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第三部分生物技术在食品加工中的应用实验目的:1、制作葡萄酒和果酒2、制作果醋3、设计并安装简单的生产果酒及生产果醋的装置中国酒神：杜康对酒当歌，人生几何？譬如朝露，去日苦多。慨当以慷，忧思难忘。何以解忧？唯有杜康。曹操《短歌行》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。唐·王翰《凉州词》人生得意须尽欢莫使金樽空对月天生我材必有用千金散尽还复来烹羊宰牛且为乐会须一饮三百杯唐·李白《将进酒》白酒、果酒、啤酒、黄酒酒的种类啤酒以大米和大麦为原料，用大麦芽的淀粉酶将淀粉水解糖化，过滤后获得麦芽汁，再加入啤酒花以抑菌并增加特有的苦味和香味，然后再在麦芽汁中加入啤酒酵母低温发酵。黄酒黄酒是我国也是世界上最古老的酒精饮料之一，已有3000多年的历史，其主要产地在我国江浙一带。黄酒以酒的颜色取名，如状元红（琥珀色）、黑酒（黑色）、女儿红（红黄色）等。原料是大米或糯米，用酒药中的根霉的淀粉酶使淀粉糖化，再经过后发酵获得产品。白酒白酒的原料为粮食，如五粮液的生产原料有高粱、大米、糯米、小麦和玉米等五种。白酒生产包含的生化过程是淀粉—糖—乙醇，粮食中的蛋白质则先水解为氨基酸，氨基酸再转变为醇、醛、酮和芳香族化合物。白酒中的香味就来自这些物质。在酒的制作中，依种类分大体上可有白酒、果酒、啤酒和黄酒四类。制作方法各不相同，但相同部分是它们都是由酵母完成的。酵母在自然界中广泛分布，已知有几百种之多，也是应用最广的一类微生物。如面包制作、酒精制造、药用酵母片、酿酒等。酿酒和制醋有关的微生物分别是酵母菌（真菌）和醋化醋杆菌（细菌）。制作酒和醋的过程：在糯米或大米与酒曲混匀后，放在温度较高的地方，米先变甜，即生成了可溶性糖，这是由于淀粉酶将淀粉水解成糖。甜度增加后，再放到温度低的地方保持厌氧条件，酵母就开始工作，使糖变成酒（厌氧呼吸）。如果时间太长，在有氧条件下，醋化醋杆菌就开始作用，将乙醇氧化成乙酸，也就是变酸生成醋。一、用葡萄制作葡萄酒(一)设备及用品：1、5~10L的大瓶2、适合于瓶口的软木塞或橡胶塞，亦可用压紧的一大团棉花代替3、有弯曲的安全玻璃管4、过滤器5、纱布6、多功能榨汁机或研钵及杵7、若干带瓶盖的小口瓶(二)材料紫葡萄；新鲜酵母或干酵母(三)实验步骤1、葡萄清洗榨汁葡萄洗净→高锰酸钾溶液中浸泡5min→冲洗后榨成浆状。2、制备酵母悬液适量干酵母(每2.5kg葡萄约1g干酵母)加少量温水(小于40℃)在烧杯内调成糊状。为使其迅速发生作用，可加极少量蔗糖，混匀，放置片刻，出现气泡即可。对葡萄表面进行消毒酵母菌利用蔗糖进行新陈代谢为自身的生长繁殖提供营养和能量3、混合密封葡萄浆放入发酵瓶中，装量不超过2/3，然后加入酵母悬液，搅拌均匀。加上一个软木塞，塞内插入弯曲玻璃管。既能排气，又能防止空气中杂菌感染4、发酵发酵瓶放在25~30℃条件下2~3天，当停止出现气泡，表示发酵完毕。若温度偏低，则时间相对延长；若温度高于30度，需要降温，否则口味不佳。5、过滤、保存用两层纱布滤去葡萄皮和籽，将获得的滤液分装到1~2L的细口瓶中，加盖密封，静置。待沉淀后，上清夜即为葡萄酒。（可保存1~2年）酵母菌的最适生长温度为20-30°C可贮存在橡木桶中葡萄酒窖3、在酒精发酵过程中往往“先通气后密封”。“通气”的目的是使酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖。“密封”的目的是使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。4、酒精发酵过程中发生“先来水后来酒”现象，其原因是什么？1、葡萄酒呈现深红色的原因是在发酵过程中葡萄皮的进入到发酵液中。2、酵母菌在环境适宜时进行生殖，环境不适宜时产生进入休眠状态。