2020版生物新导学大一轮苏教讲义：第十一单元生物技术实践第40讲

第40讲　发酵技术实践和酶的应用
[考纲要求]　1.发酵食品加工的基本方法(A)。2.酶在洗涤等方面的应用(B)。3.制备和应用固相化酶(A)。4.实验：(1)果酒和果醋的制作(b)；(2)腐乳的制作(a)；(3)探究酶在洗涤方面的作用(b)；(4)酵母细胞的固定化技术(b)。
考点一　果酒、果醋及腐乳的制作

1．果酒和果醋的制作
(1)制作原理与发酵条件
项目
果酒制作
果醋制作
菌种
酵母菌
醋酸菌
菌种
来源
附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
变酸酒表面的菌膜
发酵
过程
有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：
C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量
氧气、糖源充足时：C6H12O6＋2O22CH3COOH＋2CO2＋2H2O＋能量；缺少糖源、氧气充足时：
C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
温度
一般酒精发酵18～25 ℃，繁殖最适为20 ℃左右
最适为30～35 ℃
条件
前期：需氧，后期：无氧
需要充足的氧气
时间
10～12天
7～8天

(2)制作流程
挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵
　　　　　　　　　　 ↓　　　　↓
　　　　　　　　　　 果酒　　　果醋
2．腐乳的制作
(1)制作原理
毛霉等微生物能产生蛋白酶、脂肪酶等，可分解有机物。
①蛋白质氨基酸＋小分子的肽。
②脂肪甘油＋脂肪酸。
(2)制作流程
直接接种或利用空气中的毛霉孢子
↓

↓

↓

(3)影响腐乳品质的条件
项目
说明
水的控制
豆腐含水量以70%为宜，用含水量过高的豆腐制作腐乳，不易成形；用含水量过低的豆腐制作腐乳，不利于毛霉的生长
盐的控制
豆腐毛坯∶盐＝5∶1，盐浓度过高会影响腐乳的口味；盐浓度过低，腐乳易腐败变质
酒的控制
酒精含量一般控制在12%左右。酒精含量过高，使腐乳成熟时间延长；酒精含量过低，杂菌繁殖快，豆腐易腐败
温度控制
温度应保持在15～18 ℃，适合毛霉生长
发酵时间
发酵时间影响生化反应速率及生化产物的量
香辛料
具有调味和杀菌的作用，也会影响腐乳的风味或质量

归纳总结　传统发酵技术中三种常用菌种的比较
项目
酵母菌
醋酸菌
毛霉
生物学分类
真核生物
原核生物
真核生物
代谢类型
异养兼性
厌氧型
异养需
氧型
异养需
氧型
发酵条件
前期需氧，
后期不需氧
一直需氧
一直需氧
生长适宜
温度
18～25 °C
30～35 °C
15～18 °C
生产应用
酿酒、发面
酿醋
制作腐乳


1．判断下列关于果酒与果醋制作的叙述
(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸(　×　)
(2)酵母菌是嗜温菌，所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度(　×　)
(3)在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长(　√　)
(4)在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时，需给发酵装置适时排气(　√　)
(5)在制作果酒、果醋时，适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖(　√　)
(6)利用葡萄发酵产生果酒的后期，加入醋酸菌即可产生醋酸(　×　)
2．判断下列关于腐乳制作的叙述
(1)制作腐乳的菌种只有毛霉(　×　)
(2)腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶(　√　)
(3)将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量(　×　)
(4)在腐乳制作过程中加入香辛料既能调节风味，还具有防腐杀菌作用(　√　)
(5)在腐乳制作过程中，盐的用量要适宜，酒的含量一般控制在12%左右(　√　)

如图为果酒和果醋制作的实验装置图，据图分析：

(1)甲、乙、丙的作用分别是什么？
提示　通入空气(氧气)、排气、取样(对发酵的情况进行及时的监测)。
(2)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？为什么？
提示　不恰当，因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且不能将排气口淹没。
(3)醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都需要打开，请说明原因。
提示　醋酸菌是好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。
(4)果酒搁置时间过久为什么会有酸味？
提示　醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸。

命题点一　果酒、果醋制作原理的理解
1．(2019·淮安调研)如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化，下列叙述正确的是(　　)

