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例题：（2011·某市高二检测）关于果醋的制作，下列说法正确的是（ ） A．醋酸菌是好氧细菌，在制作过程中要一直打开发酵瓶 B．在制作葡萄醋的过程中，温度应严格控制在18～25℃ C．当糖源不足时，醋酸菌先将酒精转变成乙醛，再将乙醛变为醋酸 D．醋酸菌在糖源和氧气充足时，能将葡萄糖分解成醋酸和二氧化碳 【参考答案】：C 【参考解析】：本题考查果醋制作的操作和原理。果醋制作过程中不能一直打开发酵瓶，防止杂菌污染。在制作葡萄醋的过程中，温度应严格控制在30～35℃。醋酸菌在糖源和氧气充足时，能将葡萄糖分解成醋酸。故C项正确。 本题中，A、B、C三项不存在争议，但D项有待讨论：在糖源和氧气充足时，醋酸菌能将葡萄糖分解成醋酸，是否能产生二氧化碳呢？ 1．果酒制作的原理分析 人教版生物选修1《生物技术实践》教材中第3页对果醋制作的原理阐述如下：“醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。在变酸的酒的表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。实验表明，醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸（反应简式如下）。醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。” 反应简式：C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O 在醋酸发酵过程中，教材中并没提及是否有二氧化碳的产生。对于该问题，不同的参考资料作出了不同的解释，主要有以下两种类型： 一是当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸，该发酵过程不产生二氧化碳，只生成醋酸，即1分子葡萄糖生成3分子醋酸。化学反应简式如下：
二是当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸和二氧化碳，该过程需要氧气作为反应物，生成醋酸、二氧化碳和水，即1分子葡萄糖被2分子氧气氧化生成2分子醋酸、2分子二氧化碳和2分子水。化学反应简式如下：
如能确定这两类解释谁更为合理，就能解决题中D选项的争议。针对此问题，笔者尝试通过查阅文献资料相关观点探讨此问题。 2．文献中关于醋酸发酵过程的分析 参与醋酸发酵的微生物主要是细菌，统称为醋酸细菌。在《食品微生物学》[1]一书中关于醋酸菌有这样的阐述：醋酸菌不是细菌分类学名词，在细菌分类学上主要分属于醋酸杆菌属(Acetobacter)和葡萄糖杆菌属(Glucomobacter)，前者最适生长温度30℃以上，氧化酒精生成醋酸的能力强，大部分能继续氧化醋酸生成CO2和H2O；后者最适生长温度30℃以下，氧化葡萄糖生成葡萄糖酸的能力强，而氧化酒精生成醋酸的能力弱，不能继续氧化醋酸生成CO2和H2O。冯静等[2]在《醋酸菌多相分类研究进展》一文中认为，醋酸菌最显著的特征是在有氧条件下，能将乙醇氧化为乙酸，在将乙醇氧化为乙酸后，大部分醋酸菌还可以进一步将乙酸氧化为CO2和H2O。刘胜仁[3]在《谈食醋生产中的过度氧化》一文中提到，食醋实际生产中存在着“过度氧化”现象，它是直接导致食醋生产中的“跑醋”发生，也是影响食醋产量的重要原因之一。过度氧化即乙酸氧化为CO2和H2O的化学反应，其反应简式如下：
综合上述文献可以得出，当氧气、糖源都充足时，醋酸杆菌属的大部分醋酸菌可以将葡萄汁中的糖分解成醋酸，再过度氧化醋酸成CO2和H2O。对于醋酸杆菌属的大部分醋酸菌的化学反应，可将反应式1与反应式3结合写成反应式2。因此，对于醋酸菌在糖源和氧气充足时，先将葡萄糖分解成醋酸，至于能否产生CO2还要分析醋酸菌种类型以及是否过度氧化。 3．例题再分析 根据例题参考解析可推知，D选项被视为有误，则默认了醋酸菌在糖源和氧气充足时，只能将葡萄糖分解成醋酸，不考虑过度氧化的情况。因此，本题D选项是否正确，要根据醋酸菌菌种以及是否过度氧化等条件分析，即可分析为：当氧气、糖源都充足时，醋酸杆菌属的大部分醋酸菌可以将葡萄汁中的糖分解成醋酸，再过度氧化醋酸成CO2和H2O。
参考文献: [1] 杨玉红,陈淑范.2011.食品微生物学.武汉:武汉理工大学出版社. [2] 冯静,施庆珊,欧阳友生,等.2009.醋酸菌多相分类研究进展.微生物学通报,36(9):1390～1396. [3] 刘胜仁.1989. 谈食醋生产中的过度氧化.中国酿造, 4: 49～50. |
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