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课题1 果酒和果醋的制作
专题1 传统发酵技术的应用
一、果酒的制作原理
1、果酒的制作所需的菌种：酵母菌
分布场所：分布广泛，尤其种植水果类的土壤中。
菌种来源：主要是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
形态结构：单细胞真菌。有以核膜为界限的细胞核，为真核生物。
想一想：酵母菌有哪些细胞器？
电镜下的酵母菌
一、果酒的制作原理
1、果酒的制作所需的菌种：酵母菌
繁殖方式：主要为无性生殖（出芽生殖、孢子生殖）。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。
分裂方式：有丝分裂
电镜下的酵母菌
一、果酒的制作原理
1、果酒的制作所需的菌种：酵母菌
代谢类型：异养兼性厌氧
有氧的条件：进行有氧呼吸，大量繁殖。
无氧的条件：进行无氧呼吸，酒精发酵。
C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2
电镜下的酵母菌
①
C6H12O6
2丙酮酸
酶
6 CO2
4 [H]
少量能量
少量能量
酶
6 H2O
20[H]
12 H2O
6 O2
酶
大量能量
线粒体
细胞质基质
②
③
有 氧 呼 吸 的 3 个 阶 段 ：
总反应式：
阶 段 场 所 反 应 式 放能多少
一
二
三
细胞质基质
线粒体基质
线粒体内膜
C6H12O6
酶
2 C3H4O3 + 4 [H]
（丙酮酸）
少量
少量
大量
酶
6 CO2 + 20 [H]
2 C3H4O3
+ 6 H2O
酶
12 H2O
24 [H] + 6 O2
6 CO2
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2
酶
+ 12H2 O
+能量
反应物中水的去路,不是产物中水的来源;
有 氧 呼 吸 的 3 个 阶 段 ：
第一阶段：葡萄糖的初步分解
第二阶段：丙酮酸不彻底分解
C6H12O6
酶
+ 4 [H] +少量能量
酶
2 C3H6O3(乳酸)
场所：细胞质基质
场所：细胞质基质
2 C2H5OH(酒精)
+ 2 CO2
酶
无氧呼吸过程
无 氧 呼 吸 的 过 程
2C3H4O3
2 C3H4O3
2 C3H4O3
+ 4 [H]
+ 4 [H]
小知识
代谢类型：
同化类型：自养型、异养型
异化类型：需氧型、厌氧型、兼性厌氧型
发酵：
狭义的概念：指微生物的无氧呼吸。
广义的概念：指人们借助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本身、或者代谢产物的过程。
一、果酒的制作原理
2、发酵条件
前期菌种繁殖：温度为20℃左右，有氧条件。
后期酒精发酵：温度18~25℃，无氧条件。
PH：4.0~5.8。
电镜下的酵母菌
二、果醋的制作原理
1、果醋的制作所需的菌种：醋酸菌
菌种来源：空气中或人工接种的醋酸菌。
形态结构：原核生物，无以核膜为界限的细胞核。
繁殖方式：二分裂。
分裂方式也是二分裂
想一想：醋酸菌有哪些细胞器？
酵母菌和醋酸菌还有哪些不同？
电镜下的醋酸菌
醋酸菌结构模式图
二、果醋的制作原理
1、果醋的制作所需的菌种：醋酸菌
代谢类型：异养需氧型，对氧气的含量特别敏感。
①氧气、糖源都充足：醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
②氧气充足、缺少糖源：醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O
电镜下的醋酸菌
醋酸菌结构模式图
二、果醋的制作原理
2、发酵条件
氧含量：保持氧气充足。
温度：控制在30～35 ℃。
电镜下的醋酸菌
醋酸菌结构模式图
三、果酒及果醋的制作流程
（一）材料如何选择？冲洗的注意事项？
选择新鲜的葡萄；避免过度冲洗，防止酵母菌数量过少。
应该先冲洗葡萄还是先去除枝梗？
应先将葡萄进行冲洗，后除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会以及葡萄汁的流失。
三、果酒及果醋的制作流程
（二）榨汁的注意事项
避免将果核压破，因果核中含有大量单宁，会影响葡萄酒的风味。
三、果酒及果醋的制作流程
（三）发酵
