Question

【題目】科研人員利用固定化酵母直接發酵甜菜汁生產燃料乙醇，下圖表示相關的工藝流程。請分析回答：

（1）在固定化酵母細胞時要先將酵母細胞活化，活化的作用是_______。步驟①中，溶化海藻酸鈉時要注意_______。

（2）如果制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，則說明海藻酸鈉濃度_______（填“過低”或“過高”）。步驟②中加入果膠酶的目的是_______。

（3）固定酵母細胞操作一般是在甜菜汁制備_____（填“前”或“后”）。在酒精發酵時應控制的溫度條件是_______。試驗后，將洗滌過的固定的凝膠珠在低溫環境中保存若干天，仍可以用于發酵，說明固定化細胞可被_______使用。研究表明使用固定化酵母的酒精產量平均值高于游離酵母的對照組，從酵母細胞發酵的環境條件考慮，可能的原因是_______。

Answer 1

【答案】讓休眠狀態的酵母細胞恢復到正常生活狀態 小火加熱或間斷加熱，防止海藻酸鈉焦糊 過低 分解果膠，瓦解細胞壁，提高甜菜汁的出汁率和澄清度 前 18～25℃ 反復 凝膠珠內部容易產生無氧環境，有利于酒精發酵

【解析】

圖中①為采用包埋法制備固定化酵母細胞，其流程是：酵母細胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸鈉溶液→海藻酸鈉溶液和酵母細胞混合→固定化酵母細胞；②表示利用果膠酶來制取甜菜汁；③表示通過固定化酵母細胞的增殖培養使酵母菌數量增加；④為固定化酵母與產物分離并重復利用。

(1) 在固定化酵母細胞時要先將酵母細胞活化，活化是讓休眠狀態的酵母細胞恢復到正常生活狀態化。步驟①中，在溶化海藻酸鈉時，如果加熱太快，海藻酸鈉會發生焦糊，因此要注意小火加熱，或間斷加熱，以防止海藻酸鈉焦糊。

(2) 制作的凝膠珠顏色過淺，呈白色，說明海藻酸鈉濃度過低。果膠酶能夠分解果膠，瓦解植物的細胞壁及胞間層，使果膠水解為半乳糖醛酸，從而提高甜菜汁的出汁率和澄清度。

(3) 本實驗的目的是利用固定化酵母直接發酵甜菜汁生產燃料乙醇，因此固定酵母細胞的操作一般是在甜菜汁制備前。20℃左右最適合酵母菌繁殖，因此酒精發酵時一般將溫度控制在1825℃。固定的凝膠珠內含有固定好的酵母細胞。試驗后，將洗滌過的固定的凝膠珠在低溫環境中保存若干天，仍可以用于發酵，說明固定化細胞可被反復利用。酒精發酵是利用酵母菌進行無氧呼吸產生酒精的原理，需要提供無氧條件，而凝膠珠內部容易產生無氧環境，有利于酒精發酵，所以使用固定化酵母的酒精產量平均值高于游離酵母的對照組。