2017-2018年高中生物 第3部分 酶的應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)8 果酒及果醋的制作學(xué)案 浙科版選修1

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1、 實(shí)驗(yàn)8 果酒及果醋的制作 課 標(biāo) 解 讀 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 1.制作果酒。 2.制作果醋。 1.果酒、果醋制作的原理。 2.設(shè)計(jì)并安裝簡(jiǎn)單的果酒及果醋的生產(chǎn)裝置。 一、實(shí)驗(yàn)原理 1.與酒、醋生產(chǎn)有關(guān)的微生物分別是酵母菌和醋桿菌,菌種不同,所產(chǎn)生的酒和醋的風(fēng)味也不同。 2.葡萄酒是酵母利用葡萄糖進(jìn)行酒精發(fā)酵的產(chǎn)物,酵母菌只有在無(wú)氧條件下才能進(jìn)行酒精發(fā)酵,即將葡萄糖氧化成乙醇,而且當(dāng)培養(yǎng)液中乙醇的濃度超過(guò)16%時(shí),酵母菌就會(huì)死亡,相關(guān)反應(yīng)式為C6H12O6―→2CO2+2C2H5OH。 3.醋桿菌在有氧條件下才能將乙醇氧化為醋酸,醋桿菌所產(chǎn)生的醋酸可使培養(yǎng)液中醋酸的含量高

2、達(dá)13%,其反應(yīng)式為C2H5OH+O2―→CH3COOH+H2O。 二、用葡萄制作葡萄酒 1.材料 紫葡萄、新鮮酵母或干酵母。 2.步驟 (1)沖洗 ↓ ↓ ↓ ↓ 將葡萄在高錳酸鉀溶液中浸泡的目的是什么? 【提示】 消毒。 (2)榨汁 用多功能榨汁機(jī)以低速將葡萄打成漿狀(也可以用杵和研缽搗爛)。 (3)制作酵母懸液 將適量干酵母(2.5 kg葡萄約用1 g干酵母)放在一小燒杯中使干酵母成為糊狀。 (4)裝入發(fā)酵瓶 ①裝量不要超過(guò)2/3。 ②瓶上所加的玻璃管最好是彎曲的,否則效果不好。 玻璃管彎曲有什么好處? 【提示】 阻止雜

3、菌進(jìn)入瓶?jī)?nèi)。 (5)酒精發(fā)酵 ①發(fā)酵溫度:25~30 ℃。若溫度偏低,則發(fā)酵時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng);若溫度高于30 ℃,要采取降溫措施,否則酒的風(fēng)味不佳。 ②發(fā)酵時(shí)間:2~3天。 ③鑒別發(fā)酵完畢的依據(jù):發(fā)酵瓶中停止出現(xiàn)氣泡。 (6)過(guò)濾、分裝、保存       發(fā)酵液(渾濁) ↓ 濾液(仍然渾濁) ↓       取上清液即為葡萄酒(清澈) 為什么在酒精發(fā)酵過(guò)程中往往“先通氣后密封”? 【提示】 “通氣”的目的是使酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖。“密封”的目的是使酵母菌

4、進(jìn)行厭氧呼吸,產(chǎn)生酒精。 三、用果汁制作果酒 用葡萄制作的葡萄酒不含糖,酒精含量也低(平均的體積分?jǐn)?shù)為8%),而用果汁制作的果酒,酒精含量較高(體積分?jǐn)?shù)約為15%)、含糖量也較高。 1.制作果酒的材料 (1)水果:蘋(píng)果(最好)、梨、柑橘或其他水果。 (2)新鮮酵母或干酵母。 2.步驟 (1)制取果汁 蘋(píng)果切成大塊→多功能榨汁機(jī)打碎→雙層紗布過(guò)濾即成果汁。 (2)配料(以1 L為例) 向2 L左右發(fā)酵瓶中加入約200 g蔗糖→倒入果汁→轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)酵瓶,使蔗糖完全溶解→倒入酵母懸液(約1 g干酵母),混勻、加蓋。 (3)發(fā)酵 3天后可見(jiàn)到氣泡冒出→10天后劇烈的發(fā)酵停止→取出果

