酵母菌屬于真核生物，在發酵工程中有著舉足輕重的地位。在高中生物學中關于酵母菌的內容也屬于重點學習的知識；關于酵母菌的試題具有代表性、典型性，綜合性也較強，在各種考試中都有其知識的試題設計，下面筆者就此介紹一組與酵母菌有關的試題，以資參考。
例1．在啤酒生產過程中，發酵是重要環節。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酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖、糖度下降，產生白色泡沫，溶解氧漸漸耗盡。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。當糖濃度下降一定程度后，結束發酵。最后分別輸出有形的物質和鮮啤酒。
根據上述過程回答以下問題：
⑴該過程表明啤酒酵母菌異化作用的特點是 。
⑵初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是 。
⑶經測定酵母菌消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其他發酵產物，其余1.5%則是用于 。
⑷請寫出由麥芽糖→ 葡萄糖 →酒精的反應方程式 。
⑸如果酵母菌消耗的糖（設為麥芽糖，其分子量為342）有98.5%（質量分數）形成了酒精（分子量為46.0）和其他發酵產物。設有500t麥芽汁，其中麥芽糖的質量分數為8.00%，發酵后最多能生產酒精濃度為3.20%（質量分數）的啤酒多少噸？
⑹啤酒的風味主要取決于所采用的酵母菌株。某酒廠的菌株產生了30年，繁殖3000余代，風味不減當年。其主要原因是 。
【命題思路】該題是以實際生產中的啤酒發酵過程為背景材料的生物和化學的綜合應用題。體現了“能力立意”的命題指導思想，主要考查學生能力的全面性，包括知識的相互滲透，交叉與綜合，理論聯系實際，及運用所學相關學科的知識分析、解決實際問題的能力，著力于培養學生的創新意識與創新思維，充分體現了理科綜合能力考試的命題指導思想。
【解析】首先要明確啤酒發酵的過程及啤酒的主要成分是酒精和麥芽糖。⑴該題比較簡單，主要考查學生對基礎知識的理解能力，啤酒生產中產生的泡沫的多少反映的是酵母菌代謝過程中CO2的生成量。由題意“初期糖度下降；產生白色泡沫”，此時麥芽汁中充有溶解氧，酵母菌進行有氧呼吸。“溶解氧漸漸耗盡后，糖度加速降低，酒精濃度漸漸上升，泡沫不斷增多”，說明酵母菌進行的是無氧呼吸（發酵），生成酒精和二氧化碳。因此酵母菌異化作用的特點是既能進行有氧呼吸又能進無氧呼吸。⑵酵母菌有兩種繁殖方式，一是在環境條件適宜的情況下進行出芽生殖，其繁殖速度較快；二是在環境條件惡劣的情況下進行有性生殖，其繁殖速度較慢，所以初期酵母菌繁殖迅速主要是在有氧條件下進行的出芽生殖。⑶酵母菌異化作用消耗了大量的糖，大部分形成酒精和其他發酵產物，其余1.5%則用于酵母菌自身的生長和繁殖。⑷由麥芽糖→ 葡萄糖 →酒精的反應方程式是：
C12H22O11+H2O 2C6H12O6，C6H12O6 2C2H5OH+2CO2，
⑸主要考查學生的化學知識、數學等綜合能力，由500t麥芽汁發酵后產生的啤酒質量為
⑹該題難度稍大，主要考查學生對基礎知識的應用能力，因“啤酒的風味主要取決于所采用的酵母菌株”，實則指其遺傳的穩定性。酵母菌有兩種繁殖方式：有性生殖和無性繁殖（出芽生殖），有性生殖具有更大的變異力，而無性繁殖有利于母本性狀的保持。
【參考答案】
⑴既能進行有氧呼吸又能進行無氧呼吸。
