Question

【题目】某生物兴趣小组欲采用固定化酵母酿造啤酒，请根据其酿造过程回答下列相关问题。

（1）利用海藻酸钠制备固定化酵母细胞，应使用图1-图3中的图_____________（填序号）所示方法。而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是____________。用浓度较低的海藻酸钠溶液制作凝胶珠，酵母菌催化活性较低的原因是____________。

（2）兴趣小组设计的实验操作步骤如下。

第一步：将定量的海藻酸钠加入到定量的蒸馏水中，并和酵母菌充分混合；

第二步：以恒定的速度缓慢地将注射器中的混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，并将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右；

第三步：将等量的凝胶珠分别加入到装有葡萄糖溶液的简易葡萄酒酿制装置中（如图4和图5）。

①请订正上述步骤中的错误。______________。

②与图5装置相比，图4装置酿制葡萄酒的优点是___________。葡萄汁装入图4装置时，要留有约1/3的空间，这种做法的目的是_______（答出两点即可）。

Answer 1

【答案】1 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出 当海藻酸钠溶液浓度较低时，细微网格包埋不紧密，酵母菌细胞容易漏出，导致固定化酵母菌细胞数量较少 溶化海藻酸钠溶液时要用酒精灯小火或者间断加热，边加热边搅拌，直至完全溶化 不需要开盖放气，避免了因开盖引起的杂菌污染 为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，防止发酵旺盛时汁液溢出

【解析】

1.果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧型生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵。温度是酵母菌生长和发酵的重要条件，酵母菌酒精发酵时，一般在一般将温度控制在18~25℃，在葡萄酒自然发酵过程当中，其主要作用的是附着在葡萄皮上的野生酵母菌。

2.固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学的方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。固定化酶优点是使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用；固定化细胞优点是成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化学反应。

题图图1为包埋法，图2为化学结合法，图3为物理吸附法。

（1）固定化酵母细胞利用的是包埋法，如图1所示方法；而酶分子很小，容易从包埋材料中漏出，所以制备固定化酶通常用图2和图3所示的方法。在用海藻酸钠包埋酵母细胞时，如果所用海藻酸钠溶液浓度低，则会导致细微网格包埋不紧密，酵母菌细胞容易漏出，固定的酵母菌细胞数量较少，因此，酵母菌催化活性较低。

（2）①海藻酸钠加入到定量的蒸馏水中之后需要用酒精灯小火或者间断加热，边加热边搅拌，直至完全溶化，最后用蒸馏水定容至10mL。

②图5装置与图4装置的不同在于没有外连长导管，所以在酿制葡萄酒的过程中还需要定时开盖放气，而图4装置就不需要进行专门的放气操作，因此图4装置与图5相比具有的典型优势为不需要开盖放气，避免了因开盖引起的杂菌污染。进行酒精发酵时，通常在发酵装置中要留有约1/3的空间，其目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，防止发酵旺盛时汁液溢出。