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1、生物选修一,生物技术实践,发酵,专题一：传统发酵技术的应用,发酵产品,1.发酵:,基础知识：,利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体及各种不同代谢产物的过程.,发酵,据氧气需求情况,据发酵生成产物,发 酵,1).发酵概念 广义：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）。 狭义：是指微生物的无氧呼吸（包括酒精发酵、乳酸发酵等）。,2).所以：发酵无氧呼吸。,2 .微生物的分类,原生生物界,原核生物界,真菌界,变形虫、草履虫、衣藻,酵母菌、青霉菌、根霉菌,细 菌,放线菌,蓝 藻,支原体,衣原体,病 毒,无细胞结构
2、,微 生 物,课题1.果酒和果醋的制作,葡萄美酒夜光杯，欲饮琵琶马上催。,醉卧沙场君莫笑，古来征战几人回。,葡萄美酒,远古人类发现，吃剩的米粥数日后变成 了醇香可口的饮料人类最早发明的酒,甲古文中的酒文字,在酒的制作中，依种类分大体上可有白酒、果酒、啤酒和黄酒四类。 制作方法各不相同，但相同部分是它们都是由酵母菌发酵完成的。酵母在自然界中广泛分布，已知有几百种之多，也是应用最广的一类微生物。如面包制作、酒精制造、药用酵母片、酿酒等。,左：葡萄酒窖；中：啤酒酒窖；右：白酒酒窖,一、果酒,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1
3、012,酵母菌的生物学特征： 酵母菌属单细胞真核 生物。 繁殖方式：无性生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖），但多以出芽生殖为主。 新陈代谢类型： 异养兼性厌氧型,果酒制作菌种：,酵母菌,日常应用：酿酒、发面,果酒的制作原理： 1.条件： 1）温度：一般控制在 18-250C 最适温度为20OC 2）PH：呈酸性 3）氧气：酵母菌繁殖阶段需通入大量氧气， 酒精发酵阶段：密闭不通气 2.菌种来源： 自然发酵（传统发酵）来源于： 附着在葡萄皮表面的野生型酵母菌 大规模葡萄酒生产来源于： 培育的优良酵母菌菌种,厌氧制酒,果醋的制作菌种,二、果醋的制作,醋酸菌,醋酸菌的生物学特征： 醋酸菌属于 原核
4、生物 繁殖方式：二分裂（无性生殖） 新陈代谢类型： 异养需氧型 醋酸菌的日常应用：酿醋,果醋的制作原理： 1.发酵条件 ：（1）氧气、糖源充足 （2）最适生长温度30-35OC 2.发酵原理： （1）当氧气、糖源充足时，醋酸菌将糖分解成 醋酸 反应式：C6H12O6 酶 3CH3COOH （2）当缺少糖源时，将乙醇转化为 乙醛 ， 再转化为醋酸。 反应式：2C2H5OH+O2 酶 2CH3CHO+2H2O 2CH3CHO+O2 酶 2CH3COOH 3.菌种来源：传统发酵工艺来源于：空气 大规模生产来源于：优质的醋酸菌菌株,有氧制醋,三、实验设计,2）此后再将瓶盖拧紧，目的是？,3）当发酵产生
5、酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，原因是,4）分析此发酵装置不足之处,1）发酵过程中，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意不是打开瓶盖）为什么？,放出发酵过程中产生的CO2 ，防止瓶内气压过高引起爆裂。,防止O2进入，继续进行酒精发酵,制造有氧条件，进行醋酸发酵,易被杂菌污染,A发酵装置：,B装置：,为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？,为什么发酵瓶中只装入2/3的液体？,充气口的作用是在 醋酸 发酵中补充氧气 排气口的作用是在发酵中排出 CO2或残余气体 出料口的作用是便于 取样检查和放出发酵液,排气口胶管长而弯曲的作用是防止空气中杂菌感染,目的是先让酵母菌有氧呼吸快速繁殖，消耗
