專題1 傳統發酵技術的應用
課題1.1 果酒和果醋的製作
一、【課題目標】
（一）知識與技能
1．了解傳統發酵技術在日常生活中的應用。
2．掌握發酵作用的基本原理和方法。
3．學習製作果酒、果醋的實際操作技能。
4．設計並安裝簡單的生產果酒及果醋的裝置
（二）過程與方法
1．引導學生主動參與**過程，培養學生蒐集和處理科學資訊的能力，獲取新知識的能力以及用簡約科學術語表達問題的能力。
2．培養學生綜合分析能力。
3．培養學生利用已建立的知識解決實際問題的能力。
（三）情感、態度與價值觀
1．對學生進行科學方法和科學態度的教育。
2．體驗和感受生物技術給人類生活帶來的變化。
3．培養學生合作精神。。
二、【課題重點】
說明果酒和果醋的製作原理，設計製作裝置，製作出果酒和果醋
三、【課題難點】
製作過程中發酵條件的控制
四、【教學方法】
啟發式教學
五、【教學工具】
多**課件
六、【教學過程】
（一）引入新課
俗語「無酒不成席」、「開門五件事、油鹽醬醋茶」。酒和醋是人們日常生活離不開的傳統發酵產品。從這節課開始，我們以果酒、果醋等為例學習一些傳統發酵技術。
（二）進行新課
（閱讀「果酒製作的原理」，引導考學生自學基礎知識。）
1．基礎知識
1．1 果酒製作原理
（1）利用的微生物是酵母菌，其異化作用型別是兼性厭氧型，明確酵母菌發酵的反應式：①有氧條件：
②無氧條件：
（2）影響酒精發酵的主要環境條件有溫度、氧氣和ph。
①酒精發酵是一般將溫度控制在18～25℃範圍內，在20℃時最適宜。
②酒精發酵過程中，要保持缺氧、酸性環境。
（閱讀教材資料，師生討論並完成思考1～4。）
〖思考1〗為什麼在酒精發酵過程中往往「先通氣後密封」？
「通氣」的目的是使酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖 。
「密封」的目的是使酵母菌進行無氧呼吸產生酒精 。
〖思考2〗酒精發酵過程中發生「先來水後來酒」現象，其原因是什麼？
酵母菌首先進行有氧呼吸產生了水，然後進行無氧呼吸才產生酒精。
〖思考3〗葡萄酒呈現深紅色的原因？
在發酵過程中葡萄皮的色素進入到發酵液中。
〖思考4〗酵母菌是如何進行生殖的？
酵母菌在環境適宜時進行出芽生殖，環境不適宜時產生孢子進入休眠狀態。
（閱讀果醋製作的原理，引導考學生自學基礎知識）
1．2 果醋製作原理
（1）利用的微生物是醋酸菌 ，其異化作用型別是需氧型。在氧氣和糖源都充足時，降糖分解形成醋酸；當缺少糖源時可將乙醇轉變成乙醛，並進一步轉變成醋酸。明確醋酸發酵的反應式。
（2）醋酸發酵的最適宜溫度為 30～35 ℃。
（師生討論並完成思考5～6）
〖思考5〗影響醋酸發酵的環境因素還有哪些？氧氣和ph。
〖思考6〗醋瓶子、未喝幹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．實驗設計
2．1 實驗流程
課件展示流程圖
（討論並完成思考7，提問）
〖思考7〗酒精發酵和醋酸發酵的區別和聯絡：
（閱讀［資料］，學生討論完成發酵過程的設計。）
2．2 設計發酵裝置：根據圖1－4a、4b回答
（1）在酒精發酵過程中，每隔一段時間（12h）擰松瓶蓋或開啟排氣口，其原因是什麼？
在發酵過程中產生co2 ，防止瓶內氣壓過高引起爆裂。
（2）在醋酸發酵過程中，需要注意什麼？
要持續向發酵液中補充氧氣。
（3）在圖1－4b裝置中：
①充氣口的作用是在醋酸發酵中補充氧氣；
②排氣口的作用是在發酵中排出 co2或殘餘氣體 ；
③出料口的作用是便於取樣檢查和放出發酵液 ；
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．發酵操作
3．1材料選擇和處理
選擇新鮮優質的葡萄，然後依次沖洗、除去枝梗和榨汁。
〖思考9〗先沖洗後去枝梗的目的是什麼？ 防止雜菌感染 。
3．2 防止發酵液被汙染
為防止發酵液被雜菌汙染，實驗中所用的榨汁機 、 發酵裝置等器械進行消毒，並使發酵裝置處於封閉狀態。
〖思考10〗在實際生產中，還要對發酵液進行煮沸處理，其目的是什麼？
消滅發酵液中的雜菌 。
3．3 控制發酵條件
（1）發酵液裝瓶後保持 1/3 的剩餘空間。
（2）酒精發酵的溫度要控制在 18～25℃ 範圍內，發酵時間控制在 10～12 天左右。
（3）醋酸發酵的溫度要控制在 30～35℃範圍內，發酵時間控制在 7～8 天左右，並保持不斷充氣 。
（學生分組討論並完成思考11～12）
〖思考11〗在發酵液裝瓶後問什麼要保持1/3的剩餘空間？
暫時儲存發酵產生的co2，起到緩衝作用。
〖思考12〗在醋酸發酵過程中需要向發酵液中補充氧氣，你認為最經濟實用的方法是向發酵液中通入無菌空氣 。
4．結果分析與評價
4．1實驗現象：
