高中生物选修1学案 1-1果酒和果醋的制作

学习目标

1．了解传统发酵技术在日常生活中的应用。 2．掌握发酵作用的基本原理和方法。 3．学习制作果酒、果醋的实际操作技能。 4．设计并安装简单的生产果酒及果醋的装置

5．培养学生综合分析能力，培养学生利用已建立的知识解决实际问题的能力。 课题重点：

1．说明果酒和果醋的制作原理； 2．设计制作装置制作果酒和果醋。 课题难点：

制作过程中发酵条件的控制。 学习过程

（一）基础知识 Ⅰ．果酒制作原理

（1）利用的微生物是 ，其异化作用类型是 ，明确酵母菌发酵的反应式：①有氧条件：

②无氧条件：

（2）影响酒精发酵的主要环境条件有 。

①酒精发酵是一般将温度控制在 ℃范围内，在 ℃时最适宜。 ②酒精发酵过程中，要保持 。 〖思考〗

1.为什么在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”？

2.酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？ 3.葡萄酒呈现深红色的原因？ 4.酵母菌是如何进行生殖的？

酵母菌在环境适宜时进行 ，环境不适宜时产生 进入休眠状态。 Ⅱ．果醋制作原理

（1）利用的微生物是 ，其异化作用类型是 。在 ，降糖分解形成醋酸；当缺少糖源时可将 转变成 ，并进一步转变成醋酸。醋酸发酵的反应式是：

（2）醋酸发酵的最适宜温度为 ℃。 〖思考〗

１.影响醋酸发酵的环境因素还有哪些？ 。

２.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层“白膜”。它是怎样形成的？ 。

1 (二)实验设计

１.设计发酵装置：根据图1－4a、4b回答

（1）在酒精发酵过程中，每隔一段时间（12h）拧松瓶盖或打开排气口，其原因是什么？ （2）在醋酸发酵过程中，需要注意什么？ （3）在图1－4b装置中：

①充气口的作用是在 发酵中补充氧气； ②排气口的作用是在发酵中排出 ； ③出料口的作用是便于 ； ④排气口胶管长而弯曲的作用是防止 。 ２.酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系：

3．发酵操作 ⑴材料选择和处理

选择 的葡萄，然后依次 和榨汁。 〖思考〗先冲洗后去枝梗的目的是什么？ ⑵防止发酵液被污染

为防止发酵液被杂菌污染，实验中所用的 榨汁机 、 发酵装置 等器械进行消毒，并使发酵装置处于 状态。

〖思考〗在实际生产中，还要对发酵液进行煮沸处理，其目的是什么？ ⑶控制发酵条件

①发酵液装瓶后保持 的剩余空间。

②酒精发酵的温度要控制在 范围内，发酵时间控制在 天左右。 ③醋酸发酵的温度要控制在 ℃范围内，发酵时间控制在 天左右，并保持不断 。

〖思考〗在发酵液装瓶后问什么要保持1/3的剩余空间？

〖思考〗在醋酸发酵过程中需要向发酵液中补充氧气，你认为最经济实用的方法是向发酵液中通入 。

4．结果分析与评价 ⑴实验现象：

区别 微生物 温度 氧气 联系 酒精发酵 醋酸发酵 酒精发酵为醋酸发酵提供____________。 1 发酵 气味和味道 气泡和泡沫 酒精发酵 混浊 醋酸发酵 混浊，液面形成白色菌膜

发酵液颜色 ⑵检验： 酒精发酵后是否有究竟产生，可用 来检验。 ①原理：在酸性条件下 重铬酸钾与酒精反应呈 。

【补充】为了控制和了解发酵进程，不断进行取样检查，其中检查的项目有

． ②方法：（填表，注意对照原则）

操作 发酵液 蒸馏水 3mol/LH2SO4 饱和重铬酸钾溶液 现象 试管甲 2mL 试管乙 － （三）巩固练习

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 Ｂ．大豆粉和有氧 C．玉米粉和无氧 Ｄ．大豆粉和无氧

2．严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，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 C．pH控制 D．酶的控制 3．生产用菌种的来源主要是( )

