第4课时 运用发酵技术加工食品(Ⅰ)
[学习导航] 1.结合教材P37，掌握发酵作用的基本原理和方法。2.结合教材P39～40，学习制作果酒、果醋的实际操作技能。3.设计并安装简单的生产果酒及果醋的装置。
[重难点击] 1.掌握发酵作用的基本原理和方法。2.学习制作果酒、果醋的实际操作技能。3.设计并安装简单的生产果酒及果醋的装置。
一、果酒、果醋制作的原理
1.发酵技术的应用
(1)发酵：是指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。 (2)发酵技术：是指利用微生物的发酵作用，大规模生产发酵产品的技术。
(3)应用：发酵技术在生产单细胞蛋白(如酵母菌)、含醇饮料(如果酒、白酒、啤酒)、发酵乳制品(如酸奶、奶酪)、调味品和发酵食品(如味精、醋、腐乳、泡菜)、甜味剂(如木糖醇、糖精)、食品添加剂(如柠檬酸、赖氨酸)等方面具有广泛的应用。 2.果酒的酿制
(1)原料：各种果汁为原料。
(2)利用技术：通过微生物发酵而制成的含酒精的饮料。 (3)菌种：酿酒酵母菌。
①类型：真核生物，具有由核膜包被的细胞核。
②繁殖方式：出芽生殖和孢子生殖。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代谢类型：异养兼性厌氧微生物。 (4)制作原理
酶
①在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，反应式为：C6H12O6＋6O2＋6H2O――→6CO2＋12H2O＋能量。
②在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，反应式为： 酶C6H12O6――→2C2H5OH＋2CO2＋能量。 3.果醋制作的原理
(1)醋酸菌：又名醋酸杆菌。 ①类型：单细胞原核生物。 ②繁殖方式：二分裂。 ③代谢类型：异养需氧型。
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(2)制作原理：在充分供氧的条件下，醋酸菌能将酒精转化为醋酸。 酶
反应式：C2H5OH＋O2――→CH3COOH＋H2O＋能量。
1.发酵菌种
观察下面酵母菌与醋酸菌结构模式图，比较回答：
(1)酵母菌和醋酸菌在细胞结构方面的主要区别是什么？
答案 酵母菌属于真核生物，醋酸菌属于原核生物，酵母菌中有由核膜包被的细胞核而醋酸菌没有。
(2)酵母菌和醋酸菌的主要细胞分裂方式分别是哪种？ 答案 酵母菌主要进行有丝分裂，醋酸菌主要进行二分裂。 (3)酵母菌和醋酸菌发酵场所有何不同？
答案 酵母菌的有氧呼吸场所是细胞质基质和线粒体，无氧呼吸场所是细胞质基质。醋酸菌是原核生物，只能进行有氧呼吸，全过程均在细胞质中进行。 2.发酵原理
(1)在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”，为什么？ 答案 通气的目的是：使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖； 密封的目的是：使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
(2)酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？
答案 酵母菌首先进行有氧呼吸产生了水，然后进行无氧呼吸才产生酒精。 (3)为什么果酒搁置时间过久会有酸味，而且表面常有一层菌膜？
答案 醋酸菌能将酒精转化为醋酸，所以果酒搁置时间过久，会因醋酸菌的代谢而产生醋酸。菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的。
(4)醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要氧气这一重要条件，请说明原因。
答案 醋酸菌是好氧菌，在生活过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。 归纳总结 ?1?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?如醋
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酸发酵、谷氨酸发酵?和无氧发酵?如酒精发酵?，发酵不等于无氧呼吸。
?2?果酒的发酵过程分两个阶段——有氧呼吸阶段和无氧呼吸阶段，有氧呼吸阶段的目的是使酵母菌大量繁殖，无氧呼吸阶段是产生酒精的时期。制作过程中产生的酒精更不利于杂菌生长。
?3?醋酸菌是异养需氧菌，对氧气的含量非常敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌的死亡。醋酸菌能氧化多种有机碳源，其氧化能力随菌种而异。 ?4?在糖源供应不足的情况下，可以用果酒发酵后产生的乙醇来制造果醋。开瓶后的葡萄酒如果密封不严，很快变酸也是这一原因。