A．过程①和②都只能发生在缺氧条件下
B．过程①和③都发生在酵母菌细胞的线粒体中
C．过程③和④都需要氧气的参与
D．过程①～④所需的最适温度基本相同
答案　C
解析　有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，均发生在细胞质基质中，产物是丙酮酸，而丙酮酸产生乙醇只能发生在无氧呼吸过程中，A、B项错误；③过程属于有氧呼吸第二、三阶段，第三阶段需要氧气参与，④过程是制作果醋的过程，需醋酸菌参与，醋酸菌是一种好氧细菌，因此④过程也需要氧气参与，C项正确；制作果酒时，最适温度为18～25 ℃，而制作果醋时，最适温度为30～35 ℃，D项错误。
2．果酒是以新鲜水果或果汁为原料，经全部或部分发酵配制而成的，酒精度为7%～18%。在果酒的基础上继续发酵可得到果醋。下列有关果酒和果醋制作的叙述中，正确的是(　　)
A．果酒和果醋的制作都是由酵母菌完成的
B．在果酒制作过程中要定期拧松瓶盖排放CO2
C．传统的葡萄酒制作一定需要人工接种菌种
D．葡萄汁装入发酵瓶时，要将瓶装满
答案　B
解析　果酒的制作离不开酵母菌，果醋的制作由醋酸菌完成，A错误；在果酒制作过程中，定期排放CO2，避免容器内压力过大，B正确；传统的葡萄酒制作中起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌，C错误；葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，D错误。
命题点二　果酒、果醋制作的过程和装置分析
3．(2018·海南，30)葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的。酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。

回答下列问题：
(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是____________________________________________________________________
_______________________________________________(答出两点即可)。
(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约1/3的空间，这种做法的目的是________________________
__________________________________________________________(答出两点即可)。
(3)某同学若用乙装置进行发酵，并设置两个不同处理组(乙A和乙B)，乙A装置中保留一定量的氧气，乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势，如曲线图所示。

图中曲线①、②、③依次表示____________、____________、____________含量的变化趋势。
(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于________生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于________(填“自养”或“异养”)生物。
答案　(1)不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染
(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出　(3)乙A中的氧气　乙B中的酒精　乙A中的酒精　(4)兼性厌氧　异养
解析　(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染。(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约1/3的空间，这种做法的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出。(3)分析题意可知，图中曲线①、②、③依次表示乙A中的氧气、乙B中的酒精、乙A中的酒精含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于兼性厌氧生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于异养生物。
4．葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关知识回答下列问题：
(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程，发挥作用的微生物是________________。
(2)该微生物通过无氧呼吸可分解____________，产生的终产物是___________和__________。
(3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲同学和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是______________________________，导致发酵中出现的主要异常现象是____________________________；丙同学的错误是_______________________，导致发酵中出现的主要异常现象是_________________________________________。
上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是____________、____________、____________。