①自然环境 ②收集菌株筛选 ③购置生产用菌种 ④培养基 Ａ．①②④ Ｂ．①③④ C．②③④ Ｄ．①②③

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( ) ①需氧型②厌氧型 ③兼性厌氧型

A．①②①③ Ｂ．③②①① C．③②①② Ｄ．②②③①

5．下列叙述能够防止发酵液被污染的是( ) Ａ．榨汁机要清洗干净，并晾干

Ｂ．发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70％的酒精消毒 C．装入葡萄汁后，封闭充气口

Ｄ．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 6．关于酵母菌的叙述，错误的是( )

1 A．酵母菌代谢类型为异养、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 Ｄ．酵母菌在含青霉素的培养基中不能生存 7．在微生物的细胞中，占细胞干重90%以上的化学元素为（ ）

A.C、H、O、N B.C、H、O、N、P、S C.N、P、S、K、Ca、Mg D.C、H、O 8．下列条件不是酵母菌快速生长繁殖因素的是( )

A．含糖量高的培养基 B．温度20℃左右 C．Ph＝2．5 Ｄ．pH—6 9．葡萄的糖分是( )

①乳糖 ②麦芽糖 ③葡萄糖 ④蔗糖 ⑤果糖

A．①②③④⑤ Ｂ．③④ C．①③④⑤ Ｄ．③⑤ 10．关于发酵的叙述，正确的是( )

Ａ．发酵就是无氧呼吸 Ｂ．发酵就是只获得微生物的代谢产物

C．发酵就是发酵工程 Ｄ．发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物的过程 11．生产果醋用的醋酸菌等细菌都具有的特征是 （ ） A．都是异养生物 B．仅在有水条件下繁殖 C．仅在有氧条件下生长 D．生存温度都超过80℃ 12．发酵过程中，不会直接引起pH变化的是 A．营养物质的消耗 B．微生物呼出的CO2 C．微生物细胞数目的增加 D．次级代谢产物的积累 ☆综合应用

例3．在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖度下降到一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和啤酒。根据上述过程，回答以下问题：

（1）该过程表明啤酒酵母异化作用的特点是 。 （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进行 作用产生的代谢产物。

（4）经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其它发酵产物。其余1.5%则用于 。

（5）请写出由麦芽糖→葡萄糖→酒精的反应方程式。

【课题目标】

说明果酒和果醋制作的原理，设计制作果酒和果醋的装置，完成果酒和果醋的制作。 【课题重点与难点】

1 课题重点：说明果酒和果醋的制作原理，设计制作装置，制作出果酒和果醋。 课题难点：制作过程中发酵条件的控制。 【基础知识】

（一）果酒制作的原理

知识要点：1. 酵母菌的兼性厌氧生活方式；2.发酵需要的适宜条件；3.传统发酵技术所使用的酵母菌的来源。

教学建议：教师在介绍传统发酵酿酒时，首先应让学生了解酵母菌的兼性厌氧生活方式，理解发酵需要一定的条件，然后再介绍传统发酵方法，分析传统发酵技术中所使用的酵母菌的来源。最后，教师可以组织学生讨论，在发酵过程中，怎样才能保证发酵液不受污染、如何控制好温度。

（二）果醋制作的原理

知识要点：1.酒变醋的原理；2.控制发酵条件的作用；3.制醋所利用的醋酸菌的来源。 教学建议：教师可采用多种形式让学生了解由酒变醋的原理以及在制醋过程中醋酸菌的作用。例如，教师可以组织学生在查找资料的基础上进行讨论和交流。通过学生的自主活动，让学生了解传统制醋的流程、醋酸菌的生活特点、醋酸菌在自然界的分布以及使果酒变为果醋的方法等基础知识。

