果酒和果醋的制作教学案_1.pdf
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1、.1 生物技术实践 专题 1 传统发酵技术的应用 课题 1:果酒和果醋的制作【课标扫描】一课程标准:等级要求:B 二复习目标:1说明果酒和果醋的制作原理。2设计制作果酒和果醋的装置。3完成果酒和果醋的制作。【重点和难点】重点:说明果酒和果醋的制作原理设计制作果酒和果醋的装置,制作出果酒和果醋。难点:制作过程中发酵条件的控制。【知识网络】一、实验原理 1酵母菌的细胞呼吸 酵母菌进展有氧呼吸大量繁殖,表达式为:C6H12O6+O2CO2+H2O+能量 酵母菌进展无氧呼吸产生酒精和二氧化碳,表达式为:C6H12O6C2H5OH+CO2+能量 2酵母菌发酵的最正确环境 酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生
2、活:在有氧时,酵母菌大量繁殖,但是不起到发酵效果;在无氧时,繁殖速度减慢,但是此时可以进展发酵。在利用酵母菌发酵时最好是先通入足够的无菌空气在有氧环境下一段时间使其繁殖,再隔绝氧气进展发酵。20左右最适合酵母菌繁殖,酒精发酵的最正确温度是在 1825,pH 最好是弱酸性。3醋酸菌好氧性细菌,当缺少糖源时和有氧条件下,可将乙醇酒精氧化成醋酸。表达式为:C2H5OHCH3COOH+H2O;当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。醋酸菌生长的最正确温度是在 3035 二、实验步骤 1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进展清洗并消毒。先用温水反复冲洗几次,再用体积分数为
3、75%的酒精擦拭消毒,晾干待用。2.取葡萄 500 g,去除枝梗和腐烂的子粒。3.用清水冲洗葡萄 12 遍除去污物,注意不要反复屡次冲洗。4.用榨汁机榨取葡萄汁后,将其装入发酵瓶中或将葡萄打成浆后,用干净的纱布过滤至发酵瓶中,盖好瓶盖。如果没有适宜的发酵装置,可以用 500 mL 的塑料瓶替代,但注入的果汁量不要超过塑料瓶总体积的 2/3。5.将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。6.由于发酵旺盛期 CO2的产量非常大,因此需要及时排气,防止发酵瓶爆裂。如果使用简易的发酵装置,如瓶子最好选用塑料瓶,每天要拧松瓶盖 24 次,进展排气。酶 酶 酶.1 7.10 d 以后,可以开场进展取样检验工作。例如,
4、可以检验酒味、酒精的含量、进展酵母菌的镜检等工作。8.当果酒制成以后,可以在发酵液中参加醋酸菌或醋曲,然后将装置转移至3035 的条件下发酵,适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲,可尝试自然接种,但效果不是很好。如果没有充气装置,可以将瓶盖翻开,在瓶口盖上纱布,以减少空气中尘土等的污染。要点 1 果酒制作的原理 1酵母菌的兼性厌氧生活方式 在有氧条件下,酵母菌进展有氧呼吸,大量繁殖。C6H12O66O26CO26H2O 在无氧条件下,酵母菌能进展酒精发酵。C6H12O62C2H5OH6CO2 2发酵需要适宜的条件 在缺氧、20左右一般将温度控制在 1825、呈酸性的发酵液中,酵母菌大
5、量繁殖,进展酒精发酵。而绝大多数其它微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。3传统发酵技术所使用的酵母菌的来源 传统的葡萄酒酿造,都是采用自然发酵的工艺。所谓自然发酵,就是葡萄破碎入罐以后,不人为地添加任何菌种,靠葡萄本身携带的自然界的酵母菌,在葡萄浆或别离后的葡萄汁里自发地繁殖,最终发酵成葡萄酒。要点 2 果醋制作的原理 1酒变醋的原理 当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸;当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸。C2H5OHO2CH3COOHH2O 2控制发酵条件的作用 醋酸菌对氧气的含量特别敏感,当进展深层发酵时,即使只是短时间中断通入氧气,也会引起醋酸菌死亡
6、。醋酸菌最适生长温度为 3035,控制好发酵温度,使发酵时间缩短,又减少杂菌污染的时机。3制醋所利用的醋酸菌的来源 醋酸菌的菌种可以到当地生产食醋的工厂或菌种保藏中心购置。也可以从食醋中别离醋酸菌。要点 3 实验流程示意图 挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵果酒醋酸发酵果醋 要点 4 酒精检验 果汁发酵后是否有酒精产生,可以用重铬酸钾来检验。在酸性条件下,重铬酸钾与酒精反响呈现灰绿色。先在试管中参加发酵液 2L,再滴入物质的量浓度为 3mol/L 的 H2SO43滴,振荡混匀,最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液 3 滴,振荡试管,观察颜色。要点 5 实验案例 制作葡萄酒和葡萄醋 建议将实验安排在秋季的 9
