果醋製作實驗裝置

1. 在由果酒制果醋的過程中,應注意控制什麼和什麼，原因是

果酒和果醋製作一、教材分析《選修1》總的來說是一門以學生為主體，通過實驗設計和操作實踐，學習科學探究的選修課程，本模塊重在培養學生設計實驗，動手操作，收集證據等科學探究能力，而課題1果酒果醋的製作則更是與日常生活聯系密切，學生深有體會的一個課題，本課題的學習旨在讓學生在實驗條件下製作傳統的發酵食品，學習相關的學習方法和基本的操作技能，並理解其科學原理。二、教學目標1、知識目標：理解果酒、果醋製作的原理。2、能力目標：①學生根據果酒製作的原理設計果酒製作過程，體驗制果酒的實踐操作②在對果酒製作結果進行分析與評價環節，培養學生實驗分析能力和嚴謹的思維能力。3、情感目標：通過果酒釀制歷史的追述，培養學生的民族自豪感，同時滲透STS教育。三、教學重點：①說明果酒和果醋的製作原理②設計製作裝置製作果酒和果醋四、教學難點：製作過程中發酵條件的控制五、教學過程引言：在中華民族悠久的歷史長河中，很多事物都走在世界前列，酒也一樣，有著它本身的光輝篇章。在酒的記載中，有許多關於酒的有趣傳說。猿猴釀酒說——猿猴的主要食物就是含糖水果，猿猴在水果成熟的季節收貯大量的水果在「石窪」中，一段時間後，就有特殊香味的液體流出，這就是最早的果酒。在國內市場上，近幾年出現了越來越多的果酒，如枸杞酒、青梅酒等。果酒與生活——果酒中雖然含有酒精，但含量與白酒、啤酒和葡萄酒比起來非常低，一般為5到10度，最高的也只有14度。因此，被很多成年人當作飯後或睡前的軟飲料來喝。果酒簡單來說就是汲取了水果中的全部營養而做成的酒，其中含有豐富的維生素和人體所需的氨基酸。有時候即使生吃水果也不能吸收的營養，通過果酒卻可以吸收，因為營養成分已經完全溶解在果酒里了。果酒里含有大量的多酚，可以起到抑制脂肪在人體中堆積的作用，使人不容易積累脂肪和贅肉。此外，與其他酒類相比，果酒對於護理心臟、調節女性情緒的作用更明顯一些。課題1從課題背景人手，然後從實驗原理、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製作過程。一、基礎知識1．果酒製作的原理閱讀課本，完成以下問題：（1）果酒的製作需要什麼微生物？（2）酵母菌的形態、結構、分布、種類及菌落？（3）酵母菌的代謝類型及其呼吸過程的反應式如何？（4）酵母菌的適宜溫度是多少？（5）為什麼在一般情況下葡萄酒呈紅色？（6）什麼叫發酵？發酵等同於無氧呼吸嗎？酵母菌有何實際應用？（1）酵母菌形態、結構、分布、種類及菌落①形態、結構酵母菌是單細胞真菌，屬真核生物，細胞大小為1~30um，呈圓形、橢圓形等。思考：你認為酵母菌的細胞中有哪些結構？你認為細菌與酵母菌在細胞結構上有什麼區別？②繁殖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，溫度適宜時，進行出芽生殖，繁殖速度快。③菌落：討論：你知道什麼的菌落嗎？在生態學上一個菌落屬於什麼？酵母菌在固體培養基上形成的菌落，其表面濕潤、黏稠，呈白色或粉紅色。（在液體培養基中，有些在液體表面形成菌膜，或在容器壁上出現酵母環，或產生沉澱。）④生存的環境自然界中，酵母菌分布廣泛，但多分布在含糖較高的偏酸環境中，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。思考：在發酵製作葡萄酒的時候，要對葡萄進行消毒嗎？為什麼？其他微生物與酵母菌的關系是什麼？（2）酵母菌的代謝類型及其呼吸過程①酵母菌的呼吸果酒的製作離不開酵母菌。酵母菌是兼性厭氧微生物，在有氧條件下，反應式如下：酶C6H1206+6O26CO2+6H20+能量在無氧條件下，反應式如下：酶C6H12O62C2H5OH+2C02+能量思考：在發酵過程中，如果要使酵母菌進行大量繁殖，應怎樣處理？如果要獲得酒精呢？為什麼？（3）發酵1).發酵概念廣義：是通過微生物的培養來大量生產各種代謝產物的過程。包括有氧發酵（如醋酸發酵、谷氨酸發酵）和無氧發酵（如酒精發酵）。狹義：是指微生物的無氧呼吸（包括酒精發酵、乳酸發酵等）。2).所以：發酵≠無氧呼吸。3).應用：釀酒、發饅頭、麵包製作、酒精製造、生產葯用酵母片、生產維生素、生產抗菌素等。（4）溫度要求繁殖的最適溫度：20℃；酒精發酵的最適溫度：18~25℃。思考：你知道酵母菌需要適宜溫度的原因嗎？酵母菌有不同的最適溫度說明了什麼？補充：溫度對發酵的影響酵母菌只能在一定溫度下生活。溫度低於10℃，酵母菌發育很緩慢。隨著溫度的升高，繁殖速度加快，20℃時為最佳繁殖溫度，此時酵母菌生殖速度快、生活力強。超過35℃，酵母菌生長受到抑制，繁殖速度迅速下降，到40℃酵母菌停止出芽，開始出現死亡。如果想要獲得高酒精濃度的發酵液、減少究竟的損耗，必須控制好發酵溫度。你知道嗎？1、一般情況下，葡萄酒呈紅色的原因？（在發酵的過程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進入發酵液，使葡萄酒呈紅色。）2、葡萄酒分成干紅、干白等種類的依據是什麼？（1、根據葡萄酒的顏色分成白葡萄酒、紅葡萄酒和桃紅葡萄酒三種。白葡萄酒：用白葡萄釀造，皮汁分離發酵；紅葡萄酒：用紅葡萄釀造，皮汁混合發酵；桃紅葡萄酒：顏色介於白葡萄酒和紅葡萄酒之間，皮的發酵時間短。2、根據葡萄酒的含糖量分成干、半干、半甜、甜四種。干葡萄酒：含糖量低於4克/升；半干葡萄酒：含糖量介於4克-12克/升之間；半甜葡萄酒：含糖量介於12克-50克/升之間；甜葡萄酒：含糖量高於50克/升。）（5）菌種來源：