（三）、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月或10月进行。在这段时间内进行实验，有如下优点：（1）正值收获季节，葡萄的价格便宜，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行清洗并消毒。先用温水反复冲洗几次,再用体积分数为75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。

2. 取葡萄500 g，去除枝梗和腐烂的子粒。

3. 用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物，注意不要反复多次冲洗。

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，用洁净的纱布过滤至发酵瓶中，盖好瓶盖。如果没有合适的发酵装置，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2～4次，进行排气。

7. 10 d以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以检验酒味、酒精的含量、进行酵母菌的镜检等工作。

8. 当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后将装置转移至30～35 ℃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，可以将瓶盖打开，在瓶口盖上纱布，以减少空气中尘土等的污染。

（四）、课题成果评价 （一）果酒的制作是否成功

发酵后取样，通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外，还可用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸钾检验酒精的存在。如果实验结果不理想，请学生分析失败原因，然后重新制作。

（二）果醋的制作是否成功

首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后

1 的pH作进一步的鉴定。此外，还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量作进一步鉴定。

【课本问题答案和提示】

（一）旁栏思考题

1.你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？

答：应该先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。

2.你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？

提示：需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如，榨汁机、发酵装置要清洗干净；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18～25 ℃？制葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35 ℃？

答：温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20 ℃左右最适合酵母菌繁殖。因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃。

4.制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？

答：醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时需要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。 （二）［资料］发酵装置的设计讨论题

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？

答：充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；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，其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。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，输入氧气。

（三）练习

2.提示：大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑，如原料的来源与选择、菌种的培育与选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制，以及如何严格控制杂菌污染；等等。此外，无论是葡萄酒或葡萄醋，实验时所检测的发酵液，并非商品意义上的产品。在实际生产中还需沉淀过滤、灭菌装瓶等获得成品酒或醋。葡萄酒还需在一定设施和条件下（如橡木桶和地窖）进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。

3.提示：需考虑厂房、设备投资、原材料采购、工人人数及工资、产品种类、生产周期、销售渠道、利润等问题。

【导学诱思】

1．果酒制作的原理

（1）人类利用微生物发酵制作果酒，该过程用到的微生物是 ，它的代谢类型是 ，与异化作用有关的方程式有

。 思考：果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，如何使酵母菌成为优势菌种？酵母菌成为优势菌种前存在的生物关系如何？

（2）酵母菌生长的最适温度是 ；酒精发酵一般将温度控制在 。

1 传统发酵技术所使用的酵母菌的来源是 。 （3）葡萄酒呈现深红色的原因是 。 （4）现在工厂化生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其它微生物的生长，采取的措施是 。

2．果醋的制作原理

（1）果酒进一步发酵能获得果醋，酒变醋的原理是 。 思考：变酸的酒表面有菌膜，菌膜是怎样形成的？溶液内部能形成菌膜吗？

果醋的制作过程中如何进行深层发酵？

（2）果醋发酵时将温度控制在 ℃，原因是 。 （3）醋酸菌与酵母菌相比，最主要的特点是 。 3．操作过程应注意的问题

（1）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用 消毒。 （2）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约 的空间。

（3）制作葡萄酒时将温度严格控制在 ，时间控制在 d左右，可通过 对发酵的情况进行及时的监测。

（4）制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在 ，时间控制在 d，并注意适时在 充气。

思考：酵母菌和醋酸菌的生殖方式有什么不同？

【疑难点拨】

1、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，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。 2、认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？

需要从发酵制作的过程进行全面的考虑，因为操作的每一步都可能混入杂菌。例如：榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。

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3、3、过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？

充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；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，输入氧气。

【典例解析】

例1．（03上海）生产果醋用的乳酸菌等细菌都具有的特征是 （ ） A．都是异养生物 B．仅在有水条件下繁殖 C．仅在有氧条件下生长 D．生存温度都超过80℃

解析：细菌的生长所必需的营养元素：碳源、氮源、无机盐、水生长因子，其中碳源、氮源、无机盐、生长因子因细菌种类的不同，所需的种类也不一样，而水是所有微生物生长共同所需要的物质。细菌按同化作用可分为自养型和异养型两种；按异化作用可分为需氧型和厌氧型。

