Question

科研人员利用固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇，下图1表示相关的工艺流程，图2为不同固定化酵母接种量对发酵的影响。请回答下列问题：

（1）图1的步骤①中，溶化海藻酸钠时要__________________，以防止焦糊。步骤②中加入果胶酶的作用是__________________。观察形成凝胶珠的性状，如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明__________________。

（2）图1的步骤③中进行增殖培养的目的是__________________。步骤④体现了固定化酵母________________________________________________的优点。

（3）由图2可知，固定化酵母接种量为____________时酒精产量最高，接种量过高，酒精产量反而有所降低的原因是_________________________________________。

（4）生产实践中，可以通过_________________________（方法）来逐渐提高固定化酵母对较高浓度糖液的耐受性，从而达到提高发酵效率的目的。

Answer

小火加热或间断加热 分解果胶，提高甜菜汁的出汁率和澄清度 海藻酸钠浓度偏高，制作失败 增加酵母菌的数量，提高发酵效率 容易与产物分离，并能重复使用 15% 酵母菌自身消耗大量的糖分，使得酒精的产量降低 缓慢提高发酵糖液浓度

【解析】

题图图1中步骤①表示配置海藻酸钠溶液固定酵母细胞的过程，步骤②表示榨汁、加酶、过滤后获取的甜菜汁的过程，步骤③表示固定的酵母细胞的增殖，步骤④表示固定化酵母细胞反复与发酵糖液混合、分离的过程。
图2显示，固定化酵母菌接种量为5%时，酒精的产量最低，残糖量最少；在固定化酵母菌接种量为5%-15%时，酒精含量逐渐升高，残糖量逐渐减少。

（1）步骤①中配置海藻酸钠溶液时，为防止海藻酸钠焦糊，在加热时要注意小火加热或间断加热，直到海藻酸钠溶化为止。步骤②中榨取的甜菜汁含有果胶，因其不溶于水，会影响出汁率，且导致果汁浑浊，因此该步骤使用果胶酶分解果胶，瓦解细胞壁，以提高甜菜汁的出汁率和澄清度，如果制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则可能是海藻酸钠浓度偏高，导致制作失败。
（2）步骤③是酵母菌快速增殖的过程，可以增加酵母菌的数量，提高发酵效率，步骤④循环利用体现了固定化酵母容易与产物分离，并能重复使用的优点，提高了生产效率。
（3）结合分析可知，固定化酵母接种量为15%时对应的酒精含量值达到最大值，接种量超过15%，则会因为菌种数量大，自身的生长会大量消耗反应物，导致酒精产量降低。
（4）生产实践中，为了使固定化酵母更适于甜菜糖液的发酵环境，可以通过缓慢提高发酵液糖度的方法提高固定化酵母对发酵糖液的耐受性，从而达到提高发酵效率的目的。