Question

【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，下图表示相关的工艺流程。请分析回答：

（1）在固定化酵母细胞时要先将酵母细胞活化，活化的作用是_______。步骤①中，溶化海藻酸钠时要注意_______。

（2）如果制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，则说明海藻酸钠浓度_______（填“过低”或“过高”）。步骤②中加入果胶酶的目的是_______。

（3）固定酵母细胞操作一般是在甜菜汁制备_____（填“前”或“后”）。在酒精发酵时应控制的温度条件是_______。试验后，将洗涤过的固定的凝胶珠在低温环境中保存若干天，仍可以用于发酵，说明固定化细胞可被_______使用。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，从酵母细胞发酵的环境条件考虑，可能的原因是_______。

Answer 1

【答案】让休眠状态的酵母细胞恢复到正常生活状态 小火加热或间断加热，防止海藻酸钠焦糊 过低 分解果胶，瓦解细胞壁，提高甜菜汁的出汁率和澄清度 前 18～25℃ 反复 凝胶珠内部容易产生无氧环境，有利于酒精发酵

【解析】

图中①为采用包埋法制备固定化酵母细胞，其流程是：酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液和酵母细胞混合→固定化酵母细胞；②表示利用果胶酶来制取甜菜汁；③表示通过固定化酵母细胞的增殖培养使酵母菌数量增加；④为固定化酵母与产物分离并重复利用。

(1) 在固定化酵母细胞时要先将酵母细胞活化，活化是让休眠状态的酵母细胞恢复到正常生活状态化。步骤①中，在溶化海藻酸钠时，如果加热太快，海藻酸钠会发生焦糊，因此要注意小火加热，或间断加热，以防止海藻酸钠焦糊。

(2) 制作的凝胶珠颜色过浅，呈白色，说明海藻酸钠浓度过低。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使果胶水解为半乳糖醛酸，从而提高甜菜汁的出汁率和澄清度。

(3) 本实验的目的是利用固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇，因此固定酵母细胞的操作一般是在甜菜汁制备前。20℃左右最适合酵母菌繁殖，因此酒精发酵时一般将温度控制在1825℃。固定的凝胶珠内含有固定好的酵母细胞。试验后，将洗涤过的固定的凝胶珠在低温环境中保存若干天，仍可以用于发酵，说明固定化细胞可被反复利用。酒精发酵是利用酵母菌进行无氧呼吸产生酒精的原理，需要提供无氧条件，而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。