1、专题1 传统发酵技术的应用 课题1 果酒和果醋的制作 一、果酒制作的原理 1.菌种:酵母菌。(1)菌种来源:主要是附着在葡萄皮上的_。(2)代谢类型:_。(3)生长繁殖最适温度:_左右。必备知识自主学习 野生型酵母菌 异养兼性厌氧型 20 2.发酵原理:条件 反应式 生理活动 有氧条件 _ 大量繁殖 无氧条件 _ 酒精发酵 C6H12O6+6O26CO2+6H2O C6H12O62C2H5OH+2CO2 3.发酵所需条件:(1)环境条件:_、pH呈_。(2)温度:一般控制在_。二、果醋制作的原理 1.菌种:醋酸菌。(1)菌种来源:人工接种的醋酸菌。(2)代谢类型:异养需氧型,对_的含量特别敏感
2、。无氧 酸性 1825 O2 2.发酵原理:条件发酵作用O2、糖源充足葡萄糖_有O2、缺少糖源乙醇_醋酸醋酸 乙醛 3.发酵所需条件:(1)环境条件:_充足。(2)温度:最适生长温度为_。氧气 3035 三、果酒、果醋的制作流程及装置分析 1.实验流程:2.实验装置:_;_;_。充气口 排气口 出料口 四、果酒、果醋制作的操作要求及结果分析 1.材料的选择与处理:选择_的葡萄,先_,再_。2.防止发酵液被污染:(1)榨汁机要清洗干净,并_。(2)发酵装置要清洗干净,并用体积分数为_消毒,或用洗洁精洗涤。(3)装入葡萄汁后,封闭充气口。新鲜 冲洗 除去枝梗 晾干 70%的酒精 3.发酵条件的控制
3、:(1)装置:将葡萄汁装入发酵瓶,留大约_的空间。(2)制葡萄酒:_充气口;时间控制在_左右。(3)制葡萄醋:时间控制在_左右;适时通过充气口_。1/3 关闭 1012 d 78 d 充气 4.发酵产物的检测:(1)酒精的检测:试剂条件颜色_溶液酸性_色(2)醋酸的检测:通过检测发酵液的_进行分析。重铬酸钾 灰绿 pH【易错辨析】1.酵母菌在有氧条件下利用葡萄汁产生酒精。()分析:酵母菌利用葡萄糖进行无氧呼吸产生酒精。2.红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的。()3.利用带盖的瓶子制作果酒时,应将瓶子装满,以创造无氧环境。()分析:应留大约1/3的空间,可提供氧气供酵母菌大量繁殖
4、,同时还可以防止发 酵液溢出。4.变酸的酒表面有一层菌膜,是酵母菌繁殖形成的。()分析:醋酸菌能使酒变酸,因此该酒表面的菌膜是醋酸菌繁殖形成的。5.醋酸菌在无氧条件下能利用乙醇产生醋酸。()分析:醋酸菌在有氧条件下进行醋酸发酵。关键能力合作学习 一、果酒、果醋制作的原理比较 果酒制作 果醋制作 制 作 原 理 菌种 酵母菌 醋酸菌 反应 有氧条件下,大量繁殖:C6H12O6+6O26CO2+6H2O;无氧条件下,酒精发酵:C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 氧气、糖源充足时:C6H12O6+2O2 2CH3COOH+2CO2+2H2O(糖类 醋酸);缺少糖源、氧气充足时:C2H5OH+O
5、2 CH3COOH+H2O(乙 醇乙醛醋酸)果酒制作 果醋制作 发 酵 条 件 温度 一般1825,最适为20 左右 最适为3035 空气 前期:需氧 后期:不需氧 适时通气,需要充足的氧气 时间 1012 d 78 d 易错提醒:酵母菌和醋酸菌的两点不同(1)形态结构的不同:酵母菌是真菌,具有以核膜为界限的细胞核和复杂的细胞器。醋酸菌是细菌,没有以核膜为界限的细胞核,只有核糖体一种细胞器。(2)生殖方式的不同:酵母菌在环境条件适宜时进行无性生殖出芽生殖,在环境条件恶劣时进行孢子生殖。醋酸菌只能进行无性生殖二分裂生殖。【选修对接必修】对接必修1:细胞的结构(1)酵母菌是_核生物,醋酸菌是原核生
6、物,它们最重要的区别是_ _。(2)酵母菌和醋酸菌也有相同的结构,如都有_。对接必修1:细胞呼吸 酵母菌和醋酸菌的呼吸方式有何异同?提示:酵母菌可进行有氧呼吸和无氧呼吸,醋酸菌只进行有氧呼吸。真 有无以核膜为 界限的细胞核 细胞膜、细胞质、DNA、核糖体【典题通关】如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程,下列叙述正确的是()A.过程和都只能发生在无氧条件下 B.过程和都发生在酵母细胞的线粒体中 C.过程和都需要O2的参与 D.过程所需的最适温度基本相同【解题关键】解答本题需明确以下三点:(1)图中各过程代表的生物学意义。(2)酒精发酵与醋酸发酵过程中的物质变化及其场所。(3)果酒、果醋制作