将葡萄汁装入发酵瓶时，要留有1/3的空间。
目的是预留足够的氧气，让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖；
其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。
三、果酒及果醋的制作流程
（三）发酵
制葡萄酒时，时间控制在10~12d左右，可通过出料口对发酵的情况进行监测。
制葡萄醋时，时间控制在7~8d左右，并注意适时通过充气口充气。
三、果酒及果醋的制作流程
（四）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℃？
温度是菌类生长和发酵的重要条件。
20℃左右最适合酵母菌繁殖；醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度是30~35℃，因此要将温度控制在合适的范围内。
简易装置
发酵过程中：
每隔12 h左右将瓶盖拧松一次（注意，不是打开瓶盖）。
此后再将瓶盖拧紧。
四、发酵装置
酒精发酵过程中产生CO2，拧松瓶盖放出CO2，
不打开瓶盖是防止杂菌污染。
防止进入O2，保持无氧继续进行酒精发酵。
简易装置
发酵过程中：
如需制作葡萄醋，则当发酵产生酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，进行制葡萄醋的发酵。
装置不足之处：
制造有氧条件，进行醋酸发酵，盖上纱布防尘防虫。
容易造成杂菌污染，有一定危险性。
四、发酵装置
四、发酵装置
醋酸发酵时连接充气泵进行充气（氧气或无菌空气）。
制酒时应关闭。
取样检测，以便及时掌握发酵状况，并根据实际情况及时调控发酵条件。
酒精发酵时用于排出CO2。
长而弯曲的胶管与瓶身连接，目的是防止空气中微生物的污染。
专业的发酵装置
开关
应该从哪些方面防止发酵液被污染？
葡萄在榨汁前要清洗；
榨汁机、发酵装置清洗干净后再用体积分数为70%的酒精擦拭消毒；
每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖。
酵母菌在缺氧、呈酸性、含酒精的发酵液中可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都无法适应而受到抑制。
“通气”目的是
“密封”目的是
使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖
使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精
酵母菌首先进行有氧呼吸产生水，然后进行无氧呼吸产生酒精。
3.酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？
2.在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”。
1.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。
4.变酸的酒表面为什么常存在一层菌膜
提示:醋酸菌是好氧细菌,菌膜是其在液面大量繁殖而形成的。
5.传统米酒制作中常在煮熟的米坛中挖出一定空间,这样做的目的是什么
提示:挖出空间是使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖,增加菌种数量。
6.为什么果酒发酵过程中，发酵液的pH会下降？
提示：果酒发酵过程中产生的部分CO2会溶于发酵液而使发酵液的pH下降。
7.试分析在果酒制作过程中酵母菌数量和酒精浓度分别有何变化。
在整个发酵过程中，受营养物质和空间的限制，酵母菌数量应呈“S”型增长，酒精浓度先增加后趋于稳定。
时间
微生物生长和生成初级代谢产物的曲线图
微生物的质量或细胞数目的对数
1
2
3
4
1.调整期：细胞生长并合成酶类，但几乎不分裂
2.对数期：微生物以指数增长方式生长。
3.稳定期：生长速度变慢，菌群保持稳定
4.衰亡期：微生物死亡数超过产生数
酵母菌通过无氧呼吸产生酒精并释放能量。酵母只有利用能量才能生长，因此酵母菌的生长曲线与乙醇的生产曲线类似。
酵母菌生长
乙醇的生产
①放出气体：
②放热：
③颜色变化：
④菌体数量变化：
五、结果分析与评价
葡萄浆中糖分大部分转变为CO2和C2H5OH,及少量的发酵副产品。
