Question

15．人類利用微生物發(fā)酵制作果酒、果醋的歷史源遠流長．請回答以下與發(fā)酵有關的問題：
（1）某同學利用柑橘制作果酒，考慮到柑橘的糖含量不足，在制作過程中加入一定量的糖，加糖的主要目的是為酵母菌的生長、繁殖提供能源物質(zhì)，為保證發(fā)酵過程的安全，發(fā)酵階段需要適時擰松瓶蓋，但不能完全打開，其主要目的是防止空氣中雜菌進入發(fā)酵瓶，造成污染，影響發(fā)酵，實際操作中發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵時間的推移擰松瓶蓋間隔時間挺長，其原因是隨著時間的推移，由于發(fā)酵液中營養(yǎng)物質(zhì)減少、pH下降等原因，導致酵母菌呼吸作用減弱，產(chǎn)生的CO₂減少．工業(yè)生產(chǎn)果酒時，為有利于水果的壓榨、果酒微澈，透明無沉淀，可加入果膠酶．
（2）喝剩果酒放置時間長后酒味變酸的原因是醋酸菌發(fā)酵產(chǎn)生醋酸．
（3）某學習小組同學用固定化的酵母細胞發(fā)酵無菌麥芽汁制作酒，發(fā)酵條件符合操作要求，10天后檢查發(fā)酵瓶發(fā)現(xiàn)麥芽汁幾乎無酒味，請分析發(fā)酵失敗的可能原因：
①海藻酸鈉濃度太低，固定的酵母菌數(shù)量太少
②將海藻酸鈉融化時未等冷卻就將活化的酵母菌液倒入
（4）該小組同學用瓊脂作載體，用包埋法固定a-淀粉酶來探究固定化酶催化效果．實驗結果如表：
（注：假設加入試管中的固定化淀粉酶量與普通a-淀粉酶量相同）

	1號試管	2號試管
固定化淀粉酶	√
普通a-淀粉酶		√
淀粉溶液	√	√
60°C保溫5 分鐘，取出冷卻至室溫，滴加碘液
現(xiàn)象	變藍	不變藍

①該實驗設計體現(xiàn)了對照原則、單一變量原則．
②分析1號試管變藍的原因：因為淀粉分子太大難以通過瓊脂擴散與淀粉酶接觸而導致反應無法進行．
（5）在血紅蛋白的提取和分離實驗中，從紅細胞中釋放出血紅蛋白常用的方法是將紅細胞放在蒸餾水和甲苯溶液中吸水脹破．

Answer 1

分析 1、參與果酒制作的微生物是酵母菌，其新陳代謝類型為異養(yǎng)兼性厭氧型．果酒制作的原理：
（1）在有氧條件下，反應式如下：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+12H₂O+能量；             
（2）在無氧條件下，反應式如下：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2CO₂+2C₂H₅OH+能量．
2、固定化酵母細胞的制備過程：酵母細胞的活化；制備氯化鈣溶液；制備海藻酸鈉溶液；海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合；固定化酵母細胞．
3、探究實驗遵循對照原則和單一變量原則．

解答 解：（1）利用柑橘制作果酒的過程中會加入一定量的糖，其主要目的是為酵母菌的生長、繁殖提供能源物質(zhì)．酵母菌酒精發(fā)酵時還會產(chǎn)生大量的二氧化碳，因此為保證發(fā)酵過程的安全，發(fā)酵階段需要適時擰松瓶蓋，但不能完全打開，以防止空氣中雜菌進入發(fā)酵瓶，造成污染，影響發(fā)酵；隨著時間的推移，由于發(fā)酵液中營養(yǎng)物質(zhì)減少、pH下降等原因，導致酵母菌呼吸作用減弱，產(chǎn)生的CO₂減少，因此實際操作中，隨著發(fā)酵時間的推移擰松瓶蓋間隔時間延長．工業(yè)生產(chǎn)果酒時，為有利于水果的壓榨、果酒清澈，透明無沉淀，可加入果膠酶．
（2）喝剩果酒放置時間長后酒味變酸，原因是醋酸菌發(fā)酵產(chǎn)生醋酸．
（3）用固定化酵母細胞發(fā)酵麥芽汁制作酒時，發(fā)酵條件符合操作要求，但10天后檢查發(fā)酵瓶發(fā)現(xiàn)麥芽汁幾乎無酒味，這說明酵母菌數(shù)量太少，其原因可能是：①海藻酸鈉濃度太低，固定的酵母菌數(shù)量太少；②將海藻酸鈉融化時未等冷卻就將活化的酵母菌液倒入．
（4）①該實驗中設置了對照組（2號試管），而且只有一個變量（加入的酶是固定化淀粉酶還是普通α-淀粉酶），因此體現(xiàn)了對照原則和單一變量原則．
②1號試管中加入的是固定化淀粉酶，由于淀粉分子太大難以通過瓊脂擴散與淀粉酶接觸，因而導致反應無法進行，所以加碘液后變藍．
（5）在血紅蛋白的提取和分離實驗中，從紅細胞中釋放出血紅蛋白常用的方法是將紅細胞放在蒸餾水和甲苯溶液中吸水脹破．
故答案為：
（1）為酵母菌的生長、繁殖提供能源物質(zhì)   防止空氣中雜菌進入發(fā)酵瓶，造成污染，影響發(fā)酵    隨著時間的推移，由于發(fā)酵液中營養(yǎng)物質(zhì)減少、pH下降等原因，導致酵母菌呼吸作用減弱，產(chǎn)生的CO₂減少   果膠
（2）醋酸菌發(fā)酵產(chǎn)生醋酸
（3）①海藻酸鈉濃度太低，固定的酵母菌數(shù)量太少  ②將海藻酸鈉融化時未等冷卻就將活化的酵母菌液倒入
（4）①對照原則、單一變量   ②因為淀粉分子太大難以通過瓊脂擴散與淀粉酶接觸而導致反應無法進行
（5）將紅細胞放在蒸餾水和甲苯溶液中吸水脹破

點評 本題綜合考查果酒和果醋的制作、固定化酵母細胞、探究實驗、蛋白質(zhì)的分離和純化等，要求考生掌握果酒和果醋的制作原理；識記固定化酵母細胞的過程，能解釋用固定化酵母細胞發(fā)酵時無酒精產(chǎn)生的原因；識記蛋白質(zhì)分離和純化的方法，能結合所學的知識準確答題．