答案：B

例2．发酵过程中，不会直接引起pH变化的是

A．营养物质的消耗 B．微生物呼出的CO2

1 C．微生物细胞数目的增加 D．次级代谢产物的积累

解析：微生物发酵过程中，微生物的代谢会消耗大量的营养物质，可能造成酸碱物质消耗不均，从而引起pH的变化；微生物的呼吸作用还会产生大量的CO2引起pH的变化；同时产物的种类也能引起pH的变化。

答案：C

例3．在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖度下降到一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和啤酒。根据上述过程，回答以下问题：

（1）该过程表明啤酒酵母异化作用的特点是 。 （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进行 作用产生的代谢产物。

（4）经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其它发酵产物。其余1.5%则用于 。

（5）请写出由麦芽糖→葡萄糖→酒精的反应方程式。

解析：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，在无氧条件下进行无氧呼吸，有氧时酵母菌能通过出芽生殖的方式大量繁殖，种群数量增加很快，无氧时能分解糖类产生酒精，释放出的能量，大部分储存在发酵产物中，极少数用于自身生长发育。

答案：（1）既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸

（2）出芽生殖 （3）无氧呼吸 （4）自身的生长繁殖 （5）C12H22O11+H2O→2C6H12O6，C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量

【课堂演练】

一、选择题

1．能为发酵工程提供菌种的是

A．植物体细胞杂交 B．目的基因转移

C．动物细胞融合 D．聚乙二醇处理大肠杆菌 2．具有细胞结构而没有核膜的一组生物是

A.噬菌体、细菌 B.变形虫、草履虫 C.蓝藻、酵母菌 D.放线菌、圆褐固氮菌

3．将乳酸菌接种到彻底灭菌的固体培养基上，要使其正常生长必须给予的条件是 A.充足的氧气 B.隔绝氧气 C.供给分子氮 D.供给大分子蛋白质

4．当环境温度超过最适生长温度以后，微生物的生长速率会急剧下降，是由于细胞内哪些物质发物了不可逆的破坏

A.蛋白质和核酸 B.蛋白质和磷脂 C.核酸和核膜 D.载体和DNA 5．一般情况下不进行二生殖的是

A.草履虫、变形虫 B.酵母菌、放线菌 C.大肠杆菌、固氮菌 D.乳酸菌、黄色短杆菌 6．在微生物的细胞中，占细胞干重90%以上的化学元素为

1 A.C、H、O、N B.C、H、O、N、P、S C.N、P、S、K、Ca、Mg D.C、H、O

7．.微生物的代谢速度与高等动植物相比快得多，下列哪项不是这一生命现象的原因 A.表面积与体积的比很大 B.与外界环境物质交换迅速 C.适宜条件下微生物的繁殖速度非常快 D.微生物体内酶的种类比其他生物多 8．下列哪项不是真菌所具有的特征

A.多数真菌能够进行孢子生殖 B.真菌都属于真核生物

C.真菌都属于异养生物 D.真菌多为厌氧型或兼性厌氧型微生物

9．酒厂利用酵母菌酿酒过程中，经检测活菌数量适宜但却不产生酒精，应采取的措施是

A.降低温度 B.隔绝空气 C.加缓冲液 D.加新鲜培养基

10．细胞结构是原核、生长繁殖过程绝对不需氧、体内不含有氧呼吸酶的微生物是 A.乳酸菌 B.酵母菌 C.变形虫 D.固氮菌 二、选择题

11、如图所示表示酵母菌细胞的构造模式。请据图回答：

3

5 细胞核 1 2 4 贮藏颗粒

A

B C D G E F Lg(细胞数)

