果酒和果醋的制作.ppt

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1、专题1 传统发酵技术的应用,选修1,课题1 果酒和果醋的制作,1、酵母菌的形态、结构、繁殖方式、分布,一、基础知识 （一）果酒的制作原理,思考： （1）你认为酵母菌的细胞中有哪些结构？ （2）你认为细菌与酵母菌在细胞结构上有什么区别？,（1）形态结构,酵母菌是单细胞真菌，属真核生物，细胞大小为1-30um，呈圆形、椭圆形等。,提示： （2）着重围绕原核细胞与真核细胞的区别。,（2）繁殖 酵母菌的繁殖方式主要为无性生殖（出芽生殖、分裂生殖、孢子生殖），又多以出芽方式进行。,（3）菌落 酵母菌在固体培养基上形成的菌落，其表面湿润、呈白色或粉红色。,思考：在生态学上一个菌落属于什么？,菌落：由单个细

2、菌（或其他微生物）细胞或一堆同种细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度；形成肉眼可见有一定形态结构等特征的子细胞的群体。,种群,（4）生存的环境 酵母菌分布在含糖较高的偏酸环境中，如水果等。,思考： 1.在发酵制作葡萄酒的时候，要对葡萄进行消毒吗？为什么？ 2.其他微生物与酵母菌的关系是什么？,竞争,需要，防止杂菌污染,有氧呼吸反应式：,无氧呼吸反应式：,思考：在发酵过程中，如果要使酵母菌进行大量繁殖，应怎样处理？如果要获得酒精呢？为什么？,（5）酵母菌的代谢类型及其呼吸过程,代谢类型：异养兼性厌氧型：既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。,先通气，后密闭,在有氧条件下，酵母菌进行有氧

3、呼吸，大量繁殖。 反应式为： 在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。反应式为：,C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量,C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量,（1）果酒制作原理,2、工业生产果酒,（2）发酵所需的适宜条件,温度：20 左右是酵母菌繁殖的最适温度，酒精发酵时一般控制在18-25 。 pH值：4.0-5.8为最适pH值，在最低pH=2.5，最高pH=8.0时尚能生存，但生长极其缓慢而且容易死亡。,思考：传统发酵技术所使用的酵母菌的来源,附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。,（3）过程,左：葡萄酒窖；中：啤酒酒窖；右：白酒酒窖,发酵的概念,发酵是通过微生物的培养来大量生产

4、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）。 根据产物，可分为氨基酸发酵、维生素发酵等。 说明：发酵无氧呼吸 应用：酿酒、蒸馒头,1、制醋所用的醋酸菌,（二）果醋制作的原理,a.醋酸菌的形态: 从椭圆到杆状，有单个，有成对，有成链状，以鞭毛运动或不运动，属原核细胞，不形成芽孢，以分裂方式繁殖。 b.醋酸菌的特性： 新陈代谢类型为异养好氧型，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。 c.醋酸菌的来源： 土壤中分离醋酸菌或直接使用醋曲 ，也可尝试自然接种。,若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸，其反应式：,C6H12O6 3CH3COOH,2

5、C2H5OH+O2 2CH3CHO+2H2O,2CH3CHO+O2 2CH3COOH,若缺少糖源，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，其反应式：,2、果醋的制作原理,温度：控制在3035 为适宜。,氧气：醋酸菌是好氧细菌，发酵过程中适时向发酵液中充气。,有氧制醋,3、制醋发酵所需的条件,二、实验设计,1、制作果酒、果醋的实验流程图,发酵装置,果酒、果醋的发酵装置示意图,出料口？,排气口？,充气口？,排出CO2,便于取样检查和放出发酵液,胶管长而弯曲的作用？,防止空气中杂菌感染,制酒时关闭，制醋时打开,2、实验操作,(1)材料的选择与处理 (2)灭菌 (3)榨汁 (4)发酵,新鲜,不能反复多

6、次冲洗,先冲洗再去枝梗,避免将果核压破,发酵瓶要留1/3的空间,严格控制温度：果酒18-25（10-12天）； 果醋30-35（7-8天）,1、选择新鲜的葡萄，榨汁前先冲洗还是先去枝梗，为什么？,2、你认为应从哪些方面防止发酵液被污染？,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。,旁栏思考,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。,3、控制发酵条件：制葡萄酒时，为何将温度控制在18 25？制葡萄醋时，为何要将温度控制在30 35？,温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20 左右最适合酵

