邱俊杰

摘 要：通過對果酒制法的改進(jìn)，使得制成的葡萄酒更接近市售葡萄酒的色澤與味道，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中品嘗成功的喜悅。

關(guān)鍵詞：果酒釀造;探究性實(shí)驗(yàn);發(fā)酵技術(shù)

一、課題名稱及改進(jìn)的原因

1.課題名稱：果酒的制作

2.發(fā)現(xiàn)問題：在以往的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)教輔材料上所列舉的果酒制作方法進(jìn)行操作，雖然能制成果酒，但存在以下問題：第一，最終的成品與市場上所售的葡萄酒無論從色澤、口味與市場上所售的葡萄酒都有一定的區(qū)別，更加接近果汁的味道;第二，在制作過程中易受雜菌污染或由于過度清洗導(dǎo)致酵母菌菌種不足;第三，如果是高一學(xué)生開展本實(shí)驗(yàn)，一般要在細(xì)胞呼吸學(xué)習(xí)結(jié)束之后，也就是11月份，這時候溫度較低，發(fā)酵時間延長;第四，制成的果酒儲藏較為不易，在不長的時間內(nèi)會發(fā)生變質(zhì)。

3.分析問題：在生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中，設(shè)法讓學(xué)生保持情緒充盈狀態(tài)很重要，這可以激發(fā)學(xué)生再次踏入生物實(shí)驗(yàn)室的興趣。作為一個時間跨度達(dá)兩周以上的實(shí)驗(yàn)，最終的成果呈現(xiàn)與學(xué)生的預(yù)期不應(yīng)相差過大。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的初衷應(yīng)是讓學(xué)生觀察自然發(fā)酵過程，并檢測產(chǎn)物酒精與二氧化碳。而學(xué)生能判斷實(shí)驗(yàn)是否成功的標(biāo)志，往往更加直接，就是自己做出來的葡萄酒與市售葡萄酒的接近程度。兩者之間的矛盾使得學(xué)生最終獲得的體驗(yàn)不高。

4.問題的解決：通過多次試驗(yàn)及查閱釀酒相關(guān)資料后，我們提出了改進(jìn)方法，通過對實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)過程的改進(jìn)，最終成品與市售葡萄酒相接近，學(xué)生體驗(yàn)感加強(qiáng)。

二、課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)目標(biāo)

1.課程標(biāo)準(zhǔn)分析

本部分內(nèi)容位于《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》選擇性必修模塊3《生物技術(shù)與工程》”中。本部分內(nèi)容在課標(biāo)中的概念層次為：

大概念3 發(fā)酵工程利用微生物的特定功能規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品

重要概念3.2 發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品

次位概念3.2.1舉例說明日常生活中的某些食品是運(yùn)用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的

在課標(biāo)教學(xué)提示中要求：為幫助學(xué)生對選擇性必修課程概念3的理解，促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，應(yīng)開展下列教學(xué)活動：……（4）利用酵母菌、醋酸菌分別制作果酒和果醋。

2.教學(xué)目標(biāo)

（1）結(jié)合果酒的釀造過程，說出生物工程及相關(guān)技術(shù)的基本原理。（生命觀念）

（2）針對果酒制作過程中的某一需求，選取恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法，嘗試提出初步的工程學(xué)構(gòu)想進(jìn)行簡單的設(shè)計(jì)和制作。（生命觀念、科學(xué)探究）

（3）運(yùn)用生物學(xué)基本觀點(diǎn)和原理，就生物技術(shù)的安全問題發(fā)表自己的看法并展開討論。（科學(xué)思維、社會責(zé)任）

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.實(shí)驗(yàn)名稱：果酒的制作

2.實(shí)驗(yàn)器材、裝置

共用：生化培養(yǎng)箱一臺。

學(xué)生每組配備：葡萄1斤，發(fā)酵盒2只，小號洗菜蘿1個，一次性手套若干，紗布2片，勺子1只，燒杯2只，量筒1只，試管2只，澄清石灰水，一次性注射器一只，3 mol/L的H2SO4，飽和重鉻酸鉀溶液，安琪甜酒曲一袋，綿白糖一袋。

教師演示配備：事先進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備制好的葡萄酒，以便學(xué)生品嘗。

3.主要實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備

教師應(yīng)在市場上選購適量的成熟紫葡萄，一般葡萄的出汁率是七成左右，大約一斤多一點(diǎn)葡萄最終產(chǎn)酒約300毫升左右。教師還需對發(fā)酵盒、紗布等實(shí)驗(yàn)用具用溫水反復(fù)沖洗后，再用體積份數(shù)為70%的酒精擦拭，晾干備用。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路

