傳統發酵技術的應用的生物教案
一、三維目標
（一）知識與技能
1．了解傳統發酵技術在日常生活中的應用。
2．掌握發酵作用的基本原理和方法。
3．學習制作果酒、果醋的實際操作技能。
4．設計并安裝簡單的生產果酒及果醋的裝置
（二）過程與方法
1．引導學生主動參與探究過程，培養學生搜集和處理科學信息的能力，獲取新知識的能力以及用簡約科學術語表達問題的能力。
2．培養學生綜合分析能力。
3．培養學生利用已建立的知識解決實際問題的能力。
（三）情感、態度與價值觀
1．對學生進行科學方法和科學態度的教育。
2．體驗和感受生物技術給人類生活帶來的變化。
3．培養學生合作精神。。
二、教學重點：說明果酒和果醋的制作原理，設計制作裝置，制作出果酒和果醋
三、教學難點：制作過程中發酵條件的控制
四、教學方法啟發式教學
五、教學工具多媒體課件
六、教學過程
（一）引入新課
俗語“無酒不成席”、“開門五件事、油鹽醬醋茶”。酒和醋是人們日常生活離不開的傳統發酵產品。從這節課開始，我們以果酒、果醋等為例學習一些傳統發酵技術。
（二）進行新課
（閱讀“果酒制作的原理”，引導考學生自學基礎知識。）
1．基礎知識
1．1果酒制作原理
（1）利用的微生物是酵母菌，其異化作用類型是兼性厭氧型，明確酵母菌發酵的反應式：①有氧條件：
②無氧條件：
（2）影響酒精發酵的主要環境條件有溫度、氧氣和pH。
①酒精發酵是一般將溫度控制在18～25℃范圍內，在20℃時最適宜。
②酒精發酵過程中，要保持缺氧、酸性環境。
（閱讀教材資料，師生討論并完成思考1～4。）
〖思考1〗為什么在酒精發酵過程中往往“先通氣后密封”？
“通氣”的目的是使酵母菌進行有氧呼吸大量繁殖。
“密封”的目的是使酵母菌進行無氧呼吸產生酒精。
〖思考2〗酒精發酵過程中發生“先來水后來酒”現象，其原因是什么？
酵母菌首先進行有氧呼吸產生了水，然后進行無氧呼吸才產生酒精。
〖思考3〗葡萄酒呈現深紅色的原因？
在發酵過程中葡萄皮的色素進入到發酵液中。
〖思考4〗酵母菌是如何進行生殖的？
酵母菌在環境適宜時進行出芽生殖，環境不適宜時產生孢子進入休眠狀態。
（閱讀果醋制作的原理，引導考學生自學基礎知識）
1．2果醋制作原理
（1）利用的微生物是醋酸菌，其異化作用類型是需氧型。在氧氣和糖源都充足時，降糖分解形成醋酸；當缺少糖源時可將乙醇轉變成乙醛，并進一步轉變成醋酸。明確醋酸發酵的反應式。
（2）醋酸發酵的最適宜溫度為30～35℃。
（師生討論并完成思考5～6）
〖思考5〗影響醋酸發酵的環境因素還有哪些？氧氣和pH。
〖思考6〗醋瓶子、未喝干的啤酒瓶子放置久了，在醋和啤酒表面形成一層“白膜”。它是怎樣形成的？醋酸菌大量繁殖形成的。
2．實驗設計
2．1實驗流程
課件展示流程圖
（討論并完成思考7，提問）
〖思考7〗酒精發酵和醋酸發酵的區別和聯系：
（閱讀［資料］，學生討論完成發酵過程的設計。）
2．2設計發酵裝置：根據圖1－4a、4b回答
（1）在酒精發酵過程中，每隔一段時間（12h）擰松瓶蓋或打開排氣口，其原因是什么？在發酵過程中產生CO2，防止瓶內氣壓過高引起爆裂。
（2）在醋酸發酵過程中，需要注意什么？
要持續向發酵液中補充氧氣。
（3）在圖1－4b裝置中：
①充氣口的作用是在醋酸發酵中補充氧氣；
②排氣口的作用是在發酵中排出CO2或殘余氣體；
③出料口的作用是便于取樣檢查和放出發酵液；
④排氣口膠管長而彎曲的作用是防止防止空氣中雜菌感染。
3．發酵操作
3．1材料選擇和處理
選擇新鮮優質的葡萄，然后依次沖洗、除去枝梗和榨汁。
〖思考9〗先沖洗后去枝梗的目的是什么？防止雜菌感染。
3．2防止發酵液被污染
為防止發酵液被雜菌污染，實驗中所用的榨汁機、發酵裝置等器械進行消毒，并使發酵裝置處于封閉狀態。
〖思考10〗在實際生產中，還要對發酵液進行煮沸處理，其目的是什么？
消滅發酵液中的雜菌。
3．3控制發酵條件
（1）發酵液裝瓶后保持1/3的剩余空間。
（2）酒精發酵的溫度要控制在18～25℃范圍內，發酵時間控制在10～12天左右。
