“果酒的制作”教學研討

夏天

摘 要 “果酒的制作”實驗通過果酒發酵裝置的設計、果酒的制作和發酵過程的記錄、實驗結果的展示和討論，讓學生學會制作果酒，說明制作原理。

關鍵詞 果酒 發酵 教學研討

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“果酒的制作”是浙科版高中生物學選修1第三部分“生物技術在食品加工中的應用”中的實驗。本實驗意在讓學生學會制作葡萄酒和其他果酒，說明制作原理，設計并安裝簡單的生產果酒的裝置。教科書中介紹了2種果酒的制作方法，分別為“用葡萄制作葡萄酒”（用葡萄勻漿制作葡萄酒）和“用果汁制作果酒”。本實驗以前一種方法進行果酒的制作。

1 學情分析

學生在《必修1·分子與細胞》中已學習了厭氧呼吸和“乙醇發酵實驗”，容易理解葡萄酒是酵母菌在無氧條件下利用葡萄糖進行乙醇發酵的產物，且為果酒發酵裝置的設計奠定了知識基礎。

2 實驗教學過程

2.1 設計果酒發酵裝置

圖1A是教科書中的發酵裝置示意圖，發酵瓶上加一軟木塞或橡膠塞，塞上有孔，孔中插一彎曲的安全玻璃管，玻璃管中裝適量水液封。玻璃管的作用是防止外界氧氣和雜菌的進入，同時，乙醇發酵過程中產生的CO2可以從玻璃管排出，減小瓶中的壓力。學生可根據教科書中的示意圖搭建實驗裝置，也可自行設計實驗裝置。

教師可引導學生回憶“乙醇發酵實驗”的實驗裝置，用廣口瓶和帶導管的橡膠塞組成發酵裝置。教師還可引導學生應用生活中常見的物品，設計實驗裝置。例如，可用礦泉水瓶作為發酵裝置，將瓶蓋稍微擰松即可，當產生的CO2使瓶內氣壓增大時，會把瓶蓋稍微頂起，使氣體流出；為了使密封效果更好且便于排氣，還可將普通瓶蓋換為帶有硅膠閥的飲料瓶蓋，其原理類似于心臟瓣膜，當發酵瓶內的氣壓增大到一定程度時，會使硅膠閥中部的十字口打開，氣體排出，瓶內氣壓下降后硅膠閥再次閉合。

本實驗采用的實驗裝置如圖1B所示，由4 L的礦泉水瓶、橡膠塞和雙球安全漏斗組成。用打孔器給橡膠塞打孔，插入雙球安全漏斗，替換礦泉水瓶的瓶蓋即可。發酵裝置安裝完成后，檢查氣密性，以保證發酵過程中的無氧環境。

2.2 果酒的制作

學生按步驟制作葡萄酒：① 將2.5 kg成熟的紫葡萄用水洗凈，再用涼開水沖洗葡萄替代高錳酸鉀溶液消毒。瀝去水后，捏碎，或用榨汁機以低速將葡萄打成漿狀。② 將1 g高活性干酵母放在紙杯中，加入少量溫水（<40℃）調成糊狀，制成酵母菌懸液。為使酵母菌迅速發揮作用，可加入少量蔗糖。③ 發酵裝置提前清洗干凈并晾干。將葡萄漿放入發酵瓶中，裝量不超過2/3，然后加入酵母菌懸液和400 g蔗糖，混勻，蓋上帶有雙球安全漏斗的橡膠塞，向漏斗加入適量水以液封。④ 在25～30℃的下發酵。⑤ 發酵完畢，過濾發酵液，除去葡萄皮、果肉和子。⑥ 將濾液（渾濁）分裝到1.5 L的礦泉水瓶中，擰緊瓶蓋，靜置。待沉淀后，上清液即為葡萄酒，倒出上清液或用虹吸法取出。

2.3 觀察并記錄發酵過程

在葡萄酒發酵期間，開放實驗室，學生每天定時觀察實驗現象，并記錄。第2天，發酵已非常劇烈，大量氣泡產生，CO2從雙球安全漏斗的液封處冒出，發出“噗噗”聲，可聞到明顯的酒味。學生根據聲音的頻率，估計發酵的劇烈程度。用手觸摸發酵瓶（礦泉水瓶）壁可感覺稍熱，學生能直觀地感受到厭氧呼吸釋放熱能。此時，發酵液已分層，上層為果皮、果肉，下層主要為液體，呈紫紅色，且葡萄皮已開始褪色，更多的色素溶解入葡萄酒。第3天，發酵繼續進行，乙醇含量逐漸升高，可觀察到發酵瓶底部有白色沉淀，為死亡的酵母菌。第4天，發酵速度明顯減緩。第6天，僅有少量氣泡產生，過濾，將濾液裝入1.5 L的礦泉水瓶中，靜置。當培養液中乙醇的濃度超過16%時，酵母菌就會死亡。靜置一段時間后，可觀察到大量死亡酵母菌和果渣的沉淀。充分靜置后，將上清液裝入新的礦泉水瓶，放入冰箱保存（零上低溫）。經低溫保存的葡萄酒還可觀察到有酒石酸鹽晶體析出。

2.4 實驗結果展示和討論

學生展示自己制作的葡萄酒，并討論果酒制作過程中的問題和實驗現象：① 為什么葡萄漿的裝瓶量不超過2/3？學生在實驗中會發現發酵過程產生大量CO2，這些氣體會充滿果皮、果肉之間，使果皮和果肉從發酵液分離出來，浮于上層，導致體積增大。若葡萄漿裝得較滿，則會導致液體外溢，既損失發酵液，又會被雜菌污染。② 葡萄表面已有野生酵母菌，為什么還要接種酵母菌？涼開水沖洗葡萄（或高錳酸鉀溶液浸泡），不僅去除了葡萄表面的雜菌，還使野生酵母菌大量減少，接種酵母菌可提高發酵速率，同時，酵母菌占優勢后可抑制其他真菌和細菌的生長。

3 教學建議

本實驗內容屬于發酵工程，可作為STEM（科學、技術、工程學和數學）教育的活動。教師可安排學生用當地盛產的水果進行果酒的制作，如楊梅酒、西瓜酒。鼓勵學生使用自己設計的發酵裝置進行實驗。此外，還可將本實驗用于“乙醇發酵實驗”和“探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化實驗”。endprint