4．2 檢驗：
酒精發酵後是否有究竟產生，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呈灰綠色。
【補充】為了控制和了解發酵程序，不斷進行取樣檢查，其中檢查的專案有原料濃度、產物濃度、發酵菌含量、溶氧量和ph等。
（2）方法：（填表，注意對照原則）
5、相關鏈結
為了提高果酒和果醋的產量和品質，抑制其他微生物的生長，還應直接向發酵液中加入人工培養的優良菌種 。
（三）課堂總結、點評
本節課主要學習了以下幾個問題：
1．果酒和果醋製作的原理
2．製作果酒和果醋的實驗流程
3．實驗操作中的注意事項
4．實驗結果分析與評價
學生應當重點掌握果酒和果醋製作的原理，並且學會分析操作過程中注意的問題。通過小組討論、聯絡生活來提高合作**的能力，並且增強學習生物學的興趣。
（四）例項**
例1．生產果醋用的醋酸菌等細菌都具有的特徵是
a．都是異養生物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：細菌的生長所必需的營養元素：碳源、氮源、無機鹽、水生長因子，其中碳源、氮源、無機鹽、生長因子因細菌種類的不同，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。
細菌按同化作用可分為自養型和異養型兩種；按異化作用可分為需氧型和厭氧型。答案：b
例2．發酵過程中，不會直接引起ph變化的是
a．營養物質的消耗b．微生物撥出的co2
c．微生物細胞數目的增加d．次級代謝產物的積累
解析：微生物發酵過程中，微生物的代謝會消耗大量的營養物質，可能造成酸鹼物質消耗不均，從而引起ph的變化；微生物的呼吸作用還會產生大量的co2引起ph的變化；同時產物的種類也能引起ph的變化。答案：
c☆綜合應用
例3．在啤酒生產過程中，發酵是重要環節。生產過程大致如下：將經過滅菌的麥芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌種後輸入發酵罐。
初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精濃度漸漸上公升，泡沫不斷增多。當糖度下降到一定程度後，結束發酵。最後分別輸出有形物質和啤酒。
根據上述過程，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行作用產生的代謝產物。
（4）經測定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其它發酵產物。其餘1.5%則用於
（5）請寫出由麥芽糖→葡萄糖→酒精的反應方程式。
解析：酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸，在無氧條件下進行無氧呼吸，有氧時酵母菌能通過出芽生殖的方式大量繁殖，種群數量增加很快，無氧時能分解醣類產生酒精，釋放出的能量，大部分儲存在發酵產物中，極少數用於自身生長發育。
答案：（1）既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸
（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
1．利用酵母菌發酵生產酒精時，投放的適宜原料和在生產酒精階段要控制的必要條件分別是( )
a．玉公尺粉和有氧大豆粉和有氧
c．玉公尺粉和無氧大豆粉和無氧
答案：c
2．嚴格控制發酵條件是保證發酵正常進行的關鍵，直接關係到是否能得到質量高，產量多的理想產物，通常所指的發酵條件不包括( )
a．溫度控制 b．溶氧控制 c．ph控制 d．酶的控制
答案：d
3．生產用菌種的**主要是( )
①自然環境 ②收集菌株篩選 ③購置生產用菌種 ④培養基
c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型別依次是( )
①需氧型②厭氧型 ③兼性厭氧型
ac答案：b
5．下列敘述能夠防止發酵液被汙染的是( )
ａ．榨汁機要清洗乾淨，並晾乾
ｂ．發酵瓶要清洗乾淨，用體積分數為70％的酒精消毒
c．裝入葡萄汁後，封閉充氣口
ｄ．發酵裝置的排氣口要通過乙個長而彎曲的膠管與瓶身連線
答案：abcd
6．關於酵母菌的敘述，錯誤的是( )
a．酵母菌代謝型別為異養、兼性厭氧
b．酵母菌主要繁殖方式為孢子生殖
c．酵母菌只在酒精發酵中發揮作用
ｄ．酵母菌在含青黴素的培養基中不能生存
答案：bcd
7．在微生物的細胞中，佔細胞乾重90%以上的化學元素為（ ）
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