（在果酒的工業生產中為了提高果酒的品質也可以直接在果汁中加入人工培養的酵母菌，例如：乾酵母或酒葯）2、果醋製作的原理閱讀課本，思考以下問題：（1）醋酸菌的形態？細胞結構？（2）醋酸菌有哪些方面的實際應用？（3）醋酸菌的代謝類型？（4）果醋的製作原理？(1)醋酸菌形態1).從橢圓到桿狀，有單個，有成對，有成鏈狀，以鞭毛運動或不運動，不形成芽孢，屬原核生物，以分裂方式繁殖，新陳代謝類型為異養需氧型。（醋酸菌與酵母菌相比，最主要的特點是）2).應用：食醋、果醋(2)果醋製作的原理，醋酸菌是—種好氧性細菌，只有當氧氣充足時，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量特別敏感，當進行深層發酵時，即使只是短時間中斷通人氧氣，也會引起醋酸菌死亡。當氧氣、糖源都充足時，醋酸茵將葡萄汁中的果糖分解成醋酸；酶C6H12O6→3CH3COOH（醋酸）當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為醋酸(反應簡式如下)。醋酸菌的最適生長溫度為30℃一35℃。酶酶2C2H5OH+O2→2CH3CHO（乙醛）+2H2O2CH3CHO+O2→2CH3COOH（醋酸）過渡：根據這個原理，我們是怎樣設計果酒、果醋製作方案的？提示：從以下三個方面考慮：選材、設計實驗裝置、操作過程二、實驗設計1．果酒和果醋實驗流程示意圖沖洗榨汁酒精發酵醋酸發酵果酒果醋挑選葡萄