⑵出芽生殖
⑶酵母菌自身的生長和繁殖
⑷C12H22O11+H2O 2C6H12O6，C6H12O6 2C2H5OH+2CO2
⑸66.2t
⑹ 酵母菌無性生殖
例2．某一酒廠以大米為主原料，利用酵母發酵生產酒精度不低于12度的米酒，其主要工藝流程如下：
糖化 → 發酵 → 后加工（勾兌、儲運等）
試就生產過程回答下列問題：
（1）糖化階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”應包括的主要酶類有 �！疤腔浮笔沟矸郏ù竺字校┌l生的主要化學反應是 。
（2）發酵階段在53的發酵罐中進行，主要工藝為：加料（糖化后的米漿）→接種菌種（主要為酵母菌）→通氣培養→密封發酵。
①在接種時常加入適量氮肥，其目的是 。
②密封的目的是 。
（3）酵母菌先將葡萄糖分解成為丙酮酸，進而再還原成酒精，而乳酸菌能將丙酮酸直接還原成乳酸，其根本原因是酵母菌體內有一類“脫羧酶”能催化如下反應：
RCOCOOHRCOH + CO2
請根據以上寫出酵母菌體內發生的“丙酮酸→酒精+CO2”中間化學反應式：①
② 。
（4）俗話說“酒是陳的香”，產生酒香的化學機理是 。
【命題思路】該題是以實際生產為背景材料的綜合性試題，該題與上題有著很大的區別，該試題難度較大，它主要考查學生的知識遷移能力，學科知識與實際生產相聯系的能力。必需熟知生物發酵工程的原理、步驟和目的，以及與化學相關的學科知識，該題的綜合性較強，區分度較好，類似的考題在高考中也常見。
【解析】（1）糖化階段主要使發酵過程順利進行，大米是微生物的營養物質，根據發酵工程的內容：需對培養基滅菌，故蒸煮大米是殺死其中的微生物，保證發酵產物的大量形成，大米中的糖是淀粉，微生物分解的有機物常常是葡萄糖，所以糖化酶中應包括的主要酶類是淀粉酶和麥芽糖酶，發生的主要化學反應是：
2（C6H10O5）n+H2O n C12H22O11 C12H22O11 + H2O 2C6H12O6
（2）①根據發酵內容培養基中的營養物質主要有碳源、氨源、生長因子，水和無機鹽大米中的糖類是碳源，接種時常加入適量氮肥，主要是向微生物提供氮源，即微生物生長所需的氮類原料。②利用酵母菌發酵生產酒精，主要是依靠酵母菌無氧呼吸產生酒精，在有氧存在的條件下，會抑制酵母菌的無氧呼吸，故密封制造缺氧環境，利于酵母菌的發酵產生的酒精。
（3）根據已知信息，可書寫出來反應式：①CH3COCOOHCH3COH + CO2
②CH3COH CH3CH2OH
（4）酒香主要是酒中產生了酯類化合物，酯是由醇類化合物與少量羧酸發生了酯化反應，該反應在無催化劑的作用下反應非常慢，時間長了，產生酯就多了，所以酒是陳的香。
【參考答案】（1）高溫滅菌。2(C6H10O5)n+H2O nC12H22O11
C12H22O11 + H2O2C6H12O6
（2）①提供菌種生長所需的氮素養料；②制造缺氧環境，利于酵母菌發酵
（3）①CH3COCOOHCH3COH + CO2
②CH3COH CH3CH2OH
（4）酒中的醇與少量的羧酸發生了酯化反應，從而產生有香味的酯類化合物。
例3．如下圖是酵母菌無氧呼吸實驗裝置圖，請據圖回答：
（1）為什么要用煮沸又冷卻的葡萄糖溶液 ；
（2）容器在C中溶液是什么 ；
（3）本裝置還有不完善的地方，請對其加以修改 ；
（4）加入什么藥品可以證明A中無浮酸生成 。
【命題思路】該題主要考查學生的具體實驗水平和在實驗中的洞察與分析推導能力，以及適用適當的語言對實驗做出科學描述和解釋的能力。試題基礎性強，難度較小或適中。