1.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)措施

（1）材料的改進(jìn)

針對原始釀造方法中實(shí)驗(yàn)材料易被污染且發(fā)酵時間較長進(jìn)行分析。書本上的果酒制作是利用葡萄皮上的野生酵母菌進(jìn)行發(fā)酵，易在早期糖類析出不足，導(dǎo)致酵母菌繁殖不快，酒精產(chǎn)量不足，雜菌侵染。在實(shí)驗(yàn)過程中需要經(jīng)常清理發(fā)黑或長毛的的葡萄，以免影響食品衛(wèi)生安全。

在實(shí)驗(yàn)材料中按照葡萄比蔗糖1∶6的比例加入蔗糖，而不是后期調(diào)味時加入蔗糖，可使早期發(fā)酵裝置中有高濃度的蔗糖溶液。一方面在高濃度的蔗糖溶液中葡萄細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，大量糖類的析出有利于酵母菌繁殖;另一方面高濃度的蔗糖溶液可在早期較好地抑制雜菌污染，后期酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精后，較高濃度的酒精也可以抑制雜菌的生長，從而在發(fā)酵全程保證品質(zhì)，也便于長期保持。[1]

實(shí)驗(yàn)中適量加入少量甜酒曲，可以在克服早期由于過度清洗導(dǎo)致的酵母菌種不足的問題。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

教材中介紹果酒和果醋制作用特定的發(fā)酵瓶，其下端有一閥門，便于取果酒液，上部有通氣管，便于制果醋階段通入空氣。[2]

此裝置有利于實(shí)驗(yàn)的觀察，便于驗(yàn)證酵母菌呼吸產(chǎn)物。如前所述，本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的主要目的是使所釀造的葡萄酒接近市售葡萄酒，因此在裝置上選用發(fā)酵盒。

發(fā)酵盒有以下優(yōu)點(diǎn)：①相較于透光的玻璃發(fā)酵瓶，發(fā)酵盒為不透光的設(shè)計(jì)。研究表明，葡萄皮中的色素浸漬出來后受光線影響比較大，避光較為適宜。②發(fā)酵盒蓋上自帶密封條，可以很好地保證無氧環(huán)境。③發(fā)酵盒的材料是PP聚丙烯，無毒耐高溫，被廣泛應(yīng)用于食品加工行業(yè)。

（3）實(shí)驗(yàn)環(huán)境的改進(jìn)

根據(jù)教學(xué)安排，一般在11月份才能開展本實(shí)驗(yàn)，此時氣溫相對較低，達(dá)不到最適溫度，使實(shí)驗(yàn)持續(xù)時間較長。因此，我們選擇在恒溫培養(yǎng)箱中開展本實(shí)驗(yàn)，縮短成品時間。

2.實(shí)驗(yàn)對達(dá)成教學(xué)目標(biāo)所起的作用

在約2周的時間內(nèi)完成本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以利用本實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)細(xì)胞呼吸的相關(guān)知識，同時可以在探究中獲得樂趣，增加學(xué)習(xí)生物學(xué)的熱情。

3.主要教學(xué)策略

（1）實(shí)驗(yàn)探究;（2）小組合作;（3）分析與綜合。

4.實(shí)驗(yàn)類型

本實(shí)驗(yàn)主要是分組學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師以講解為主。在實(shí)驗(yàn)前，教師可以先進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，將葡萄酒樣品給學(xué)生品嘗，達(dá)到增加學(xué)生興趣的目的，但無需當(dāng)場做演示實(shí)驗(yàn)。

五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

1.分組

將班級學(xué)生按照4～6人為一小組進(jìn)行分配，盡量男女生搭配保證平衡，選出小組組長并對小組進(jìn)行編號。

2.學(xué)生查閱資料

學(xué)生按小組分工利用互聯(lián)網(wǎng)查閱葡萄酒在世界上的發(fā)展歷史以及葡萄酒制作的資料，增進(jìn)對本實(shí)驗(yàn)的認(rèn)同以及對試驗(yàn)步驟的了解。在本過程中要求學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的原理，能說出酵母菌的呼吸方式，在查閱資料過程中搜集可能出現(xiàn)的問題并預(yù)備應(yīng)對措施。

3.清洗

用剪刀將葡萄從葡萄串上挨個剪下，提醒學(xué)生注意保留枝梗，防止清洗時自來水中的雜菌污染。如遇葡萄表皮破損或已發(fā)軟萎縮，可棄之不用。將葡萄置于洗菜蘿中用流水沖洗1～2遍以除去污物，注意不應(yīng)反復(fù)多次沖洗，清洗后要晾干，再除去枝梗，放入發(fā)酵盒中。