7、 月或 10 月进展。在这段时间进展实验,有如下优点:1正值收获季节,葡萄的价格廉价,品种多样;2此时葡萄上的酵母菌数量多且生活力强,发酵酿酒的效果好;3温度适宜,发酵现象非常明显。实验的具体操作步骤如下。1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进展清洗并消毒。先用温水反.1 复冲洗几次,再用体积分数为 75%的酒精擦拭消毒,晾干待用。2.取葡萄 500g,用清水冲洗葡萄 12 遍除去污物,注意不要反复屡次冲洗。3.去除枝梗和腐烂的子粒。4.用榨汁机榨取葡萄汁后,将其装入发酵瓶中装置参见教材图 1-4b,或将葡萄打成浆后,用干净的纱布过滤至发酵瓶中,盖好瓶盖。如果没有适宜的发酵装置
8、,可以用 500mL的塑料瓶替代,但注入的果汁量不要超过塑料瓶总体积的 2/3。5.将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。6.由于发酵旺盛期 CO2的产量非常大,因此需要及时排气,防止发酵瓶爆裂。如果使用简易的发酵装置,如瓶子最好选用塑料瓶,每天要拧松瓶盖 24 次,进展排气。7.10 天以后,可以开场进展取样检验工作。例如,可以检验酒味、酒精的含量、进展酵母菌的镜检等工作。8.当果酒制成以后,可以在发酵液中参加醋酸菌或醋曲,然后将装置转移至 3035的条件下发酵,适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲,可尝试自然接种,但效果不是很好。如果没有充气装置,可以将瓶盖翻开,在瓶口盖上纱布,以减少空
9、气中尘土等的污染。要点 6 疑难解答 1你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗.为什么.应该先冲洗,然后再除去枝梗,以防止除去枝梗时引起葡萄破损,增加被杂菌污染的时机。2你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染.如:要先冲洗葡萄,再除去枝梗;榨汁机、发酵装置要清洗干净,并进展酒精消毒;每次排气时只需拧松瓶盖,不要完全揭开瓶盖等。3制葡萄酒时,为什么要将温度控制在 1825.制葡萄醋时,为什么要将温度控制在 3035.温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20左右最适合酵母菌的繁殖。因此需要将温度控制在其最适温度围。而醋酸菌是嗜温菌,最适生长温度为 3035,因此要将温度控制在 3035。4制葡萄醋时,为什
10、么要适时通过充气孔充气.醋酸菌是好氧菌,其自身的代繁殖需要氧气;在将酒精变为醋酸时需要氧的参与。5分析果酒和果醋的发酵装置中充气口、排气口和出料口分别有哪些作用.为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连接.结合果酒、果醋的制作原理,你认为应该如何使用这个发酵装置.充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进展充气用的;排气口是在酒精发酵时用来排出二氧化碳的;出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连接,其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时,应该关闭充气口;制醋时,应该充气口连接气泵,输入氧气。三、本卷须知 请分析此装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气
11、口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接.结合果酒、果醋的制作原理,你认为应该如何使用这个发酵装置.充气口 排气口 出料口 答:充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进展充气用的;排气口是在酒精发酵时用来排出 CO2的;出料口是用来取样的。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时,应该关闭充气口;制醋时,应将充气口连接气泵,.1 输入氧气。【根底知识整理】1果酒制作的原理 1原理:人类利用微生物发酵制作果酒,该过程用到的微生物是酵母菌,它属于单细胞真核生物,其异化作用类型是兼性厌氧型,与异化作用有关的方程式有 C6H12O66O26CO26H2O ,C6H
12、12O62C2H5OH6CO2,在有氧条件下,进展有氧呼吸,大量繁殖;在无氧的条件下,进展酒精发酵或无氧呼吸。2条件:影响酒精发酵的主要环境条件有温度、氧气和 PH。酒精发酵一般将温度控制在 1825围,在 20时最适合。酒精发酵过程中,要保持缺氧、酸性环境。2果醋制作的原理 1原理:该过程用到的微生物是醋酸菌,其异化作用类型是需氧型,在氧气和糖源都充足时,醋酸菌可将糖分解成醋酸;当缺少糖源时,可将乙醇转化成乙醛,并进一步转变成醋酸。醋酸发酵的反响式是:C2H5OHO2CH3COOHH2O 2条件:醋酸发酵的最适宜温度为:3035 3.在果酒的工业制作过程中,接种完成后要先向发酵罐入一段时间的
