学年高二生物人教版选修一精选讲义专题一 课题1 果酒和果醋的制作Word版含答案.docx

学年高二生物人教版选修一精选讲义专题一 课题1 果酒和果醋的制作Word版含答案.docx

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学年高二生物人教版选修一精选讲义专题一课题1果酒和果醋的制作Word版含答案

一、果酒和果醋的制作原理

1．果酒制作的原理

（1）菌种：

酵母菌。

①代谢类型：

兼性厌氧型。

②菌种来源：

主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。

（2）发酵原理（填表）

反应式

作用

有氧条件

C6H12O6＋6O2

6CO2＋6H2O

大量繁殖

无氧条件

C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2

酒精发酵

（3）发酵条件

①氧气：

前期有氧，后期缺氧。

②温度：

一般控制在18～25_℃。

2．果醋制作的原理

（1）菌种：

醋酸菌。

①代谢类型：

需氧型。

②菌种来源：

人工接种醋酸菌。

（2）发酵原理

①当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。

②当氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，反应简式为：

C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O。

（3）发酵所需条件

①环境条件：

氧气充足。

②温度：

最适生长温度为30～35_℃。

二、果酒、果醋的制作流程及发酵装置

1．制作流程（填图）

2．实验装置（填图）

3．酒精的检测

检测原理：

在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。

探究点一

果酒、果醋制作的原理和流程

[共研探究]

（一）果酒制作的原理和流程

发酵技术离不开微生物的作用，果酒制作中需要用到酵母菌（如图），仔细观察模式图并回答相关问题：

1．发酵菌种——酵母菌的特点

酵母菌属于真核（填“真核”或“原核”）生物，其繁殖方式为孢子生殖和出芽生殖。

在氧气和营养物质丰富、条件适宜时，进行出芽生殖，繁殖速度快；在营养缺乏、条件恶劣时形成孢子，进入休眠状态。

2．果酒的制作原理

酵母菌代谢类型为异养兼性厌氧型，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖；在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵，所以在酿酒初期可以充气，后期要密封。

3．果酒的制作流程

→

→

→

→

（1）冲洗的目的是洗去浮尘，要在去枝梗之

（填“前”或“后”）进行，避免除去枝梗时引起葡萄破损而增加被杂菌污染的机会。

同时要避免反复冲洗，防止酵母菌菌种数量减少。

（2）葡萄酒通常呈深红色，原因是发酵中红葡萄皮的色素进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。

（3）发酵后期，在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，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。

（二）果醋制作的原理和流程

发酵技术离不开微生物的作用，酿造果醋需要用到醋酸菌（如图），仔细观察模式图并回答相关问题：

1．醋酸菌：

又名醋酸杆菌，属于原核（填“真核”或“原核”）生物。

繁殖方式为二分裂，代谢类型为异养需氧型。

2．果醋的制作流程：

酒精发酵―→醋酸发酵―→果醋。

3．果醋制作过程中要始终通入氧气，因为醋酸菌是好氧菌，对氧气的含量特别敏感，深层发酵时，即使短时间中断通氧，也会导致醋酸菌死亡，因此要注意适时充气。

4．变酸的酒表面有菌膜，菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。

[总结升华]

1．酵母菌和醋酸菌的比较

酵母菌

醋酸菌

生物学分类

单细胞，真核生物

单细胞，原核生物

代谢方式

异养兼性厌氧型

异养需氧型

生长繁殖的

最适宜温度

18～25℃

30～35℃

主要繁殖方式

出芽生殖

二分裂生殖

生产、生活应用

酿酒、发面等

制醋

2．制作果酒的三个易误点

（1）在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”的原因：

“通气”使酵母菌大量繁殖，“密封”使酵母菌进行酒精发酵产生酒精。

（2）酒精发酵过程中，发生“先来水后来酒”的原因：

酵母菌先进行有氧呼吸产生水，然后进行无氧呼吸产生酒精。

（3）啤酒生产过程中，发酵是重要环节。

发酵后期，若发酵罐密封不严，酒精在醋酸菌的作用下被氧化产生乙酸，从而使啤酒变酸。

[对点演练]

1．（2018·石家庄校级月考）下列有关酵母菌和醋酸菌的叙述，错误的是（　　）

A．两者的正常繁殖都离不开氧气

B．在无氧条件下，酵母菌可以产生酒精，但醋酸菌不能产生醋酸

C．两者都是异养生物，生存都离不开葡萄糖

D．醋酸菌可以以酵母菌的某种代谢产物为原料合成醋酸

解析：

选C　醋酸菌是好氧细菌，在氧气充足的环境中才能进行旺盛的生命活动；酵母菌属于兼性厌氧微生物，在有氧和无氧环境中都能生存，但其无氧呼吸产生的能量少，不能满足其繁殖对能量的需求，所以两者的正常繁殖都离不开氧气。