时间

（1）从细胞核的构造看，酵母菌属于 生物。

（2）写出1、3、5的结构名称：1 ，3 ，5 。 （3）2的主要化学成分为 ，其完成图示功能的结构基础是 。

（4）图中的酵母菌正在进行 生殖。

（5）用 染料使染色体着色，发现一各酵母菌S.Cerevisiae细胞核中有17条染色体，该酵母菌是 倍体。

（6）酵母菌细胞的意义是（ ） A、产生新个体 B、增加生命活力 C、增加变异性 D、改变遗传性

（7）酵母菌的菌落一般会散发出一股悦人的酒香味，相关的反应式是 。

（8）用酵母制啤酒时，为保证发酵罐中有较多的酵母菌，必须

先 ，达到一定数量后，则应该 ，

1 以获得大量的 。

（9）为研究发酵罐中酵母菌的生长状况，常要取样统计分析，并测定pH值，判断取样先后顺序的主要依据是 。右侧生长曲线图中FG下降的主要原因是 。欲收获酵母菌或其代谢产物，应选择曲线中的 段。

（10）自然环境中的酵母菌属于生态系统中的 成分。

答案：1．C 2．D 3．B 4．A 5．A 6．D 7．D 8．B 9．B 10．A

11．（1）真核 （2）细胞壁 线粒体 芽体 （3）磷脂和蛋白质 细胞膜具一定的流动性 （4）出芽 （5）碱性 单 （6）A （7）C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量

（8）通入空气 密闭发酵罐 酒精 （9）pH值的大小，pH值越小取样越后 发酵罐中营养物质供应不足 EF （10）分解者

【知识拓展】

1.葡萄酒的酿造

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，不去人为地添加任何菌种，靠葡萄本身携带的自然界的酵母菌，在葡萄浆或分离后的葡萄汁里自发地繁殖，最终发酵成葡萄酒。

温度对发酵的影响 酵母菌只能在一定温度下生活。温度低于10 ℃，酵母菌发育很缓慢。随着温度的升高，繁殖速度加快，20 ℃时为最佳繁殖温度，此时酵母菌生殖速度快、生活力强。超过35 ℃，酵母菌生长受到抑制，繁殖速度迅速下降，到40 ℃酵母菌停止出芽，开始出现死亡。如果想要获得高酒精浓度的发酵液、减少酒精的损耗，必须控制好发酵温度。

空气对发酵的影响 酵母菌繁殖需要空气。在完全隔绝空气的情况下，酵母菌繁殖几代就停止了。稍微与空气接触，酵母菌又能继续繁殖。如果长时间得不到空气，大部分的酵母菌就会死亡。要维持酵母菌长时间发酵，必须供给微量的氧气。

葡萄汁中酵母菌的种类 葡萄汁中酵母菌的种类大致可以分为以下四类。第一类是在发酵中起主要作用的酵母，即葡萄酒酵母或叫啤酒酵母。这种酵母发酵力强，产酒的风味好，生成有益的副产物多。在葡萄汁还没发酵之前，这种酵母占的比例很小；在发酵的过程中，这种酵母很快地繁殖起来，由它完成主要的发酵任务。第二类在葡萄汁中数量很大，但发酵力很弱，其代表是尖端酵母。在新压榨的葡萄汁中，尖端酵母和葡萄酒酵母的比例约为1 000∶1。在发酵开始时，这种发酵力弱的酵母先引起发酵。在以后的发酵过程中，它的作用逐渐被葡萄酒酵母所代替。第三类是一种产膜的好气性酵母菌。当发酵容器未灌满时，产膜酵母便会在葡萄汁液面生长繁殖，使葡萄汁变质。

发酵是酿造葡萄酒最重要的过程。葡萄汁变成葡萄酒的过程就是酵母菌的酒精发酵过程。发酵过程非常复杂，其主要产物是乙醇和二氧化碳，此外还有其他的副产物。不难设想，如果发酵的最终产物只是乙醇和二氧化碳，而不产生有香味和有口味的物质，那么发酵而成的酒，口味就太单调了。

