人教版《选修1·生物技术实践》模块中若干问题释疑

刘 莉

（大庆实验中学 黑龙江大庆 163000）

探讨一：在专题一“制作泡菜并检测亚硝酸盐含量”这一节中，教材中提到:“一般腌制10 d后，亚硝酸盐的含量开始下降”，该数据与许多实验结果有出入，那么亚硝酸盐含量到底何时开始下降呢？

在泡菜的制作中，硝酸盐还原菌可将蔬菜中的NO3-还原为NO2-，导致发酵初期泡菜中的NO2-含量增加。随着好氧型细菌逐渐将坛中氧气耗尽，乳酸菌等厌氧菌逐渐成为环境中的优势菌种。它们能产生细菌素来抑制硝酸盐还原菌的活性，减少NO2-的产量。此外，泡菜坛中各种微生物产生的酸性物质使环境中pH下降，H+可使NO2-分解。乳酸菌的代谢产物中还有亚硝酸盐还原酶，它能降解泡菜中的NO2-，使泡菜中NO2-的含量进一步下降。周光燕、张小平在研究论文中说明，无论是自然发酵还是人工添加菌种发酵，NO2-都在发酵2 d之后开始下降，这一结果与书中所说的“10 d”大相径庭。黄丽慧等人在研究中说明，当泡菜的pH为4时NO2-含量达到峰值，之后开始下降，这与酸性条件对硝酸盐还原菌的抑制有关。同时考虑到NO2-的含量还与温度、食盐用量和腌制时间、蔬菜种类等因素有关，所以亚硝酸盐含量是否从第10天开始下降还有待商榷。

探讨二：发酵的果酒中有醋酸菌吗？或者说，醋酸菌能在氧气条件不充裕的环境下生存吗？

在果酒发酵中起主要作用的微生物是酵母菌，且酒精的发酵需要无氧条件。醋酸发酵使用的菌种是醋酸菌，为好氧型细菌，可在有氧条件下将酒精或葡萄糖转变为醋酸。氧气充足时，醋酸菌细胞中可进行包括产生醋酸在内的多种氧化反应。这些反应多是由位于细胞膜上的脱氢酶所催化，将底物不完全氧化为相应的产物并释放到环境中，各种脱氢酶释放出的电子在辅酶Q的协助下传递给末端氧化酶，并与最终电子受体O2结合生成H2O。当缺乏氧气时，其他化合物可充当电子受体，如在酒精发酵过程中以乙醛作为终受体。但是，此时微生物只能维持生理活性而不再进行醋酸产物的合成代谢。也有一些醋酸菌在缺氧条件下，可用代谢产物中的醌类物质或还原性染料作为电子受体，从而继续呼吸作用。综上，酒精发酵过程中，发酵液中可能存在醋酸菌，即醋酸菌可以在缺乏氧气的环境中生存。

探讨三：能利用光能的微生物都是自养型生物吗？

在“专题一传统发酵技术”中涉及到了多种微生物的应用，这时不可避免的要学习微生物的代谢类型。一些高中教师常误把能利用光能的微生物视为自养型生物，其实通过碳源、能源和电子供体的不同可将生物更细致地分为光能自养型、光能异养型、化能无机自养型、化能有机异养型。少数微生物以光能为能源。但电子供体是有机物，因此需要为其提供有机碳源，这样的微生物虽能利用光能但属于异养型微生物，如红螺细菌。因此，能利用光能的微生物不都是自养型生物。一般来说，自养型和异养型生物的划分依据是生物利用的碳源种类，利用无机碳源的生物被划分为自养型生物。但生物的特性往往不能一概而论，如紫色微硫细菌的代谢类型可依据环境的变化而变化，进而提高对环境的适应能力。

探究四：玫瑰精油的提取能否采用萃取法？橘皮精油的提取只能采用压榨法吗？

玫瑰精油应用广泛，价格昂贵，被称为“液体黄金”，因其具有化学性质稳定，难溶于水，能随水蒸气一同蒸馏的特点，教材中选用了水中蒸馏法提取玫瑰精油。但水蒸气蒸馏法提取率低，有效成分也会部分被破坏。在实际生产中提取玫瑰精油的常用方法却是萃取法，该方法出油率高，方法简单，还能最大程度地保留玫瑰精油的香气，目前还研发了临界萃取法等更优质的提取方法应用于工业生产。

橘皮精油也有广泛的应用和良好的经济价值，教材中提到:“橘皮精油在水蒸气蒸馏时会发生部分水解，在水中蒸馏时又会产生原料焦糊的问题，所以一般采用压榨法提取。”其实在工业生产上，橘皮精油可使用水蒸气蒸馏法、冷榨法、有机溶剂浸提法、超临界流体萃取法、快速萃取法等方法来提取。通过对水蒸气蒸馏法提取橘皮精油的工艺研究和改进，橘皮精油在蒸馏提取时得率逐渐升高，且应用前景广阔。

实验室提取有效成分和工业生产毕竟存在较大区别，本章内容的设置意图是介绍这三种植物有效成分提取的方法和实例，教师在授课时应仍以教材为主要素材，可通过学生自主查阅资料的方式补充其他提取方法。这样既激发学生兴趣又完善了学习内容，可谓一举两得。

探讨五：压榨橘皮时，加入的相当于橘皮质量的质量分数为0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4是固体物还是溶液？

考虑到试剂与材料的充分接触，溶液态的试剂会起到更好的效果。通过观看大量的实验视频发现，本实验压榨操作多采用榨汁机或破壁机破坏橘皮细胞获得橘皮精油。为使试剂与压榨液充分混合并加强油水分离效果，向装置中加入相应浓度的NaHCO3溶液和Na2SO4溶液，对榨取得到的液体调节pH，随后进行后续的过滤等操作。但教材中使用的是手动压榨装置且侧壁布满了筛眼，固体试剂不能与橘皮充分接触，液体试剂易从桶壁流出，因此推测也应向压榨液中加入相应浓度的NaHCO3溶液和Na2SO4溶液以保证油水分层效果。