酵母菌与葡萄酒的制作

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研究目的
1.观察酵母菌形态,了解其生活习性
2.熟悉酿造葡萄酒的过程和原理
3.学会菌落计数法,了解酵母菌种群数量变化 规律,建构酵母菌种群数量变化模型 4.研究酵母菌与其他微生物的种间关系
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研究方法
1. 上网查找资料 2. 向老师及专业人员请教 3. 小组合作研究 4. 实验分析法
准备材料
葡萄的选择 红葡萄酒品种有赤霞珠,蛇龙珠,红提等都 可以做为家庭酿酒的原料,但是不同品种的 葡萄酿出的葡萄酒的口味不同,在宁夏地区 的葡萄品种中,最好的还是赤霞珠,蛇龙珠, 是酿制高档红葡萄酒的品种。 白葡萄酒的品种有霞多丽,玫瑰香,龙眼等 优质品种
大武口贺东庄园的蛇龙珠和霞多丽
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五、酵母菌的生长条件
营养 酵母菌同其它活的生物一样需要相似的营养物 质,也象细菌一样它有一套胞内和胞外酶系统,用以 将大分子物质分解成细胞新陈代谢易利用的小分子物 质。属于异养生物。
酸度 酵母菌能在pH值为3.0-7.5 的范围内生长,最 适pH值为pH4.5-5.0。
温度 在低于水的冰点或者高于47℃的温度下,酵母 细胞一般不能生长,最适生长温度一般在20℃~30℃。 氧气:酵母菌在有氧和无氧的环境中都能生长,是 兼性厌氧菌(详见生理部分)
当然在研究中还发现了一些值得探究的问题如:酒精 发酵中一定体积的发酵液在酵母菌种群达到多少数量时, 产生的酒精最多?等等问题还有待以后进一步研究。
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参考资料
1.http://wenku.baidu.com/view/f574c3040 740be1e650e9a79.html
2.http://wenku.baidu.com/view/12c0bfc52 cc58bd63186bdaf.html 3.http://wenku.baidu.com/view/9f53ff2d3 169a4517723a316.html
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认识酵母菌
酵母菌是人类实践中应用比较早的一类微 生物,我国古代劳动人民就利用酵母菌酿酒。 酵母菌在自然界中分布很广,尤其喜欢在偏酸 性且含糖较多的环境中生长,例如,在水果、 蔬菜、花蜜的表面和在果园土壤中最为常见。
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一、酵母菌的形态和结构
酵母菌细胞的形态通常有球形、卵 圆形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕 节形等。比细菌的单细胞个体要大得 多,一般为1~5微米或5~20微米。 酵母菌无鞭毛,不能游动。 酵母菌具有典型的真核细胞结构, 有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质 、液泡、线粒体等。 酵母菌的遗传物质有:细胞核DNA ,线粒体DNA,以及特殊的质粒DNA。
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七、酵母菌的应用
食品发酵 是酵母菌最主要的功用。用于酿造啤酒、 葡萄酒和白酒等酒精饮料、酱油、食醋、馒头和面包 的发酵等。在食品中作为营养强化剂添加酵母蛋白、 氨基酸和维生素。酵母蛋白占干重的45% ~60%, 其氨基酸的比例接近联合国粮农组织(FAO)推荐的较 理想的氨基酸组成值。 在医药工业方面 酵母及其制品用于治疗某些消化 不良症,并能提高和调整人体的新陈代谢机能。因此, 药用酵母的生产在酵母工业中占有重要的地位。
(2)计算
每毫升培养液中的酵母菌细胞数是多少?