1.下列关于果酒和果醋制作原理的叙述中，正确的是( ) A.果酒和果醋制作分别需要醋酸菌和酵母菌 B.制作果酒或果醋，都需要不断充入氧气 C.果酒和果醋制作过程中都有气体产生 D.酵母菌和醋酸菌都可以利用糖源进行发酵 答案 D
解析 果酒制作需要的微生物是酵母菌，果醋制作需要的微生物是醋酸菌，A错误；由于酵母菌要在无氧状态下才能产生酒精，所以在酒精发酵阶段不能通入氧气，B错误；酵母菌在发酵过程中始终有气体产生，而醋酸菌在缺少糖源时的发酵过程中无气体产生，C错误；酵母菌可以通过无氧呼吸将葡萄糖转化成酒精，醋酸菌可以在氧气和糖源都充足的条件下将葡萄糖转化为醋酸，D正确。
2.下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，相关叙述正确的是( )
H2O＋CO2醋酸＋H2O ③↑④↑
①②
葡萄糖――→丙酮酸――→乙醇＋CO2
A.过程①和②都只能发生在无氧条件下 B.过程①和③都发生在酵母菌的线粒体中 C.过程③和④都需要氧气的参与 D.过程①～④所需的最适温度基本相同 答案 C
解析 过程①为细胞呼吸的第一阶段，有氧、无氧条件均可以发生；过程②为无氧呼吸的第二阶段，只能发生在无氧条件下，故A错误。过程①在细胞质基质中进行，过程③为有氧呼吸的第二、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④为醋酸发酵
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阶段，在醋酸菌细胞内进行，需要氧气参与，过程③也需要氧气参与，故C正确。过程①②③为酵母菌的呼吸作用，最适宜温度范围为18～25 ℃；过程④为醋酸发酵阶段，最适宜温度为30～35 ℃，故D错误。
易错辨析 果酒与果醋发酵中，酵母菌和醋酸菌代谢原理的辨析
(1)在果酒和果醋的发酵过程中，酵母菌进行有氧呼吸的目的是使酵母菌进行大量繁殖，醋酸菌是好氧菌，在代谢过程中需要吸收氧气。
(2)酵母菌在有氧呼吸和无氧呼吸时都会产生CO2，醋酸菌在缺少糖源时不产生CO2。
二、果酒、果醋的制作流程
1.果酒、果醋的制作流程及装置分析 (1)实验流程
挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵 ↓ ↓ 果酒 果醋 (2)实验装置
①充气口；②排气口；③出料口。 2.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
选择新鲜的葡萄，先冲洗，再除去枝梗。 (2)防止发酵液被污染
①榨汁机要清洗干净，并晾干。
②发酵装置要清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒。 (3)发酵条件的控制
①装置：将葡萄汁装入发酵瓶，留大约1/3的空间。
②制葡萄酒：关闭充气口；温度控制在18～25 ℃，时间控制在10～12 d左右。 ③制葡萄醋：温度控制在30～35 ℃，时间控制在7～8 d左右；适时通过充气口充气。 (4)果酒、果醋制作结果分析 ①酒精发酵的结果检测
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a.检测试剂：重铬酸钾。 b.检测条件：酸性条件。 c.实验现象：呈现绿色。
②醋酸发酵的结果检测：可通过检测发酵前后的pH作进一步的鉴定。
1.发酵装置的组成及使用
(1)管口①②③分别有什么作用？
答案 ①充气口：在酒精发酵时关闭，在醋酸发酵时连接充气泵充入无菌空气。 ②排气口：排出酒精发酵时产生的CO2。 ③出料口：用来取样检测和放出发酵液。 (2)排气口胶管长而弯曲，有何作用？ 答案 防止空气中杂菌污染。 2.材料的选择与处理
(1)冲洗时先去梗还是先冲洗葡萄？为什么？
答案 应该先冲洗葡萄再去梗，防止先去梗时损伤葡萄，再冲洗时增加被杂菌污染的机会。 (2)为什么冲洗葡萄的次数不能过多？
答案 以防将葡萄皮上的野生型酵母菌冲洗掉。 3.发酵条件的控制
(1)葡萄汁充入发酵瓶后，为什么不能超过发酵瓶总体积的2/3?
答案 因为有氧呼吸阶段酵母菌需要氧气，保留1/3的体积(空气)可以为酵母菌提供氧气，还可以防止发酵液在发酵过程中溢出甚至引起爆炸。
(2)在果酒和果醋制作过程中，需要控制的温度相同吗？为什么？
答案 不相同。因为二者所用微生物不同，果酒制作利用的是酵母菌，温度应严格控制在18～25 ℃，果醋制作利用的是醋酸菌，温度应严格控制在30～35 ℃。 (3)为防止杂菌污染，实验中采取了哪些措施？
答案 需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如，①先冲洗葡萄再去梗；②清洗榨汁机和发酵瓶并用体积分数为70%的酒精消毒；③果酒发酵过程中拧松瓶盖，而不是拧开瓶盖。 4.实验结果分析与评价
(1)试分析在果酒制作过程中酵母菌数量、酒精浓度及发酵液的pH分别有何变化。
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高中生物第二章发酵技术实践第4课时运用发酵技术加工食品同步备课教学案苏教版