2.对葡萄酒有害的微生物

产膜酵母 由于产膜酵母是好气性真菌，所以在卫生条件差的情况下，如贮酒容器不满、暴露在空气中的表面积很大时，很容易产生产膜酵母。产膜酵母又叫酒花菌，最初在酒面繁殖时，形成雪花状的斑片，然后连成灰色薄膜，时间长了，就会在酒的液面上形成一个膜盖。产膜酵母能把乙醇分子氧化成乙醛，又把乙醛分子氧化成水和二氧化碳，从而使葡萄酒的酒

1 精含量降低，酒味变淡薄。

乳酸菌 葡萄酒里的糖，为大多数细菌的繁殖提供了良好的营养物质，所以含糖的葡萄酒是最容易被细菌感染的。葡萄酒中有一种有害的乳酸菌，它不分解苹果酸，专门分解葡萄酒中的糖、甘油、酒石酸，使优质的葡萄酒完全变质。

醋酸菌 是一种好气性细菌，在有氧的条件下才能进行旺盛的代谢活动。葡萄汁中的糖，是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情况下，醋酸菌能把葡萄汁中的糖分解成醋酸。在葡萄酒中缺少糖源的情况下，酒精便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇变为乙醛，再变为醋酸。

3.果醋的生产制作过程

清洗 将水果或果皮、果核等投入池中，用清水冲洗干净，拣去腐烂部分与杂质等，取出沥干。

蒸煮 将上述洗净的果物放入蒸气锅内，在常压下蒸煮1～2 h。在蒸煮过程中，可上下翻动二三次，使其均匀熟透。然后降温至50～60 ℃，加入为原料总重量10%的用黑曲霉制成的麸曲，或加入适量的果胶酶，在40～50 ℃温度下，糖化2 h。

榨汁 糖化后，用压榨机榨出糖化液，然后泵入发酵用的木桶或大缸,并调整浓度。 发酵 糖化液温度保持在28～30 ℃，加入酒母液进行酒精发酵，接种量（酒母液量）为糖化液的5%～8%。发酵初的5～10 d，需用塑料布密封容器。当果汁含酸度为1%～1.5%、酒精度为5～8度时，酒精发酵已基本完成。接着将果汁的酒精浓度稀释至5～6度，然后接入5%～10%的醋酸菌液，搅匀，将温度保持在30 ℃，进行醋酸静置发酵。经过2～3 d，液面有薄膜出现，说明醋酸菌膜形成，一般1度酒精能产生1%的醋酸，发酵结束时的总酸度可达3.5%～6%。

过滤灭菌 在醋液中加入适量的硅藻土作为助滤剂，用泵打入压滤机进行过滤，得到清醋。滤渣加清水洗涤1次，将洗涤液并入清醋，调节其酸度为3.5%～5%。然后将清醋经蒸气间接加热至80 ℃以上，趁热入坛包装或灌入瓶内包装，即为成品果醋。

上述液体发酵工艺，能保持水果原有香气。但应注意，酒精发酵完毕后，应立即投入醋酸菌，最好保持30 ℃恒温进行醋酸发酵，温度高低相差太大，会使发酵不正常。如果在糖化液中加入适量饴糖或糖类混合发酵，效果更好。

【教学反思】

最新标准要求

一、知识与技能目标

本节要知道果酒、果醋制作所需的菌种，果酒、果醋制作的原理，会写反应式；说 出果酒、果醋的实验流程，正确理解影响发酵的因素。 二、过程与方法目标

1 根据实验流程示意图和提供的资料，自行设计果醋制作过程，学会收集、整理和 分析实验资料，定量表述实验结果，得出实验结论；在学习中体会已有知识的不足和 进一步探究、拓展的必要性。 三、情感与价值观目标

