酵母菌属于真核生物，在发酵工程中有着举足轻重的地位。在高中生物学中关于酵母菌的内容也属于重点学习的知识；关于酵母菌的试题具有代表性、典型性，综合性也较强，在各种考试中都有其知识的试题设计，下面笔者就此介绍一组与酵母菌有关的试题，以资参考。

 

例1．在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖、糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧渐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多。当糖浓度下降一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形的物质和鲜啤酒。

 

根据上述过程回答以下问题：

 

⑴该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是                         。

 

⑵初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是                             。

 

⑶经测定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其他发酵产物，其余1.5%则是用于                                 。

 

⑷请写出由麦芽糖→ 葡萄糖 →酒精的反应方程式                       。

 

⑸如果酵母菌消耗的糖（设为麦芽糖，其分子量为342）有98.5%（质量分数）形成了酒精（分子量为46.0）和其他发酵产物。设有500t麦芽汁，其中麦芽糖的质量分数为8.00%，发酵后最多能生产酒精浓度为3.20%（质量分数）的啤酒多少吨？

 

⑹啤酒的风味主要取决于所采用的酵母菌株。某酒厂的菌株产生了30年，繁殖3000余代，风味不减当年。其主要原因是                            。

 

【命题思路】该题是以实际生产中的啤酒发酵过程为背景材料的生物和化学的综合应用题。体现了“能力立意”的命题指导思想，主要考查学生能力的全面性，包括知识的相互渗透，交叉与综合，理论联系实际，及运用所学相关学科的知识分析、解决实际问题的能力，着力于培养学生的创新意识与创新思维，充分体现了理科综合能力考试的命题指导思想。

 

【解析】首先要明确啤酒发酵的过程及啤酒的主要成分是酒精和麦芽糖。⑴该题比较简单，主要考查学生对基础知识的理解能力，啤酒生产中产生的泡沫的多少反映的是酵母菌代谢过程中CO2的生成量。由题意“初期糖度下降；产生白色泡沫”，此时麦芽汁中充有溶解氧，酵母菌进行有氧呼吸。“溶解氧渐渐耗尽后，糖度加速降低，酒精浓度渐渐上升，泡沫不断增多”，说明酵母菌进行的是无氧呼吸（发酵），生成酒精和二氧化碳。因此酵母菌异化作用的特点是既能进行有氧呼吸又能进无氧呼吸。⑵酵母菌有两种繁殖方式，一是在环境条件适宜的情况下进行出芽生殖，其繁殖速度较快；二是在环境条件恶劣的情况下进行有性生殖，其繁殖速度较慢，所以初期酵母菌繁殖迅速主要是在有氧条件下进行的出芽生殖。⑶酵母菌异化作用消耗了大量的糖，大部分形成酒精和其他发酵产物，其余1.5%则用于酵母菌自身的生长和繁殖。⑷由麦芽糖→ 葡萄糖 →酒精的反应方程式是：

 

C12H22O11+H2O 2C6H12O6，C6H12O6 2C2H5OH+2CO2，

 

⑸主要考查学生的化学知识、数学等综合能力，由500t麦芽汁发酵后产生的啤酒质量为

 

 

⑹该题难度稍大，主要考查学生对基础知识的应用能力，因“啤酒的风味主要取决于所采用的酵母菌株”，实则指其遗传的稳定性。酵母菌有两种繁殖方式：有性生殖和无性繁殖（出芽生殖），有性生殖具有更大的变异力，而无性繁殖有利于母本性状的保持。

 

【参考答案】

 

⑴既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸。

 

⑵出芽生殖

 

⑶酵母菌自身的生长和繁殖

 

⑷C12H22O11+H2O 2C6H12O6，C6H12O6 2C2H5OH+2CO2

 

⑸66.2t

 

⑹ 酵母菌无性生殖

 

例2．某一酒厂以大米为主原料，利用酵母发酵生产酒精度不低于12度的米酒，其主要工艺流程如下：

 

糖化 → 发酵 → 后加工（勾兑、储运等）

 

试就生产过程回答下列问题：

 

（1）糖化阶段主要包括蒸煮大米及加入“糖化酶”等。蒸煮大米的目的是           。“糖化酶”应包括的主要酶类有           。“糖化酶”使淀粉（大米中）发生的主要化学反应是            。

 

（2）发酵阶段在53的发酵罐中进行，主要工艺为：加料（糖化后的米浆）→接种菌种（主要为酵母菌）→通气培养→密封发酵。

 

①在接种时常加入适量氮肥，其目的是                   。

 

②密封的目的是                                          。

 

（3）酵母菌先将葡萄糖分解成为丙酮酸，进而再还原成酒精，而乳酸菌能将丙酮酸直接还原成乳酸，其根本原因是酵母菌体内有一类“脱羧酶”能催化如下反应：

 