5、酒過(guò)濾和分裝。 3.注意事項(xiàng) (1)發(fā)酵開(kāi)始時(shí),由于微生物的有氧呼吸會(huì)使瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)負(fù)壓,該情況不能持續(xù)出現(xiàn)3天以上。 (2)若3天后還看不到氣泡,必須加更多的酵母,使發(fā)酵作用盡快發(fā)生。 (3)靜置5~6個(gè)月后,用虹吸法取出上清液即為果酒。 四、用果酒制果醋 1.實(shí)驗(yàn)材料 果酒和醋化醋桿菌。 2.實(shí)驗(yàn)步驟 果醋發(fā)酵裝置中涉及甲、乙、丙三個(gè)瓶,把800 mL酒—水混合物倒入甲瓶中,乙瓶為發(fā)酵瓶,(將適量醋化醋桿菌的培養(yǎng)物或醋曲懸液加在200 mL酒—水混合物中混勻,并調(diào)pH至7.0后倒入,使鋸末均勻濕透)。將水族箱通氣泵的出氣管與乙瓶連接,進(jìn)行通氣,48 h后每天用pH試紙檢查乙瓶

6、中流出液的pH,若顯酸性,可調(diào)節(jié)甲瓶流入乙瓶液體流量為每5分鐘1滴,滴入丙瓶的液體也是每5分鐘1滴。每天用pH試紙檢測(cè)流出液的pH,監(jiān)控發(fā)酵進(jìn)行的情況,等到流出液pH不再減少,或甲瓶中的液體全部流入乙瓶時(shí),停止實(shí)驗(yàn)。 果酒和果醋的制作原理 比較 果酒制作 果醋制作 菌種 酵母菌(真菌) 醋桿菌(細(xì)菌) 代謝類型 異養(yǎng)、兼性厭氧型 異養(yǎng)、需氧型 菌種來(lái)源 人工接種酵母菌(干酵母與水混合后加入) 接種人工繁殖的醋化醋桿菌或直接加入醋曲 制作原理 葡萄酒是酵母菌利用葡萄糖進(jìn)行酒精發(fā)酵的產(chǎn)物,酵母菌在無(wú)氧條件下進(jìn)行酒精發(fā)酵,反應(yīng)式如下:C6H12O6―→2C2

7、H5OH+2CO2 醋桿菌在有氧條件下將乙醇氧化為醋酸,醋桿菌所產(chǎn)生的醋酸可使培養(yǎng)液中醋酸的含量高達(dá)13%,反應(yīng)式如下: C2H5OH+O2―→CH3COOH+H2O 影響因素 ①溫度是酵母菌生長(zhǎng)和發(fā)酵的重要條件,酒精發(fā)酵時(shí)一般將溫度控制在25 ℃~30 ℃,若高于30 ℃,要采取降溫措施,否則,酒的風(fēng)味不佳 ②進(jìn)入發(fā)酵產(chǎn)酒精階段,須保持發(fā)酵裝置的“厭氧環(huán)境”,否則不利于酒精的產(chǎn)生 ①溫度也是醋桿菌生長(zhǎng)和發(fā)酵的重要條件,醋桿菌的最適生長(zhǎng)溫度為30 ℃~35 ℃ ②醋桿菌是一種好氧菌,只有當(dāng)O2充足時(shí),方可進(jìn)行旺盛的生理活動(dòng)——實(shí)驗(yàn)表明醋桿菌對(duì)O2的含量特別敏感,當(dāng)進(jìn)行深層發(fā)酵時(shí)即

