Question

15．人类利用微生物发酵制作果酒、果醋的历史源远流长．请回答以下与发酵有关的问题：
（1）某同学利用柑橘制作果酒，考虑到柑橘的糖含量不足，在制作过程中加入一定量的糖，加糖的主要目的是为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质，为保证发酵过程的安全，发酵阶段需要适时拧松瓶盖，但不能完全打开，其主要目的是防止空气中杂菌进入发酵瓶，造成污染，影响发酵，实际操作中发现随着发酵时间的推移拧松瓶盖间隔时间挺长，其原因是随着时间的推移，由于发酵液中营养物质减少、pH下降等原因，导致酵母菌呼吸作用减弱，产生的CO₂减少．工业生产果酒时，为有利于水果的压榨、果酒微澈，透明无沉淀，可加入果胶酶．
（2）喝剩果酒放置时间长后酒味变酸的原因是醋酸菌发酵产生醋酸．
（3）某学习小组同学用固定化的酵母细胞发酵无菌麦芽汁制作酒，发酵条件符合操作要求，10天后检查发酵瓶发现麦芽汁几乎无酒味，请分析发酵失败的可能原因：
①海藻酸钠浓度太低，固定的酵母菌数量太少
②将海藻酸钠融化时未等冷却就将活化的酵母菌液倒入
（4）该小组同学用琼脂作载体，用包埋法固定a-淀粉酶来探究固定化酶催化效果．实验结果如表：
（注：假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通a-淀粉酶量相同）

	1号试管	2号试管
固定化淀粉酶	√
普通a-淀粉酶		√
淀粉溶液	√	√
60°C保温5 分钟，取出冷却至室温，滴加碘液
现象	变蓝	不变蓝

①该实验设计体现了对照原则、单一变量原则．
②分析1号试管变蓝的原因：因为淀粉分子太大难以通过琼脂扩散与淀粉酶接触而导致反应无法进行．
（5）在血红蛋白的提取和分离实验中，从红细胞中释放出血红蛋白常用的方法是将红细胞放在蒸馏水和甲苯溶液中吸水胀破．

Answer 1

分析 1、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型．果酒制作的原理：
（1）在有氧条件下，反应式如下：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+12H₂O+能量；             
（2）在无氧条件下，反应式如下：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2CO₂+2C₂H₅OH+能量．
2、固定化酵母细胞的制备过程：酵母细胞的活化；制备氯化钙溶液；制备海藻酸钠溶液；海藻酸钠溶液与酵母细胞混合；固定化酵母细胞．
3、探究实验遵循对照原则和单一变量原则．

解答 解：（1）利用柑橘制作果酒的过程中会加入一定量的糖，其主要目的是为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质．酵母菌酒精发酵时还会产生大量的二氧化碳，因此为保证发酵过程的安全，发酵阶段需要适时拧松瓶盖，但不能完全打开，以防止空气中杂菌进入发酵瓶，造成污染，影响发酵；随着时间的推移，由于发酵液中营养物质减少、pH下降等原因，导致酵母菌呼吸作用减弱，产生的CO₂减少，因此实际操作中，随着发酵时间的推移拧松瓶盖间隔时间延长．工业生产果酒时，为有利于水果的压榨、果酒清澈，透明无沉淀，可加入果胶酶．
（2）喝剩果酒放置时间长后酒味变酸，原因是醋酸菌发酵产生醋酸．
（3）用固定化酵母细胞发酵麦芽汁制作酒时，发酵条件符合操作要求，但10天后检查发酵瓶发现麦芽汁几乎无酒味，这说明酵母菌数量太少，其原因可能是：①海藻酸钠浓度太低，固定的酵母菌数量太少；②将海藻酸钠融化时未等冷却就将活化的酵母菌液倒入．
（4）①该实验中设置了对照组（2号试管），而且只有一个变量（加入的酶是固定化淀粉酶还是普通α-淀粉酶），因此体现了对照原则和单一变量原则．
②1号试管中加入的是固定化淀粉酶，由于淀粉分子太大难以通过琼脂扩散与淀粉酶接触，因而导致反应无法进行，所以加碘液后变蓝．
（5）在血红蛋白的提取和分离实验中，从红细胞中释放出血红蛋白常用的方法是将红细胞放在蒸馏水和甲苯溶液中吸水胀破．
故答案为：
（1）为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质   防止空气中杂菌进入发酵瓶，造成污染，影响发酵    随着时间的推移，由于发酵液中营养物质减少、pH下降等原因，导致酵母菌呼吸作用减弱，产生的CO₂减少   果胶
（2）醋酸菌发酵产生醋酸
（3）①海藻酸钠浓度太低，固定的酵母菌数量太少  ②将海藻酸钠融化时未等冷却就将活化的酵母菌液倒入
（4）①对照原则、单一变量   ②因为淀粉分子太大难以通过琼脂扩散与淀粉酶接触而导致反应无法进行
（5）将红细胞放在蒸馏水和甲苯溶液中吸水胀破

点评 本题综合考查果酒和果醋的制作、固定化酵母细胞、探究实验、蛋白质的分离和纯化等，要求考生掌握果酒和果醋的制作原理；识记固定化酵母细胞的过程，能解释用固定化酵母细胞发酵时无酒精产生的原因；识记蛋白质分离和纯化的方法，能结合所学的知识准确答题．