Question

【題目】某生物興趣小組欲采用固定化酵母釀造啤酒，請(qǐng)根據(jù)其釀造過(guò)程回答下列相關(guān)問(wèn)題。

（1）利用海藻酸鈉制備固定化酵母細(xì)胞，應(yīng)使用圖1-圖3中的圖_____________（填序號(hào)）所示方法。而制備固定化酶則不宜用此方法，原因是____________。用濃度較低的海藻酸鈉溶液制作凝膠珠，酵母菌催化活性較低的原因是____________。

（2）興趣小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)操作步驟如下。

第一步：將定量的海藻酸鈉加入到定量的蒸餾水中，并和酵母菌充分混合；

第二步：以恒定的速度緩慢地將注射器中的混合液滴加到配制好的CaCl2溶液中，并將形成的凝膠珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右；

第三步：將等量的凝膠珠分別加入到裝有葡萄糖溶液的簡(jiǎn)易葡萄酒釀制裝置中（如圖4和圖5）。

①請(qǐng)訂正上述步驟中的錯(cuò)誤。______________。

②與圖5裝置相比，圖4裝置釀制葡萄酒的優(yōu)點(diǎn)是___________。葡萄汁裝入圖4裝置時(shí)，要留有約1/3的空間，這種做法的目的是_______（答出兩點(diǎn)即可）。

Answer 1

【答案】1 酶分子很小，容易從包埋材料中漏出 當(dāng)海藻酸鈉溶液濃度較低時(shí)，細(xì)微網(wǎng)格包埋不緊密，酵母菌細(xì)胞容易漏出，導(dǎo)致固定化酵母菌細(xì)胞數(shù)量較少 溶化海藻酸鈉溶液時(shí)要用酒精燈小火或者間斷加熱，邊加熱邊攪拌，直至完全溶化 不需要開(kāi)蓋放氣，避免了因開(kāi)蓋引起的雜菌污染 為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣，防止發(fā)酵旺盛時(shí)汁液溢出

【解析】

1.果酒的制作離不開(kāi)酵母菌，酵母菌是兼性厭氧型生物，在有氧條件下，酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，大量繁殖，在無(wú)氧條件下，酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵。溫度是酵母菌生長(zhǎng)和發(fā)酵的重要條件，酵母菌酒精發(fā)酵時(shí)，一般在一般將溫度控制在18~25℃，在葡萄酒自然發(fā)酵過(guò)程當(dāng)中，其主要作用的是附著在葡萄皮上的野生酵母菌。

2.固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用物理或化學(xué)的方法將酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。固定化酶優(yōu)點(diǎn)是使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用；固定化細(xì)胞優(yōu)點(diǎn)是成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化學(xué)反應(yīng)。

題圖圖1為包埋法，圖2為化學(xué)結(jié)合法，圖3為物理吸附法。

（1）固定化酵母細(xì)胞利用的是包埋法，如圖1所示方法；而酶分子很小，容易從包埋材料中漏出，所以制備固定化酶通常用圖2和圖3所示的方法。在用海藻酸鈉包埋酵母細(xì)胞時(shí)，如果所用海藻酸鈉溶液濃度低，則會(huì)導(dǎo)致細(xì)微網(wǎng)格包埋不緊密，酵母菌細(xì)胞容易漏出，固定的酵母菌細(xì)胞數(shù)量較少，因此，酵母菌催化活性較低。

（2）①海藻酸鈉加入到定量的蒸餾水中之后需要用酒精燈小火或者間斷加熱，邊加熱邊攪拌，直至完全溶化，最后用蒸餾水定容至10mL。

②圖5裝置與圖4裝置的不同在于沒(méi)有外連長(zhǎng)導(dǎo)管，所以在釀制葡萄酒的過(guò)程中還需要定時(shí)開(kāi)蓋放氣，而圖4裝置就不需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的放氣操作，因此圖4裝置與圖5相比具有的典型優(yōu)勢(shì)為不需要開(kāi)蓋放氣，避免了因開(kāi)蓋引起的雜菌污染。進(jìn)行酒精發(fā)酵時(shí)，通常在發(fā)酵裝置中要留有約1/3的空間，其目的是為酵母菌大量繁殖提供適量的氧氣，防止發(fā)酵旺盛時(shí)汁液溢出。