備課素材：果醋制作的問題釋疑-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

果醋制作的問題釋疑高中生物學(xué)選擇性必修三對果醋制作介紹很簡略：學(xué)生在這一內(nèi)容的學(xué)習(xí)后，有很多疑問。1．醋酸桿菌產(chǎn)生醋酸的過程屬于有氧呼吸嗎？醋酸桿菌能利用醋酸嗎？

醋酸桿菌是一類能氧化乙醇生成醋酸的細(xì)菌總稱。按照有氧呼吸的概念，有氧呼吸應(yīng)該不是產(chǎn)生醋酸的過程，因?yàn)槿私贪娴挠醒鹾粑拍钊缦拢?/p>

醋酸桿菌的主要特點(diǎn)為能氧化碳水化合物和乙醇為有機(jī)酸（醋酸等），存在于富含糖分、高酒精含量和酸性環(huán)境中，如腐爛植物和果實(shí)以及酒精飲料。根據(jù)其鞭毛類型和氧化能力不同區(qū)分為2個(gè)屬，葡萄桿菌屬和醋酸桿菌屬，可以在低pH（4~5）環(huán)境中生長。有兩種類型的鞭毛：一群是周生鞭毛細(xì)菌（鞭毛著生四周），它們可以把醋酸進(jìn)一步氧化成二氧化碳和水，也就是能進(jìn)行三羧酸循環(huán)；另一群是極生鞭毛細(xì)菌（鞭毛著生細(xì)菌兩端），它們不能進(jìn)一步氧化醋酸。這和細(xì)菌所含有的酶不同有關(guān)。醋酸桿菌依其發(fā)育最適溫度和特性分為兩大類：一類發(fā)育適溫在30度以上，氧化酒精為醋酸的稱為醋酸桿菌；一類發(fā)酵適溫在30度以下，氧化葡萄糖為葡萄糖酸的稱為葡萄糖氧化桿菌，也能氧化酒精生成少量醋酸，但不能氧化醋酸為二氧化碳和水。這兩種桿菌常常是混合在一起相互作用，產(chǎn)生醋酸的。工業(yè)上常常是先利用酵母菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乙醇，再利用醋酸菌將乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿帷?．醋酸桿菌的營養(yǎng)和氧氣情況如何影響發(fā)酵？醋酸桿菌的發(fā)酵受到多種因素的影響，特別是營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的影響。在糖源充足的情況下，可直接將葡萄糖變成醋酸；在氧氣充足的情況下，能將乙醇氧化成醋酸，從而制成醋。也就是醋酸菌可直接利用葡萄糖，只是醋酸菌與乙醇的氧化反應(yīng)能力較其直接氧化葡萄糖能力更強(qiáng)些。