8、使只是短時(shí)間中斷通入氧氣,也會(huì)引起醋桿菌死亡 ①當(dāng)氧氣、糖源都充足時(shí),醋桿菌可將葡萄汁中的糖分解成醋酸,反應(yīng)式為: C6H12O6+2O2→2CH3COOH+2CO2+2H2O ②當(dāng)培養(yǎng)液中酒精的含量超過(guò)16%時(shí),酵母菌就會(huì)死亡——這正是果酒酒精含量較低的根本原因。  葡萄發(fā)酵可產(chǎn)生葡萄酒,請(qǐng)利用相關(guān)的知識(shí)回答問(wèn)題: (1)利用葡萄制作葡萄酒的過(guò)程中,發(fā)揮作用的微生物是________。 (2)該微生物通過(guò)無(wú)氧呼吸可分解________,產(chǎn)生的終產(chǎn)物是________和________。 注:各發(fā)酵瓶的左側(cè)管為充氣管,右側(cè)管為排氣管 (3)甲、乙、丙三位同學(xué)將葡萄榨成汁

9、后分別裝入相應(yīng)的發(fā)酵瓶中,在溫度等適宜的條件下進(jìn)行發(fā)酵,如圖所示。發(fā)酵過(guò)程中,每隔一段時(shí)間均需排氣一次。據(jù)圖分析,甲和丙同學(xué)的操作有誤,其中甲同學(xué)的錯(cuò)誤是________________,導(dǎo)致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異?,F(xiàn)象是________________。丙同學(xué)的錯(cuò)誤是________________,導(dǎo)致發(fā)酵中出現(xiàn)的主要異?,F(xiàn)象是_________________。 上述發(fā)酵過(guò)程結(jié)束后,甲、乙、丙同學(xué)實(shí)際得到的發(fā)酵產(chǎn)品依次是________、________、________。 (4)在上述制作葡萄酒的過(guò)程中,假設(shè)乙同學(xué)的某一步驟操作錯(cuò)誤導(dǎo)致發(fā)酵瓶瓶塞被沖開(kāi),該操作錯(cuò)誤是________。

10、 【思路點(diǎn)撥】 酵母菌無(wú)氧呼吸可以產(chǎn)生酒精和CO2,是葡萄酒制作過(guò)程中發(fā)揮作用的微生物。酵母菌只有在無(wú)氧條件下,才能進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精;甲裝置的充氣口始終開(kāi)放,不能創(chuàng)造瓶?jī)?nèi)無(wú)氧環(huán)境,不能用來(lái)生產(chǎn)果酒;在有氧條件下,醋桿菌可以利用葡萄糖產(chǎn)生醋酸。酵母菌在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的CO2導(dǎo)致乙裝置中氣壓升高,要定期打開(kāi)排氣管進(jìn)行放氣。丙裝置瓶中發(fā)酵液過(guò)多,淹沒(méi)了排氣管在瓶?jī)?nèi)的管口,不利于放氣;同時(shí)導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氧氣過(guò)少,不利于發(fā)酵前期酵母菌的大量繁殖。 【答案】 (1)酵母菌 (2)葡萄糖 乙醇 CO2 (3)未夾住發(fā)酵瓶的充氣管 發(fā)酵液從充氣管流出,發(fā)酵液變酸 瓶中發(fā)酵液過(guò)多,淹沒(méi)了排氣管在瓶?jī)?nèi)的管口排氣時(shí)

11、發(fā)酵液從排氣管流出 葡萄醋(或果醋) 葡萄酒(或果酒) 葡萄酒(或果酒) (4)未及時(shí)排氣 1.下列關(guān)于果醋制作的敘述,錯(cuò)誤的是(  ) A.果醋的制作需用醋化醋桿菌,醋化醋桿菌是一種好氧菌,所以在制作過(guò)程中需通氧氣 B.醋化醋桿菌是一種嗜溫菌,溫度要求較高,一般在50 ℃左右 C.醋化醋桿菌能將果酒變成果醋 D.當(dāng)氧氣、糖源充足時(shí),醋化醋桿菌可將葡萄汁中的糖分解成醋酸 【解析】 醋化醋桿菌的最適生長(zhǎng)溫度為30 ℃~35 ℃。 【答案】 B 果酒和果醋的制作流程 比較 用葡萄制作葡萄酒 用果汁制作果酒 用果酒制作果醋 原料 成熟葡萄 蘋(píng)果(或梨、柑橘)

