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高中生物选修一
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专题一 传统发酵技术的应用 课题 1 果酒和果醋的制作
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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（如醋酸发酵、谷 氨酸发酵）和无氧发酵（如酒精 发酵）。 应用：酿酒、蒸馒头
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一. 果酒的制作 果酒是以各种果汁为原料，通过微生物发酵 而制成的酒精饮料，主要包括葡萄酒、苹果酒、 梨酒等。 葡萄酒的酒精含量为 10 ％～ 12 ％。 葡萄酒可分为红葡萄酒和白葡萄酒。
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红葡萄酒白葡萄酒
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果酒中虽然含有酒精，但含量与白酒、啤酒 和葡萄酒比起来非常低，一般为 5 到 10 度，最高的 也只有 14 度。因此，被很多日本成年人当作饭后或 睡前的软饮料来喝。 日本弘前大学农学生命科学 部的长田教授指出，果酒简单来说就是汲取了水果 中的全部营养而做成的酒，其中含有丰富的维生素 和人体所需的氨基酸。有时候即使生吃水果也不能 吸收的营养，通过果酒却可以吸收，因为营养成分 已经完全溶解在果酒里了。长田教授说，果酒里含 有大量的多酚，可以起到抑制脂肪在人体中堆积的 作用，使人不容易积累脂肪和赘肉。此外，与其他 酒类相比，果酒对于护理心脏、调节女性情绪的作 用更明显一些。维生素氨基酸
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酒精发酵的参与者 —— 酵母菌 同化作用类型： 异化作用类型： 适宜发酵温度： 分类： 生殖（主要方式）： 异养型 兼性厌氧型 18 － 25 ℃ 最适 20 ℃ 出芽生殖 真菌 ( 真核生物 ) 过程：母体 芽体 新个 体 来源 主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
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a. 有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖。 a. 有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖。 C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O 6CO 2 + 12H 2 O + 能量 C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O 6CO 2 + 12H 2 O + 能量 酶 b. 无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。 C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 能量 C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 能量 酶
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果醋是以水果，包括苹果、山楂、葡萄、柿子、梨、杏、柑橘、 猕猴桃、西瓜等，或果品加工下脚料为主要原料，利用现代生物技 术酿制而成的一种营养丰富、风味优良的酸味调味品。它兼有水果 和食醋的营养保健功能，是集营养、保健、食疗等功能为一体的新 型饮品。科学研究发现，果醋具有多种功能。
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喝果醋有益健康 冬季易燥，人们常用室内熏醋的方法预防流感。食醋 是人们日常生活中不可缺少的调味品。 果醋饮料是养生保健的时尚产品，它特有的养颜抗衰、 调节血压、杀菌抗癌、解酒保肝的作用越来越受到消费者 青睐。经常喝醋饮料，可以驻颜美容、减肥消食、护肝健 胃、软化血管，这正好迎合现代人的健康理念。与通常食 醋相比，由水果酿制的果醋不但保持了水果特有的果香， 而且酸度适中口感更容易接受。它既是饮料，又具有醋的 药效，是一种全新的保健饮品。 《黄帝内经》、《本草纲目》中有关醋能强身健体的记 载有 700 余处。现代医学和食品专家证明：果醋中有丰富的 有机酸，有软化植物纤维和促进糖代谢的功效。它能溶解 动物食品中的骨质，促进钙、磷吸收，并能使肌肉中的 “ 疲 劳物质 ” 化解；醋还能调节血液中的酸碱平衡，帮助消化， 它对改善少儿偏食厌食亦有疗效。
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最适温度： 30 0 C— 35 0 C 特性： 好氧细菌 糖分 醋酸 醋酸菌 醋酸菌死亡 乙醇 乙醛 醋酸 当氧气、糖源充足时： 当短时间中断氧气时： 当缺少糖源时： C 2 H 5 OH + O 2 CH 3 COOH+H 2 O 二. 果醋的制作 醋酸发酵参与者 —— 醋酸菌
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【实验设计】 醋酸发酵 果酒 酒精发酵 果醋 挑选葡萄 冲洗 榨汁 发酵瓶
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果酒和果醋的发酵装置示意图 出料口出料口出料口出料口 排气口 充气口
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思考讨论 （ 1 ）装置中充气口、排气口和出 料口分别有哪些作用？ （ 2 ）为什么排气口要通过一个长 而弯曲的胶管与瓶身连接？ （ 3 ）为什么发酵瓶中只装入 2/3 的液体？ 排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空 气中微生物的污染，其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。使用该装置制酒时， 应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。 充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用 的；排气口是在酒精发酵时用来排出 CO2 的；出料 口是用来取样的。 既为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又防止发酵旺盛时 汁液溢出。
