Question

4．我省气候适宜，适合葡萄的生长，甜美的葡萄除供人们食用外，还可做成葡萄汁饮料和葡萄酒．人们常利用酵母菌发酵葡萄生产葡萄酒，回答下列问题：
（1）酵母菌异化作用的类型是兼性厌氧型；在酿制葡萄酒时，加入果胶酶将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，瓦解植物的细胞壁和胞间层，可以提高果汁的出汁率，并使果汁澄清，提高葡萄酒的品质．
（2）在酿制葡萄酒时，葡萄汁需要经过消毒灭菌．但有人在葡萄酒的制作过程中，加入的新鲜葡萄汁没有经过灭菌处理，可是在制出的葡萄酒中基本检测不出酵母菌以外的杂菌，从生态学角度分析：一是大量的酵母菌在与杂菌之间的竞争中取得优势，二是果酒中的酒精不利于杂菌生长，从而淘汰掉杂菌．检验酒精常用的方法是在酸性条件下，酒精和重铬酸钾反应，显示灰绿色．
（3）为提高果酒的生产效率，做了对比实验．甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件相同且适宜，定期测得的数据如图所示：

甲发酵罐提供氧气的目的是酵母菌进行有氧呼吸，实验结束时（12h），甲、乙两发酵罐消耗的葡萄糖量之比为4：3．实验后检测发现，尽管酵母菌菌种合适、原料充足、操作正确、发酵温度和pH值适宜，但酒精含量比预期低，可能的原因是酒精增多会抑制酵母菌的无氧呼吸过程．
（4）某同学用三种不同的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶的活性的平均值并进行比较．这一实验的目的是探究不同来源果胶酶的活性．
（5）工业生产中可用酵母菌发酵生产果胶酶，生产过程中需将发酵液中的果胶酶用凝胶色谱法分离纯化，其原理根据相对分子质量的大小分离蛋白质．分离出的果胶酶还需进行酶活性的测定，以单位时间内果汁的体积大小表示酶活性的高低．

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、参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型．果醋制作的原理：
当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的果糖分解成醋酸．
当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸．
3、果胶酶水解果胶，生成半乳糖醛酸，后者具有还原性醛基，可用次亚碘酸法进行定量测定，所生成半乳糖醛酸的量可用于表示果胶酶的活力．

解答 解：（1）葡萄酒酵母菌是兼性厌氧型的真菌，异化作用的特点是：既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸．果胶酶将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸．（2）从生态学角度分析：一是大量的酵母菌在与杂菌之间的竞争中取得优势，二是果酒中的酒精不利于杂菌生长，从而淘汰掉杂菌．检验酒精常用的方法是在酸性条件下，酒精和重铬酸钾反应，显示灰绿色．
（3）甲发酵罐提供氧气的目的是酵母菌进行有氧呼吸．由于甲发酵罐中含有一定量的氧气，因此甲发酵罐中进行有氧呼吸和无氧呼吸，据有氧呼吸和无氧呼吸反应式和题图可知，甲发酵罐中的氧气是6mol，则有氧呼吸消耗的葡萄糖是1mol，产生的酒精是18mol，则无氧呼吸消耗的葡萄糖是9mol，故消耗的葡萄糖共10mol；乙发酵罐不含有氧气，只进行无氧呼吸，产生的酒精是15mol，则无氧呼吸消耗的葡萄糖是7.5mol．因此甲、乙两发酵罐消耗的葡萄糖之比为10：7.5=4：3．实验后检测发现，尽管酵母菌菌种合适、原料充足、操作正确、发酵温度和pH值适宜，但酒精含量比预期低，可能的原因是酒精增多会抑制酵母菌的无氧呼吸过程．
（4）实验的自变量是果胶酶的来源，因变量是果胶酶的活性，所以该实验的目的是探究不同来源果胶酶的活性．
（5）可用酵母菌发酵生产果胶酶，生产过程中需将发酵液中的果胶酶用凝胶色谱法分离纯化，其原理根据相对分子质量的大小分离蛋白质．分离出的果胶酶还需进行酶活性的测定，以单位时间内果汁的体积大小表示酶活性的高低．
故答案为：
（1）兼性厌氧型    半乳糖醛酸
（2）酒精不利于杂菌生长     重铬酸钾
（3）酵母菌进行有氧呼吸     4：3      酒精增多会抑制酵母菌的无氧呼吸过程
（4）探究不同来源果胶酶的活性
（5）相对分子质量的大小    体积大小

点评 本题结合实验考查果酒果醋的制作，以及果胶酶活性测定，意在考查考生的识图能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力，属于考纲识记和理解层次的考查．