12、果汁 果酒 發(fā)酵裝置示意圖 實(shí)驗(yàn)流程 特點(diǎn) 葡萄酒不含糖,酒精含量也低(平均體積分?jǐn)?shù)為8%) 果酒酒精含量較高(平均體積分?jǐn)?shù)約15%),糖含量也較高 結(jié)果檢測(cè) 可以嗅味和品嘗,或用重鉻酸鉀檢測(cè)酒精的產(chǎn)生 可用品嘗法或用pH試紙測(cè)定醋酸生成 果酒與果醋制作實(shí)驗(yàn)操作提示 ①材料的選擇與處理 選擇新鮮的葡萄,榨汁前應(yīng)先沖洗,然后再除去枝梗,以避免除去枝梗時(shí)引起葡萄破損,增加被雜菌污染的機(jī)會(huì)。 ②防止發(fā)酵液被污染 需要從發(fā)酵制作的過(guò)程進(jìn)行全面的考慮,因?yàn)椴僮鞯拿恳徊蕉伎赡芑烊腚s菌。為避免雜菌污染:榨汁機(jī)要洗凈并晾干,發(fā)酵裝置要洗凈并用70

13、%的酒精消毒;若用簡(jiǎn)易的發(fā)酵裝置,每隔一定時(shí)間排氣時(shí)只需擰松瓶蓋,不要完全揭開(kāi)瓶蓋等。 ③葡萄酒發(fā)酵過(guò)程中,發(fā)酵瓶裝入葡萄汁后留有大約1/3的空間,目的是先讓酵母菌有氧呼吸快速繁殖,消耗盡氧氣后再進(jìn)行酒精發(fā)酵;其次,防止發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液的溢出。  “每天喝一點(diǎn),健康多一點(diǎn)”,這是“寧夏紅”率先提出的消費(fèi)理念,將積淀了千百年的枸杞藥食文化和中國(guó)紅文化完美結(jié)合起來(lái),更增添了品牌的文化魅力和優(yōu)勢(shì)。下圖為“寧夏紅”枸杞果酒生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖,據(jù)圖回答: 選料→?→粉碎→滅菌→接種→發(fā)酵→?→果酒 (1)流程中?處的內(nèi)容應(yīng)為_(kāi)_______、________。 (2)制作果酒時(shí),

14、溫度應(yīng)該控制在________,果酒釀造過(guò)程中如果果汁滅菌不合格,含有醋桿菌,在酒精發(fā)酵旺盛時(shí),醋桿菌能否將果汁中的糖發(fā)酵為醋酸?____________,說(shuō)明理由_______________________________________。 (3)果酒制作離不開(kāi)酵母菌,與醋桿菌相比,酵母菌在結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是____________________________________________________________。 (4)枸杞果酒制作過(guò)程中,接種完成后要先向發(fā)酵罐中通入一段時(shí)間的無(wú)菌空氣,目的是________________________________。 (5)若

15、要提高果酒的產(chǎn)量,發(fā)酵過(guò)程中關(guān)鍵要控制好哪些條件?______________________________。 (6)果酒制作是否成功,需發(fā)酵后用____________來(lái)鑒定,在________條件下,該物質(zhì)與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)____________色。 【思路點(diǎn)撥】 (1)由圖可知,“寧夏紅”枸杞果酒生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖的?處的內(nèi)容應(yīng)為沖洗、過(guò)濾。選料完畢以后必須沖洗,發(fā)酵后應(yīng)該過(guò)濾,除去濾渣。(2)制作果酒時(shí),溫度應(yīng)該控制在25~30 ℃條件下,在酒精發(fā)酵旺盛時(shí),醋桿菌不能將果汁中的糖發(fā)酵為醋酸,因?yàn)榇讞U菌是好氧型細(xì)菌,而果酒發(fā)酵是無(wú)氧環(huán)境(或因醋桿菌需要在有氧且溫度是30~35 ℃條件下