醋酸桿菌屬于好氧微生物，生長繁殖需要氧氣。當(dāng)短時(shí)間中斷氧氣，醋酸桿菌會(huì)死亡。醋酸桿菌分布廣泛，在果園的土壤中、葡萄或其他漿果或酸敗食物表面，以及未滅菌的醋、果酒、啤酒、黃酒中都有生3．醋酸菌利用葡萄糖生成醋酸是不是要經(jīng)過酒精發(fā)酵這一步?醋酸菌利用葡萄糖生成醋，醋酸是不是要經(jīng)過酒精發(fā)酵這一步呢？教學(xué)用書中有這么一句話，除了以酒精為原料來生產(chǎn)食醋，無需酒精發(fā)酵過程。教材中，醋酸菌代謝葡萄糖的反應(yīng)式是這么寫的，教沒有“酒精”的中間產(chǎn)物。酒精發(fā)酵過程是食醋釀造的必經(jīng)過程。學(xué)生就問在這個(gè)過程中沒有酒精生成，那為什么釀造食醋一定要經(jīng)過酒精發(fā)酵呢？其實(shí)，醋酸菌代謝葡萄糖的反應(yīng)過程是十分復(fù)雜的，其中就涉及乙醛轉(zhuǎn)化為乙醇。乙醇再生成醋酸的這么一個(gè)途徑。教材給出的是一個(gè)最終的反應(yīng)式。老師們特別關(guān)注這個(gè)問題，可能是受一些教輔資料的影響，一些教輔資料往往會(huì)過度的解讀，認(rèn)為在這個(gè)過程中沒有酒精產(chǎn)生，這是不正確的。那為什么釀造食醋要經(jīng)過酒精發(fā)酵的過程呢？這就需要我們從工程實(shí)踐的角度來分析這個(gè)問題。因?yàn)槲覀兊墓こ虒?shí)踐往往追求的是高效和高產(chǎn)值。首先就會(huì)利用酵母菌來進(jìn)行酒精發(fā)酵，然后再利用醋酸菌來進(jìn)行醋酸的發(fā)酵。這樣這個(gè)過程是比較高效的。3．制作果醋時(shí)，特別要控制好什么發(fā)酵條件？醋化醋桿菌為好氧菌，對氧氣的含量特別敏感，當(dāng)進(jìn)行深層發(fā)酵時(shí)，即使只是短時(shí)間中斷通入氧氣，也會(huì)引起醋酸菌死亡。醋化醋桿菌最適生長溫度控制為30℃～35℃，控制好發(fā)酵溫度，可以使發(fā)酵時(shí)間變短，又減少雜菌污染的機(jī)會(huì)。4．培養(yǎng)基的配制過程中也需要甘露醇，它的作用是什么呢？甘露醇在培養(yǎng)基中的作用有多方面，主要用于調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的滲透壓，但是現(xiàn)在也有資料表明，提供碳源等作用。在培養(yǎng)基中添加一些高滲化合物，如蔗糖、甘露醇、山梨醇等，也是一種常用的緩慢生長保存手段。對蒙自鳳仙花莖尖的離體保存研究結(jié)果表明，添加1％－5％甘露醇的Ms培養(yǎng)基對莖尖的生長有抑制作用，甘露醇最適濃度為3％，保存1年后存活率為100％；但權(quán)銀等（1996）發(fā)現(xiàn)用高濃度甘露醇取代蔗糖不利于柑桔種質(zhì)的離體保存，培養(yǎng)物用蔗糖保存1年后的成活率為60～70％。而用2％甘露醇取代蔗糖的處理，其成活率僅為50％。醋化醋桿菌較好的碳源為甘露醇、山梨醇，蔗糖次之。說明甘露醇在醋化醋桿菌中培養(yǎng)應(yīng)該是起到提供碳源的作用。另外，甘露醇還有調(diào)節(jié)滲透壓和改善風(fēng)味的作用。5．醋化醋桿菌有什么代謝特點(diǎn)？醋化醋桿菌其實(shí)和乳酸菌、酵母菌一樣，都是一個(gè)屬，所以資料上會(huì)出現(xiàn)多種名稱。所以代謝的產(chǎn)物會(huì)多種多樣，醋化醋桿菌的反應(yīng)物，也就是底物，教材中是乙醇，因?yàn)橹拼浊笆侵凭疲越o人的感覺底物就是乙醇，其實(shí)不然，可以用其他碳源，如葡萄糖。醋化醋桿菌是重要的工業(yè)用菌之一。醋化醋桿菌專性好氧菌，氧化各種有機(jī)物成有機(jī)酸及其它種氧化物。一般在乙醇或其它可氧化物的酵母煮液或酵母消化液培養(yǎng)基上生長旺盛。醋化醋桿菌屬的重要的特征是能將乙醇氧化成醋酸，并可將醋酸和乳酸氧化成CO2和H2O。醋化醋桿菌有相當(dāng)強(qiáng)的醇脫氫酶、醛脫氫酶等氧化酶系活力，因此除能氧化酒精生成醋酸外，還有氧化其他醇類和糖類的能力，生成相應(yīng)的酸、酮等物質(zhì)。6．醋化醋桿菌常用的碳源是什么？上述講到的甘露醇可以作碳源，對醋化醋桿菌最適宜的碳源是葡萄糖、果糖等六碳糖，其次是蔗糖和麥芽糖等。醋化醋桿菌不能直接利用淀粉等多糖類，所以，淀粉需要糖化過程才能用來制醋，即讓淀粉消解為甜味的糖。酒精也是很適宜的碳源，有些醋化醋桿菌還能以甘油甘露醇等多元醇為碳源。例1、下列關(guān)于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的敘述，正確的是（）A．醋酸發(fā)酵時(shí)，需要通氣的原因是促進(jìn)醋酸菌通過有氧呼吸產(chǎn)生醋酸B．為了防止果酒變酸，應(yīng)避免排氣時(shí)空氣進(jìn)入及發(fā)酵過程中引起的溫度升高C．為了避免雜菌污染，乳酸菌發(fā)酵成酸奶時(shí)可在牛奶中添加一定量的抗生素D．泡菜腌制過程中，泡菜壇表面的白膜是由乳酸菌大量增殖形成的解析：醋酸發(fā)酵時(shí)，需要通氣的原因是醋酸菌是好氧型細(xì)菌，將酒精變成醋酸時(shí)需要氧氣的參與，有氧呼吸的產(chǎn)物是CO2和H2O，A錯(cuò)誤；為了防止果酒變酸，果酒發(fā)酵排氣時(shí)應(yīng)避免空氣進(jìn)入及發(fā)酵引起的升溫，B正確；乳酸菌屬于細(xì)菌，對抗生素敏感，抗生素能夠殺死或抑制乳酸菌的生長，所以含有抗生素的牛奶不能發(fā)酵成酸奶，C錯(cuò)誤；在泡菜制作過程中，泡菜發(fā)酵液的營養(yǎng)豐富，其表面往往含有適量的氧氣，適合酵母菌生長繁殖，產(chǎn)膜酵母生長繁殖會(huì)在泡菜壇液面形成一層白膜，D錯(cuò)誤。故答案為B。例2、下圖表示不同醋桿菌接種量(5%、10%、15%)與醋酸發(fā)酵的關(guān)系，據(jù)圖判斷，下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A．發(fā)酵液中的醋桿菌進(jìn)行需氧呼吸B．培養(yǎng)時(shí)間越長，培養(yǎng)液的pH越低C．接種后20h，接種量為5%的醋酸產(chǎn)量最少，主要是因?yàn)榘l(fā)酵速度較慢D．接種后70h，接種量為15%的醋酸產(chǎn)量最少，與菌體生長繁殖消耗較多營養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)解析：發(fā)酵液中的醋桿菌進(jìn)