（3）醋酸發酵的溫度要控制在30～35℃范圍內，發酵時間控制在7～8天左右，并保持不斷充氣。
（學生分組討論并完成思考11～12）
〖思考11〗在發酵液裝瓶后問什么要保持1/3的剩余空間？
暫時存儲發酵產生的CO2，起到緩沖作用。
〖思考12〗在醋酸發酵過程中需要向發酵液中補充氧氣，你認為最經濟實用的方法是向發酵液中通入無菌空氣。
4．結果分析與評價
4．1實驗現象：
4．2檢驗：
酒精發酵后是否有究竟產生，可用重鉻酸鉀來檢驗。
（1）原理：在酸性條件下重鉻酸鉀與酒精反應呈灰綠色。
【補充】為了控制和了解發酵進程，不斷進行取樣檢查，其中檢查的項目有原料濃度、產物濃度、發酵菌含量、溶氧量和pH等。
（2）方法：（填表，注意對照原則）
5、相關鏈接
為了提高果酒和果醋的產量和品質，抑制其他微生物的生長，還應直接向發酵液中加入人工培養的優良菌種。
（三）課堂總結、點評
本節課主要學習了以下幾個問題：
1．果酒和果醋制作的原理
2．制作果酒和果醋的實驗流程
3．實驗操作中的注意事項
4．實驗結果分析與評價
學生應當重點掌握果酒和果醋制作的原理，并且學會分析操作過程中注意的問題。通過小組討論、聯系生活來提高合作探究的能力，并且增強學習生物學的興趣。
（四）實例探究
例1．生產果醋用的醋酸菌等細菌都具有的特征是（）
A．都是異養生物B．僅在有水條件下繁殖
C．僅在有氧條件下生長D．生存溫度都超過80℃
解析：細菌的生長所必需的營養元素：碳源、氮源、無機鹽、水生長因子，其中碳源、氮源、無機鹽、生長因子因細菌種類的不同，所需的種類也不一樣，而水是所有微生物生長共同所需要的物質。細菌按同化作用可分為自養型和異養型兩種；按異化作用可分為需氧型和厭氧型。答案：B
例2．發酵過程中，不會直接引起pH變化的是
A．營養物質的消耗B．微生物呼出的CO2
C．微生物細胞數目的增加D．次級代謝產物的積累
解析：微生物發酵過程中，微生物的代謝會消耗大量的營養物質，可能造成酸堿物質消耗不均，從而引起pH的變化；微生物的呼吸作用還會產生大量的CO2引起pH的變化；同時產物的種類也能引起pH的變化。答案：C
☆綜合應用
例3．在啤酒生產過程中，發酵是重要環節。生產過程大致如下：將經過滅菌的麥芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌種后輸入發酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，酒精濃度漸漸上升，泡沫不斷增多。當糖度下降到一定程度后，結束發酵。最后分別輸出有形物質和啤酒。根據上述過程，回答以下問題：
（1）該過程表明啤酒酵母異化作用的特點是。
（2）初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是。
（3）酒精主要是啤酒酵母菌進行作用產生的代謝產物。
（4）經測定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其它發酵產物。其余1.5%則用于。
（5）請寫出由麥芽糖→葡萄糖→酒精的反應方程式。
解析：酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸，在無氧條件下進行無氧呼吸，有氧時酵母菌能通過出芽生殖的方式大量繁殖，種群數量增加很快，無氧時能分解糖類產生酒精，釋放出的能量，大部分儲存在發酵產物中，極少數用于自身生長發育。
答案：（1）既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸
（2）出芽生殖（3）無氧呼吸（4）自身的生長繁殖
（5）C12H22O11+H2O→2C6H12O6C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量酶酶
七、板書設計
八、教學反思
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