16、,才能將糖轉(zhuǎn)化成醋酸,而此時(shí)發(fā)酵罐中的條件是無(wú)氧且溫度是25~30 ℃)。(3)與醋桿菌相比,酵母菌是真核生物,所以在結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是有成形細(xì)胞核、有除核糖體以外的多種細(xì)胞器。(4)接種完成后要先向發(fā)酵罐中通入一段時(shí)間的無(wú)菌空氣,目的是在有氧條件下,使酵母菌迅速繁殖,增加數(shù)量。(5)若要提高果酒的產(chǎn)量,發(fā)酵過(guò)程中關(guān)鍵要控制好適宜的溫度、pH以及通氣量。(6)檢驗(yàn)酒精一般用重鉻酸鉀溶液在酸性條件下與酒精反應(yīng)呈現(xiàn)灰綠色。 【答案】 (1)沖洗 過(guò)濾 (2)25 ℃~30 ℃ 不能 因醋桿菌是好氧型細(xì)菌,而果酒發(fā)酵是無(wú)氧環(huán)境(或因醋桿菌需要在有氧且溫度是30~35 ℃條件下,才能將糖轉(zhuǎn)化成醋酸

17、,而此時(shí)發(fā)酵罐中的條件是無(wú)氧且溫度是25~30 ℃) (3)有成形細(xì)胞核、有除核糖體以外的多種細(xì)胞器 (4)在有氧條件下,使酵母菌迅速繁殖,增加數(shù)量 (5)適宜的溫度、pH、通氣量 (6)重鉻酸鉀溶液 酸性 灰綠 2.生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用十分廣泛,如制作泡菜、果醋、果酒就是生活中常見(jiàn)的例子。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題: (1)圖示________的發(fā)酵裝置,其中發(fā)揮作用的菌種是______________,酒水混合物應(yīng)倒入______瓶中,圖中________瓶為發(fā)酵瓶,乙瓶下口的雙孔橡膠塞的另一孔插入一直角玻璃管,管內(nèi)塞棉花用以________。 (2)在果醋發(fā)酵過(guò)程中,

18、用一種簡(jiǎn)單方法證明是否有醋酸生成:________。 (3)如果將該裝置改為酒精的發(fā)酵裝置,則需要修改的地方是________________。酒精發(fā)酵階段需要的菌種是________。 (4)下列有關(guān)酒精發(fā)酵和果醋發(fā)酵的說(shuō)法正確的是(  ) A.后者菌種具有成形的細(xì)胞核 B.前者菌種無(wú)具膜細(xì)胞器 C.兩種菌種都具有細(xì)胞壁 D.兩種菌種都對(duì)青霉素敏感 【答案】 (1)果醋 醋化醋桿菌 甲 乙 過(guò)濾空氣 (2)pH試紙 (3)不需要通入空氣 酵母菌 (4)C 1.在釀酒和釀醋的過(guò)程中都要涉及各種微生物,在上述兩過(guò)程中所涉及的微生物在結(jié)構(gòu)上有什么本質(zhì)區(qū)別(  ) A.前者有

19、細(xì)胞結(jié)構(gòu),后者沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu) B.前者沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu),后者有細(xì)胞結(jié)構(gòu) C.前者有成形的細(xì)胞核,后者沒(méi)有成形的細(xì)胞核 D.前者沒(méi)有成形的細(xì)胞核,后者有成形的細(xì)胞核 【解析】 本題考查果酒和果醋發(fā)酵的菌種以及真核細(xì)胞和原核細(xì)胞的區(qū)別。果酒發(fā)酵的菌種是酵母菌,屬真核生物;果醋發(fā)酵的菌種是醋桿菌,屬原核生物。真核細(xì)胞和原核細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上最顯著的區(qū)別是真核細(xì)胞有成形的細(xì)胞核,而原核細(xì)胞無(wú)成形的細(xì)胞核。 【答案】 C 2.下列關(guān)于酵母菌的敘述中,錯(cuò)誤的是(  ) A.酵母菌是異養(yǎng)生活的真菌 B.酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸時(shí)能產(chǎn)生乳酸 C.酵母菌在有氧氣存在時(shí),能將葡萄糖分解成CO2和H2O D.在無(wú)

