1、選修一 生物技術(shù)實踐,認(rèn)清操作的目的和原理 了解操作對象和工具的性質(zhì) 熟悉操作的順序和要領(lǐng) 觀察和分析操作的效果 杜絕操作中的安全事故,專題1 傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用,洪荒時代的古猿將一時吃不完的果實藏于巖洞、石洼中，久而久之，果實腐爛，那含有糖分的野果通過自然界的野生酵母菌自然發(fā)酵而生成酒精、酒漿，因而有了“猿猴善采百花釀酒”、“嘗于石巖深處得猿酒”等傳說。,發(fā)酵,人們把利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動制備微生物菌體及各種不同代謝產(chǎn)物的過程統(tǒng)稱為發(fā)酵（ferment） 根據(jù)對氧氣需求情況可分為有氧發(fā)酵（如醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵）和無氧發(fā)酵（如酒精發(fā)酵）。,1.天然發(fā)酵階段,2.純培養(yǎng)階段,3

2、.深層培養(yǎng)階段,4.微生物工程階段,課題1 果酒和果醋的制作,課題目標(biāo),1.說明果酒和果醋的制作原理 2.設(shè)計果酒和果醋的發(fā)酵裝置 3.制作果酒和果醋,【實驗原理】,一、果酒的制作原理 （閱讀課本，思考以下問題）： 1、從果汁到果酒是通過何種微生物的生命活動實現(xiàn)的？請寫出相關(guān)反應(yīng)式 2、關(guān)于酵母菌的生物學(xué)特性你還知道些什么？ 3、果酒制作過程中需要控制怎樣的溫度空氣條件？ 4、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所使用的酵母菌來源于哪里？其他微生物與酵母菌的關(guān)系是什么？在制作葡萄酒的時候，要對葡萄進(jìn)行消毒嗎？為什么？ 5、為什么在一般情況下葡萄酒呈紅色？你知道白葡萄酒怎么形成的嗎？葡萄酒分成干紅、干白等種類的依據(jù)是什

3、么？,1.酒精發(fā)酵的參與者酵母菌,同化作用類型： 異化作用類型： 適宜發(fā)酵溫度： 分類： 生殖（主要方式）：,異養(yǎng)型,兼性厭氧型,1825,出芽生殖,真菌(真核生物),來源,主要是附著在葡萄皮上的 野生型酵母菌,2.酒精發(fā)酵需要適宜的條件：,1）溫度是酵母菌生長和發(fā)酵的重要條件 最適：20 左右。 發(fā)酵：1825 時間：10-12天 2）充足的糖源。 3）生活在偏酸、無氧環(huán)境中。 最適：4.05.8 最低pH=2.5，最高pH=8.0時尚能生存，易死亡。,二、果醋的制作原理 1、果醋制作的原理是什么？寫出反應(yīng)式。 2、關(guān)于醋酸菌的生物學(xué)特性你知道哪些？ 3、果醋制作時應(yīng)給予怎樣的時間、溫度、空

4、氣等條件？,1.醋酸發(fā)酵參與者醋酸菌,代謝類型： 適宜發(fā)酵溫度： 生殖方式： 分類：,異養(yǎng)需氧型,3035,原核生物,分裂生殖,2.果醋制作的原理,當(dāng)氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸； 當(dāng)缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰賹⒁胰┳優(yōu)榇姿帷?1）溫度,繁殖：3035 時間：7-8天,2）氧氣條件,好氧細(xì)菌，適時向發(fā)酵液中充氣。,3.制醋發(fā)酵所需的條件,酵母菌，真菌,醋酸菌，細(xì)菌,需氧型,兼性厭氧型,20,3035,4.05.8,5.46.3,【實驗設(shè)計】,一、實驗流程,二、發(fā)酵裝置的設(shè)計,A同學(xué)用帶蓋的瓶子制葡萄酒，在發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一次（注意，不是打開瓶

5、蓋），再擰緊。當(dāng)發(fā)酵產(chǎn)生酒精后，再將瓶蓋打開，蓋上一層紗布，進(jìn)行制醋的發(fā)酵。,（2）此后再將瓶蓋擰緊，目的是,（3）當(dāng)發(fā)酵產(chǎn)生酒精后，再將瓶蓋打開，蓋上一層紗布，原因是,（4）分析此發(fā)酵裝置不足之處,（1）發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰 松一次（注意不是打開瓶蓋）為什么？,酒精發(fā)酵過程中產(chǎn)生CO2，瓶蓋擰松放出CO2,防止進(jìn)入O2，繼續(xù)進(jìn)行酒精發(fā)酵,制造有氧條件，進(jìn)行醋酸發(fā)酵,易被雜菌污染,方程式為:,思考討論,（2）裝置中充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作用？,（3）為什么排氣口要通過一個長而彎曲的膠管與瓶身連接？,（1）為什么發(fā)酵瓶中只裝入2/3的液體？,答：充氣口在醋酸發(fā)酵時連接充氣

6、泵進(jìn)行充氣。 排氣口是在酒精發(fā)酵時用來排出CO2的 出料口是用來取樣的 答：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，其作用類似巴斯德的鵝頸瓶。 使用該裝置制酒時，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制醋時，應(yīng)將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。,答：讓酵母菌先進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡氧氣后再進(jìn)行無氧呼吸；同時防止產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。,思考,如果進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)果酒、果醋時，需要解決哪些問題？,大規(guī)模生產(chǎn)果酒、果醋時，需要解決全面考慮，如： a: 原料的來源和選擇 b: 菌種的培養(yǎng) c: 發(fā)酵設(shè)備、發(fā)酵條件的自動化控制 d：嚴(yán)格控制雜菌污染等 e: 實際生產(chǎn)中還要考慮沉淀、消毒包