积极参加实验设计，在合作交流中探索未知，在发现、探究、操作过程中，获得知 识，体验成功的乐趣，激发学习的热情，树立学习的信心。

教材内容全解

课题1从课题背景人手，然后从实验原理、实验流程示意图和提供的资料，较全 面的介绍了果酒和果醋的制作过程。 一、基础知识

1．果酒制作的原理

(1)酵母菌形态、结构、分布、种类及菌落

①酵母菌是单细胞真菌，其细胞大小为1—5微米X5—30微米，最长可达100微米。呈圆形、椭圆形、卵圆形、柠檬形、香肠形等，某些菌种可形成假菌丝。 ②酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、生殖和孢子生殖，但多以出芽方式进行无性生殖。温度低时形成孢子，进入休眠状态，温度适宜时，进行出芽生殖，繁殖速度快。

③酵母菌在固体培养基上形成的菌落，其表面湿润、黏稠，呈白色或粉红色，在液体培养基中，有些在液体表面形成菌膜，或在容器壁上出现酵母环，或产生沉淀。

④自然界中，酵母菌分布广泛，但多分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果、花、树皮上，有些可与昆虫共生，有些使人致病，如白色假丝酵母引发鹅口疮、肺感染。食品中常见的酵母菌有啤酒酵母、葡萄汁酵母、鲁氏酵母(酱油酿造)、球拟酵母属、粉状毕赤氏酵母等。一年四季，土壤始终是酵母菌的大本营。 (2)果酒制作的原理 ①酵母菌的呼吸

果酒的制作离不开酵母菌。酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，反应式如下：

酶

C6H1206+6O2→6CO2+6H20

在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，反应式如下： 酶

C6H12O6 → 2C2H5OH+2C02

实例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 Ｂ．大豆粉和有氧 C．玉米粉和无氧 Ｄ．大豆粉和无氧

讲解：酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，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，用作酿酒不合适，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；二是成本高。 答案：C

②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

1 活在偏酸环境中，最适pH为4。0～5．8。在最低pH=2．5，最高pH：8．o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。

实验2 严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，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 C．pH控制 D．酶的控制

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

③酵母菌发酵过程 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一环境而受到抑制。

实例3 生产用菌种的来源主要是( )

①自然环境 ②收集菌株筛选 ③购置生产用菌种 ④培养基 Ａ．①②④ Ｂ．①③④ C．②③④ Ｄ．①②③

讲解：工业微生物所用菌种的4g$-来源是自然环境，筛选分离发酵产品所需的菌株，经培育改良后可能成为菌种。如果已知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买产量高的菌种。

答案：D

2．果醋制作的原理 (1)醋酸菌形态

醋酸菌的形状从椭圆到杆状，有单个的，成对的，也有成链状的。以鞭运动或不运动，不形成芽孢，幼龄细胞呈革兰氏阴性，老龄菌不稳定。

(2)果醋制作的原理 ，

醋酸菌是—种好氧性细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。实验表明，醋酸菌对氧气的含当量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通人氧气，也会引起醋酸菌死亡。当 氧气、糖源都充足时，醋酸茵将葡萄汁中的果糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸(反应简式如下)。醋酸菌的最适生长温度为30℃一35℃。

酶

C2H5OH+O2 →CH3COOH +H20

实例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( ) ①需氧型②厌氧型 ③兼性厌氧型

A．①②①③ Ｂ．③②①① C．③②①② Ｄ．②②③①

讲解：酵母茵在有氧时进行有氧呼吸，在无氧时进行无氧呼吸；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

二、实验设计

1．果酒和果醋实验流程示意图(1—L1)

1

制作果酒和果醋的实验流程示意图 2．实验操作

(1)材料的选择与处理 ：

选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄进行冲洗，除去枝梗。 (2)灭菌

①榨汁机要清洗干净，并晾干。

②发酵装置要清洗干净，并用70％的酒精消毒。 (3)榨汁

将冲洗除枝梗的葡萄放入榨汁机榨取葡萄汁。 (4)发酵

①将葡萄汁装人发酵瓶，要留要大约1／3的空间 (如图右图所示)，并封闭充气口。

②制葡萄酒的过程中，将温度严格控制在18℃～25℃，时间控制在10～12d左右，可通过出料口对发酵的情况进行。及时的监测。

③制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在30℃～35℃，时间控制在前7～8d左右，并注意适时通过充气口充气。

