题目内容
【题目】科研人员利用固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇，下图1表示相关的工艺流程，图2为不同固定化酵母接种量对发酵的影响。请分析回答：
（1）图1的步骤①中，溶化海藻酸钠时要注意__________________，步骤②中加入果胶酶的作用是_____________________。步骤③中进行增殖培养的目的是________________________________________。
（2）图1的步骤④体现了固定化酵母______________________________的优点。研究表明使用固定化酵母的酒精产量平均值高于游离酵母的对照组，可能的原因是_____________________。
（3）由图2可知，固定化酵母接种量为______________________时酒精产量最高。接种量过高，酒精产量反而有所降低的原因是___________________。
（4）研究表明，固定化酵母更适于甜菜糖液的发酵环境，由此可以通过_____________的方法来提高固定化酵母对发酵糖液的耐受性，从而达到提高发酵效率的目的。
【答案】 小火加热或间断加热，防止海藻酸钠焦糊 分解果胶，瓦解细胞壁，提高甜菜汁的出汁率和澄清度 增加酵母菌的数量，提高发酵效率 容易与产物分离，并能重复使用 凝胶珠内部容易产生无氧环境，有利于酒精发酵 15% 酵母菌呼吸的中间产物大量用于自身的生长，导致酒精产量降低（酵母菌生长消耗大量的糖分，使得酒精的产量降低） 缓慢提高发酵液糖度
【解析】
据图分析，图1中步骤①表示配置海藻酸钠溶液固定酵母细胞的过程，步骤②表示榨汁、加酶、过滤后获取的甜菜汁的过程，步骤③表示固定的酵母细胞的增殖，步骤④表示固定化酵母细胞反复与发酵糖液混合、分离的过程。图2显示，固定化酵母菌接种量为5%时，酒精的产量最低，残糖量最少；在固定化酵母菌接种量为5%-15%时，酒精含量逐渐升高，残糖量逐渐减少。
（1）步骤①中配置海藻酸钠溶液时要注意小火加热或间断加热，直到海藻酸钠溶化为止，以防止海藻酸钠焦糊；步骤②中榨取的甜菜汁含有果胶，因其不溶于水，会影响出汁率，且导致果汁浑浊，因此该步骤使用果胶酶分解果胶，瓦解细胞壁，以提高甜菜汁的出汁率和澄清度；步骤③是酵母菌快速增殖的过程，可以增加酵母菌的数量，提高发酵效率。
（2）步骤④循环利用体现了固定化酵母容易与产物分离，并能重复使用的优点；固定化的酵母是与凝胶珠结合，包裹在凝胶珠内，与游离的酵母相比，凝胶珠内部容易产生无氧环境，有利于酒精发酵，所以使用固定化酵母的酒精产量平均值高于游离酵母的对照组。
（3）由图2可知，固定化酵母接种量为15%时对应的酒精含量值达到顶点的最大值，接种量超过15%，菌种数量大，自身的生长会大量消耗反应物，导致酒精产量降低。
（4）固定化酵母更适于甜菜糖液的发酵环境，可以通过缓慢提高发酵液糖度提高固定化酵母对发酵糖液的耐受性，从而达到提高发酵效率的目的。