7、裝、保存，風(fēng)味色澤等,左：葡萄酒窖；中：啤酒酒窖；右：白酒酒窖,大規(guī)模生產(chǎn)果酒的發(fā)酵和保存,【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(jìn)行沖洗，除去枝梗。 、取葡萄500g，去除枝梗和腐爛的葉子。 、用清水沖洗葡萄12次除去污物。（注意沖洗次數(shù)不宜太多，為什么？ ）,答：應(yīng)該先沖洗，然后再除去枝梗。以避免除去枝梗時引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機會；同時防止葡萄汁流失。,討論：你認(rèn)為應(yīng)該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？,(2)滅菌 討論：你認(rèn)為應(yīng)該從哪些方面防止發(fā)酵液被污染？ 對發(fā)酵瓶、紗布、榨汁器等用具進(jìn)行清洗并消毒。每次排氣時只要擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋等。

8、(3)榨汁 將沖洗除枝梗的葡萄放入榨汁機榨取葡萄汁。 (4)發(fā)酵 將葡萄汁裝人發(fā)酵瓶，要留要大約13的空間（為什么？）,將發(fā)酵瓶置于適宜的溫度（1825）下發(fā)酵。簡易裝置24天排氣一次。（擰松瓶蓋）,10天后，取樣檢驗。（酸性條件下重鉻酸鉀與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色）,取果酒的上清液，加入醋酸菌，然后移至3035條件下發(fā)酵，適時充氣以制備葡萄醋。,【結(jié)果分析與評價】,1、如何檢測果酒的制作是否成功？,聞一聞有沒有酒味 嘗一嘗有沒有酒精 用顯微鏡觀察酵母菌并用重鉻酸鉀檢測是否有酒精,2、如何檢測果醋的制作是否成功？,聞一聞有沒有醋味 嘗一嘗有沒有醋酸 觀察菌膜的形成 檢測和比較醋酸發(fā)酵前后的pH值 顯

9、微鏡觀察是否有醋酸菌存在,1由于發(fā)酵作用，葡萄漿中糖分大部分轉(zhuǎn)變?yōu)镃2和C2H5OH，及少量的發(fā)酵副產(chǎn)品。 C2排出越來越旺盛，使發(fā)酵液出現(xiàn)沸騰， C2從排氣口排出，在發(fā)酵10天后，現(xiàn)象最明顯。發(fā)酵過程產(chǎn)熱，會使發(fā)酵液溫度上升，但酒精發(fā)酵溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在1825，發(fā)酵過程中，果皮上的色素及其他成分逐漸溶解于發(fā)酵液中；在發(fā)酵瓶表面，生成浮槽的蓋子。,2、設(shè)置對照組，將葡萄汁進(jìn)行高壓滅菌，分別裝入1和2號發(fā)酵瓶中，1號加入酵母菌，2號不加。比較發(fā)酵結(jié)果。證明醋酸，則用品嘗或pH試紙。,3、理想的葡萄酒色澤鮮艷、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

10、，不澀。,【課題延伸】,用重鉻酸鉀檢測是否有酒精,【原理】,橙紅色,灰綠色,重鉻酸鉀,重鉻酸鉀與酒精反應(yīng),【實驗】,發(fā)酵液,對照組,實驗組,H2SO4,H2SO4,重鉻酸鉀,重鉻酸鉀,酒 精,【相關(guān)鏈接】,課題1、如何將葡萄上附著的酵母菌分離出來？,課題2、嘗試從食醋中分離醋酸菌。,一、基礎(chǔ)知識,（一）、果酒制作 1、發(fā)酵菌種： （1）分類地位：單細(xì)胞 生物 （真菌） （2）代謝類型： . （3）發(fā)酵條件： 溫度：是酵母菌 和 的重要條件。酵母菌生長繁殖的最適溫度為 左右，酒精發(fā)酵時將溫度嚴(yán)格控制在 。 氧氣：前期需O2，后期 。（理由是 ） PH：呈 。（5.06.0）,真核,異養(yǎng)兼性厭氧型

11、,生長 發(fā)酵,20,1825,不需O2,酸性,先有氧呼吸大量繁殖，后無氧條件酒精發(fā)酵,在 、 的發(fā)酵液中，酵母菌能大量生長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到抑制。故在利用酵母菌自制葡萄酒的過程中，不需要進(jìn)行滅菌。 2、制作原理：（用反應(yīng)式表示） （1） ； （2） .,缺氧 呈酸性,（二）、果醋制作,1、菌種： （1）分類地位：單細(xì)胞 生物 （2）代謝類型： . （3）發(fā)酵條件： 溫度：醋酸菌的最適生長溫度為 ， 醋酸發(fā)酵時將溫度嚴(yán)格控制在此范圍內(nèi)。 氧氣：醋酸菌是好氧細(xì)菌，要供應(yīng)充足，要 不斷通入氧氣。 PH：呈 。,原核,異養(yǎng)需氧型,3035,酸性,2、原理：（用反應(yīng)式表示） （1）氧氣、糖源都 ：醋酸菌將葡萄汁中的 分解成 。 （糖制醋） （2）氧氣充足、糖源不足：醋酸菌將 乙醛 。 （酒變醋） 果酒制作果醋的反應(yīng)式為: 。,充足,糖,醋酸,乙醇,醋酸,（1）為防止發(fā)酵液被污染，發(fā)酵瓶要用 消毒。 （2）葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，要留出大約 的空間。 （3）制作葡萄酒時將溫度嚴(yán)格控制在 ，時間控制在 d左右，可通過 對發(fā)酵的情況進(jìn)行及時的監(jiān)測。 （4）制葡萄醋的過