7、中发酵条件的控制。【解析】选C。图中过程为细胞呼吸第一阶段,有氧、无氧条件下均可以发生;过程为无氧呼吸第二阶段,只能发生在无氧条件下,故A错误。过程在细胞质基质中进行,过程为有氧呼吸第二、三阶段,在酵母菌线粒体内进行,需要氧气参与,故B错误。过程为醋酸发酵阶段,在醋酸菌细胞内进行,需要氧气参与,过程也需要氧气参与,故C正确。过程为酵母菌的呼吸作用,最适宜温度为20 左右;为醋酸菌的代谢过程,最适宜温度为 3035,故D错误。【误区警示】(1)细胞呼吸过程理不清:a.过程产生的水和二氧化碳为有氧呼吸的产物,无氧呼吸产生CO2,不产生H2O。b.过程为细胞呼吸的第一阶段,是有氧呼吸和无氧呼吸的共同
8、阶段。(2)酒精发酵和醋酸发酵的适宜温度易混淆:酒精发酵的温度一般为1825,醋酸发酵的温度为3035。【方法规律】酵母菌和醋酸菌发酵场所的判断方法(1)有氧呼吸的场所:酵母菌和醋酸菌均能进行有氧呼吸,但是场所不同。酵母菌是真核生物,在细胞质基质和线粒体中进行有氧呼吸。醋酸菌是原核生物,无线粒体,其有氧呼吸全过程均在细胞质基质中进行。(2)酵母菌的无氧呼吸场所:在细胞质基质中。【跟踪小练】1.家庭中用鲜葡萄制作果酒时,正确的操作是()A.让发酵装置接受光照 B.给发酵装置适时排气 C.向发酵装置通入空气 D.将发酵装置放在45 处【解析】选B。酵母菌的发酵不需要光照,A错误;果酒制作过程中产生
9、CO2,所以每隔一段时间需拧松发酵瓶盖一次,放出CO2,以免造成发酵瓶爆裂,B正确;发酵过程中酵母菌进行无氧呼吸,不能通入空气,C错误;酵母菌的最适生长温度是1825,D错误。2.利用酵母菌酿酒时,从开始便持续向发酵罐内通入无菌空气,结果是()A.酵母菌大量死亡,酒精减产 B.酵母菌数量不多,酒精产量不变 C.酵母菌数量增多,酒精减产 D.酵母菌数量增多,不产生酒精【解析】选D。酵母菌是兼性厌氧菌,有氧呼吸产生的能量多、繁殖快,无氧呼吸产生酒精。如果从开始便持续通入无菌空气,进行有氧呼吸,会导致酵母菌大量繁殖,但不产生酒精。3.下列有关果酒制作菌种及过程的叙述,正确的是()A.酵母菌与醋酸菌在
10、结构上的主要区别是前者无核膜,后者有核膜 B.酵母菌发酵时要保持有氧环境 C.果汁发酵后是否有酒精产生,可用碱性重铬酸钾溶液来检验 D.酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精【解析】选D。酵母菌是真核生物,有核膜,醋酸菌是原核生物,无核膜,A项错误;酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵,B项错误;果汁发酵后是否有酒精产生,可用酸性重铬酸钾溶液来检验,C项错误;酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精,D项正确。二、果酒、果醋的制作过程 1.果酒和果醋的发酵装置:(1)各结构的作用。结构 作用 充气口 连接充气泵进行充气 排气口 排出发酵产生的CO2 出料口 用来取样检测 弯曲的胶管 防止空气中微生物的污染
11、(2)该装置的使用方法。使用该装置制酒时,应该关闭充气口;制醋时,应将充气口连接充气泵,通入氧气。2.果酒和果醋的制作流程:【典题通关】如图是果酒的制作流程图,回答下列问题:(1)在葡萄酒制作过程中出现葡萄酒变酸现象,其原因可能是发酵液中混有乳酸菌,发酵产生乳酸;也可能是_,导致_菌生长繁殖,产生醋酸。(2)某同学尝试用罐头瓶制作果酒,在培养过程中,每隔12 h左右将瓶盖拧松一次,此后再拧紧,这样做的主要目的,一是_,二是避免氧气进入和杂菌污染。(3)在果酒制作中,加入的新鲜葡萄汁没有经过灭菌处理,但是在制出的果酒中基本检测不出除酵母菌以外的杂菌,从生态学角度分析:一是酵母菌与杂菌之间存在_关
12、系;二是果酒中的_不利于杂菌的生长。【解题关键】(1)变酸的原因可能是有乳酸或醋酸产生。(2)酒精发酵会产生气体,导致发酵瓶内压力增加,需要定时放气。(3)酵母菌与其他微生物之间存在竞争,酒精发酵的结果会使其他杂菌不适宜生长。【解析】(1)在葡萄酒制作过程中出现葡萄酒变酸现象,其原因可能是发酵液中混有乳酸菌,发酵产生乳酸;也可能是发酵装置密闭不严,导致醋酸菌生长繁殖,产生醋酸。(2)制作果酒的过程中,每隔12 h左右将瓶盖拧松一次,此后再拧紧,这样做的主要目的,一是放掉发酵产生的CO2,二是避免氧气进入和杂菌污染。(3)加入的新鲜葡萄汁没有进行过灭菌处理,但是在制出的果酒中基本检测不出除酵母菌