实例5 下列叙述能够防止发酵液被污染的是( ) Ａ．榨汁机要清洗干净，并晾干

Ｂ．发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70％的酒精消毒 C．装入葡萄汁后，封闭充气口

Ｄ．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

三、结果分析与评价

1．由于发酵作用，葡萄浆中糖分大部分转变为CＯ2和C2H5OH，及少量的发酵副产品。C02排出越来越旺盛，使发酵液出现沸腾，CO2从排气口排出，在发酵10天后，现象最明显。发酵过程产热，会使发酵液温度上升，但酒精发酵温度应严格控制在18℃～25℃，发酵过程中，果皮上的色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中；在发酵瓶表面，生成浮槽的盖子。

2．设置对照组，将葡萄汁进行高压灭菌，分别装入A、B两个发酵瓶，并各留有1／3空间，A组加入酵母菌，B组不加，进行发酵，可证明葡萄酒的产生是由于酵母菌的作用。证明葡萄醋中有醋酸生成，简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。

3．制作的葡萄酒色泽鲜艳、爽口、柔和、有浓郁的果实香味；果醋具有琥珀色或棕红色，具有特有的果香，酸味柔和，稍有甜味，不涩。

四、课题延伸

1 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，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，检测时，先在试管中加入发酵液2mL，再滴人物质的量浓度为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，观察颜色的变化。想一想，如果要使检验的结果更有说服力，应该如何设计对照?

五、相关链接

1．为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，可以直接在果汁中加入人工培养的酵母菌。而人工培养酵母菌，首先需要获得纯净的酵母菌菌种。如何将葡萄上附着的酵母菌分离出来，获得纯净的菌种呢?你可以在参考“专题2 微生物的培养与应用”的基础上，进一步查阅资料，再做尝试。

2．制作果醋时，也可以直接在果酒中加入醋酸菌。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买。你也可以尝试从食醋中分离醋酸菌，分离的方法参见专题2。

例1 关于酵母菌的叙述，错误的是( ) A．酵母菌代谢类型为异养、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

Ｄ．酵母菌在含青霉素的培养基中不能生存 方法指导：酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、生殖和孢予生殖，在条件好时进行出芽生殖，条件恶劣时进行孢子生殖，但多以出芽生殖方式进行无性生殖。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2 食醋生产具有协同作用的菌是( ) ①曲霉 ②细菌 ③酵母菌 ④醋酸菌

Ａ．②③④ Ｂ．①②④ C．①③④ Ｄ．①②③

方法指导：食醋酿造与果醋酿造所用原料不同，食醋酿造一般用粮食，内含大量淀粉，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3 下列条件不是酵母菌快速生长繁殖因素的是( ) A．含糖量高的培养基 B．温度20℃左右 ． C．Ph＝2．5 Ｄ．pH—6

方法指导：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pH＝2．5的环境中尚能生长，但生长非常缓慢极易死亡

答案：C

例4葡萄的糖分是( )

①乳糖 ②麦芽糖 ③葡萄糖 ④蔗糖 ⑤果糖

A．①②③④⑤ Ｂ．③④ C．①③④⑤ Ｄ．③⑤

方法指导：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5 关于发酵的叙述，正确的是( ) Ａ．发酵就是无氧呼吸 Ｂ．发酵就是发酵工程

C．发酵就是只获得微生物的代谢产物

Ｄ．发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物的过程

1 方法指导：发酵是通过微生物的培养来大量生产各种代谢产物的过程。包括有氧发酵和无氧发酵，通过发酵可以获得微生物的代谢产物或微生物的菌体——单细胞蛋白，发酵工程是应用于发酵过程的一种生物技术。

答案：D