Question

4．我省氣候適宜，適合葡萄的生長，甜美的葡萄除供人們食用外，還可做成葡萄汁飲料和葡萄酒．人們常利用酵母菌發酵葡萄生產葡萄酒，回答下列問題：
（1）酵母菌異化作用的類型是兼性厭氧型；在釀制葡萄酒時，加入果膠酶將果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，瓦解植物的細胞壁和胞間層，可以提高果汁的出汁率，并使果汁澄清，提高葡萄酒的品質．
（2）在釀制葡萄酒時，葡萄汁需要經過消毒滅菌．但有人在葡萄酒的制作過程中，加入的新鮮葡萄汁沒有經過滅菌處理，可是在制出的葡萄酒中基本檢測不出酵母菌以外的雜菌，從生態學角度分析：一是大量的酵母菌在與雜菌之間的競爭中取得優勢，二是果酒中的酒精不利于雜菌生長，從而淘汰掉雜菌．檢驗酒精常用的方法是在酸性條件下，酒精和重鉻酸鉀反應，顯示灰綠色．
（3）為提高果酒的生產效率，做了對比實驗．甲發酵罐中保留一定量的氧氣，乙發酵罐中沒有氧氣，其余條件相同且適宜，定期測得的數據如圖所示：

甲發酵罐提供氧氣的目的是酵母菌進行有氧呼吸，實驗結束時（12h），甲、乙兩發酵罐消耗的葡萄糖量之比為4：3．實驗后檢測發現，盡管酵母菌菌種合適、原料充足、操作正確、發酵溫度和pH值適宜，但酒精含量比預期低，可能的原因是酒精增多會抑制酵母菌的無氧呼吸過程．
（4）某同學用三種不同的果膠酶進行三組實驗，各組實驗除酶的來源不同外，其他條件都相同，測定各組的出汁量，據此計算各組果膠酶的活性的平均值并進行比較．這一實驗的目的是探究不同來源果膠酶的活性．
（5）工業生產中可用酵母菌發酵生產果膠酶，生產過程中需將發酵液中的果膠酶用凝膠色譜法分離純化，其原理根據相對分子質量的大小分離蛋白質．分離出的果膠酶還需進行酶活性的測定，以單位時間內果汁的體積大小表示酶活性的高低．

Answer 1

分析 1、參與果酒制作的微生物是酵母菌，其新陳代謝類型為異養兼性厭氧型．果酒制作的原理：
（1）在有氧條件下，反應式如下：C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂$\stackrel{酶}{→}$6CO₂+12H₂O+能量；            
（2）在無氧條件下，反應式如下：C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2CO₂+2C₂H₅OH+能量．
2、參與果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陳代謝類型是異養需氧型．果醋制作的原理：
當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的果糖分解成醋酸．
當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變為乙醛，再將乙醛變為醋酸．
3、果膠酶水解果膠，生成半乳糖醛酸，后者具有還原性醛基，可用次亞碘酸法進行定量測定，所生成半乳糖醛酸的量可用于表示果膠酶的活力．

解答 解：（1）葡萄酒酵母菌是兼性厭氧型的真菌，異化作用的特點是：既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸．果膠酶將果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸．（2）從生態學角度分析：一是大量的酵母菌在與雜菌之間的競爭中取得優勢，二是果酒中的酒精不利于雜菌生長，從而淘汰掉雜菌．檢驗酒精常用的方法是在酸性條件下，酒精和重鉻酸鉀反應，顯示灰綠色．
（3）甲發酵罐提供氧氣的目的是酵母菌進行有氧呼吸．由于甲發酵罐中含有一定量的氧氣，因此甲發酵罐中進行有氧呼吸和無氧呼吸，據有氧呼吸和無氧呼吸反應式和題圖可知，甲發酵罐中的氧氣是6mol，則有氧呼吸消耗的葡萄糖是1mol，產生的酒精是18mol，則無氧呼吸消耗的葡萄糖是9mol，故消耗的葡萄糖共10mol；乙發酵罐不含有氧氣，只進行無氧呼吸，產生的酒精是15mol，則無氧呼吸消耗的葡萄糖是7.5mol．因此甲、乙兩發酵罐消耗的葡萄糖之比為10：7.5=4：3．實驗后檢測發現，盡管酵母菌菌種合適、原料充足、操作正確、發酵溫度和pH值適宜，但酒精含量比預期低，可能的原因是酒精增多會抑制酵母菌的無氧呼吸過程．
（4）實驗的自變量是果膠酶的來源，因變量是果膠酶的活性，所以該實驗的目的是探究不同來源果膠酶的活性．
（5）可用酵母菌發酵生產果膠酶，生產過程中需將發酵液中的果膠酶用凝膠色譜法分離純化，其原理根據相對分子質量的大小分離蛋白質．分離出的果膠酶還需進行酶活性的測定，以單位時間內果汁的體積大小表示酶活性的高低．
故答案為：
（1）兼性厭氧型    半乳糖醛酸
（2）酒精不利于雜菌生長     重鉻酸鉀
（3）酵母菌進行有氧呼吸     4：3      酒精增多會抑制酵母菌的無氧呼吸過程
（4）探究不同來源果膠酶的活性
（5）相對分子質量的大小    體積大小

點評 本題結合實驗考查果酒果醋的制作，以及果膠酶活性測定，意在考查考生的識圖能力和理解所學知識要點，把握知識間內在聯系，形成知識網絡結構的能力；能運用所學知識，準確判斷問題的能力，屬于考綱識記和理解層次的考查．