(4)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作的错误是_______________________________________________________________
_________________________。
答案　(1)酵母菌　(2)葡萄糖　酒精　CO2　(3)未夹住发酵瓶的充气管　发酵液从充气管流出，发酵液变酸　瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口　排气时发酵液从排气管流出　葡萄醋　葡萄酒　葡萄酒 (4)未及时排气
解析　在制作各种酒的过程中，常用酵母菌作菌种；酒精发酵是在无氧条件下进行的，甲同学未夹住发酵瓶的充气管，从而使氧气进入瓶内，导致酵母菌进行有氧呼吸，产生较多的二氧化碳，使发酵液从充气管流出，发酵液变酸；丙同学的错误是瓶中发酵液过多，淹没了排气管，抑制了发酵的进行，一般发酵液不得超过容器体积的2/3；上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是葡萄醋、葡萄酒、葡萄酒。在发酵过程中，若不能及时排气，可能会导致发酵瓶内气压过大冲开瓶塞。
科学探究　果酒和果醋发酵装置的设计思路
(1)因酵母菌的繁殖需要氧气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需要氧气。因酵母菌产生酒精是在无氧条件下，应控制氧气的进入，故应在充气口设置开关。
(2)由于在发酵过程中都产生CO2，因此需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。
(3)因要对发酵的情况进行及时监测，应设置出料口便于取料。
命题点三　腐乳的制作原理和过程分析
5．(2017·江苏，10)下列关于“腐乳的制作”的实验，叙述正确的是(　　)
A．控制发酵温度的主要目的是腐乳调味
B．腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用
C．毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉
D．成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生
答案　B
解析　温度通过影响酶的活性影响腐乳发酵，控制发酵的温度主要有利于毛霉等微生物的生长和腐乳发酵，A项错误；香辛料和料酒都能抑制微生物的生长，具有防腐作用，B项正确；毛霉的主要作用是产生蛋白酶和脂肪酶，将蛋白质和脂肪分解成小分子化合物，C项错误；成品腐乳表面的粘性物质主要是毛霉产生的，毛霉属于真菌，D项错误。
6．腐乳是我国民间传统发酵食品，味道鲜美，营养丰富，风味独特，易于消化。请回答下列问题：
(1)在腐乳的制作中，起主要作用的微生物是________，它与乳酸菌在结构上的主要区别是________________________________________________________________________。
(2)腐乳含有丰富的氨基酸、甘油、脂肪酸等小分子物质，与此有关的物质变化有____________
___________________________________________________________________。
参与这些物质变化的酶有__________________________________________________________
_______________________。
(3)腐乳的制作过程中需加盐腌制，那么用盐腌制的目的是______________________________
_________________________________________________________________________。
要控制盐的用量，因为_____________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(4)在腐乳的制作中，卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的。卤汤中酒的含量应控制在12%左右的原因是______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)毛霉　毛霉有由核膜包被的细胞核 (2)蛋白质→小分子的肽、氨基酸，脂肪→甘油、脂肪酸　蛋白酶、脂肪酶　(3)抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期的制作过程中不会过早酥烂　盐的浓度过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味　(4)酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败
解析　(1)在腐乳的制作中，起主要作用的微生物是毛霉，毛霉为真核生物，乳酸菌为原核生物，毛霉与乳酸菌在结构上的主要区别是毛霉有由核膜包被的细胞核。(2)腐乳的制作主要是利用了毛霉等真菌，因为毛霉能产生蛋白酶和脂肪酶，它们能将大分子物质水解成小分子物质，从而易于吸收。与此有关的物质变化有蛋白质→小分子的肽、氨基酸，脂肪→甘油、脂肪酸。(3)腐乳的制作过程中用盐腌制的目的是盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；加盐还可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期的制作过程中不会过早酥烂。但要控制盐的用量，因为盐的浓度过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。(4)在腐乳的制作中，卤汤中酒的含量应控制在12%左右，若酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；若酒精含量过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败。
考点二　酶的研究及应用

1．探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)加酶种类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。
(2)作用原理：将大分子的蛋白质、脂肪、淀粉和纤维素分解为小分子物质，提高洗衣粉的去污能力。
(3)实验设计(用对应数字填写下表)
探究内容
自变量
无关变量
普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果
①
②③④⑤⑥
不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果
④
①②③⑤⑥
不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果
①
②③④⑤⑥

①洗衣粉的种类　②污染物的种类　③洗衣粉的用量　④反应温度　 ⑤搅拌时间　⑥布料质地
2．酶和酵母细胞的固定化
(1)常用的几种固定方式

①是包埋法，是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。
②是化学结合法，是将酶或者细胞相互结合或者结合到载体上。
③是物理吸附法，是将酶或者细胞吸附在载体表面上。
(2)酵母细胞的固定化及发酵
酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制聚乙烯醇—海藻酸钠溶液→酵母菌—聚乙烯醇—海藻酸钠溶液→固定化酵母细胞→冲洗→发酵。

(1)用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型的加酶洗衣粉好(　×　)
(2)棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤(　×　)
(3)CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠(　√　)
(4)固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显(　√　 )

某一实验小组的同学，通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验装置如下图，请分析：

(1)图中a、b、c分别是什么？
提示　a是固定化酵母细胞，b是反应柱，c是筛板。
(2)从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是什么？
提示　葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞失水过多而死亡。
(3)要想得到较多的酒精，加入反应液后应关闭活塞1和活塞2。
(4)图中的长导管有什么用途？
提示　释放CO2，防止空气中的杂菌进入反应柱。