所数小方格中细胞总数x400x104x稀释倍数 酵母细胞个数/mL= 所数的小方格数
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(3)数据记录 下表为某一次的数据记录表,其中,A表示五个 中方格的总菌数;B表示菌液稀释倍数:
各中格的总菌数
1
第一组
第二组 第三组
2
3
4
5
A
B
平均数
菌数/ml
本实验无对照实验,酵母菌每天的数量变化可形成 前后对照。
血球计数板使用后,切勿用硬物洗刷,可采用浸泡 和冲洗的方法清洗。
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第1天
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第4天
第6天
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死亡
第7天
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2. 酵母菌种群数量变化规律分析
该曲线反映了酵母菌 种群在一定环境条件下 于液体培养时所表现出 的群体生长规律。依据 其生长速率的不同,一 般可把生长曲线分为延 缓期、对数期、稳定期 和衰亡期(延缓期、对数期、稳定期这三个类似于S型 曲线)。生长曲线变化的原因是受到许多环境因素(如 温度、培养液的pH、培养液的成分和浓度变化、代谢 产物等)的影响。
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葡萄酒制作过程
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实验分析
一、影响葡萄糖酵母活动的因素
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实验分析
二、酵母菌种群数量变化
1.酵母菌种群数量的记数
血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的 一种仪器。计数时,常采用样方法。
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(1)计数方法
对于压在小方格界线上的酵 母菌应取相邻两边及顶角计数。
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六、酵母菌的种类
目前已知有1000多种酵母,根据酵母菌产生孢子( 子囊孢子和担孢子)的能力,可将酵母分成三类:形 成孢子的株系属于子囊菌和担子菌及不形成孢子但主 要通过出芽生殖来繁殖的称为不完全真菌。
酵母产品的分类有:以人类食用和作动物饲料的不 同目的可分成食用酵母和饲料酵母。食用酵母中又分 成面包酵母、食品酵母、药用酵母和饲料酵母等。
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实验原理
在一定的生存环境中,酵母菌种群数量的增长也受 到许多环境因素(如温度、培养液的pH、培养液的成 分和浓度变化、代谢产物等)的影响。种群数量的变 化包括增长、波动、稳定、下降等 。 在缺氧、呈酸性的发酵液中,酵母菌可以生长繁殖, 而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到 抑制。反映了生物的种间竞争关系。 正确使用显微镜、血球计数板等实验器材解决实验 问题
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酵母菌细胞结构的显微照片
三、酵母菌的生理
酵母是一种单细胞真菌,在有氧和无氧环境下都能 生存,属于兼性厌氧菌。在缺乏氧气时,发酵型的酵 母通过将糖类转化成为二氧化碳和乙醇来获取能量。 C6H12O6(酶)→2C2H5OH(酒精)+2CO2+少量能量
在酿酒过程中,乙醇被保留下来;在烤面包或蒸馒 头的过程中,二氧化碳将面团发起,而酒精则挥发。 在有氧气的环境中,酵母菌将葡萄糖转化为水和二 氧化碳来获取大量能量。
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在畜牧业方面 酵母广泛用作精饲料以增加饲料中的 蛋白质含量,对提高禽畜的出肉率、产蛋率和产乳率, 对肉质的改良和毛皮质量的提高均有明显的效果。
在科学研究方面 因酵母属于简单的单细胞真核生物, 易于培养,且生长迅速,被广泛用于现代生物学研究 中。如酿酒酵母作为重要的模式生物,也是遗传学和 分子生物学的重要研究材料。 酵母菌中含有环状DNA---质粒,可以用来作基因工 程的载体。
葡萄酒的酿制
1.清洗 将主发酵器即玻璃坛等充分洗干净、灭菌消毒。
2.浸泡 将葡萄摘除蒂把剪好的葡萄冲洗干净后用淡盐 水浸泡十分钟左右,这是为了去掉葡萄皮上的农药和 其他有害物质,再次冲洗,晾干至表面没有水珠。 3.装瓶 将葡萄捏破,葡萄肉连同葡萄皮挤到主发酵器 中。当把葡萄装到发酵器容量的70%左右时,停止装 葡萄盖上盖子,但不要完全拧紧。 4.发酵 将装好葡萄的发酵器放在22--30℃温度下培养。 大约会在24个小时以内启动发酵,表现为葡萄汁中有 较多气泡产生。在发酵启动后每天摇动发酵器使葡萄 皮浸入酒液中。
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研究性学习的收获与反思
通过此次研究性学习,不仅让我们收获了好喝的葡萄 酒,更让我们知道了酵母菌的生物学知识及其应用价值, 了解酒精发酵的原理,发酵过程中酵母菌种群的数量变 化及生物的种间关系,把课堂学到的知识更好的与生活 联系,体会到了研究的乐趣与意义,让我们对于生物这 门课程有了更深的认识和更大的兴趣,与此同时,此次 活动还培养了我们科学探究能力和集体协作精神,为日 后的学习打下良好基础。
