生物技术实践模块

生物技术实践模块•一、学习本模块的意义和价值•1.较全面、真实地培养学生的科学探究能力•2.较严格地、多方位地培养学生的实际操作能力•3.拓展和加深对生物科学技术知识的理解•4.领悟科学、技术、社会的相互关系，凸显科技价值观的教育•5.砥砺科学精神，端正科学态度，鼓励创新•二、教学内容的设计思路和呈现方式•1.确定和安排好科学探究实践的专题和课题•2.构建便于教师教、学生学的课题结构•3.渗透科学思维、科学方法方面的训练•4.图文结合，化解技术操作的困难•5.实验室工作的有关规定或指导，集于附录一、课题目标•说明果酒和果醋制作的原理，设计制作果酒和果醋的装置，完成果酒和果醋的制作。•二、课题重点与难点•课题重点：说明果酒和果醋的制作原理，设计制作装置，制作出果酒和果醋。•课题难点：制作过程中发酵条件的控制。•三、基础知识分析•（一）果酒制作的原理•知识要点：•1.酵母菌的兼性厌氧生活方式；•2.发酵需要的适宜条件；•3.传统发酵技术所使用的酵母菌的来源。•（二）果醋制作的原理•知识要点：•1.酒变醋的原理；•2.控制发酵条件的作用；•3.制醋所利用的醋酸菌的来源。•五、实验案例•制作葡萄酒和葡萄醋•建议将实验安排在秋季的9月或10月进行。在这段时间内进行实验，有如下优点：•（1）正值收获季节，葡萄的价格便宜，品种多样；（2）此时葡萄上的酵母菌数量多且生活力强，发酵酿酒的效果好；（3）温度适宜，发酵现象非常明显。•实验的具体操作步骤如下：•1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。先用温水反复冲洗几次,再用体积分数为75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。•2.取葡萄500g，去除枝梗和腐烂的子粒。•3.用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物，注意不要反复多次冲洗。•4.用榨汁机榨取葡萄汁后，将其装入发酵瓶中（装置参见教材图1-4b），或将葡萄打成浆后，用洁净的纱布过滤至发酵瓶中，盖好瓶盖。如果没有合适的发酵装置，可以用500mL的塑料瓶替代，但注入的果汁量不要超过塑料瓶总体积的2/3。•5.将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。•6.由于发酵旺盛期CO2的产量非常大，因此需要及时排气，防止发酵瓶爆裂。如果使用简易的发酵装置，如瓶子（最好选用塑料瓶），每天要拧松瓶盖2～4次，进行排气。•7.10d以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以检验酒味、酒精的含量、进行酵母菌的镜检等工作。•8.当果酒制成以后，可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲，然后将装置转移至30～35℃的条件下发酵，适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲，可尝试自然接种，但效果不是很好。如果没有充气装置，可以将瓶盖打开，在瓶口盖上纱布，以减少空气中尘土等的污染。•旁栏思考题•1.你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？•答：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。•2.你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？•提示：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。•3.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℃？•答：温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20℃左右最适合酵母菌繁殖。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30～35℃，因此要将温度控制在30～35℃。•4.制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？•答：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。•［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？•答：充气口是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；排气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。•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。