Question

【題目】科研人員利用固定化酵母直接發(fā)酵甜菜汁生產燃料乙醇，下圖1表示相關的工藝流程，圖2為不同固定化酵母接種量對發(fā)酵的影響。請回答下列問題：

（1）圖1的步驟①中，溶化海藻酸鈉時要__________________，以防止焦糊。步驟②中加入果膠酶的作用是__________________。觀察形成凝膠珠的性狀，如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，說明__________________。

（2）圖1的步驟③中進行增殖培養(yǎng)的目的是__________________。步驟④體現了固定化酵母________________________________________________的優(yōu)點。

（3）由圖2可知，固定化酵母接種量為____________時酒精產量最高，接種量過高，酒精產量反而有所降低的原因是_________________________________________。

（4）生產實踐中，可以通過_________________________（方法）來逐漸提高固定化酵母對較高濃度糖液的耐受性，從而達到提高發(fā)酵效率的目的。

Answer 1

【答案】小火加熱或間斷加熱 分解果膠，提高甜菜汁的出汁率和澄清度 海藻酸鈉濃度偏高，制作失敗 增加酵母菌的數量，提高發(fā)酵效率 容易與產物分離，并能重復使用 15% 酵母菌自身消耗大量的糖分，使得酒精的產量降低 緩慢提高發(fā)酵糖液濃度

【解析】

題圖圖1中步驟①表示配置海藻酸鈉溶液固定酵母細胞的過程，步驟②表示榨汁、加酶、過濾后獲取的甜菜汁的過程，步驟③表示固定的酵母細胞的增殖，步驟④表示固定化酵母細胞反復與發(fā)酵糖液混合、分離的過程。
圖2顯示，固定化酵母菌接種量為5%時，酒精的產量最低，殘?zhí)橇孔钌�；在固定化酵母菌接種量為5%-15%時，酒精含量逐漸升高，殘?zhí)橇恐饾u減少。

（1）步驟①中配置海藻酸鈉溶液時，為防止海藻酸鈉焦糊，在加熱時要注意小火加熱或間斷加熱，直到海藻酸鈉溶化為止。步驟②中榨取的甜菜汁含有果膠，因其不溶于水，會影響出汁率，且導致果汁渾濁，因此該步驟使用果膠酶分解果膠，瓦解細胞壁，以提高甜菜汁的出汁率和澄清度，如果制得的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則可能是海藻酸鈉濃度偏高，導致制作失敗。
（2）步驟③是酵母菌快速增殖的過程，可以增加酵母菌的數量，提高發(fā)酵效率，步驟④循環(huán)利用體現了固定化酵母容易與產物分離，并能重復使用的優(yōu)點，提高了生產效率。
（3）結合分析可知，固定化酵母接種量為15%時對應的酒精含量值達到最大值，接種量超過15%，則會因為菌種數量大，自身的生長會大量消耗反應物，導致酒精產量降低。
（4）生產實踐中，為了使固定化酵母更適于甜菜糖液的發(fā)酵環(huán)境，可以通過緩慢提高發(fā)酵液糖度的方法提高固定化酵母對發(fā)酵糖液的耐受性，從而達到提高發(fā)酵效率的目的。