命题点一　酶的性质和应用的分析
1．(2018·南京质检)加工橘子罐头，采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)会产生严重污染。目前，使用酶解法去除橘络，可减少污染。下列生长在特定环境中的四类微生物，不能产生所用酶的是(　　)
A．生长在麦麸上的黑曲霉
B．生长在酸奶中的乳酸菌
C．生长在棉籽壳上的平菇
D．生长在木屑上的木霉
答案　B
解析　橘络、麦麸、棉籽壳和木屑的主要成分都是纤维素，因为黑曲霉、平菇、木霉能产生纤维素酶，所以这些物质可以被利用。由于乳酸菌不能产生纤维素酶，因而不能去除橘络。
2．有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉，实验分为两组，一组衣物用加酶洗衣粉洗涤，另一组衣物用普通洗衣粉洗涤，该实验设计缺少(　　)
A．用加酶洗衣粉洗涤和用适量普通洗衣粉洗涤的对照
B．既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤(即只用清水)的对照
C．用普通洗衣粉洗涤和用少量加酶洗衣粉洗涤的对照
D．用少量普通洗衣粉洗涤和用大量加酶洗衣粉洗涤的对照
答案　B
解析　该实验的自变量是洗衣粉的种类。实验设计应分为三组，其中实验组有两组，一组用加酶洗衣粉，一组用普通洗衣粉，另外应有一个空白对照组，既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤，而是用清水洗涤。
命题点二　固定化酶和固定化酶的应用
3．如图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述不正确的是(　　)

A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母细胞混合制备混合液
B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C．图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触
D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
答案　A
解析　刚溶化的海藻酸钠要冷却至室温，才能与活化的酵母细胞混合制备混合液，以免高温使酵母细胞失活；混合液加入CaCl2溶液进行固定化酵母细胞，CaCl2的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠；发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母细胞充分接触，以利于发酵过程的顺利进行；制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤(去除残留的CaCl2)后再转移到图2装置中进行发酵。
4．为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如图。请回答：

(1)与利用游离酵母生产啤酒相比，利用固定化酵母的优点有____________________________
___________________________________________________。
(2)本实验结果表明，随氯化钙浓度的增大，凝胶珠机械强度增大，完整率__________。
(3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为__________。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是_______________________________
________________________________________________________________________。
(4)用海藻酸钠作为载体包埋酵母细胞，溶解海藻酸钠时最好采用______________的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠溶液应____________后，再与已活化的酵母细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致____________________，固定效果大大降低。
答案　(1)可多次使用、便于产物分离、提高产品质量等
(2)增加
(3)2.0 mol/L　凝胶珠机械强度过大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部
(4)小火或间断加热　冷却至室温　酵母细胞从颗粒中漏出
解析　(2)由曲线知，随着氯化钙浓度的增大，凝胶珠的完整率增加。(3)氯化钙浓度为2.0 mol/L时，发酵产生的酒精度最高；当氯化钙浓度过高时会使凝胶珠机械强度过大，影响凝胶珠的通透性从而影响糖进入颗粒内部。(4)为防止发生焦糊，溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热的方法；为保护活化的酵母细胞的活性，溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却到室温后再与已活化的酵母细胞混合。
矫正易错　强记长句

1．选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，并除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的，且不要太干净，以防洗去野生型酵母菌。
2．防止发酵液被污染的方法：榨汁机要清洗干净并晾干；发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤；装入葡萄汁后要封闭充气口。
3．葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液。
4．腐乳的制作需要多种微生物参与，但主要是毛霉的作用。通过脂肪酶、蛋白酶等酶的作用，将一些大分子物质水解成小分子物质。
5．腐乳的风味主要取决于卤汤和酒的作用。
6．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶 、脂肪酶 、淀粉酶 、纤维素酶。其中应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
7．海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。

下表为传统发酵食品的制作装置图，请据图分析：
食品
果酒
果醋
腐乳
制作装
置或操
作步骤




1.图中利用的主要菌种依次为酵母菌、醋酸菌、毛霉；其中属于真核生物的是酵母菌、毛霉，因为它们具有以核膜为界限的细胞核。
2．甲～丙装置或者步骤是否存在缺陷？试具体分析：甲装置中排气管不应插入到发酵液内，丙装置接种应在“加盐”之前，不应在“加盐”后接种。
3．甲装置留有1/3空间的目的是：(1)先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵；(2)防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
4．在腐乳制作过程中要注意豆腐的含水量、制作过程中的加盐量及酒与香辛料的量。
重温高考　演练模拟
1．(2018·江苏，16)某高校采用下图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是(　　)