RCOCOOHRCOH  +  CO2

 

请根据以上写出酵母菌体内发生的“丙酮酸→酒精+CO2”中间化学反应式：①   

 

②         。

 

（4）俗话说“酒是陈的香”，产生酒香的化学机理是                    。

 

【命题思路】该题是以实际生产为背景材料的综合性试题，该题与上题有着很大的区别，该试题难度较大，它主要考查学生的知识迁移能力，学科知识与实际生产相联系的能力。必需熟知生物发酵工程的原理、步骤和目的，以及与化学相关的学科知识，该题的综合性较强，区分度较好，类似的考题在高考中也常见。

 

【解析】（1）糖化阶段主要使发酵过程顺利进行，大米是微生物的营养物质，根据发酵工程的内容：需对培养基灭菌，故蒸煮大米是杀死其中的微生物，保证发酵产物的大量形成，大米中的糖是淀粉，微生物分解的有机物常常是葡萄糖，所以糖化酶中应包括的主要酶类是淀粉酶和麦芽糖酶，发生的主要化学反应是：

 

2（C6H10O5）n+H2O n C12H22O11 C12H22O11 + H2O 2C6H12O6

 

（2）①根据发酵内容培养基中的营养物质主要有碳源、氨源、生长因子，水和无机盐大米中的糖类是碳源，接种时常加入适量氮肥，主要是向微生物提供氮源，即微生物生长所需的氮类原料。②利用酵母菌发酵生产酒精，主要是依靠酵母菌无氧呼吸产生酒精，在有氧存在的条件下，会抑制酵母菌的无氧呼吸，故密封制造缺氧环境，利于酵母菌的发酵产生的酒精。

 

（3）根据已知信息，可书写出来反应式：①CH3COCOOHCH3COH  +  CO2

 

②CH3COH CH3CH2OH

 

（4）酒香主要是酒中产生了酯类化合物，酯是由醇类化合物与少量羧酸发生了酯化反应，该反应在无催化剂的作用下反应非常慢，时间长了，产生酯就多了，所以酒是陈的香。

 

【参考答案】（1）高温灭菌。2(C6H10O5)n+H2O nC12H22O11

 

C12H22O11 + H2O2C6H12O6

 

（2）①提供菌种生长所需的氮素养料；②制造缺氧环境，利于酵母菌发酵

 

（3）①CH3COCOOHCH3COH  +  CO2

 

②CH3COH CH3CH2OH

 

（4）酒中的醇与少量的羧酸发生了酯化反应，从而产生有香味的酯类化合物。

 

例3．如下图是酵母菌无氧呼吸实验装置图，请据图回答：

 

（1）为什么要用煮沸又冷却的葡萄糖溶液                        ；

 

（2）容器在C中溶液是什么                 ；

 

（3）本装置还有不完善的地方，请对其加以修改                 ；

 

（4）加入什么药品可以证明A中无浮酸生成                   。

 

【命题思路】该题主要考查学生的具体实验水平和在实验中的洞察与分析推导能力，以及适用适当的语言对实验做出科学描述和解释的能力。试题基础性强，难度较小或适中。

 

【解析】⑴因为装置是关于无氧呼吸的，所以应尽量排除可能存在的氧气，则煮沸可以排除A中的氧气，而酵母菌的生存有一定的温度范围，故加酵母菌之前要冷却，

 

⑵容器C中加入澄清的石灰水，来检验酵母菌无氧呼吸的产物中是否有二氧化碳存在；

 

⑶将C试管的项部塞上软木塞，装置才完整，否则空气中的二氧化碳可能与澄清的石灰水反应生成沉淀，从而对实验现象造成干扰，而达不到检验的目的；在实验中除了正确选择实验所需的器具、材料，药品外，还应该能够把它们正确地组合在一起形在一套完整的装置，因此在实难中组合装置时应思考严密对任何一个细节都不可忽略，否则实验就有可能失败。⑷可以向A中加入碳酸氢钠溶液，观察若有气泡产生，则产物中的乳酸，若无气泡产生，则无浮酸，乳酸与NaHCO3溶液反应的方程式为：

 

　CH3CH（OH）＋　NaHCO3　＝　CH3CH（OH）COONa　＋　CO2　↑＋　H2O

 

【参考答案】：（1）煮沸可以使葡萄糖溶液中的O2排除，又因酵母菌的存在有一定的温度范围，故加酵母菌之前要冷却。

 

（2）澄清的石灰水

 

（3）C试管要塞上软木塞

 

（4）NaHCO3溶液。

 

例4．如右图表示制造啤酒的方法。

 

（1）为什么要把原料放入沸水中混合？

 

（2）为什么要在混合物中加入糖？

 

（3）为什么要在混合物冷却后才把酵母加进去？

 

（4）说出酵母菌细胞进行化学反应过程的名称。

 

