第一节运用发酵技术加工食品
第1课时 水果的发酵加工——制作果酒和果醋
1.用于果酒和果醋制作的菌种分别是酵母菌和醋酸菌。
2．酵母菌是兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸大量繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵产生酒精。
3．果醋发酵是一个有氧发酵的过程，在充分供氧的条件下，醋酸菌能将酒精氧化为醋酸。
4．果酒制作中应先通气再密闭，温度控制在18～25 ℃；而果醋的制作应始终在有氧条件下进行，温度控制在30～35 ℃。
5．制作果酒和果醋的实验流程：
对应学生用书
P18
果酒和果醋的制作原理
1．发酵和发酵技术
(1)发酵：人们把利用微生物的生命活动来制备微生物菌体或其代谢产物的过程统称为发酵。 (2)发酵技术：利用微生物的发酵作用，大规模生产发酵产品的技术。
(3)发酵技术的应用：在生产单细胞蛋白、含醇饮料、发酵乳制品、调味品和发酵食品、甜味剂、食品添加剂等方面具有广泛的应用。
2．果酒的制作原理
(1)菌种是酵母菌，其代谢类型为兼性厌氧型。 (2)反应式：
酶①有氧条件下：C6H12O6＋6O2＋6H2O――→6CO2＋12H2O＋能量。 酶②无氧条件下：C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO2＋能量。
(3)菌种来源：自然发酵过程中，来源于附着在葡萄果皮上的野生型酵母菌。
(4)条件：
①氧气：酵母菌先在有氧条件下进行有氧呼吸大量繁殖，然后在无氧条件下进行酒精发酵产生酒精。
②温度：一般是18～25_℃。 (5)酶制剂在果酒生产中的作用： ①果胶酶：有利于葡萄的榨汁等。
②蛋白酶：主要是促进蛋白质的水解，使酒体清澈透明。 3．果醋的制作原理
(1)原理：在果酒制作基础上的果醋发酵是一个有氧发酵的过程，在充分供氧的条件下，醋酸菌能将酒精氧化为醋酸。
酶
(2)反应式：C2H5OH＋O2――→CH3COOH＋H2O＋能量。 (3)条件：
①环境条件：氧气充足。 ②温度：严格控制在30～35_℃。
1．酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象的原因是什么？
提示：酵母菌首先进行有氧呼吸产生水，然后进行无氧呼吸才产生酒精。 2．果酒制作过程中，在不灭菌的情况下，酵母菌是如何成为优势菌种的？
提示：发酵后期在缺氧和酸性发酵液中，绝大多数微生物的生命活动受到抑制，而酵母菌可以适应这一环境成为优势菌种。
3．啤酒生产中，发酵是重要环节，发酵后期，如果密封不严，会使啤酒变酸，你知道这是发生了什么变化吗？
提示：醋酸菌是一种好氧菌，若发酵罐密封不严，酒精就会在醋酸菌的作用下被氧化产生乙酸。
1．酵母菌和醋酸菌的比较
项目 生物学分类 代谢方式 生长繁殖的最适宜温度 主要繁殖方式 生产、生活应用 酵母菌 单细胞，真核生物 异养兼性厌氧型 20 ℃左右 出芽生殖 酿酒、发面等 醋酸菌 单细胞，原核生物 异养需氧型 30～35 ℃ 二分裂生殖 制醋 [特别提醒] 关于酵母菌和醋酸菌的两点提醒
①酵母菌在氧气和营养物质充足时，进行出芽生殖，而在没有氧气的条件下进行孢子生殖，醋酸菌主要进行二分裂生殖。
②酵母菌属于真菌，醋酸菌属于细菌，二者最适生长温度不同的原因是不同生物中不同酶的最适温度不同。
2．制作果醋的关键
果醋制作过程中要始终通氧，因为醋酸菌是好氧菌，对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。另外醋酸的生成也会受到影响。
果酒和果醋的制作流程
1．实验流程
[巧学妙记] 果酒果醋的实验流程可简记为：“选、洗、榨、发”。即选材、冲洗、榨汁、发酵。
2．注意事项
(1)清洗：要连果柄一起在清水中轻轻漂洗，避免损伤葡萄。 (2)装瓶：发酵液不能超过广口瓶体积的2/3。
(3)酒精发酵：发酵过程中每隔一段时间要轻轻旋松瓶盖进行放气。发酵时间为10～12_d。 (4)醋酸发酵：应用纱布罩在大广口瓶上并把瓶口扎紧。发酵时间为7～8_d。 (5)整个过程注意无菌操作。 3．酒精的检测
(1)检测试剂：重铬酸钾。
(2)现象：在酸性条件下，反应呈现绿色。
1．你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？
提示：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．将葡萄汁装入发酵瓶时为什么不能超过发酵瓶体积的2/3?
提示：目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，消耗氧气后再进行酒精发酵；其次是防止发酵过程中因为产生CO2造成发酵液溢出。
3．发酵过程中，为什么每隔一段时间要旋松瓶盖放气？ 提示：排出发酵过程中产生的CO2，防止瓶内气压过高引起爆裂。
1．果酒制作与果醋制作的比较
项目 发酵菌种 发酵产物 温度 发酵条件 时间 氧气 pH 果酒制作 酵母菌 酒精、二氧化碳 一般控制在18～25 ℃ 10～12 d 初期需氧，后期不需氧 最适pH为4.5～5.0 ①在有氧条件下：C6H12O6＋6O2＋酶6H2O――→6CO2＋12H2O＋能量 酶②在无氧条件下：C6H12O6―― →2C2H5OH＋2CO2＋能量 2．果酒和果醋的发酵装置分析 酶C2H5OH＋O2――→CH3COOH＋ H2O＋能量 果醋制作 醋酸菌 醋酸、水 30～35 ℃ 7～8 d 始终需要氧 最适pH为5.4～6.0 反应式
(1)充气口：在醋酸发酵时连接充气泵不断充入空气。
(2)排气口：排出酒精发酵时产生的CO2气体，平衡容器内外压力。排气胶管长而弯曲的目的是防止空气中杂菌污染。
(3)出料口：取样检测菌体数量或酒精、醋酸浓度，排放废料。
(4)使用方法：充气口要插入瓶内近底部，排气口要离发酵液一定距离，外部要弯曲，并尽量保证管口向下。
3．注意事项
(1)材料的选择与处理：选择新鲜的葡萄，榨汁前先清洗，再除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。
(2)防止发酵液被污染： ①榨汁机要清洗干净，并晾干。
②发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤。 ③装入葡萄汁一段时间后要封闭充气口。 (3)发酵条件的控制：
①葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3的空间，目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。
②严格控制温度：18～25 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵；30～35 ℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。
③气体条件：果酒发酵为无氧发酵，需封闭充气口；果醋发酵为有氧发酵，需通过充气口充气。
对应学生用书
P20
以流程图或发酵装置为载体，综合考查果酒和果醋的制作 [例1] 下图1是果酒和果醋制作的实验流程，图2是某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：
图1
(1)完成图1中的实验流程。
(2)冲洗的主要目的是________，冲洗应特别注意不能________________，以防止菌种的流失。
(3)图2装置中的充气口在______________时关闭，在________时连接充气泵，并连续不断地向内________。
图2
(4)排气口在果酒发酵时排出的气体是由________产生的________，在果醋发酵时排出的是________________________________________________________________________。
(5)写出与(4)题有关的反应方程式：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)若果汁中含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？说明原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2017-2018学年高中生物选修一教学案：第二章 第一节