20、氧條件下酵母菌能進(jìn)行酒精發(fā)酵 【解析】 酵母菌為異養(yǎng)兼性厭氧型微生物,在有氧條件下,能進(jìn)行有氧呼吸,產(chǎn)生CO2和H2O,在無(wú)氧條件下,能進(jìn)行無(wú)氧呼吸,產(chǎn)生酒精和CO2。 【答案】 B 3.下列關(guān)于果酒制作過(guò)程的敘述,正確的是(  ) A.應(yīng)先去除葡萄的枝梗,再進(jìn)行沖洗,這樣洗得徹底 B.使發(fā)酵裝置的溫度維持在25 ℃~30 ℃時(shí)較好 C.在發(fā)酵過(guò)程中,需從充氣口不斷通入空氣 D.由于酵母菌的繁殖能力很強(qiáng),所以不需要對(duì)所用裝置進(jìn)行消毒處理 【解析】 在洗葡萄時(shí)應(yīng)先沖洗1~2次,再去除枝梗,以防葡萄破損被雜菌污染;酵母菌的繁殖能力雖然很強(qiáng),但仍要對(duì)所用裝置進(jìn)行消毒處理,因?yàn)槠鋬?nèi)含有

21、對(duì)葡萄酒發(fā)酵有害的微生物,影響酒的品質(zhì);酵母菌只有在無(wú)氧條件下才能進(jìn)行酒精發(fā)酵。 【答案】 B 4.關(guān)于用塑料瓶制果酒和果醋的敘述,正確的是(  ) A.為了提高果酒的產(chǎn)出量,果汁應(yīng)盡量裝滿發(fā)酵瓶 B.醋酸發(fā)酵階段應(yīng)封閉瓶口,防止雜菌污染 C.制果酒過(guò)程中每天需適時(shí)打開(kāi)瓶蓋 D.果酒制成后,可將裝置轉(zhuǎn)移至溫度較高的環(huán)境中制果醋 【解析】 本題主要考查果酒和果醋制作過(guò)程中的條件控制。葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí),要留出大約1/3的空間,既有利于酵母菌有氧呼吸,大量繁殖,又可防止果酒發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生大量二氧化碳使果汁溢出。醋酸發(fā)酵是需氧發(fā)酵,應(yīng)通入氧氣,發(fā)酵時(shí)應(yīng)敞開(kāi)瓶口并在瓶口蓋上紗布以防雜菌污染。

22、制果酒過(guò)程中定時(shí)擰松瓶蓋既可排出氣體又可避免雜菌污染。醋桿菌發(fā)酵適宜的溫度比酵母菌高。 【答案】 D 5.下面是利用微生物制作果醋的流程示意圖,請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題: 挑選葡萄→沖洗→榨汁→A→B→果醋 (1)B過(guò)程表示的是________,參與該過(guò)程的微生物的最適生長(zhǎng)溫度是________。參與A、B兩過(guò)程的微生物在結(jié)構(gòu)上的最大不同是____________。 (2)制作果醋時(shí),發(fā)酵瓶要清洗干凈,用__________________消毒,葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí),要留有大約________的空間。 (3)A過(guò)程完成后,若要產(chǎn)生果醋,進(jìn)行B過(guò)程時(shí)必須要采取的措施是______________,原因是_______________________________。 (4)按照操作要求,將果漿倒入發(fā)酵罐后,影響發(fā)酵產(chǎn)物的重要因素有菌種、________、時(shí)間。 【解析】 酒精發(fā)酵常用的菌種是酵母菌,進(jìn)行的是無(wú)氧發(fā)酵;醋酸發(fā)酵利用的是原核生物——醋化醋桿菌,進(jìn)行的是有氧發(fā)酵。酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵具有相似性,注意兩者的區(qū)別:所用的菌種、溫度、時(shí)間。 【答案】 (1)醋酸發(fā)酵 30 ℃~35 ℃ 是否具有核膜 (2)體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精 1/3 (3)通入無(wú)菌空氣 完成B過(guò)程的微生物是一種好氧型細(xì)菌 (4)溫度 10

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