醋酸菌在缺乏糖源时，能以酒精为原料合成醋酸。

2．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①和②都只能发生在缺氧条件下

B．过程③和④都发生在线粒体中，都需要氧气的参与

C．制作果醋即可按图中所示过程进行，也可以糖源为底物直接发酵产醋酸

D．过程①～④所需的最适温度基本相同

解析：

选C　据图分析可知：

过程①是细胞呼吸的第一阶段；过程②是无氧呼吸的第二阶段；过程③是有氧呼吸的第二、第三阶段；过程④是果醋制作中乙醇氧化为醋酸的阶段。

过程①在有氧或无氧的条件下都可以进行，场所为细胞质基质；过程③和过程④都必须在有氧的条件下才可以进行，但醋酸菌是原核生物，没有线粒体，其有氧呼吸在细胞质基质和细胞膜内表面进行；制作果醋可以以乙醇为底物，也可以以糖为底物不经酒精发酵直接进行果醋发酵；过程①②③是果酒制作的阶段，其适宜的温度为18～25℃，过程④是果醋制作的阶段，其适宜的温度为30～35℃。

探究点二

实验设计、操作、结果分析与评价

[共研探究]

如图是某同学设计的果酒和果醋的发酵装置，根据教材内容，结合图1和图2分析：

1．实验装置

（1）图1所示发酵过程中，每隔一段时间（12h左右）拧松瓶盖一次，目的是什么？

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。

（2）在图2装置中，充气口的作用是在醋酸发酵时补充氧气，排气口的作用是排出CO2或残余气体，出料口便于取样检查和放出发酵液。

使排气胶管长而弯曲的目的是防止空气中杂菌污染。

（3）结合果酒、果醋的制作原理，使用图2发酵装置制酒时应关闭充气口，制醋时应通过充气口充入无菌空气。

2．发酵条件的控制

（1）防止杂菌污染：

榨汁机要清洗干净，并晾干；发酵装置清洗干净后要用体积分数为70%的酒精进行消毒处理，或用洗洁精洗涤。

（2）控制氧气含量

①果酒发酵中，葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间。

原因：

先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，消耗完氧气后再进行酒精发酵；防止发酵过程中产生CO2造成发酵液溢出。

②醋酸发酵中，要从充气口持续泵入无菌空气，原因是醋酸菌是好氧菌，在酒精变为醋酸时需氧气参与，因此要适时向发酵液中充气。

（3）温度、pH和发酵时间（填表）

温度

pH

发酵时间

果酒发酵

18～25_℃

酸性

10～12_d

果醋发酵

30～35_℃

酸性

7～8_d

3.果酒、果醋制作结果的分析与评价

（1）初步鉴定：

可以通过嗅味和品尝进行初步鉴定。

（2）进一步鉴定

①酒精发酵的结果检测。

a．检测试剂：

重铬酸钾。

b．检测条件：

酸性条件。

c．实验现象：

呈现灰绿色。

②醋酸发酵的结果检测，可通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。

[总结升华]

1．果酒制作与果醋制作的比较

果酒制作

果醋制作

发酵菌种

酵母菌

醋酸菌

菌种来源

传统的葡萄酒酿造采用自然发酵，菌种主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌

购买醋酸菌的菌种或从食醋中分离醋酸菌

发酵产物

酒精、二氧化碳

醋酸、水

发酵条件

温度

一般控制在18～25℃

30～35℃

时间

10～12d

7～8d

氧气

初期需氧，后期不需氧

始终需要氧

pH

最适pH为4.5～5.0

最适pH为5.4～6.0

制作原理

①有氧条件下：

C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O

②无氧条件下：

C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2

①氧气、糖源都充足时：

C6H12O6＋2O2―→2CO2＋2CH3COOH＋2H2O

②缺少糖源时：

C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O

2．证明葡萄汁转化为葡萄酒是酵母菌所致

需要设置对照组，将葡萄汁进行灭菌，分别装入A、B两个发酵瓶，并各留有1/3空间，A组加入酵母菌，B组不加，进行发酵，可证明葡萄酒的产生是由于酵母菌的作用。

证明葡萄醋中有醋酸生成，简便易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定。

3．用重铬酸钾检验酒精的对照实验

在用重铬酸钾检验酒精时，为使检验的结果更有说服力，应设置对照实验。

方法如下：

实验组A

实验组B

对照组C

步骤

物质的量浓度为3mol/L的H2SO43滴

振荡混匀后加入常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴

振荡、观察颜色变化

颜色变化

不变色

灰绿色

灰绿色

结论

果汁经发酵后产生酒精

[对点演练]

3.

（2017·江苏高考）如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．改变通入气体种类，可以研究呼吸作用类型对发酵的影响

B．果酒发酵中期通入氮气，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸

C．果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关

D．气体入口与气体出口可以交换使用

解析：

选ABC　改变通入气体的种类，例如分别通入氮气和氧气，可研究无氧呼吸和有氧呼吸对发酵的影响；果酒发酵中期通入氮气，更利于创造无氧条件，酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸；果醋发酵的菌种是醋酸杆菌，其生长的适宜温度是30～35℃，温度能影响醋酸杆菌的代谢，从而影响果醋的发酵周期；气体的入口必须伸入培养液中，气体出口不能伸入培养液中，如果气体的入口和出口交换，会导致发酵液喷出。