6、尽氧气 后再进行酒精发酵；其次，暂时存储发酵产生的CO2，防止发酵液的溢出。,装置中充气口、排气口和出料口分别有哪些作用？,结合果酒、果醋的制作原理，你认为应该如何使用这个发酵装置？,使用该装置来制果酒时，应该关闭充气口；制果醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。,制作果酒果醋的实验流程 1、挑选葡萄 2、冲洗：用清水冲洗葡萄 1-2 次 注（1）不要反复多次冲洗。原因：防止葡萄表面附着的酵母菌被冲洗掉 （2）应先冲洗，再除去枝梗，以避免除枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会 3、榨汁：用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶中 注：（1）操作前对发酵瓶、榨汁机、纱布及其装葡萄汁的器皿等实验用具
7、进行清洗并消毒 方法：先用温水反复冲洗，再用70%酒精擦拭消毒，晾干待用。 （2）注入发酵瓶的果汁量不能超过发酵瓶的2/3,4、酒精发酵： （1）将温度严格控制在1825OC ， 时间 1012天 （2）通过出料口对发酵情况进行及时的检测 （3）由于发酵旺盛期二氧化碳产量非常大， 因此 要及时排气 防止发酵瓶爆裂 5、醋酸发酵：当果酒制成之后，可以在发酵液中加入醋酸菌 或醋曲进行醋酸发酵 （1）控制温度在 3035OC， 时间7-8天 （2）适时向发酵液充气,四、如何检验果酒、果醋的制作是否成功？,1、果酒的制作是否成功的鉴定方法是： 1）嗅味和品尝 2）显微镜观察酵母菌 3）用重铬酸钾检验酒
8、 精的存在,2、果醋的制作是否成功的鉴定方法是： 1）嗅味和品尝 2）观察菌膜的形成 3）比较发酵前后的PH值 4）显微镜观察是否有醋酸菌存在,根据葡萄酒的颜色分成白葡萄酒、红葡萄酒,课外延伸：葡萄酒的分类,两者都可以是由红色葡萄制作的，但白葡萄酒在葡萄榨汁时，不使皮和子中的色素出来，因此得白葡萄酒，而红葡萄酒是将皮和子部分捣碎，有了红色素而得红葡萄酒，,根据葡萄酒的含糖量分成干、半干、半甜、甜四种。 干葡萄酒：含糖量低于4克/升； 半干葡萄酒：含糖量介于4克-12克/升之间； 半甜葡萄酒：含糖量介于12克-50克/升之间； 甜葡萄酒：含糖量高于50克/升。,课后练习：,1、果酒、果醋在人类健
9、康、社会经济生产等方面具有哪些意义？,果酒中虽然含有酒精，但含量与白酒、啤酒比起来非常低，一般为5到10度，最高的也只有14度。因此，可以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。,醋有十大保健功效： 1、消除疲劳：丰富的有
10、机酸能促进糖类代谢，分解体内疲劳物质，消除人的倦怠感。 2、平衡血液酸碱度：醋是酸性食品，在摄取过多的鱼、肉、精白米、面包等食物后，喝点醋能起到助消化的作用，并维持体液的酸碱平衡。 3、帮助消化：醋含有挥发性物质及氨基酸等，能刺激大脑神经中枢，使消化器官分泌大量消化液，增强消化功能。 4、预防衰老：醋能抑制和降低人体衰老过程中过氧化脂质的形成，减 少老年斑的产生。 5、扩张血管：醋能降低血压，防止心血管疾病，也能降低尿糖含量，预防糖尿病。,6、增强肾功能：醋能利尿，预防便秘，防治肾结石、胆结石、膀胱结石等疾病。 7、增强肝脏功能：醋中所含的醋酸、氨基酸、乳酸等丰富的营养物质能提高肝功能。 8、
11、提高肠胃的杀菌力：醋有很强的杀菌效果，能杀死葡萄球菌、大肠杆菌等。 9、美容护肤：醋中所含的醋酸、乳酸、氨基酸等能促进血液循环，使人皮肤光滑。 10、预防肥胖：醋中的氨基酸可消耗体内过多的脂肪，减肥效果不错。,2、如果进行大规模生产果酒、果醋时，需要解决哪些问题？,a: 原料的来源和选择 b: 菌种的培养 c: 发酵设备、发酵条件的自动化控制 d：严格控制杂菌污染等 e: 实际生产中还要考虑沉淀、消毒包装、保存，风味色泽等,黄酒是世界上最古老的酒类之一，源于中国绍兴，且唯中国有之，与啤酒、葡萄酒并称世界三大古酒。约在三千多年前，商周时代，中国人独创酒曲复式发酵法，开始大量酿制黄酒。黄酒产地较广
12、，品种很多，著名的有绍兴加饭酒（花雕酒等）、绍兴状元红、绍兴女儿红、安徽宣城青草湖黄酒、郎溪古南丰黄酒、庐江海神黄酒。江西吉安固江冬酒，无锡惠泉酒、张家港的沙洲优黄、吴江的吴宫老酒、百花漾等桃源黄酒；上海老酒、福建老酒等等 黄酒以大米、黍米为原料，一般酒精含量为14%20%，属于低度酿造酒。黄酒含有丰富的营养，含有21种氨基酸，其中包括有数种未知氨基酸，而人体自身不能合成必须依靠食物摄取8种必需氨基酸黄酒都具备，故被誉为“液体蛋糕”。,【课题延伸】,用重铬酸钾检测是否有酒精,【原理】,橙红色,灰绿色,重铬酸钾,重铬酸钾与酒精反应,【实验】,发酵液,对照组,实验组,H2SO4,H2SO4,重铬酸钾,重铬酸钾,酒 精,
