Question

15．人類利用微生物發(fā)酵制作果酒、果醋的歷史源遠(yuǎn)流長．請回答以下與發(fā)酵有關(guān)的問題：
（1）某同學(xué)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(jìn)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(dǎo)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(xué)習(xí)小組同學(xué)用固定化的酵母細(xì)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(xué)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(jié)果如表：
（注：假設(shè)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(lán)	不變藍(lán)

①該實驗設(shè)計體現(xiàn)了對照原則、單一變量原則．
②分析1號試管變藍(lán)的原因：因為淀粉分子太大難以通過瓊脂擴(kuò)散與淀粉酶接觸而導(dǎo)致反應(yīng)無法進(jìn)行．
（5）在血紅蛋白的提取和分離實驗中，從紅細(xì)胞中釋放出血紅蛋白常用的方法是將紅細(xì)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(yīng)式如下：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+12H₂O+能量；             
（2）在無氧條件下，反應(yīng)式如下：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2CO₂+2C₂H₅OH+能量．
2、固定化酵母細(xì)胞的制備過程：酵母細(xì)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(xì)胞混合；固定化酵母細(xì)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(jìn)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(dǎo)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(xì)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(shè)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(kuò)散與淀粉酶接觸，因而導(dǎo)致反應(yīng)無法進(jìn)行，所以加碘液后變藍(lán)．
（5）在血紅蛋白的提取和分離實驗中，從紅細(xì)胞中釋放出血紅蛋白常用的方法是將紅細(xì)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(jìn)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(dǎo)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(kuò)散與淀粉酶接觸而導(dǎo)致反應(yīng)無法進(jìn)行
（5）將紅細(xì)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(xì)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(xì)胞的過程，能解釋用固定化酵母細(xì)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(jié)合所學(xué)的知識準(zhǔn)確答題．