閱讀教材3-4頁，對A、B兩同學的實驗裝置進行討論：A：每次排氣時只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋；制醋時，再將瓶蓋打開，蓋上一層紗布，進行葡萄醋的發酵。（來防止發酵液被污染，因為操作的每一步都可能混入雜菌）B：分析果酒和果醋的發酵裝置中充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作用。為什麼排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接？充氣口是在醋酸發酵時連接充氣泵進行充氣用的；排氣口是在酒精發酵時用來排出二氧化碳的；出料口是用來取樣的。排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染。使用該裝置制酒時，應該關閉充氣口；制醋時，應將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。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。①、取葡萄500g，去除枝梗和腐爛的葉子。②、用清水沖洗葡萄1－2次除去污物。（注意沖洗次數不宜太多，為什麼？）討論：你認為應該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什麼？（應該先沖洗，然後再除去枝梗，以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會。）(2)滅菌討論：你認為應該從哪些方面防止發酵液被污染？（需要從發酵製作的過程進行全面的考慮，因為操作的每一步都可能混入雜菌。例如：榨汁機、發酵裝置要清洗干凈；每次排氣時只需擰松瓶蓋、不要完全揭開瓶蓋等。）①榨汁機要清洗干凈，並晾乾。②發酵裝置要清洗干凈，並用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)發酵①將葡萄汁裝人發酵瓶，要留要大約1／3的空間(如圖右圖所示)，並封閉充氣口。②制葡萄酒的過程中，將溫度嚴格控制在18℃～25℃，時間控制在10～12d左右，可通過出料口對發酵的情況進行。及時的監測。③制葡萄醋的過程中，將溫度嚴格控制在30℃～35℃，時間控制在前7～8d左右，並注意適時通過充氣口充氣。三、結果分析與評價1．由於發酵作用，葡萄漿中糖分大部分轉變為CO2和C2H5OH，及少量的發酵副產品。C02排出越來越旺盛，使發酵液出現沸騰，CO2從排氣口排出，在發酵10天後，現象最明顯。發酵過程產熱，會使發酵液溫度上升，但酒精發酵溫度應嚴格控制在18℃～25℃，發酵過程中，果皮上的色素及其他成分逐漸溶解於發酵液中；在發酵瓶表面，生成浮槽的蓋子。2．設置對照組，將葡萄汁進行高壓滅菌，分別裝入A、B兩個發酵瓶，並各留有1／3空間，A組加入酵母菌，B組不加，進行發酵，可證明葡萄酒的產生是由於酵母菌的作用。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．製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、課題延伸果汁發酵後是否有酒精產生，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呈現灰綠色，檢測時，先在試管中加入發酵液2mL，再滴人物質的量濃度為3mol／L的H2SO43滴，振盪混勻，最後滴加常溫下飽和的重鉻酸鉀溶液3滴，振盪試管，觀察顏色的變化。想一想，如果要使檢驗的結果更有說服力，應該如何設計對照?五、相關鏈接1．為提高果酒的品質，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的酵母菌。而人工培養酵母菌，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微生物的培養與應用」的基礎上，進一步查閱資料，再做嘗試。2．製作果醋時，也可以直接在果酒中加入醋酸菌。醋酸菌的菌種可以到當地生產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。相關知識：果酒製作用的是酵母菌的無氧發酵和果醋製作用的是醋酸桿菌的有氧發酵，不論酵母菌還是醋酸桿菌都是微生物，那麼什麼是微生物，哪些生物屬於微生物呢？1、微生物的概念形體微小，結構簡單，通常要用光學顯微鏡和電子顯微鏡才能看清楚的生物的統稱。2、微生物的類群微生物的種類大約有10萬種；微生物是地球上生物多樣性最為豐富的資源。微生物的種類僅次於昆蟲，是生命世界裡的第二大類群。然而由於微生物的微觀性，以及研究手段的限制，許多微生物的種群還不能分離培養，其已知種占估計種的比例仍很小。練習2.提示：大規模生產時需要進行更為全面周詳的考慮，如原料的來源與選擇、菌種的培育與選擇、發酵的設備、發酵條件的自動化控制，以及如何嚴格控制雜菌污染；等等。此外，無論是葡萄酒或葡萄醋，實驗時所檢測的發酵液，並非商品意義上的產品。在實際生產中還需沉澱過濾、滅菌裝瓶等獲得成品酒或醋。葡萄酒還需在一定設施和條件下（如橡木桶和地窖）進行後續發酵，以獲得特定的風味和色澤。3.提示：需考慮廠房、設備投資、原材料采購、工人人數及工資、產品種類、生產周期、銷售渠道、利潤等問題。