CO2排出越来越旺盛，使发酵液沸腾，应及时排气，防止发酵瓶爆裂，在发酵10天后，现象最明显。
发酵过程产热，会使发酵液温度升高，但酒精发酵温度应严格控制在18~25℃；
随着酒精度数的提高，果皮上的色素及其他成分逐渐溶解于发酵液中，使葡萄酒呈现深红色。
果酒制作的初期发酵液中酵母菌数目增多；
果醋制作的任何阶段，只要条件适宜，发酵液中醋酸菌数目就会增多，在发酵液表面形成菌膜。
1.制作葡萄酒和葡萄醋的过程中，发酵液分别有哪些变化？
最明显的变化发生在发酵后多少天？分析引起变化的原因？
2.你如何证实葡萄汁转化成葡萄酒，是由于酵母菌的发酵作用？
3.你能想出什么简单易行的方法，证明葡萄酒中有酒精的生成或者葡萄醋中有醋酸的生成？
设置对照组，将葡萄汁进行高温灭菌，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。
证明葡萄酒中有酒精的生成可用嗅味和品尝、显微镜观察、用重铬酸钾检验酒精的存在
证明葡萄醋中有醋酸生成，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
用重铬酸钾检验酒精的存在
原理：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。
操作：先在试管中加入发酵液2ml，再滴入物质的量浓度为3mol/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管。
如果使检验的结果更有说服力，应该如何设计对照实验？
提高果酒、果醋品质的方法
1. 直接在果汁中加入人工培养的酵母菌
2. 直接在果酒中加入醋酸菌
通过分离葡萄表面附着的酵母菌，获得纯净的菌种。
购买当地生产食醋的工厂或菌种保藏中心的醋酸菌菌种；或者尝试从食醋中分离醋酸菌。
六、相关链接
课堂小结：
果酒制作 果醋制作 菌种名称 菌种来源 对氧的需求 适宜温度 适宜pH 发酵时间 反应式 有氧 氧气、糖源充足
无氧 氧气、糖源不足
实验设计 酵母菌
醋酸菌
20℃（18~25℃）
30~35℃
C6H12O6+6O2 → 6CO2+6H2O
C6H12O6 → 2C2H5OH+2 CO2
C6H12O6+2O2→ 2CH3COOH+2CO2+2H2O
C2H5OH+O2 → CH3COOH+H2O
附着在葡萄皮上
人工接种醋酸菌
前期：需氧，后期：不需氧
需充足氧
10~12 d
7~8 d
酸性
酸性
【练一练】
(1)葡萄酒的深红色来自红葡萄皮的色素。　( )
【分析】在葡萄酒发酵过程中,随着酒精度数的提高,红葡萄皮的色素进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。
(2)有氧时,酵母菌进行有氧呼吸,同时产生酒精。　( )
【分析】酵母菌在有氧时进行有氧呼吸,大量繁殖,不产生酒精;在无氧时进行酒精发酵。
√
×
(3)醋酸菌在有氧时能将葡萄糖分解成醋酸,在无氧时能将酒精转变成醋酸。　( )
【分析】醋酸菌在氧气、糖源都充足时,将葡萄糖分解成醋酸,当氧气充足、缺少糖源时,醋酸菌将乙醇转变为醋酸。
×
(4)制作果酒和果醋可以使用同一套装置,操作方法也相同。　( )
【分析】制作果酒要经常打开排气口,但不能打开充气口,制作果醋要适时通过充气口充气。
(5)在果酒发酵后期,拧开瓶盖的间隔时间可延长。　( )
【分析】在果酒发酵后期,由于瓶中的营养物质减少,单位时间产生的CO2量减少,所以拧开瓶盖的间隔时间可以延长。
×
√
【思考】
(1)从酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸代谢产物的角度思考酒精发酵过程中“先来水后来酒”的原因是什么。
提示:“先来水”是由于酵母菌先进行有氧呼吸产生水;“后来酒”是由于在无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
(2)变酸的酒表面为什么常存在一层菌膜
提示:醋酸菌是好氧细菌,菌膜是其在液面大量繁殖而形成的。
(5)试分析在果酒制作过程中酵母菌数量和酒精浓度分别有何变化。
在整个发酵过程中，受营养物质和空间的限制，酵母菌数量应呈“S”型增长，酒精浓度先增加后趋于稳定。
谢谢大家！

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