（5）用化学反应式表达这一整个过程。

 

（6）酵母菌比水更稠浓，但在化学反应中它会上升到混合物的顶部，解释为什么？

 

（7）为什么啤酒要至少搁置21天，才可以过滤装瓶，请说出一种理由。

 

（8）有人在实验时发现温度变化对气体产量的影响，他们在20℃温度下收集10in内放出来的气体，以后不同温度下重复做这样的测量，他们的记录在下表中：

温度（℃）

气体体积（3/10in）

20

10

30

25

40

35

50

20

60

8

70

2

80

1

100

0

 

①在下面的方格子纸图A上，用上列数据做出一条气体体积随温度变化的光滑曲线。

 

               图A

 

②根据你制作的图，估计在45℃温度时，气体的产出率为        3/10in。

 

③解释这个图线为什么是这样的形状。                 

 

（9）在一只盛有溶液的瓶中加入酵母。以后的30天中混合物的变化情况如图B 中示出。用图中的信息回答下列问题：

 

①酵母菌的量在什么时候达到最大值？

 

②为什么酵母量达到最大后停止增加下去，说出两种理由。

 

【命题思路】本题是一首以学科内综合为主的跨学科试题。主要考查学生使用生物知识，还涉及化学、物理浮力知识和数学知识，此外还考查学生用图表和数据描述实验结果、正确理解图表所提供的信息，运用数学知识对数据进行加工、推算，得出合理结论的综合能力。

 

【解析】首先应认真审题，然后仔细分析图表和数据，从图表中获得信息，明确制造啤酒的原理。啤酒的主要成分是酒精和麦芽糖，制造啤酒的实验过程中，加入糖和酵母菌是为了使酵母菌先大量繁殖，然后在容器密封情况下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳。麦芽中含有大量的麦芽糖酶，能将淀粉水解成麦芽糖。⑴根据发酵工程的一般步骤，应属于对培养基的灭菌，该步骤的目的就是除去培养基中的其它微生物，以免干扰酵母菌的发酵。⑵糖是含有碳元素的重要有机物，也是最常用的碳源，微生物的五大类营养要素之一，同时也为麦芽糖和酒精的产生提供重要原料。⑶酵母菌的生存需要一定的温度范围，并且其体内的酶的活性也受温度的影响，所以混合物必须冷却后再把酵母菌加进去。⑷酵母菌的新陈代谢类型是异养兼性厌氧型生物，在敞口放置时，氧气充足时进行有氧呼吸，密封后，氧气将消耗殆尽，酵母菌开始进行无氧呼吸。⑸见参考答案。⑹酵母菌酒精发酵的同时，也产生大量CO2气体，附着在酵母菌周围，从而产生较大浮力，便于酝酿酵母菌升至顶部。⑺充分发酵会使原料中的糖利用率提高，产生更多的啤酒主要成分麦芽糖和酒精，最终因营养物质缺乏而死亡。⑻① 用描点法作图，先对照表格里的数据，描出坐标点，然后连接成平滑曲线，如图A；②由图A可知45度时，对应的数据约为303/10in；③见参考答案。⑼①由图B中酵母菌的量随时间的变化曲线可知大约在13~14天酵母菌的量达到最大值；②酵母菌的量达到最大值后，由于生存空间变小、食物缺乏和PH值改变等原因导致种内斗争加剧而使一部分酵母菌死亡。

 

【参考答案】（1）把原料放入沸水中混合的目的除去原料的微生物，防止影响酵母菌的发酵。

 

（2）在混合物中加糖的目的是为酵母菌的生存提供营养；为麦芽糖和酒精的产生提供原料。

 

（3）温度高时放入酵母菌会将酵母菌杀死或影响酵母菌体内酶的活性，从而影响酒精的产生。

 

（4）开始让容器敞口放置，酵母菌进行有氧呼吸，密封后酵母菌进行无氧呼吸。

 

（5）反应式:

 

C6H12O6 + 6H2O + 6O26CO2  + 12H2O + 能量

 

C6H12O6C2H5OH  +  CO2  + 能量

 

（6）因为酵母菌进行无氧呼吸产生CO2气体，附着在酵母菌周围，产生较大的浮力，使酵母菌上浮。

 

（7）①让多糖完全水解使多糖糖化 ②酵母菌尽可能产生较多的酒精 ③最后酵母菌因无营养物质而死亡。

 

（8）①见上图 ②303/10in ③0℃~40℃时随温度提高，酶的活性不断增大，故产生气体的速率加快。温度大于40℃时，随着温度的升高，酶的活性降低，温度太高使酶失活。

 

（9）①第13~14天时，酵母量达到最大值。 ②理由一：糖的量大大减少，酵母菌缺乏营养物质而死亡；理由二：酵母菌大量繁殖会导致个体之间种内斗争加剧。

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