A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案　B
解析　利用酵母菌进行酒精发酵时，一般将温度控制在18～25 ℃，因此夏季生产果酒时，需要对发酵罐体进行降温处理，A正确；发酵过程中，进气口阀门应该关闭，以保证发酵罐的无氧环境，使酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，B错误；正常发酵过程中，由于酵母菌进行无氧呼吸产生CO2，所以发酵罐内的压力增大，高于大气压，C正确；葡萄酒的发酵过程消耗葡萄糖，所以可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。
2．(2018·江苏，14)下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是(　　)
A．用温水使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞
B．进行包埋时，用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要适宜
C．注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状
D．包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性
答案　D
解析　溶解海藻酸钠时，应先加水，小火间断加热并不断搅拌，完全溶化后用蒸馏水定容，冷却至室温后加入活化的酵母细胞充分搅拌，使其混合均匀，再固定，A错误；进行包埋时，CaCl2溶液的作用是让胶体聚沉，使海藻酸钠形成凝胶珠，不是用于悬浮细胞，B错误；滴加时注射器或滴管不能贴近液面，否则凝胶珠会呈蝌蚪状，C错误；制作成功的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性，D正确。
3．(2018·江苏，21)下列关于加酶洗衣粉的叙述，错误的是(多选)(　　)
A．洗衣粉中添加的酶通常是由微生物发酵生产而来
B．洗衣粉中的蛋白酶通常会将添加的其他酶迅速分解
C．在50 ℃热水中用加酶洗衣粉洗衣时，其中的酶会迅速失活
D．加酶洗衣粉受潮后重新晾干保存，不会影响其中酶的活性
答案　BCD
解析　洗衣粉中添加的酶通常是由微生物发酵生产而来，A正确；洗衣粉中的酶往往通过特殊的化学物质将酶层层包裹，因此蛋白酶不会将添加的其他酶迅速分解，B错误；加酶洗衣粉的使用过程中水温以30～50 ℃为宜，其中的酶具有耐较高温度的特点，C错误；加酶洗衣粉受潮后，酶表面的保护剂会被破坏，酶的活性会受到影响，D错误。
4．(2017·江苏，12)固定化单宁酶应用于茶饮料加工，可消除其中的苦涩味。下列有关叙述正确的是(　　)
A．在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白
B．化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小
C．温度、pH 和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性
D．酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分
答案　C
解析　单宁酶纯化需用电泳法去除杂蛋白，A错误；吸附法对单宁酶活性影响更小，B错误；温度、pH 和重金属离子都能影响酶的空间结构进而影响酶的活性，C正确；固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分与酶的专一性有关，D错误。
5．(2015·江苏，20)下图为制备人工种子部分流程示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织
B．该过程以海藻酸钠作为营养成分，以CaCl2溶液作为凝固剂
C．可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，为胚状体提供碳源
D．包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏
答案　C
解析　A项错，胚状体是愈伤组织再分化得到的；B项错，海藻酸钠是凝固剂；C项对，在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，不仅为胚状体提供能量，而且是培养物渗透压的主要调节物；D项错，凝胶珠具有空间网状结构，不隔绝空气。

一、选择题
1．某种生物活性洗衣粉包装袋上印有以下资料，下列对资料表明的信息理解错误的是(　　)
成分
·蛋白酶　　0.2%
·清洁剂　　15%
用法
·洗涤前先将衣服浸于溶有洗衣粉的水中数小时
·使用温水效果最佳
·切勿使用60 ℃以上的水