4.榨汁

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是不使用榨汁機(jī)，而改由學(xué)生親自帶上一次性手套碾壓葡萄。這樣設(shè)計(jì)有以下好處：①學(xué)生親手操作，帶入感較強(qiáng)，后續(xù)實(shí)驗(yàn)中熱情更高。②榨汁機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能保證滅菌徹底，易使材料受雜菌污染。③葡萄皮里面含有豐富的色素、單寧和香味物質(zhì)，葡萄酒的顏色都是來自葡萄皮，榨汁機(jī)不能很好地將葡萄皮中的物質(zhì)在短時間內(nèi)析出，而發(fā)酵盒內(nèi)壓榨所有物質(zhì)都可以保留。④手工操作方便去核，保留葡萄核會使得釀出的葡萄酒發(fā)苦。

5.發(fā)酵

在碾碎的葡萄液中加入少量甜酒曲并混勻，液體表面按照葡萄比蔗糖1∶6的比例加入蔗糖，如葡萄品種較甜可以適當(dāng)少加，蔗糖可浮于葡萄表面，無需混勻。這樣可使液面上部的溶液在發(fā)酵早期濃度較高，有效抑制雜菌的污染。將發(fā)酵盒蓋緊，并按照小組標(biāo)上編號，將發(fā)酵盒置于培養(yǎng)箱中，設(shè)置發(fā)酵溫度為25 ℃。

6.跟蹤觀察

在發(fā)酵進(jìn)行2～3天之后，學(xué)生可利用課間來實(shí)驗(yàn)室，觀察發(fā)酵盒蓋膨起的現(xiàn)象，可用一次性注射器抽取一試管發(fā)酵盒中的氣體注入裝有澄清石灰水的試管中觀察石灰水的變化并作好記錄。

在發(fā)酵進(jìn)行約10天的時間，用量筒在發(fā)酵盒中量取5mL發(fā)酵液加入試管。在試管中滴入5滴3mol/L的H2SO4溶液，振蕩混勻，最后滴加常溫下飽和的重鉻酸鉀溶液5滴，振蕩試管，觀察顏色變化并作好記錄[3]。

每隔兩天左右，學(xué)生應(yīng)至實(shí)驗(yàn)室，將發(fā)酵盒打開一個小縫，使產(chǎn)生的CO2及時排出。

7.過濾

在發(fā)酵約2周后開始過濾，兩名學(xué)生各持紗布的一端，將紗布繃直，并在紗布下方放置容器，為便于保存，這里選用的是另一個發(fā)酵盒。由一名學(xué)生將盛有發(fā)酵液的發(fā)酵盒在紗布上方緩緩倒下，進(jìn)行過濾，搜集濾液。如條件允許，可在靜置一天后再次過濾，多次過濾可使葡萄酒更加清澈。

8.品嘗成功

濾出的果酒有可能仍然呈現(xiàn)渾濁狀態(tài)，其中可見細(xì)小的白色懸濁物，這是因?yàn)槠渲杏泄z、單寧等物質(zhì)，可用雞蛋清與果酒混合，將100 mL果酒中加入1個蛋清，可以使絮狀沉淀凝結(jié)，更易過濾去除。此時，學(xué)生就可以品嘗自己釀制的葡萄酒了。

六、反思

1.所選實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特色及創(chuàng)新之處

本實(shí)驗(yàn)調(diào)整了實(shí)驗(yàn)的用料，使發(fā)酵過程和最終產(chǎn)品更接近于市售商品，使學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)踐中更易獲得成就感，對今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有積極意義。

2.對學(xué)生學(xué)習(xí)所起的積極意義

只要點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)生的創(chuàng)造力就會是無限的。

我想引用學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上所書寫的一段話“老師給我們介紹了果酒的制作過程和原理，我們感到很興奮。端著還熱乎乎的葡萄酒，趕緊品嘗了一口，濃重的酒精味撲面而來。喝完后嘴里還有甜甜的味道。喝完幾杯后，渾身暖暖的。親自動手完成了這個生動有趣的實(shí)驗(yàn)后，我們了解到很多生物實(shí)驗(yàn)的過程，也懂得了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，希望以后能夠再有機(jī)會有這樣的體驗(yàn)”。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝余祥.微生物學(xué)[M].西安：天則出版社，1990.

[2]張英，陳日能.因地制宜開展“果酒制作”實(shí)驗(yàn)[J].生物學(xué)教學(xué)，2013，38（1）：47.

[3]張榮華，李紹元.果酒釀造實(shí)驗(yàn)探索[J].生物學(xué)通報(bào)，2013，48（5）：43-46，63.

編輯 段麗君