色素出芽孢子需关注的问题：酵母菌首先进行有氧呼吸产生了水，然后进行无氧呼吸才产生酒精。5、制作果酒时应用哪种微生物？酵母菌6、酵母菌与大肠杆菌相比有什么区别？酵母菌有核膜包围的细胞核7、酵母菌的新陈代谢类型？异养需氧兼性厌氧8、酵母菌的代谢产物？需氧：CO2和H2O厌氧：酒精和CO29、制作果酒时酵母菌的适宜温度？25—30℃10、用葡萄制作葡萄酒的原理是什么？11、制作葡萄酒时应先冲洗葡萄还是先去除枝梗制作葡萄酒时，应先冲洗葡萄，然后再除去枝梗，从而避免除去枝梗时，引起葡萄损坏，增加被杂菌感染的机会。12、市场上的葡萄酒有红葡萄酒和白葡萄酒，红葡萄酒的颜色来自于哪里？葡萄皮和葡萄籽中的色素利用酵母菌的厌氧呼吸将葡萄糖分解为酒精14、在制作葡萄酒时，葡萄洗净后为什么要放将其放入高锰酸钾溶液中浸泡5分钟？13、葡萄放久了也会有酒香，是什么原因造成的？葡萄皮上有野生酵母为了消除杂菌污染，但是同时也消灭了野生酵母15、将葡萄浆放入发酵瓶中，为什么装量不要超过2/3？如果装满，由于发酵过程中有CO2产生，则发酵液会溢出，一则发酵液会损失，二则瓶口处的杂菌会滋生。另外留有大约1/3的空间，还可以给酵母菌提供氧气，使其进行有氧呼吸，为酵母菌的快速生长、增殖提供能量16、图12中装着水的弯曲玻璃管起什么作用？防止氧气进入。由于厌氧发酵过程中有CO2产生，使瓶内压力加大，CO2可以从装有水的玻璃管中出去，减小瓶中的压力。此外，有水封闭也起着防止被空气中杂菌污染的作用17、在用果汁制作果酒实验中，发酵开始时，为什么微生物的有氧呼吸会使发酵瓶内出现负压？微生物的有氧呼吸消耗了瓶中的02，而释放的CO2大部分溶于液体中，还有一部分通过弯曲的玻璃管出去了，所以瓶内压力降低。二、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。用果汁制作的果酒含糖量高，酒精含量也较高。（一）设备及用品同“用葡萄制作葡萄酒”（二）材料：1、苹果（最好）、梨、柑橘或其他水果、蔗糖2、新鲜酵母或干酵母(三)实验步骤:1、制取果汁苹果(最低不少于0.5kg)切块，榨汁，两层纱布过滤得果汁.2、加入糖和酵母向发酵瓶中先加一定量蔗糖，再倒入果汁，最后倒入酵母悬液，混匀，加盖。3、发酵3天后气泡冒出，10天后剧烈的发酵停止，取出过滤分装。若3天后还没有气泡冒出，必须加入更多酵母，使发酵尽快发生。静止5~6个月，酵母下沉，上清液即为果酒。用虹吸法取出。增加糖含量，产生更多酒精课后练习1、葡萄或其他果实上常有天然的野生酵母存在，为什么上述两个实验都要接种酵母?之所以加酵母是为了使酵母酒精发酵占有优势，避免许多霉菌生长，出现异味。2、制酒时必须保证所有用具都是清洁的，为什么?防止杂菌污染。不论是葡萄或是其他水果，对微生物来讲都是良好的培养基，特别是霉菌。空气中有许多霉菌孢子，也有细菌，如果用具不清洁，就等于向果汁接种了许多杂菌，它们都可以利用糖繁殖菌体。这样，我们饮用的就不会是果酒，而是杂菌的培养液了，轻则会影响我们饮用的口感，重则会影响我们的健康。二、用果酒制果醋思考：1、制作果醋时应用哪种微生物？醋化醋杆菌2、醋化醋杆菌的新陈代谢类型？异养需氧型3、醋化醋杆菌的代谢产物？醋酸（CH3COOH）1、若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸，其反应式：酶C6H12O6→3CH3COOH（醋酸）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：酶2C2H5OH+O2→2CH3CHO（乙醛）+2H2O酶2CH3CHO+O2→2CH3COOH（醋酸）(一)果醋的制作原理(二)设备及用品1、1.5L的下口瓶2个2、500L锥形瓶1个3、直角玻璃管(长短不同)3根4、直玻璃管4根5、单孔橡胶塞2个6、双孔橡胶塞1个7、胶管约1m8、锯末适量(足以装满1.5L的下口瓶9、脱脂棉少量10、铝箔少量11、水族箱通气泵1台12、铁架及铁夹几副(三)材料1、果酒2、醋化醋杆菌(四)步骤1、装置连接如图甲内装入800ml酒-水,铝箔盖住上口；乙瓶为发酵瓶，内填锯末至八分满；下口插入两个直角玻璃管。