①这种洗衣粉较易清除衣服上的蛋清污渍　②在60 ℃以上的水中，蛋白酶会失去活性　③该洗衣粉可洗涤各种污渍的衣料　④该蛋白酶能够水解各种蛋白质
A．①② B．③④ C．①④ D．②③
答案　B
解析　该洗衣粉包装袋上印有蛋白酶0.2%，说明这种洗衣粉较易清除衣服上的蛋清污渍。但是蛋白酶的种类较多，每种蛋白酶的作用都有适宜的温度和pH，因此，该蛋白酶不可能水解所有的蛋白质。该洗衣粉可洗涤含蛋白质污渍的衣料而不能处理各种污渍的衣料。洗衣粉用法中提示使用温水效果最佳，若使用60 ℃以上的热水，则会因温度过高而使蛋白酶活性降低或失去活性。
2．(2018·苏州质检)下列有关传统发酵技术及其在食品生产中应用的叙述，正确的是(　　)
A．酿酒过程中密封的时间越长，产生的酒精量就越多
B．酿制果醋所需酵母菌和醋酸菌的发酵底物、条件相同
C．制作腐乳时需利用毛霉产生的酶分解豆腐中的蛋白质等物质
D．制作果酒、果醋的微生物须在无菌条件下才能发酵
答案　C
解析　酒精是酵母菌无氧呼吸产生的，在一定的时间内，密封的时间越长，产生的酒精量就越多，但酒精达到一定浓度会抑制无氧呼吸，导致酒精不再增加，A错误；酿制果醋的过程是酵母菌通过无氧呼吸产生果酒，再利用醋酸菌发酵成果醋，前者的发酵底物是糖类，条件是18～25 ℃、无氧，后者的发酵底物是酒精，温度是30～35 ℃、需氧，B错误；制作腐乳主要利用的是毛霉分泌的蛋白酶和脂肪酶，它们能够分解豆腐中的蛋白质、脂肪等物质，C正确；自然发酵时，葡萄汁等没有严格灭菌，酵母菌、醋酸菌也能发酵，D错误。
3．(2018·江苏苏、锡、常、镇三模)下列关于酶制剂和固定化酵母细胞的叙述，正确的是(　　)
A．从酶的固定方式看，吸附法比交联法对酶活性影响大
B．可用海藻酸钠包埋消化酶制成多酶片用于缓解消化不良症状
C．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，主要目的是防止杂菌污染
D．探究不同加酶洗衣粉洗涤效果实验中，水温和浸泡时间都属于无关变量
答案　D
解析　交联法是将酶相互连接起来，而吸附法是将酶吸附在载体表面上，可见交联法对酶活性影响较大，A错误；消化酶分子较小，易从包埋材料中漏出，因此不使用包埋法固定消化酶，B错误；将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，主要目的是洗去CaCl2，C错误；探究不同加酶洗衣粉洗涤效果实验中，不同加酶洗衣粉是实验的自变量，而水温和浸泡时间等都属于无关变量，D正确。
4．(2018·江苏南通考前卷五)小球藻可用于污水净化，其繁殖能力(生长量)在一定程度上可以反映藻细胞消耗N、P等的能力。科研人员比较游离小球藻和用海藻酸钠固定化后的小球藻生长量变化，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)

A．本研究中固定化小球藻采用的方法是包埋法
B．实验中可用CaCl2浸泡凝胶珠使其形成稳定结构
C．结果表明固定化小球藻的生长期较短、生长速率慢
D．使用固定化小球藻有利于重复使用且可避免水体二次污染
答案　C
解析　小球藻是单细胞绿藻，固定化细胞常用包埋法，A正确；凝胶珠经CaCl2浸泡会形成稳定的结构，B正确；图示实验结果表明，固定化小球藻的生长期较长、生长速率慢，C错误；固定化细胞的优点是可重复使用且可避免水体二次污染，D正确。
5．(2018·盐城三模)在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验中，变量控制方法不正确的是(多选)(　　)
A．实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑
B．若采用手洗法进行去污操作，需尽可能保证各组洗涤用力程度、时间等基本相同
C．水温属于本研究的变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定
D．水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多，实验效果越好
答案　ACD
解析　实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中要考虑相同且适宜，A错误；水温属于本研究的自变量，实验过程中，各组实验温度应该不同，C错误；水的用量和布料的大小是成正比的，但不是布料越大、水量越多，实验效果就越好，D错误。
二、非选择题
6．(2018·江宁调研)某果酒厂的果酒滞销，计划将生产的部分果酒“转变”为果醋。研究人员设置了如图所示的装置，其中乙瓶为发酵瓶。请回答下列问题：