4．下面是果酒和果醋制作的实验流程以及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：

（1）图A中方框内的实验流程是________。

（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B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________。

（4）排气口在酒精发酵时排出的气体是由________产生的________，在醋酸发酵时排出的是________________。

（5）写出与（4）问有关的反应式：

①_____________________________________________________________________；

②____________________________________________________________________。

解析：

酵母菌是兼性厌氧微生物，有氧时进行有氧呼吸，无氧时进行酒精发酵，反应式分别为C6H12O6＋6O2

6CO2＋6H2O，C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2。

因此制作果酒时，应在缺氧的环境中进行。

醋酸菌是好氧细菌，能够利用糖在有氧时生成醋酸；在糖源不足时，将乙醇变为醋酸，反应式为C6H12O6＋2O2

2CH3COOH＋2CO2＋2H2O，C2H5OH＋O2

CH3COOH＋H2O。

在果酒制作过程中出气口排出的是CO2，而在果醋制作过程中因醋酸菌是好氧细菌，需要连续充气，因此排气口排出的既有CO2，又有含氧量较低的空气。

答案：

（1）醋酸发酵　

（2）除去污物　反复冲洗

（3）酒精发酵　醋酸发酵　泵入无菌空气（氧）

（4）酵母菌　CO2　（含氧量少的）空气、CO2

（5）①C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2

②C6H12O6＋2O2

2CH3COOH＋2CO2＋2H2O，C2H5OH＋O2

CH3COOH＋H2O

1．在制作果酒时如果一直往发酵罐中通入充足的氧气，会发生的现象是（　　）

A．酵母菌死亡，不产生酒精

B．酵母菌大量繁殖，产生较多酒精

C．酵母菌大量繁殖，不产生酒精

D．酵母菌数目较少，不产生酒精

解析：

选C　在制作果酒时如果一直往发酵罐中通入充足的氧气，酵母菌会进行有氧呼吸，酵母菌在有氧的条件下会大量繁殖，不产生酒精。

2．下列关于果酒和果醋制作的叙述，错误的是（　　）

A．参与发酵的微生物都含有线粒体

B．发酵过程中培养液pH都会下降

C．制果酒时瓶口需密闭，而制果醋时需要通入氧气

D．果酒制成后可将装置移至温度略高的环境中制果醋

解析：

选A　果酒发酵利用的酵母菌属于真核生物，含有线粒体，果醋发酵利用的醋酸菌属于原核生物，无线粒体；果酒制作有二氧化碳生成，果醋制作有乙酸生成，所以pH都会降低；果酒发酵需无氧环境，果醋制作要在有氧环境下；果酒发酵温度是18～25℃，果醋发酵温度是30～35℃。

3．在果酒制作过程中，下列哪项操

作会使发酵液受到污染（　　）

A．榨汁机用热水进行清洗，并晾干

B．发酵瓶先用温水清洗，再用体积分数为70%的酒精擦拭后晾干使用

C．葡萄先去除枝梗，再冲洗

D．每次排气时，只需拧松瓶盖，不能将盖完全揭开

解析：

选C　A、B项属于消毒，能防止杂菌污染。

葡萄应冲洗后再除去枝梗，避免破损引起杂菌污染。

D项中，不将瓶盖完全揭开，是为了防止空气中的微生物污染发酵液。

4．根据下面的实验装置图（图1）和果酒的生产工艺流程图（图2），回答问题：

（1）果酒的制作离不开酵母菌，在无氧条件下，酵母菌可以进行酒精发酵，请写出相应的反应式：

________________________________________。

在葡萄酒的自然发酵过程中，起作用的主要是附着在葡萄皮上的____________________。

（2）利用图1所示装置制作果酒时，为适当提高果酒的生产速率，进气口应____________________；排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的目的是______________________。

（3）利用图2所示生产工艺流程制作樱桃酒，其中冲洗的目的是____________________。

樱桃榨汁前需要除去枝梗，此操作是在冲洗________（填“前”或“后”）进行的。

（4）为验证樱桃酒制作是否成功，可将发酵液在酸性条件下用________溶液来鉴定，若出现________色，则说明有果酒产生。

解析：

（1）果酒制作的原理：

在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精。

在葡萄酒的自然发酵过程中，起作用的主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。

（2）利用图1所示装置制作果酒时，为适当提高果酒的生产速率，进气口应先打开（酵母菌大量繁殖）后关闭（制造无氧环境）；排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的目的是既可以放气，又可以防止杂菌污染。

（3）利用图2所示生产工艺流程制作樱桃酒，其中冲洗的目的是洗去浮尘。

樱桃榨汁前需要除去枝梗，此操作是在冲洗之后进行的，以减少杂菌污染。

（4）酸性条件下，酒精可与重铬酸钾反应，溶液由橙色变成灰绿色，因此为验证樱桃酒制作是否成功，可将发酵液在酸性条件下用重铬酸钾溶液来鉴定。

答案：

（1）C6H12O6

2C2H5OH＋2CO2　野生型酵母菌　

（2）先打开后关闭　既可以放气，又可以防止污染　（3）洗去浮尘　后　（4）重铬酸钾　灰绿