酵母菌能通過出芽生殖的方式大量繁殖，種群數(shù)量增加很快，無氧時能分解糖類產(chǎn)生酒精，釋放出的能量，大部分儲存在發(fā)酵產(chǎn)物中，極少數(shù)用于自身生長發(fā)育。 答案：（1）既能進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無氧呼吸 酶 酶 （2）出芽生殖 （3）無氧呼吸 （4）自身的生長繁殖 （5）C12H22O11+H2O→2C6H12O6 C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量 （五）鞏固練習(xí) 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 答案：C 2．嚴(yán)格控制發(fā)酵條件是保證發(fā)酵正常進(jìn)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 答案：D 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 答案：D 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 答案：B 5．下列敘述能夠防止發(fā)酵液被污染的是( ) Ａ．榨汁機(jī)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 答案：ABCD 6．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 答案：BCD 7．在微生物的細(xì)胞中，占細(xì)胞干重90%以上的化學(xué)元素為（ ） A.C、H、O、N B.C、H、O、N、P、S C.N、P、S、K、Ca、Mg D.C、H、O 答案：B 8．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 答案：C 9．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 答案：D 10．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 答案：D ★（三）練習(xí) 2.提示：大規(guī)模生產(chǎn)時需要進(jìn)行更為全面周詳?shù)目紤]，如原料的來源與選擇、菌種的培育與選擇、發(fā)酵的設(shè)備、發(fā)酵條件的自動化控制，以及如何嚴(yán)格控制雜菌污染；等等。此外，無論是葡萄酒或葡萄醋，實(shí)驗時所檢測的發(fā)酵液，并非商品意義上的產(chǎn)品。在實(shí)際生產(chǎn)中還需沉淀過濾、滅菌裝瓶等獲得成品酒或醋。葡萄酒還需在一定設(shè)施和條件下（如橡木桶和地窖）進(jìn)行后續(xù)發(fā)酵，以獲得特定的風(fēng)味和色澤。 3.提示：需考慮廠房、設(shè)備投資、原材料采購、工人人數(shù)及工資、產(chǎn)品種類、生產(chǎn)周期、銷售渠道、利潤等問題。 ★教學(xué)體會 本課題學(xué)習(xí)的內(nèi)容和生活聯(lián)系比較密切，在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動探究果酒和果醋的制作流程，并且通過和同學(xué)的合作完成相關(guān)的實(shí)驗設(shè)計。有關(guān)實(shí)驗原理的教學(xué)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(shí)驗流程的設(shè)計則可以通過討論完成。 ★資料袋 葡萄酒的類別 葡萄酒若以顏色區(qū)分，可分為白酒、紅酒和玫瑰紅酒，但無論是紅葡萄或白葡萄所壓榨出來的果汁都是沒有顏色的，所以白酒可以用紅葡萄釀造，紅酒是由于在釀造時連葡萄的皮一起發(fā)酵，吸收紅葡萄皮所釋放出來的色素而成為有顏色的紅葡萄酒，如將紅葡萄皮提早分開，讓酒的顏色變淡，即成為玫瑰紅酒。每家酒廠的玫瑰紅酒由于葡萄皮與酒接觸的時間長短不一，故顏色的深淺也不一致。白葡萄皮因沒有色素效果，故釀造時并沒有連皮一起發(fā)酵。 葡萄在成熟后便含有果糖、果酸，所謂釀造葡萄酒，簡單來說，只是把葡萄壓榨后的果汁，在發(fā)酵過程中將果糖轉(zhuǎn)換成酒精，如果果糖全部轉(zhuǎn)成酒精，則我們稱這些為不甜或乾(dry)的酒，如在轉(zhuǎn)換個程中，提前終止發(fā)酵，保留多一點(diǎn)糖份，便變成甜酒。 葡萄在發(fā)酵過程時，并同時產(chǎn)生熱能和二氧化碳（汽泡），通常一般葡萄酒會讓汽泡跑掉，但如把汽泡保存于葡萄酒中，便成為汽泡葡萄酒(Sparkling wine)，香檳便是名聞世界之代表作（只有在法國香檳產(chǎn)區(qū)依規(guī)定釀制之汽泡酒，才能命名香檳，法國其它地區(qū)或世界各地之釀制，只能稱作汽泡酒）。