2、醋酸发酵(1)适量醋化醋杆菌的培养物或醋曲悬液加入200ml酒-水混合物中混匀，pH调至7.0后倒入乙瓶，使锯末均匀湿透。为与后面的发酵产物区分开空气甲乙丙发酵液的出口棉花其一为发酵液出口；另一为空气入口，塞入脱脂棉(2)将水族箱通气泵的出气管与乙瓶上塞脱脂棉花的玻璃管相连，通气。过滤微生物(3)发酵48h，检测pH，若明显酸性，则进入下一步。(4)调节甲到乙及乙到丙的流量，使流速相同。(5)每天检测PH，等到流出液pH不再减小，或甲瓶液体全部流入乙瓶时，停止实验。有氧制醋1.酒精发酵和醋酸发酵的区别和联系：区别酒精发酵醋酸发酵微生物氧气适宜温度生殖类型联系酒精发酵为醋酸发酵提供。酵母菌醋化醋杆菌无氧有氧酒精2.实验现象发酵酒精发酵醋酸发酵气味和味道酒味酸味气泡和泡沫有气泡和泡沫无气泡和泡沫发酵液颜色混浊混浊，液面形成白色菌膜25~30℃30~35℃出芽生殖有性生殖分裂生殖课后题1.为什么要向发酵瓶中通入空气?2.为什么空气要用棉花过滤?3.你所得到的丙瓶中的液体是否就是市售的白醋,为什么?醋酸发酵为需氧发酵可防止微生物进入，甲瓶中的酒水混合物和乙瓶中的锯末都含有微生物可利用的养分，进入的空气含有大量微生物，经棉花过滤可防止微生物进入。不是，市售白醋除含有醋酸外还有丰富的不挥发性酸、糖、酯、醇等物质，这些多为酵母所产生。在生产中将一部分丙瓶产物加工成成品，另一部分再与甲瓶溶液一起进入乙瓶，这样可增加口感。应用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低温使酶的活性降低，但没有变性失活，当逐渐回升到最适温度，酵母菌生长繁殖恢复正常（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。酒精发酵C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量酶酵母菌细胞内产生的CO2，增大了本身在液体中的浮力，使其上升使酵母菌充分发酵，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。7、下面是家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30℃时，加一定量的“酒药”与米饭混匀后置于一瓷坛内（其他容器也可），在中间要挖一个洞，加盖并简单密封后置于适当的地方保温（18～25℃左右）12h即成。现请你根据上述过程回答以下问题：（1）先将米煮一煮的目的是什么？杀死其他微生物（2）在米饭中央挖一个洞的目的是什么？提供有氧环境，利于酵母菌繁殖（3）家庭酿造米酒过程中，总会发现坛内总是先“来水”后“来酒”。先“来水”的原因是；后“来酒”的原因是。开始有氧呼吸，进行有氧呼吸产生水后期造成无氧环境，进行无氧呼吸产生酒精7、下面是家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30℃时，加一定量的“酒药”与米饭混匀后置于一瓷坛内（其他容器也可），在中间要挖一个洞，加盖并简单密封后置于适当的地方保温（18～25℃左右）12h即成。现请你根据上述过程回答以下问题：（4）制作过程并未对用具专门进行灭菌，坛口也未严格密封，但一般情况下，坛内的米饭不会被杂菌污染，试简要阐明理由：（5）根据推测，在此酿制过程中，坛内物质的重量会，原因是。在有氧、无氧条件下，均有CO2产生，生产过程中不断排出CO2减轻①发酵前期（初始阶段）：②发酵过程中：煮熟杀死了一些其他微生物，18℃～25℃不适于其他微生物繁殖，而酵母菌的大量繁殖占据了生存空间在缺氧、有酒精的发酵液中，大多数其他微生物无法适应而受抑制