(1)大规模工业化生产果酒时，需要向果汁中接种纯净的__________(菌种)，整个生产过程需要在__________条件下进行。
(2)在乙瓶中，当缺少糖源时，醋酸菌先将酒精变为____________，最后变为醋酸。在果醋发酵过程中，需要不断向乙瓶中通入无菌空气，原因是__________________________；温度应控制在________________。
(3)可以用__________来检验丙瓶中是否含有酒精，在酸性条件下，该物质与酒精反应使溶液呈________色。
答案　(1)酵母菌　无菌　(2)乙醛　醋酸菌为好氧细菌　30～35 ℃　(3)重铬酸钾　灰绿
解析　(1)大规模工业化生产果酒时，为了提高果酒的品质，需要向果汁中接种纯净的酵母菌菌种，整个生产过程需要在无菌条件下进行。(2)醋酸菌为好氧细菌，当缺少糖源时，醋酸菌在有氧条件下将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。由于醋酸菌的最适生长温度为30～35 ℃，因此，应将发酵温度控制在此温度范围内。(3)在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应使溶液呈现灰绿色。
7．(2018·江苏南通考前卷三)某科研小组采用80 ℃水浴溶化海藻酸钠，固定黑曲霉孢子(含β－葡萄糖苷酶)，并进行相关催化实验，请分析回答问题：
(1)此实验过程中采用80 ℃水浴代替小火或者间断加热法溶化海藻酸钠，其优点是_________
___________________________________。溶化的海藻酸钠加入黑曲霉孢子悬浮液前一定要进行______________处理，海藻酸钠的最终质量分数需控制在3%，原因是___________________
____________________________________。
(2)实验过程中，初形成的凝胶珠放在CaCl2溶液中静置30 min，目的是____________________
____________________。
(3)β－葡萄糖苷酶能催化大豆苷水解为大豆苷元，pH和温度对游离孢子和固定化凝胶珠中β－葡萄糖苷酶活性影响的结果如图表所示，由图表可知：研究pH和温度对葡萄糖苷酶活性影响时，温度和pH应分别控制为__________、______________；与游离孢子相比，固定化凝胶珠中β－葡萄糖苷酶的pH适宜范围________(填“增大”或“减小”)，热稳定性____________(填“提高”或“降低”)。

处理温度/℃
转化率/%
游离孢子
固定化凝胶珠
30
100
100
40
99
100
50
98
99
60
65
98
70
29
92
80
5
50
90
0
10

注：转化率＝×100%。
答案　(1)80 ℃水浴加热能准确控制温度，溶化过程不会出现焦糊，且溶化时间短　冷却　海藻酸钠浓度太高不易形成凝胶珠，浓度太低包埋的黑曲霉孢子少　(2)形成稳定的网状凝胶结构　(3)30 ℃　4.8　增大　提高
解析　(1)此实验过程中采用80 ℃水浴代替小火或者间断加热法溶化海藻酸钠，其优点是80 ℃水浴加热能准确控制温度，溶化过程不会出现焦糊，且溶化时间短。溶化的海藻酸钠加入黑曲霉孢子悬浮液前一定要进行冷却处理，以免杀死黑曲霉孢子。海藻酸钠的最终质量分数需控制在3%的原因是海藻酸钠浓度太高不易形成凝胶珠，浓度太低包埋的黑曲霉孢子少。(2)实验过程中，初形成的凝胶珠放在CaCl2溶液中静置30 min的目的是形成稳定的网状凝胶结构。(3)表中信息显示：当处理温度为30 ℃时，游离孢子和固定化凝胶珠的转化率均最高，随温度的升高，游离孢子的转化率降低的幅度较固定化凝胶珠的转化率降低的幅度大；分析曲线的变化趋势可知：当pH为4.8时，游离孢子和固定化凝胶珠的转化率均最高，pH高于或低于4.8时，游离孢子的转化率降低的幅度较固定化凝胶珠的转化率降低的幅度大。可见，研究pH和温度对葡萄糖苷酶活性影响时，温度和pH应分别控制为30 ℃、4.8。与游离孢子相比，固定化凝胶珠中β－葡萄糖苷酶的pH适宜范围增大，热稳定性提高。
8．某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明。
成分：含碱性蛋白酶等。
用法：洗涤前先将衣服浸于洗衣粉水内数小时，使用温水效果最佳。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料，用后彻底清洗双手。
请回答下列问题：
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如图所示装置进行实验。

该实验的目的是_________________________________________________________。
(2)一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考上述(1)的实验材料及方法进行了如下实验，并把结果用曲线图A、B表示。