13、以外的杂菌,从生态学角度分析:一是大量的酵母菌在与杂菌之间的竞争中取得优势,二是果酒中的酒精不利于杂菌生长,从而淘汰掉杂菌。答案:(1)发酵装置密闭不严 醋酸(2)放掉发酵产生的CO2(其他合理答案也可,如排气、防止装置爆裂、降压等)(3)竞争 酒精【跟踪小练】1.(2020山东等级考)我国的酿酒技术历史悠久，古人在实际生产中积累了很多经验。齐民要术记载：将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发，如鱼眼汤，净淘米八斗，炊作饭，舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化，冒出鱼眼大小的气泡，把八斗米淘净，蒸熟，摊开冷透。下列说法错误的是（）A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快 B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸
14、作用产生的CO2释放形成的 C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施 D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡【解析】选C。本题主要考查酒精发酵。由题干信息可知，“浸曲发”是将酒曲浸到活化，在酵母菌活化的过程中酵母菌细胞吸水代谢加快，A项正确；“鱼眼汤”是冒出鱼眼大小的气泡，气泡是酵母菌进行呼吸作用产生的CO2释放形成的，B项正确；酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长，“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质，C项错误；“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透，其目的是防止蒸熟的米温度过高致使酒曲中的微生物死亡，D项正确。2.某新能源研究
15、兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后,安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图所示。(1)向发酵瓶中加入5 g酵母菌开始实验,发酵初期,通气阀需要偶尔短时间打开,并在A通气口处打气,以利于_;实验过程中,通气阀需要偶尔短时间打开,目的是_。(2)第3天,取出少量发酵液,滴加含有_的浓硫酸溶液来检测酒精。(3)检测后发现,尽管酵母菌菌种合适、木薯淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜,但酒精含量(+)比预期低。他们展开了讨论,认为还有其他影响因素,如_,请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现;用“+”表示酒精含量,最高含量为“+
16、”)。(4)请对预测的结果进行分析,并得出结论。【解析】(1)酵母菌为兼性厌氧微生物,在A通气口处打气可让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖,从而增加酵母菌的数量。通气阀偶尔短时间打开,是为了排出细胞代谢产生的二氧化碳。(2)橙色的重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色。(3)依题意“尽管酵母菌菌种合适、木薯淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适宜”,排除了氧气、温度、pH、营养物质含量等因素,可能是培养液的浓度影响酒精的产生量。设计一 系列不同浓度梯度的淀粉酶解物培养基进行实验,其他操作、条件等都相同,最后检测酒精的含量。(4)若培养液的浓度过高,则酵母菌会失水死亡,影响酒精的产生量。答案:(1)酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖 排出细胞代谢产生的二氧化碳(2)重铬酸钾(3)木薯淀粉酶解物浓度 锥形瓶编号 1 2 3 4 5 淀粉酶解 物浓度 浓度1 浓度2 浓度3 浓度4 浓度5 酒精含量+(4)一定范围内,随着淀粉酶解物浓度的增大,产生的酒精量增多,但超过一定范围后,随着淀粉酶解物浓度的增大,酵母菌会因失水过多而死亡,产生的酒精含量逐渐减少。