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1、生物选修一,生物技术实践,专题一：传统发酵技术的应用,专题二：微生物的培养与应用,专题三：植物的组织培养技术,专题四：酶的研究与应用,专题五：DNA和蛋白质技术,专题六：植物有效成分的提取,专题一：传统发酵技术的应用,1.发酵:,一、基础知识,1）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。3).应用：酿酒、发馒头、面包制作、酒精制造、生产药用酵母片、生产维生素、生产抗菌素等。,2.微生物的分类,原生生物界,原核生物界,真菌界,变形
2、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,蓝色细线织（支）毛衣,果酒和果醋的制作,猿猴酿酒说猿猴的主要食物就是含糖水果，猿猴在水果成熟的季节收贮大量的水果在“石洼”中，一段时间后，就有特殊香味的液体流出，这就是最早的果酒。,果酒的作用：果酒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。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
3、绪的作用更明显一些。日本弘前大学农学生命科学部的长田教授,凉州词 唐朝王翰,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。,（一）、果酒的制作原理,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1012,一、基础知识,（一）、果酒的制作原理 阅读课本，完成以下问题：1、果酒的制作需要什么微生物（菌种）？2、酵母菌的形态、结构、繁殖方式、生存环境？3、酵母菌的代谢类型及其呼吸过程的反应式？4、酵母菌的繁殖适宜温度是多少？酒精发酵时温度范围是多少？5、为什么在一般情况下葡萄酒呈红色？6、果酒制作时的酵母菌来源？,1、果酒
4、制作菌种：,酵母菌,2、酵母菌的形态、结构、繁殖方式、生存环境,1).形态结构 酵母菌是单细胞真菌，属真核生物，细胞大小为130um，呈圆形、椭圆形等。,思考：你认为酵母菌的细胞中有哪些结构？你认为细菌与酵母菌在细胞结构上有什么区别？,细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等,有无成形的细胞核,2).繁殖 酵母菌的繁殖方式有出芽生殖、分裂生殖和孢子生殖，但多以出芽方式进行无性生殖。温度低时形成孢子，进入休眠状态，温度适宜时，进行出芽生殖，繁殖速度快。,3).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
5、与酵母菌的关系是什么？竞争关系，在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌能生长繁殖，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。,存在位置,2、酵母菌的代谢类型及其呼吸过程,1).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。2）反应式,4、温度要求 繁殖的最适温度：20；酒精发酵的最适温度：1825。你知道酵母菌需要适宜温度的原因吗？,补充：温度对发酵的影响酵母菌只能在一定温度下生活。温度低于10，酵母菌发育很缓慢。随着温度的升高，繁殖速度加快，20时为最佳繁殖温度，此时酵母菌生殖速度快、生活力强。超过35，酵母菌生长受到抑制，繁殖速度迅速下降，到40酵母菌停止出芽，开始出现死
6、亡。如果想要获得高酒精浓度的发酵液、减少损耗，必须控制好发酵温度。,5、一般情况下，葡萄酒呈红色的原因？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？,1、根据葡萄酒的颜色分成白葡萄酒、红葡萄酒和桃红葡萄酒三种。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。,2、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
7、：含糖量高于50克/升。,6、菌种来源,1）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酵母菌。,2）大规模工业发酵：来源于培育优良的酵母菌菌种。,果醋的作用：,（二）、果醋制作的原理 阅读课本，思考以下问题：1、醋酸菌的形态？细胞结构？2、醋酸菌的代谢类型？3、醋酸菌的最适生长温度为多少？4、醋酸菌有哪些方面的实际应用？5、果醋的制作原理？,厌氧制酒,果醋的制作菌种,醋酸菌最适生长温度3035。C醋酸菌是好氧细菌，只有当氧气充足时才能进行旺盛的生理活动。,醋酸菌（原核 细菌）,三、果醋的制作原理,PH:偏酸 5.46.3,1、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
