“果酒的制作”教学研讨

摘 要 “果酒的制作”实验通过果酒发酵装置的设计、果酒的制作和发酵过程的记录、实验结果的展示和讨论,让学生学会制作果酒,说明制作原理。 
  关键词 果酒 发酵 教学研讨 
  中图分类号 G633.91 文献标志码 B 
  “果酒的制作”是浙科版高中生物学选修1第三部分“生物技术在食品加工中的应用”中的实验。本实验意在讓学生学会制作葡萄酒和其他果酒,说明制作原理,设计并安装简单的生产果酒的装置。教科书中介绍了2种果酒的制作方法,分别为“用葡萄制作葡萄酒”(用葡萄匀浆制作葡萄酒)和“用果汁制作果酒”。本实验以前一种方法进行果酒的制作。 
  1 学情分析 
  学生在《必修1·分子与细胞》中已学习了厌氧呼吸和“乙醇发酵实验”,容易理解葡萄酒是酵母菌在无氧条件下利用葡萄糖进行乙醇发酵的产物,且为果酒发酵装置的设计奠定了知识基础。 
  2 实验教学过程 
  2.1 设计果酒发酵装置 
  图1A是教科书中的发酵装置示意图,发酵瓶上加一软木塞或橡胶塞,塞上有孔,孔中插一弯曲的安全玻璃管,玻璃管中装适量水液封。玻璃管的作用是防止外界氧气和杂菌的进入,同时,乙醇发酵过程中产生的CO2可以从玻璃管排出,减小瓶中的压力。学生可根据教科书中的示意图搭建实验装置,也可自行设计实验装置。 
  教师可引导学生回忆“乙醇发酵实验”的实验装置,用广口瓶和带导管的橡胶塞组成发酵装置。教师还可引导学生应用生活中常见的物品,设计实验装置。例如,可用矿泉水瓶作为发酵装置,将瓶盖稍微拧松即可,当产生的CO2使瓶内气压增大时,会把瓶盖稍微顶起,使气体流出;为了使密封效果更好且便于排气,还可将普通瓶盖换为带有硅胶阀的饮料瓶盖,其原理类似于心脏瓣膜,当发酵瓶内的气压增大到一定程度时,会使硅胶阀中部的十字口打开,气体排出,瓶内气压下降后硅胶阀再次闭合。 
  本实验采用的实验装置如图1B所示,由4 L的矿泉水瓶、橡胶塞和双球安全漏斗组成。用打孔器给橡胶塞打孔,插入双球安全漏斗,替换矿泉水瓶的瓶盖即可。发酵装置安装完成后,检查气密性,以保证发酵过程中的无氧环境。 
  2.2 果酒的制作 
  学生按步骤制作葡萄酒:① 将2.5 kg成熟的紫葡萄用水洗净,再用凉开水冲洗葡萄替代高锰酸钾溶液消毒。沥去水后,捏碎,或用榨汁机以低速将葡萄打成浆状。② 将1 g高活性干酵母放在纸杯中,加入少量温水(<40℃)调成糊状,制成酵母菌悬液。为使酵母菌迅速发挥作用,可加入少量蔗糖。③ 发酵装置提前清洗干净并晾干。将葡萄浆放入发酵瓶中,装量不超过2/3,然后加入酵母菌悬液和400 g蔗糖,混匀,盖上带有双球安全漏斗的橡胶塞,向漏斗加入适量水以液封。④ 在25~30℃的下发酵。⑤ 发酵完毕,过滤发酵液,除去葡萄皮、果肉和子。⑥ 将滤液(浑浊)分装到1.5 L的矿泉水瓶中,拧紧瓶盖,静置。待沉淀后,上清液即为葡萄酒,倒出上清液或用虹吸法取出。 
  2.3 观察并记录发酵过程 
  在葡萄酒发酵期间,开放实验室,学生每天定时观察实验现象,并记录。第2天,发酵已非常剧烈,大量气泡产生,CO2从双球安全漏斗的液封处冒出,发出“噗噗”声,可闻到明显的酒味。学生根据声音的频率,估计发酵的剧烈程度。用手触摸发酵瓶(矿泉水瓶)壁可感觉稍热,学生能直观地感受到厌氧呼吸释放热能。此时,发酵液已分层,上层为果皮、果肉,下层主要为液体,呈紫红色,且葡萄皮已开始褪色,更多的色素溶解入葡萄酒。第3天,发酵继续进行,乙醇含量逐渐升高,可观察到发酵瓶底部有白色沉淀,为死亡的酵母菌。第4天,发酵速度明显减缓。第6天,仅有少量气泡产生,过滤,将滤液装入1.5 L的矿泉水瓶中,静置。当培养液中乙醇的浓度超过16%时,酵母菌就会死亡。静置一段时间后,可观察到大量死亡酵母菌和果渣的沉淀。充分静置后,将上清液装入新的矿泉水瓶,放入冰箱保存(零上低温)。经低温保存的葡萄酒还可观察到有酒石酸盐晶体析出。 
  2.4 实验结果展示和讨论 
  学生展示自己制作的葡萄酒,并讨论果酒制作过程中的问题和实验现象:① 为什么葡萄浆的装瓶量不超过2/3?学生在实验中会发现发酵过程产生大量CO2,这些气体会充满果皮、果肉之间,使果皮和果肉从发酵液分离出来,浮于上层,导致体积增大。若葡萄浆装得较满,则会导致液体外溢,既损失发酵液,又会被杂菌污染。② 葡萄表面已有野生酵母菌,为什么还要接种酵母菌?凉开水冲洗葡萄(或高锰酸钾溶液浸泡),不仅去除了葡萄表面的杂菌,还使野生酵母菌大量减少,接种酵母菌可提高发酵速率,同时,酵母菌占优势后可抑制其他真菌和细菌的生长。 
  3 教学建议 
  本实验内容属于发酵工程,可作为STEM(科学、技术、工程学和数学)教育的活动。教师可安排学生用当地盛产的水果进行果酒的制作,如杨梅酒、西瓜酒。鼓励学生使用自己设计的发酵装置进行实验。此外,还可将本实验用于“乙醇发酵实验”和“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化实验”。
浏览次数:  更新时间:2018-02-04 11:23:55
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