2. 如面是果酒和果醋製作的實驗流程和某同學設計的果酒和果醋的發酵裝置．請據圖回答下列問題．（1）請將圖1

（1）圖1方框中的內容是果醋發酵．
（2）沖洗的主要目的是洗去浮塵；沖洗應先沖洗後去梗，特別注意不能反復沖洗，以防止菌種的流失．
（3）果酒發酵是在無氧環境中進行的，而果醋製作是在有氧環境中進行的，因此圖2裝置中的充氣口在果酒發酵時關閉，在果醋發酵時連接充氣泵，並連續不斷地向內泵入空氣．
（4）酵母菌無氧呼吸時，除了產生酒精，還會釋放二氧化碳，因此排氣口在果酒發酵時排出的氣體是由酵母菌產生的CO₂，在果醋發酵時排出的是含氧量少的空氣、CO₂．
（5）酵母菌屬於真核生物，醋酸菌屬於原核生物．
（6）果酒發酵過程中，紅色葡萄皮中的色素溶解在發酵液中，因此葡萄酒呈現紅色；重鉻酸鉀在酸性條件下與酒精的反應出現灰綠色．
故答案為：
（1）醋酸發酵
（2）洗去浮塵反復沖洗
（3）果酒發酵果醋發酵泵入空（氧）氣
（4）酵母菌二氧化碳（CO₂）剩餘含氧量少的空氣及二氧化碳
（5）真核原核
（6）紅色葡萄皮中的色素溶解在發酵液中灰綠

3. 下圖是果酒和果醋製作的實驗流程和某同學設計的果酒和果醋的發酵裝置。根據圖示回答下列問題：

(1) CH 3 COOH+H 2 O (6)不能。答因為果酒發酵時的缺氧環境能抑制醋酸菌生長，且醋酸菌發酵條件是氧氣充足 (7)18℃～25℃ 30℃～35℃

4. 【生物--選修1生物技術實踐】下面是果酒和果醋製作的實驗流程和某同學設計的果酒和果醋的發酵裝置．根據

解；（1）果酒和果醋製作的實驗流程是；挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發酵→醋酸發酵→醋酸．
（2）果酒發酵的菌種是酵母菌，果醋發酵的菌種是醋酸菌；由於醋酸菌最適宜的生長溫度為30-35℃，比酵母菌酒精發酵時的溫度高；醋酸菌是好氧菌，氧氣必須充足才能發酵產生醋酸，因此由果酒轉變成果醋的製作時，需要升高溫度和通入氧氣．
（3）酒精發酵利用酵母菌的無氧呼吸，醋酸菌是好氧菌，因此圖2裝置中的充氣口在酒精發酵關閉，在醋酸發酵時應打開；酵母菌進行呼吸產生二氧化碳，因此酒精發酵過程中排氣口在該過程中應開放；為了避免空氣中其它微生物進入發酵裝置（防止空氣中的微生物污染），排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接
（4）酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應呈現灰綠色，因此可以用酸性重鉻酸鉀溶液檢測發酵過程是否產生酒精．
（5）在葡萄酒的自然發酵過程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌，滅菌會殺死葡萄皮上附著的酵母菌，使發酵不能進行，因此葡萄不能進行滅菌處理．
故答案為：
（1）醋酸發酵
（2）酵母菌 醋酸菌 氧氣 溫度30-35℃醋酸菌是好氧細菌，只有當氧氣充足，才能進行旺盛的生命活動；醋酸菌的最適生長溫度為30-35℃
（3）酒精發酵 酵母菌無氧呼吸 二氧化碳 避免空氣中其它微生物進入發酵裝置（防止空氣中的微生物污染）
（4）重鉻酸鉀 灰綠色
（5）不需要，在葡萄酒的自然發酵過程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌，滅菌會殺死葡萄皮上附著的酵母菌，使發酵不能進行

5. 果醋的製作方法實驗為什麼用鋁箔

因為鋁表面有緻密的氧化膜，不會被酸腐蝕。

6. 完成下列傳統發酵技術中的相關問題：如圖是果酒和果醋製作的實驗流程和發酵裝置圖，請據圖示分析回答下列

（1）果酒發酵後還可以進行果醋發酵，因此圖中方框中應填醋酸發酵．
（2）製作果酒版時需要無氧環境，而制權作果醋時需要有氧環境，因此圖2裝置中的充氣口在果酒發酵時關閉，在果醋發酵時連接充氣泵，並適時向內泵入空氣（氧）．
（3）排氣口在果酒發酵時排出的氣體是由酵母菌產生的二氧化碳．
（4）在酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精的顏色反應為灰綠色．
故答案為：
（1）洗去浮塵反復沖洗
（2）果酒發酵果醋發酵泵入空氣（氧）
（3）酵母菌二氧化碳剩餘的空氣、二氧化碳

7. 下面是果酒和果醋製作的實驗流程和某同學設計的果酒和果醋的發酵裝置。根據圖示回答下列問題：