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三. 酵母菌发酵中的生物种内和种间关系分析
在有限的空间和一定体积的培养液中,酵母 菌先进行有氧呼吸而大量繁殖,随着酵母菌种 群密度的增加,酵母菌种内斗争加剧。随着氧 气的减少,酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和CO2, 在酸性的发酵液中,酵母菌可以生长繁殖,而 绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而 受到抑制。反映了生物的种间竞争关系。
C6H12O6+6O2+6H2O(酶)→6CO2+12H2O +大量能量
在温度适合时,氧气和养料充足的条件下,以出芽 方式迅速增殖。
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四、酵母菌的繁殖
酵母菌的生殖方式分无性繁殖和有性繁殖两大类。 无性生殖 在环境条件适合时,酵 母可以通过出芽进行无性生殖,即 从母细胞上长出一个芽,逐渐长到 成熟大小后与母体分离。 有性生殖 在营养状况不好时,一些 可进行有性生殖的酵母会经减数分裂 出芽生殖 ,形成子囊孢子(一般是四个),在条 件适合时再萌发成营养细胞。 一些酵母,如假丝酵母(或称念珠菌) 不能进行有性繁殖。
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实验器材
一、材料 葡萄 10斤 白糖 1-3斤
二、仪器
1.主发酵器、玻璃罐、瓶、陶瓷、能耐受酒精又对 人无害的塑料瓶等均可。 2.二次发酵容器及装酒的容器可以用空酒瓶、饮料 瓶、矿泉水瓶等都可
3.木棒或筷子。用来在发酵过程中搅拌葡萄皮和葡 萄汁。
4.细纱布。用来过滤葡萄酒汁。
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葡萄酒的酿制
5.加糖 发酵启动后两天再放入250g白糖,作用是提 高酒精度。发酵启动后三到四天时,再次放入白糖 250g将糖浸入葡萄汁中搅拌均匀。 6.二次发酵 当酒精发酵完成后,首先利用虹吸法 将葡萄酒汁倒入二次发酵器,然后将剩下的葡萄皮、 籽、糟等用丝袜或细纱布过滤。过滤后的酒液也混入 二次发酵器中。葡萄皮、籽、糟扔掉。注意二次发酵 器留有1/10空隙盖子也不要拧的很紧。放在阴凉处。 二次发酵主要是苹果酸-乳酸发酵不再产生酒精。
酵母菌与葡萄酒
班 级:高二(七)班 组 长:吴博文 研究人员:李春阳 吴博文 王超凡 宋倩 王婉如 指导教师:陈维强
课题背景
酵母菌是生物科学的一种重要模式生物,高 中生物学中与其有关的知识有:生物多样性、 细胞的呼吸方式、酒精发酵、种群数量变化、 种间关系、微生物培养、基因工程等等。广泛 应用于医药、食品、能源、农牧业、工业、科 研等多个领域。本课题试图了解酵母菌的生物 知识并以葡萄酒的酿制为例来研究与酵母菌相 关的高中生物学知识的应用。
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葡萄酒的营养价值
饮用葡萄酒对女性有很好的美容养颜的功效,可养 气活血,使皮肤富有弹性。
红葡萄酒中含有丰富的单宁酸,可预防蛀牙及防止
辐射伤害。 葡萄皮中含有白藜芦醇,其抗癌性能在数百种人类 常食的植物中最好。这种成分可以防止正常细胞癌变, 并能抑制癌细胞的扩散。红葡萄酒正是由葡萄全果酿 制的,故是预防癌症的佳品。
下表为一周的数据记录表:
时间 次数 1 1 2 3 4 wk.baidu.com 6 7
2
3
平均
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(3)注意事项
进行计数前,应先将试管摇匀,目的是使酵母菌在培 养液中混合均匀,以减少计数误差。 显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应 取相邻两边及顶角计数。 若一个小方格内酵母菌数量过多,难以数清时,则 可将培养液稀释一定倍数后再计数。
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评价与反馈
请各位评委老师和同学们品尝我们亲
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实验原理
在葡萄酒的自然发酵过程中,起主要作用的是附着 在葡萄皮上的野生型酵母菌。酵母菌是一种单细胞 真菌,属于兼性厌氧菌。 在有氧气的条件下,酵母菌进行有氧呼吸将葡萄糖 转化为水和二氧化碳并获取大量能量,大量繁殖。 无氧的条件下,酵母菌进行无氧呼吸将葡萄糖分解 为二氧化碳和酒精来获取能量。 在发酵过程中,随着酒精度的提高,红葡萄皮的色 素也进入发酵液,使葡萄酒呈现深红色。
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酵母菌的应用实例
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葡萄酒的营养价值
葡萄酒是惟一的碱性酒精性饮品,可以中和鱼、肉以
及米面类的酸性食物,降低血中的胆固醇,促进消化。
葡萄酒中含有的抗氧化成分和丰富的酚类化合物,可
防止动脉硬化和血小板凝结,保护并维持心脑血管系 统的正常生理机能,起到保护心脏、防止中风的作用。 酒中含有的抗氧化剂,还能消除或对抗氧自由基,所 以具有抗老防病的作用,经常饮用还可以预防老年痴 呆。
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