Question

14．在啤酒生產過程中，發(fā)酵是重要的環(huán)節(jié)．生產過程大致如下：將經過滅菌的麥芽汁充氧，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．當糖度下降到一定程度后，結束發(fā)酵．最后分別輸出有形物質和鮮啤酒．根據上述過程，回答以下問題：
（1）該過程表明啤酒酵母菌異化作用的特點是進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸．
（2）麥芽汁需要經過消毒滅菌，雜菌與酵母菌之間的關系為競爭．
（3）經檢測酵母菌消耗的糖中，98%形成了酒精和其他發(fā)酵產物，其余2%則是用于酵母菌自身的生長和繁殖．
（4）請分別寫出由麥芽糖→葡萄糖，葡萄糖→酒精的反應方程式：C₁₂H₂₂O₁₁+H₂O$\stackrel{酶}{→}$2C₆H₁₂O₆；C₆H₁₂O₆$\stackrel{酶}{→}$2C₂H₅O₁₁+2CO₂+能量．
（5）如果酵母菌消耗的糖（設為麥芽糖，其相對分子質量為342）有98%（質量分數）形成了酒精（相對分子質量為46）和其它發(fā)酵產物．設有500t麥芽汁，其中麥芽糖的質量分數為8%，發(fā)酵后最多能產生酒精濃度為3%（質量分數）的啤酒703噸．
（6）題中的“白色泡沫”是指氣體CO₂．該氣體可使溴麝香草酚來水溶液由藍變綠再變黃．
（7）酒精的檢測：橙色的重鉻酸鉀在酸性條件下與酒精發(fā)生反應，變成灰綠色．
（8）科研人員先后兩次從發(fā)酵罐中取樣，測得甲樣液的pH值為5.1，乙樣液的pH值為4.7．但忘記了取樣的先后順序，你認為先取的是甲樣液（填甲或乙）．
（9）科研人員經檢測發(fā)現，發(fā)酵罐中消耗的O₂與產生的CO₂之比為3：13，則發(fā)酵罐中經酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖（C₆H₁₂O₆）占全部葡萄糖的$\frac{1}{11}$．

Answer 1

分析 酵母菌在有氧條件下進行有氧呼吸，在無氧條件下進行無氧呼吸，有氧時酵母菌能通過出芽生殖的方式大量繁殖，種群數量增加很快，無氧時能分解糖類產生酒精，釋放出的能量，大部分儲存在發(fā)酵產物中，極少數用于自身生長發(fā)育．

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

點評 本題考查了利用呼吸作用原理釀酒的相關知識，要求學生能獨立完成“生物知識內容表”所列的生物實驗，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，意在考查學生識記能力和判斷能力，運用所學知識綜合分析問題的能力，并且能夠利用化學方程式進行相關計算，難度適中．