備課素材：果醋制作的問題釋疑-高二下學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選擇性必修三對果醋制作介紹很簡略：學生在這一內(nèi)容的學習后，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，因為人教版的有氧呼吸概念如下：

醋酸桿菌的主要特點為能氧化碳水化合物和乙醇為有機酸（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：一群是周生鞭毛細菌（鞭毛著生四周），它們可以把醋酸進一步氧化成二氧化碳和水，也就是能進行三羧酸循環(huán)；另一群是極生鞭毛細菌（鞭毛著生細菌兩端），它們不能進一步氧化醋酸。這和細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些。

醋酸桿菌屬于好氧微生物，生長繁殖需要氧氣。當短時間中斷氧氣，醋酸桿菌會死亡。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。學生就問在這個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，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途徑。教材給出的是一個最終的反應(yīng)式。老師們特別關(guān)注這個問題，可能是受一些教輔資料的影響，一些教輔資料往往會過度的解讀，認為在這個過程中沒有酒精產(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踐的角度來分析這個問題。因為我們的工程實踐往往追求的是高效和高產(chǎn)值。首先就會利用酵母菌來進行酒精發(fā)酵，然后再利用醋酸菌來進行醋酸的發(fā)酵。這樣這個過程是比較高效的。3．制作果醋時，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，當進行深層發(fā)酵時，即使只是短時間中斷通入氧氣，也會引起醋酸菌死亡。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)酵時間變短，又減少雜菌污染的機會。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)滲透壓和改善風味的作用。5．醋化醋桿菌有什么代謝特點？醋化醋桿菌其實和乳酸菌、酵母菌一樣，都是一個屬，所以資料上會出現(xiàn)多種名稱。所以代謝的產(chǎn)物會多種多樣，醋化醋桿菌的反應(yīng)物，也就是底物，教材中是乙醇，因為制醋前是制酒，所以給人的感覺底物就是乙醇，其實不然，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，氧化各種有機物成有機酸及其它種氧化物。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。醋化醋桿菌有相當強的醇脫氫酶、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，需要通氣的原因是促進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)避免排氣時空氣進入及發(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，需要通氣的原因是醋酸菌是好氧型細菌，將酒精變成醋酸時需要氧氣的參與，有氧呼吸的產(chǎn)物是CO2和H2O，A錯誤；為了防止果酒變酸，果酒發(fā)酵排氣時應(yīng)避免空氣進入及發(fā)酵引起的升溫，B正確；乳酸菌屬于細菌，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)膜酵母生長繁殖會在泡菜壇液面形成一層白膜，D錯誤。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，下列敘述錯誤的是（

）A．發(fā)酵液中的醋桿菌進行需氧呼吸B．培養(yǎng)時間越長，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，主要是因為發(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