Question

14．在啤酒生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)酵是重要的環(huán)節(jié)．生產(chǎn)過(guò)程大致如下：將經(jīng)過(guò)滅菌的麥芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌種后輸入發(fā)酵罐．初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，產(chǎn)生白色泡沫，溶解氧逐漸耗盡．隨后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，酒精濃度漸漸上升，泡沫不斷增多．當(dāng)糖度下降到一定程度后，結(jié)束發(fā)酵．最后分別輸出有形物質(zhì)和鮮啤酒．根據(jù)上述過(guò)程，回答以下問(wèn)題：
（1）該過(guò)程表明啤酒酵母菌異化作用的特點(diǎn)是進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無(wú)氧呼吸．
（2）麥芽汁需要經(jīng)過(guò)消毒滅菌，雜菌與酵母菌之間的關(guān)系為競(jìng)爭(zhēng)．
（3）經(jīng)檢測(cè)酵母菌消耗的糖中，98%形成了酒精和其他發(fā)酵產(chǎn)物，其余2%則是用于酵母菌自身的生長(zhǎng)和繁殖．
（4）請(qǐng)分別寫出由麥芽糖→葡萄糖，葡萄糖→酒精的反應(yīng)方程式：C₁₂H₂₂O₁₁+H₂O$\stackrel{酶}{→}$2C₆H₁₂O₆；C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅O₁₁+2CO₂+能量．
（5）如果酵母菌消耗的糖（設(shè)為麥芽糖，其相對(duì)分子質(zhì)量為342）有98%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）形成了酒精（相對(duì)分子質(zhì)量為46）和其它發(fā)酵產(chǎn)物．設(shè)有500t麥芽汁，其中麥芽糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，發(fā)酵后最多能產(chǎn)生酒精濃度為3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的啤酒703噸．
（6）題中的“白色泡沫”是指氣體CO₂．該氣體可使溴麝香草酚來(lái)水溶液由藍(lán)變綠再變黃．
（7）酒精的檢測(cè)：橙色的重鉻酸鉀在酸性條件下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色．
（8）科研人員先后兩次從發(fā)酵罐中取樣，測(cè)得甲樣液的pH值為5.1，乙樣液的pH值為4.7．但忘記了取樣的先后順序，你認(rèn)為先取的是甲樣液（填甲或乙）．
（9）科研人員經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵罐中消耗的O₂與產(chǎn)生的CO₂之比為3：13，則發(fā)酵罐中經(jīng)酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖（C₆H₁₂O₆）占全部葡萄糖的$\frac{1}{11}$．

Answer 1

分析 酵母菌在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸，在無(wú)氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸，有氧時(shí)酵母菌能通過(guò)出芽生殖的方式大量繁殖，種群數(shù)量增加很快，無(wú)氧時(shí)能分解糖類產(chǎn)生酒精，釋放出的能量，大部分儲(chǔ)存在發(fā)酵產(chǎn)物中，極少數(shù)用于自身生長(zhǎng)發(fā)育．

解答 解：（1）據(jù)題意可知，首先將經(jīng)過(guò)滅菌的麥芽汁充氧，此時(shí)酵母菌在有氧條件下進(jìn)行有氧呼吸；溶解氧逐漸耗盡后，糖度加速降低，酒精濃度逐漸上升，說(shuō)明酵母菌在無(wú)氧條件下進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精．
（2）麥芽汁需要經(jīng)過(guò)消毒滅菌，雜菌與酵母菌之間的關(guān)系為競(jìng)爭(zhēng)．
（3）經(jīng)檢測(cè)酵母菌消耗的糖中，98%形成了酒精和其他發(fā)酵產(chǎn)物，其余2%則是用于酵母菌自身的生長(zhǎng)和繁殖．
（4）麥芽糖的分子式為C₁₂H₂₂O₁₁，而葡萄糖為C₆H₁₂O₆，因此麥芽糖分解成葡萄糖的過(guò)程中要加一分子的水．酵母菌無(wú)氧呼吸過(guò)程中將葡萄糖分解產(chǎn)生酒精和二氧化碳．具體的反應(yīng)方程式為：C₁₂H₂₂O₁₁+H₂O$\stackrel{酶}{→}$2C₆H₁₂O₆；C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅O₁₁+2CO₂+能量．
（5）本題首先計(jì)算出麥芽糖的用于發(fā)酵的量：500t×8%×98%，由于一分子麥芽糖發(fā)酵產(chǎn)生4分子的酒精，因此可以通過(guò)麥芽糖量：342=葡萄糖：46×4，計(jì)算出酒精量，再根據(jù)酒精度計(jì)算出啤酒量．C₂H₅OH的分子量為46.0，發(fā)酵后最多能生產(chǎn)酒精濃度為3.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的啤酒為500t×8%×98%×（4×$\frac{46}{342}$）÷3%=703t．
（6）題中的“白色泡沫”是指氣體CO₂．該氣體可使溴麝香草酚來(lái)水溶液由藍(lán)變綠再變黃．
（7）橙色的重鉻酸鉀在酸性條件下與酒精發(fā)生反應(yīng)，變成灰綠色．
（8）科研人員先后兩次從發(fā)酵罐中取樣，測(cè)得甲樣液的pH值為5.1，乙樣液的pH值為4.7．隨著酒精發(fā)酵的進(jìn)行，產(chǎn)生的二氧化碳越來(lái)越多，pH值越來(lái)越低，故先取的是甲樣液．
（9）由題意可知，發(fā)酵罐中消耗的O₂與產(chǎn)生的CO₂之比為3：13，設(shè)酵母菌有氧呼吸消耗的O₂是3，由有氧呼吸的反應(yīng)式1葡萄糖～6O₂～6CO₂可得，有氧呼吸產(chǎn)生的CO₂是3，消耗的葡萄糖是0.5；無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的CO₂是10，根據(jù)無(wú)氧呼吸的反應(yīng)式1葡萄糖～2CO₂可得，消耗的葡萄糖5．因此發(fā)酵罐中經(jīng)酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖（C₆H₁₂O₆）占全部葡萄糖的$\frac{1}{11}$．
故答案為：
（1）進(jìn)行有氧呼吸又能進(jìn)行無(wú)氧呼吸
（2）競(jìng)爭(zhēng)
（3）酵母菌自身的生長(zhǎng)和繁殖
（4）C₁₂H₂₂O₁₁+H₂O$\stackrel{酶}{→}$2C₆H₁₂O₆      C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅O₁₁+2CO₂+能量
（5）703
（6）CO₂ 藍(lán)   黃
（7）橙    灰綠
（8）甲
（9）$\frac{1}{11}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查了利用呼吸作用原理釀酒的相關(guān)知識(shí)，要求學(xué)生能獨(dú)立完成“生物知識(shí)內(nèi)容表”所列的生物實(shí)驗(yàn)，包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、原理、方法和操作步驟，意在考查學(xué)生識(shí)記能力和判斷能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜合分析問(wèn)題的能力，并且能夠利用化學(xué)方程式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，難度適中．