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1. 你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？ 为什么？ 答：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. 你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？ 提示：需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。 例如，榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气 时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。
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3. 制葡萄酒时，为什么要将温度控制在 18 ～ 25 ℃？制葡萄醋时，为什么要将温度控制 在 30 ～ 35 ℃？ 答：温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。 20 ℃左右最适合酵母菌繁殖。因此需要 将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸 菌是嗜温菌，最适生长温度为 30 ～ 35 ℃， 因此要将温度控制在 30 ～ 35 ℃。 4. 制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？ 答：醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时 需要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。
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建议将实验安排在秋季的 9 月或 10 月进 行。在这段时间内进行实验，有如下优点： （ 1 ）正值收获季节，葡萄的价格便宜， 品种多样； （ 2 ）此时葡萄上的酵母菌数量多且生活 力强，发酵酿酒的效果好； （ 3 ）温度适宜，发酵现象非常明显。 实验的具体操作步骤如下：
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1. 对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实 验用具进行清洗并消毒。方法：先用温水反复冲洗 几次, 再用体积分数为 70% 的酒精擦拭消毒，晾干待 用。 2. 取葡萄 500 g ，去除腐烂的子粒。用清水冲洗葡 萄 1 ～ 2 遍除去污物 ( 注意不要反复多次冲洗 ) ，去除 枝梗 3. 用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶中（装 置参见教材图 1-4b ），或将葡萄打成浆后，用洁净 的纱布过滤至发酵瓶中，盖好瓶盖。如果没有合适 的发酵装置，可以用 500 mL 的塑料瓶替代，但注入 的果汁量不要超过塑料瓶总体积的 2/3 。
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4. 将发酵瓶置于适宜的温度下发 酵。 5. 由于发酵旺盛期 CO 2 的产量非 常大，因此需要及时排气，防止 发酵瓶爆裂。如果使用简易的发 酵装置，如瓶子（最好选用塑料 瓶），每天要拧松瓶盖 2 ～ 4 次， 进行排气。 6. 10 d 以后，可以开始进行取样 检验工作。例如，可以检验酒味、 酒精的含量、进行酵母菌的镜检 等工作。 能否用上图装置来制作果醋 ?
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7. 当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋 酸菌或醋曲，然后将装置转移至 30 ～ 35 ℃的 条件下发酵，适时向发酵液中充气。如果找不 到醋酸菌菌种或醋曲，可尝试自然接种，但效 果不是很好。如果没有充气装置，可以将瓶盖 打开，在瓶口盖上纱布，以减少空气中尘土等 的污染。
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1 、 如何检测果酒的制作是否成功？ 闻一闻有没有酒味 尝一尝有没有酒精 用显微镜观察酵母菌 用重铬酸钾检测是否有酒精 三. 结果分析与评价
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【课题延伸】 用重铬酸钾检测是否有酒精 【原理】 橙红色橙红色 灰绿色灰绿色 重铬酸钾 重铬酸钾与酒精反应
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【实验】 发酵液 H 2 SO 4 重铬酸钾 酒 精酒 精
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闻一闻有没有醋味 尝一尝有没有醋酸 观察菌膜的形成 检测和比较醋酸发酵前后的 pH 值 显微镜观察是否有醋酸菌存在 2 、 如何检测果醋的制作是否成功？ 三. 结果分析与评价
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酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系： 区别酒精发酵醋酸发酵 微生物 最适温度 氧气 联系酒精发酵为醋酸发酵提供 。 酵母菌 醋酸菌 18 ～ 25 ℃ 无氧有氧 酒精 实验现象 发酵酒精发酵醋酸发酵 气味和味道酒味酸味 气泡和泡沫有气泡和泡沫无气泡和泡沫 发酵液颜色混浊混浊，液面形成白色菌膜 30 ～ 35 ℃
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