7、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3035 ，因此要将温度控制在3035 。,旁栏思考,4、制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？,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。,一般情况下，葡萄酒是红色的原因？ 在发酵的过程中，随着酒精度的提高，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈红色。 葡萄酒分成干红、干白等种类的依据是什么？ 根据葡萄酒的颜色分 白葡萄酒：用白葡萄酿造，皮汁分离发酵； 红葡萄酒：用红葡萄酿造，皮汁混合发酵； 桃红葡萄酒：颜色介于白葡萄酒和红葡萄酒之间，皮的发酵时间短。 根据葡萄酒的含糖量分 干葡

8、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。,酵母菌,醋酸菌,20左右,3035,无氧,有氧,酒精,归纳,酒味,酸味,有气泡和泡沫,无气泡和泡沫,1、制酒时必须保证所有的用具都是清洁的，为什么？ 不论是葡萄或是其它水果，对微生物来讲都是良好的培养基，特别是霉菌。空气中有许多霉菌孢子，也有细菌，如果用具不清洁，就等于向果汁接种了许多杂菌，它们都可以利用糖繁殖菌体。这样我们饮用的就不会是果酒，而是杂菌的培养液了，轻则会影响我们饮用的口感，重则会影响我们的健康。,探究讨论,2、为什么发酵瓶中

9、的液体不能装满？ 从以葡萄糖为底物发生乙醇发酵的反应式看，1个葡萄糖分子经乙醇发酵后要产生2个二氧化碳分子，因此，发酵过程中有气体产生。如果发酵液装满容器，则液体将外溢，一则发酵液会损失，二则瓶口等处会被许多杂菌污染，特别是被霉菌污染，影响产物品质，所以发酵液不能装满。,探究讨论,3、教材图1-4b中装着水的弯曲玻璃管起什么作用？ 装着水的玻璃管可防止氧气进入。由于厌氧发酵过程中有二氧化碳产生，使瓶内压力变大，二氧化碳气体可以从装有水的玻璃管中出去，减小瓶中的压力。此外，有水封闭也起着防止被空气中杂菌污染的作用。,探究讨论,4、葡萄或其它果实上常有天然的野生酵母存在，为什么上述两个实验都要接种

10、酵母？ 生产葡萄酒时一般不加蔗糖，都只用野生酵母。实验为了加速反应，使观察更直观，需要有更多底物（蔗糖）参加反应，所以加入酵母使酒精发酵占有优势是必须的。否则会有许多霉菌生长，出现异味，影响质量。,探究讨论,结果分析与评价,1、由于发酵作用，糖分大部分转变为CO2和乙醇。CO2排出越来越旺盛，使发酵液沸腾，CO2从排气口排出，在发酵10天后，现象最明显。发酵过程产热，会使发酵液温度上升，但酒精发酵温度应严格控制在18-25 ；发酵过程中，色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中。 2、设置对照组，将葡萄汁进行高压灭菌，分别装入1和2号发酵瓶中，1号加入酵母菌，2号不加。比较发酵结果。,1、如何检测果酒

11、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并用重铬酸钾检测是否有酒精,课题延伸,课题延伸,2、如何检测果醋的制作是否成功？,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,课题延伸,1、利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的适宜原料和在生产酒精阶段要控制的必要条件分别是( ) A玉米粉和有氧 大豆粉和有氧 C玉米粉和无氧 大豆粉和无氧,课堂即时练习,解析：酵母菌在有氧时进行有氧呼吸，把糖类等有机物彻底氧化分解成CO2和水，不产生酒精。大豆粉主要含蛋白质，用作酿酒不合适，原因有二：一是酵母含有更多的直接把糖类

12、转化为酒精的酶类，发酵快，而蛋白质转化复杂，并产生含氮副产物，对酵母茵生命活动不利；二是成本高。,C,2 、严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，直接关系到是否能得到质量高，产量多的理想产物，通常所指的发酵条件不包括( ) A温度控制 B溶氧控制 CpH控制 D酶的控制,课堂即时练习,解析：通常所指的发酵条件包括温度、pH、溶氧、通气与转速等。酶是自身调节物质，不属于发酵条件。,D,3 、生产用菌种的来源主要是( ) 自然环境 收集菌株筛选 购置生产用菌种 培养基 C ,课堂即时练习,解析：工业微生物所用菌种的来源是自然环境，筛选分离发酵产品所需的菌株，经培育改良后可能成为菌种。如果已知所

