高中生物专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作素材21.

专题1 传统发酵技术的应用课题1 果酒和果醋的制作
庖丁巧解牛
知识•巧学
一、果酒制作的原理
1.果酒制作离不开酵母菌。

酵母菌为真核生物，繁殖的最适温度为20 ℃，酒精发酵时温度一般控制在18～25 ℃，适宜pH为4.0～5.0。

2.代谢类型为异养兼性厌氧型：
在有氧条件下进行有氧呼吸，反应式为
−酶6CO2＋6H2O＋能量
C6H12O6＋6O2 −→
在无氧条件下，进行酒精发酵，反应式为
−酶2C2H5OH+2CO2＋能量
C6H12O6−→
3.在葡萄酒的自然发酵中，起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。

发酵液因为产生了较多的碳酸而呈酸性，在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌能大量繁殖，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。

联想发散有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用第一阶段(糖酵解)，都是在细胞质基质中进行的。

在没有氧气的条件下，糖酵解过程的产物丙酮酸被［H］还原成酒精和CO2 或乳酸等，在不同的生物体内由于酶的不同，其还原的产物也不同。

在有氧气的条件下，丙酮酸进入线粒体继续被氧化分解。

如下图所示：
由于无氧呼吸分解有机物是不彻底的，释放的能量很少，转移到ATP中的能量就更少；还有大量的能量储存在分解不彻底的氧化产物中。

二、果醋制作的原理
1.醋酸菌是一种好氧细菌，原核生物。

代谢类型为异养需氧型，最适生长温度为30～35 ℃，繁殖方式为二分裂生殖。

当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的果糖分解成醋酸，当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇氧化为乙醛，再将乙醛氧化成醋酸。

反应式表示为
−酶CH3COOH+H2O
C2H5OH+O2−→
要点提示新陈代谢从同化作用角度分为自养型和异养型，从异化作用角度可分为需氧型、厌氧型和兼性厌氧型，各种代谢类型生物举例如下：
自养需氧型：绿色植物、硝化细菌、蓝藻、铁细菌、硫细菌
自养厌氧型：红硫细菌、绿硫细菌
异养需氧型：除体内寄生虫外的动物、真菌、好氧细菌、菟丝子
异养厌氧型：寄生虫、厌氧菌（乳酸菌、破伤风杆菌、肺炎双球菌、产甲烷杆菌等）兼性厌氧型：酵母菌
兼性异养型：绿眼虫
三、制作果酒和果醋的实验设计
1.对设备进行消毒。

包括发酵瓶，纱布，榨汁机，盛葡萄的器皿等，先用温水反复冲洗几次，再用体积分数为70%的酒精擦拭消毒，晾干待用。

2.挑选葡萄。

3.冲洗。

用清水冲洗葡萄一到两遍除去污物。

4.除去枝梗及腐烂的籽粒。

5.榨汁装瓶。

用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶。

6.将发酵瓶置于18～25 ℃温度下进行发酵。

7.检验。

10～12天后可以进行检验。

8.制作果醋。

当果酒制成后，在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，移至30～35 ℃温度下发酵，适时向发酵液中充气。

要点提示操作过程最关键是防止杂菌污染，具体操作注意事项：（1）材料处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗，再去枝梗。

（2）发酵液处理：榨汁机要洗干净，晾干。

（3）发酵装置处理：发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70%酒精消毒，装入葡萄汁后，封闭充气口。

其次是控制好发酵条件。

疑点突破（1）制葡萄酒的过程中，发酵液最明显的变化是产生大量二氧化碳，发酵液温度上升发生在第10d，引起变化的原因是酵母菌先进行有氧呼吸后进行无氧呼吸产生二氧化碳和热量。

（2）设计对照实验，即对葡萄汁进行煮熟处理和未处理，可以证明葡萄汁转化成葡萄酒是由于酵母菌的发酵作用。

可以通过检测和比较醋酸发酵前后pH的变化来鉴定葡萄醋中是否有醋酸。

难点剖析剖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。

深化升华空气对发酵的影响。

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，必需供给微量的氧气。

在具体控制发酵条件的时候一般是先通气，让酵母在有氧气的情况下快速繁殖，然后密闭，形成厌氧环境，使酵母菌发酵产生酒精。

问题•探究
问题1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？
思路:要根据微生物代谢特点的不同，设置不同的培养条件来抑制其他微生物的生长繁
殖。

酵母菌成为优势菌种前与其他微生物种群之间主要表现为竞争关系，但酵母菌是兼性厌氧型生物，有氧和无氧环境都可以生长繁殖，对氧气环境适应范围广，而大多数微生物不具有这种特性。

探究:将盛有葡萄汁的发酵瓶先通入一段时间氧气，这时严格厌氧型微生物的生长被抑制，好氧型微生物和酵母菌生长良好。

一段时间后，密闭发酵罐，这时好氧型微生物不能生长繁殖，这样酵母菌即可成为优势菌种。

问题2储藏较长时间的酒表面有菌膜，菌膜是怎样形成的？如何减少菌膜的产生？
思路:菌膜首先应该是微生物代谢产生的，菌膜存在于酒的表面说明该种微生物是好氧型的，通过控制该种微生物与空气的接触面积，可以使减少菌膜或者杜绝菌膜的产生。

探究:选用不同口径的储酒容器，盛等量的酿造酒，观察并比较产生菌膜的多少。

如果出现储酒容器口径大小与菌膜面积成正比，则说明菌膜是由一种好氧型微生物产生的。

典题•热题
例1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.需要在有水条件下繁殖
C.仅在有氧条件下生长
D.生存温度都超过80 ℃
解析：考查细菌代谢。

细菌的生长所必需的营养元素包括：碳源、氮源、无机盐、水和生长因子，其中碳源、氮源、无机盐和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。

也有耐高温的，但不都是。

答案：B
误区警示因审题不准确而导致产生错误，把题干理解成仅仅是指乳酸菌，实际上题干描述的是细菌，一类原核生物。

例2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%形成了酒精和其他发酵产物。

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：考查酵母菌代谢和繁殖等知识，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繁殖。

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，C6 H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量
方法归纳酵母菌是典型的兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼吸也可以进行无氧呼
吸。

掌握反应式是关键。

例3下列关于果醋的制作，错误的是（）
A.果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在酿醋阶段需通入氧气
B.醋酸菌是一种高嗜高温菌，温度要求较高，一般在50 ℃左右
C.醋酸菌能将果酒变成果醋
D.当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄中的糖分解成醋酸。

解析：醋酸菌是好氧菌，所以在发酵过程中，需要适时地通入氧气；醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃；当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的果糖分解成醋酸，当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇氧化为乙醛再将乙醛氧化成乙酸。

答案：B
深化升华醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃，最适pH为5.4～6.3，只有在氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。