①由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为__________。
②在0 ℃和75 ℃时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再度回到45 ℃，后者的催化作用已不能恢复，这是因为_______________________________________________________。
③该学生在实验过程中可通过观察____________________________来判断酶的催化效率。
(3)该加酶洗衣粉的去污原理是____________________________________________________。
(4)大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为___________
________________________________________________________________________。
答案　(1)检查该洗衣粉是否含蛋白酶
(2)①45 ℃　②在75 ℃时，酶的活性已丧失　③胶片上的蛋白膜消失所用时间的长短
(3)蛋白酶能将污垢中的蛋白质分解为易溶于水的小分子
(4)酶本身无毒，含量少，又能被微生物分解，不会引起富营养化，可减少对环境的污染
解析　实验的目的是检验洗衣粉中是否含有蛋白酶；由图中曲线可以得知，该加酶洗衣粉的最适温度约为45 ℃，酶在高温下其结构会被破坏，导致其活性丧失。
9．根据下列材料，回答下列问题：
材料　科学家发现，几乎所有的酶都可以在各种不同的微生物中找到，而微生物有繁殖快、产量高等优点，所以微生物成了酶制剂的主要原料。从20世纪70年代开始，人们找到了一种方法可以设计连续操作的生物反应系统，即固定化酶。科学家将酶或生产酶的细菌以一定的方法固定在某种载体上，这样生产原料从载体的一头流入，产品就从载体的另一头流出，而酶可以重复使用。酶工程具有简便易行、见效迅速、耗能低、废物少等优点。
(1)以上材料体现了科学技术的发展是不断提出问题和解决问题的动态过程，介绍了从______
到___________，再到___________的发展过程。
(2)请列举利用固定化酶技术的应用实例。
___________________________________________________________________________。
(3)固定化酶在生产实践中的优点有_________________________________________________
______________________________________________________________________。
(4)固定化酶和固定化细胞通常采用的方法有____________、____________、____________。
答案　(1)酶　固定化酶　固定化细胞　(2)利用固定化葡萄糖异构酶技术生产高果糖浆(答案合理即可)　(3)可反复使用；既能与反应物接触，又能与产物分离　(4)包埋法　化学结合法　物理吸附法
10．(2018·江苏扬、通、泰、徐、淮、宿、连七市高三调研)图1表示研究人员为筛选纤维素酶高产菌株进行的相关实验流程，其中透明圈是微生物在固体培养基上消耗特定营养物质形成的。请回答下列问题：


(1)本实验中，选择蘑菇培养基质作为纤维素酶高产菌株的来源，这是因为_________________
_________________________________________________________________________。
(2)筛选用的培养基应以__________作为唯一碳源，并在配制培养基时加入________作为凝固剂。筛选时应选择D/d比值较大的菌株，因为这一指标值越大说明
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图2、图3是研究纤维素酶的最适温度和热稳定性的结果。
①研究纤维素酶的热稳定性时，首先将纤维素酶液置于35～65 ℃的不同温度条件下保温2 h，再取上述不同温度处理的纤维素酶液和____________________________，并在________℃下测定纤维素酶的催化速率，计算酶活性残留率。
②生产中使用该纤维素酶时，最好将温度控制在40 ℃左右，依据是_______________________
_______________________________________________________________________。
答案　(1)蘑菇培养基质中富含纤维素，会聚集较多的纤维素分解菌　(2)纤维素　琼脂　单个菌体产生的纤维素酶的活性越强　(3)①未经保温处理的纤维素酶液　50　②该温度下，纤维素酶的热稳定性高，作用时间持久，且酶活性相对较高
解析　(1)从生物与环境适应性角度分析，能大量合成纤维素酶的微生物应该生活在纤维素丰富的环境中，而蘑菇培养基质以植物秸秆等为主，含有丰富的纤维素，能聚集较多的纤维素分解菌。(2)在以纤维素为唯一碳源的培养基中能够增殖的微生物一定能够合成纤维素酶，所以筛选用的培养基应以纤维素作为唯一碳源，在配制培养基时可加入琼脂作为凝固剂。在培养过程中，透明圈直径越大，说明微生物产生的纤维素酶越多，而菌落直径越小，说明微生物数量越少，因此透明圈直径与菌落直径比值的大小反映微生物单细胞产生的纤维素酶的活性大小，该比值越大，则纤维素酶活性越大。(3)①酶热稳定性测量中，酶活性残留率是指酶分子在一定温度条件下，一段时间后的催化活性与未保温处理前酶催化活性的比值。因此，在实验中需要设置对照(没有进行温度处理的酶活性测量)。在进行酶活性测定时，提供的温度应选择最适温度，根据图2实验可知，纤维素酶催化的最适温度在50 ℃左右。②在生产中，使用酶催化时，酶有钝化现象(催化活力逐渐下降)，因此，考虑到生产成本和可持续生产，需要特别注意尽可能保证酶具有较高的热稳定性。