8、应式：,2、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：,醋酸菌,有氧制醋,酵母菌，真菌,醋酸菌，细菌,需氧型,兼性厌氧型,20,3035,4.05.8,5.46.3,四、实验设计,思考讨论 酿酒实验中应控制的发酵条件,（1）在酵母菌发酵过程中，如果要使酵母菌进行大量繁殖，应怎样处理？,（2）如果要获得酒精，应怎样处理？,（3）酿酒时还需要控制什么条件？,五、果酒、果醋制作的基本过程。,1.对发酵瓶、纱布、榨汁器等用具进行清洗并消毒。2.取葡萄500g，去除枝梗和腐烂的叶子。3.用清水冲洗葡萄12次除去污物。（注意冲洗次数不宜太多）4.榨汁后装入发酵瓶。,5.将发酵瓶置于适宜
9、的温度（1825）下发酵。6.简易装置24天排气一次。（拧松瓶盖）,7.10天后，取样检验。,8.加入醋酸菌或醋曲，然后移至3035条件下发酵，适时充气。,（1）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用 消毒。（2）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约 的空间。（3）制作葡萄酒时将温度严格控制在，时间控制在 d左右，可通过 对发酵的情况进行及时的监测。（4）制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在，时间控制在 d，并注意适时通过 充气。,操作过程应注意的问题：,70%酒精,1/3,18-25,10-12,从出料口取样,30-35,7-8,充气口,回答问题：,某同学用带盖的瓶子制葡萄酒（如图）,（2）此后再将瓶盖拧紧
10、，目的是,（3）当发酵产生酒精后，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？,酒精发酵过程中产生CO2，瓶盖拧松放出CO2,防止进入O2，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,方程式为:,六、如何检验果酒、果醋的制作是否成功？,果酒的制作是否成功的鉴定方法是：嗅味和品尝、显微镜观察、用重铬酸钾检验酒精的存在,果醋的制作是否成功的鉴定方法是：观察菌膜的形成、嗅味和品尝、比较发酵前后的PH值显微镜观察,思考,如果进行大规模生产果酒、果醋时，需要解决哪些问题？,大规模生产果酒、果
11、醋时，需要解决全面考虑，如：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,1.下列条件不是酵母菌快速生长繁殖因素的是（）A.含糖量高的培养基 B.温度20 左右 C.pH=2.5 D.pH=6,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,D,练习：,3果酒制作过程中，操作有误的是（）将消毒过的葡萄汁装满发酵装置将温度严格控制在榨汁机要清洗干净并晾干进行榨汁将冲洗除枝梗的
12、葡萄放入已冲洗并晾干的榨汁机内,A,4、关于酵母菌的叙述，错误的是（）A、酵母菌的代谢类型为异养、兼性厌氧型 B、酵母菌主要的繁殖方式为孢子生殖 C、酵母菌只在酒精发酵中发挥作用 D、酵母菌在含链霉素的培养基中不能生存,BCD,（多选）,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,ABCD,（多选）,综合练习,下图表示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
13、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,（4）说出酵母菌细胞所进行的生化反应过程的名称并用反应式叙述这一整个过程。（5）酵母比水更稠浓，但在化学反应中它会上升到混合物的顶部，原因是_。（6）为什么啤酒要至少搁置21天才可以过滤装瓶，请说出一种理由。,使酵母菌充分发酵，有利于混合物中杂质沉淀；进一步降低啤酒中的含糖量；增加啤酒中的CO2含量等。,2、一般情况下，葡萄酒呈红色的原因？,你知道吗？,1、为什么酒是陈的香？,在发酵的过程中，随着酒精度的提高
14、，红葡萄皮的色素也进入发酵液，使葡萄酒呈红色。,不论是果酒还是白酒，能散发芳香气味的功臣是乙酸乙酯。但新酒中乙酸乙酯的含量是微乎其微的。而酒中的醛、酸不仅没有香味，还有刺激喉咙的作用。所以新酿造的酒喝起来生、苦、涩不那么适口。把新制的酒放在坛里密封好，长期存放在温湿度适宜的地方，使之慢慢地发生化学变化，酒里的醛便不断的氧化为羧酸；而羧酸再和酒精发生酯化反应，生成具有芳香气味的乙酸乙酯，从而使酒质醇香，这个变化过程就是酒的陈化。但需要的时间很长，现代科技可缩短这个时间。,3、根据葡萄酒的颜色分成白葡萄酒、红葡萄酒和桃红葡萄酒三种。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。,4、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。,【课外探究】,课题1、如何将葡萄上附着的酵母菌分离出来？,课题2、尝试从食醋中分离醋酸菌。,