13、需发酵产品的产生种名，则尽量多地收集该种菌的不同菌株，并筛选。一般都是购置专用菌种或向单位购买产量高的菌种。,D,4、下列关于果醋的制作，错误的是 A、果醋的制作需用醋酸菌，醋酸菌是一种好氧菌，所以在制作的过程中需通氧气 B、醋酸菌是一种嗜温菌，温度要求高，一般在50左右。 C、醋酸菌能将果酒变成果醋。 D、当氧气、糖源都充足时，醋酸菌可将葡萄中的糖分解成醋酸。,B,5、下列叙述能够防止发酵液被污染的是( ) 榨汁机要清洗干净，并晾干 发酵瓶要清洗干净，用体积分数为70的酒精消毒 C装入葡萄汁后，封闭充气口 发酵装置的排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接,解析：发酵工程中所用的菌种大多是单

14、一的纯种，整个发酵过程不能)混入其他微生物(称杂菌)，一旦污染杂菌，将导致产量大大下降，甚至得不到产品。榨油机清洗，并晾干，发酵瓶清洗，并用70酒精消毒，防止器材上的菌种进入发酵液；装入葡萄汁，封闭充气口，防止空气中的菌种进入，发酵装置的排气O2通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，阻挡外面空气中的菌种进入发酵液。,课堂即时练习,ABCD,6、关于酵母菌的叙述，正确的是( ) A酵母菌代谢类型为异养、兼性厌氧 B酵母菌主要繁殖方式为孢子生殖 C酵母菌只在酒精发酵中发挥作用 酵母菌在含青霉素的培养基中不能生存,解析：酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢予生殖，在条件好时进行出芽生殖，条件恶劣时进

15、行孢子生殖，但多以出芽生殖方式进行无性生殖。酵母菌在酱油酿造、醋酸发酵、酒精发酵等过程中发挥作用。在含青霉素的培养基中能选择出酵母菌和霉菌。,A,课堂即时练习,8、果醋发酵的条件是 ( ) A将发酵装置密闭 B时间控制在1012天左右 C醋酸菌最适的生长温度是3035 D是否有果醋产生，可用重铬酸钾来检验,7、酵母菌与醋酸菌相比较，二者在结构上共有的是 ( ) A核糖体 B高尔基体 C染色体 D线粒体,课堂即时练习,A,C,9、酒厂利用酵母菌酿酒过程中，经检测活菌数量适宜但却不产生酒精，应采取的措施是( ) A.降低温度 B.隔绝空气 C.加缓冲液 D.加新鲜培养基,B,课堂即时练习,下图表示

16、制造啤酒的过程方法。据图分析 回答下列问题： （1）把原料放入沸水中混合的原因是 。 （2）在混合物中加入糖的理由是： 。 （3）在混合物冷却后才把酵母加进去，是 因为 ； 假如冷却时不慎使温度骤降到0，当温度 逐渐回升到25时，酵母是否还具有活性？ 。原因是_ _,为了除去原料中O2,糖是啤酒酵母发酵的原料,防止酵母死亡，并达到酶适宜的温度,有,课堂即时练习,资料发酵装置的设计讨论题 请分析此装置中的充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？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？ 充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气

17、口是在酒精发酵时用来排出CO2的；出料口是用来取样的。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。,P5课后练习 2.提示：大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑，如原料的来源与选择、菌种的培育与选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制，以及如何严格控制杂菌污染；等等。此外，无论是葡萄酒或葡萄醋，实验时所检测的发酵液，并非商品意义上的产品。在实际生产中还需沉淀过滤、灭菌装瓶等获得成品酒或醋。葡萄酒还需在一定设施和条件下（如橡木桶和地窖）进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。 3.提示：需考虑厂房、设备投资、原材料采购、工人人数及工资、产品种类、生产周期、销售渠道、利润等问题。,温度：影响酶的活性；也能影响生物合成的途径；还影响发酵液的物理性质，以及菌种对营养物质的分解吸收。 pH值：影响酶的活性以及膜的带电荷状况；影响培养基中营养物质的分解。 溶解氧:影响微生物的生长、繁殖；代谢途径等 泡沫：过多的持久性泡沫对发酵不利。消除措施：安装消泡沫挡板，通过强烈的振荡使泡沫破裂；使用消泡沫济 营养物质的浓度：影响菌体的生长和代谢产物的积累。,拓展：影响发酵过程的因素,