13、无菌空气后再密封,这样做的目的是先供氧,以促进酵母菌的繁殖,使酵母菌的数目快速增加,然后让酵母菌进展无氧呼吸。酵母菌利用葡萄糖发酵产生酒精的反响式是 C6H12O6酶2C2H5OH+2CO2+能量。果汁发酵后是否有酒精产生,可以用重铬酸钾试剂 来检验。在果酒酿造过程中,如果果汁灭菌不严格,含有醋酸杆菌,在酒精发酵旺盛时,醋 酸杆菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸.不能。4.在葡萄酒的自然发酵过程中,起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。发酵过程中,随着酒精度的提高,红葡萄皮的色素也进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。在缺氧、呈酸性的发酵液中,酵母菌能大量生长繁殖,而绝大多数其他微生物都因无法适应这
14、一环境而受到抑制。【例题解析】例 1 利用酵母菌发酵生产酒精时,投放的适宜原料和在生产酒精阶段要控制的必要条件分别是()A玉米粉和有氧 大豆粉和有氧 C玉米粉和无氧 大豆粉和无氧 讲解:酵母菌在有氧时进展有氧呼吸,把糖类等有机物彻底氧化分解成 CO2和水,不产生酒精。大豆粉主要含蛋白质,用作酿酒不适宜,原因有二:一是酵母含有更多的直接把糖类转化为酒精的酶类,发酵快,而蛋白质转化复杂,并产生含氮副产物,对酵母茵生命活动不利;二是本钱高。答案:C 影响酵母菌繁殖的因素 酵母菌分布广泛,“喜欢葡萄汁等含糖量高的果汁。培养酵母菌一般用麦芽汁培养基,麦芽汁组成复杂,能为酵母菌提供足够的营养物质。温度是酵
15、母菌生长和发酵的重要条件。20左右最适合酵母菌繁殖,酒精发酵时一般将温度控制在 18一 25。酵母菌生活在偏酸环境中,最适 pH 为 4058。在最低 pH=25,最高 pH:8o 的两种环境中,酵母菌尚能生存和生长,但生长非常缓慢而且易死亡。例 2 严格控制发酵条件是保证发酵正常进展的关键,直接关系到是否能得到质量高,产量多的理想产物,通常所指的发酵条件不包括()A温度控制 B溶氧控制 CpH 控制 D酶的控制.1 讲解:通常所指的发酵条件包括温度、pH、溶氧、通气与转速等。酶是自身调节物质,不属于发酵条件。答案:D 例 3 生产用菌种的来源主要是()自然环境 收集菌株筛选 购置生产用菌种
16、培养基 C 讲解:工业微生物所用菌种的 4g$-来源是自然环境,筛选别离发酵产品所需的菌株,经培育改良后可能成为菌种。如果所需发酵产品的产生种名,则尽量多地收集该种菌的不同菌株,并筛选。一般都是购置专用菌种或向单位购置产量高的菌种。答案:D 例 4 酵母菌、乳酸菌、醋酸菌和谷氨酸棒状杆菌异化作用的类型依次是()需氧型厌氧型 兼性厌氧型 A C 讲解:酵母茵在有氧时进展有氧呼吸,在无氧时进展无氧呼吸;乳酸菌为严格厌氧菌;醋酸菌和谷氨酸棒状杆菌为严格好氧菌。答案:B 例 5 以下表达能够防止发酵液被污染的是()多项选择 榨汁机要清洗干净,并晾干 发酵瓶要清洗干净,用体积分数为 70的酒精消毒 C装
17、入葡萄汁后,封闭充气口 发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接 讲解:发酵工程中所用的菌种大多是单一的纯种,整个发酵过程不能)混入其他微生物(称杂菌),一旦污染杂菌,将导致产量大大下降,甚至得不到产品。榨油机清洗,并晾干,发酵瓶清洗,并用 70酒精消毒,防止器材上的菌种进入发酵液;装入葡萄汁,封闭充气口,防止空气中的菌种进入,发酵装置的排气 O2通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,阻挡外面空气中的菌种进入发酵液。答案:ABCD 例 6 关于酵母菌的表达,错误的选项是()多项选择 A酵母菌代类型为异养、兼性厌氧 B酵母菌主要繁殖方式为孢子生殖 C酵母菌只在酒精发酵中发挥作用 酵母菌在含
18、青霉素的培养基中不能生存 讲解:酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢予生殖,在条件好时进展出芽生殖,条件恶劣时进展孢子生殖,但多以出芽生殖方式进展无性生殖。酵母菌在酱油酿造、醋酸发酵、酒精发酵等过程中发挥作用。在含青霉素的培养基中能选择出酵母酋和霉菌。答案:BCD 例 7 食醋生产具有协同作用的菌是()曲霉 细菌 酵母菌 醋酸菌 C 讲解:食醋酿造与果醋酿造所用原料不同,食醋酿造一般用粮食,含大量淀粉,先用曲霉使淀粉水解成糖,使蛋白质水解成氨基酸。然后用酵母菌使糖转变成酒精。最后用醋酸菌使酒精氧化成醋酸。食醋生产就是这些菌协同作用的结果。答案:C 例 8 以下条件不是酵母菌快速生长繁殖因素
19、的是().1 A含糖量高的培养基 B温度 20左右 CPh25 pH6 讲解:酵母菌生活在偏酸,含糖量高的环境中,温度为 20左右,pH 约为 6 时酵母菌能快速生长繁殖,在 pH25 的环境能生长,但生长非常缓慢极易死亡。答案:C 例 9 葡萄的糖分是()乳糖 麦芽糖 葡萄糖 蔗糖 果糖 A C 讲解:乳糖在动物乳汁中含有,发芽的小麦种子中含丰富的麦芽糖,葡萄中的糖分全部由葡萄糖与果糖构成,成熟时两者比例相等。答案:D 例 10 关于发酵的表达,正确的选项是()发酵就是无氧呼吸 发酵就是发酵工程 C发酵就是只获得微生物的代产物 发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代产物的过程 讲解:发酵是通
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