【解析】⑴因為裝置是關于無氧呼吸的，所以應盡量排除可能存在的氧氣，則煮沸可以排除A中的氧氣，而酵母菌的生存有一定的溫度范圍，故加酵母菌之前要冷卻，
⑵容器C中加入澄清的石灰水，來檢驗酵母菌無氧呼吸的產物中是否有二氧化碳存在；
⑶將C試管的項部塞上軟木塞，裝置才完整，否則空氣中的二氧化碳可能與澄清的石灰水反應生成沉淀，從而對實驗現象造成干擾，而達不到檢驗的目的；在實驗中除了正確選擇實驗所需的器具、材料，藥品外，還應該能夠把它們正確地組合在一起形在一套完整的裝置，因此在實難中組合裝置時應思考嚴密對任何一個細節都不可忽略，否則實驗就有可能失敗。⑷可以向A中加入碳酸氫鈉溶液，觀察若有氣泡產生，則產物中的乳酸，若無氣泡產生，則無浮酸，乳酸與NaHCO3溶液反應的方程式為：
CH3CH（OH）＋ NaHCO3�。健H3CH（OH）COONa�。O2 ↑＋ H2O
【參考答案】：（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溫度范圍，故加酵母菌之前要冷卻。
（2）澄清的石灰水
（3）C試管要塞上軟木塞
（4）NaHCO3溶液。
例4．如右圖表示制造啤酒的方法。
（1）為什么要把原料放入沸水中混合？
（2）為什么要在混合物中加入糖？
（3）為什么要在混合物冷卻后才把酵母加進去？
（4）說出酵母菌細胞進行化學反應過程的名稱。
（5）用化學反應式表達這一整個過程。
（6）酵母菌比水更稠濃，但在化學反應中它會上升到混合物的頂部，解釋為什么？
（7）為什么啤酒要至少擱置21天，才可以過濾裝瓶，請說出一種理由。
（8）有人在實驗時發現溫度變化對氣體產量的影響，他們在20℃溫度下收集10in內放出來的氣體，以后不同溫度下重復做這樣的測量，他們的記錄在下表中：
溫度（℃）
氣體體積（3/10in）
20
10
30
25
40
35
50
20
60
8
70
2
80
1
100
0
①在下面的方格子紙圖A上，用上列數據做出一條氣體體積隨溫度變化的光滑曲線。
圖A
②根據你制作的圖，估計在45℃溫度時，氣體的產出率為 3/10in。
③解釋這個圖線為什么是這樣的形狀。
（9）在一只盛有溶液的瓶中加入酵母。以后的30天中混合物的變化情況如圖B 中示出。用圖中的信息回答下列問題：
①酵母菌的量在什么時候達到最大值？
②為什么酵母量達到最大后停止增加下去，說出兩種理由。
【命題思路】本題是一首以學科內綜合為主的跨學科試題。主要考查學生使用生物知識，還涉及化學、物理浮力知識和數學知識，此外還考查學生用圖表和數據描述實驗結果、正確理解圖表所提供的信息，運用數學知識對數據進行加工、推算，得出合理結論的綜合能力。
【解析】首先應認真審題，然后仔細分析圖表和數據，從圖表中獲得信息，明確制造啤酒的原理。啤酒的主要成分是酒精和麥芽糖，制造啤酒的實驗過程中，加入糖和酵母菌是為了使酵母菌先大量繁殖，然后在容器密封情況下酵母菌進行無氧呼吸產生酒精和二氧化碳。麥芽中含有大量的麥芽糖酶，能將淀粉水解成麥芽糖。⑴根據發酵工程的一般步驟，應屬于對培養基的滅菌，該步驟的目的就是除去培養基中的其它微生物，以免干擾酵母菌的發酵。⑵糖是含有碳元素的重要有機物，也是最常用的碳源，微生物的五大類營養要素之一，同時也為麥芽糖和酒精的產生提供重要原料。⑶酵母菌的生存需要一定的溫度范圍，并且其體內的酶的活性也受溫度的影響，所以混合物必須冷卻后再把酵母菌加進去。⑷酵母菌的新陳代謝類型是異養兼性厭氧型生物，在敞口放置時，氧氣充足時進行有氧呼吸，密封后，氧氣將消耗殆盡，酵母菌開始進行無氧呼吸。⑸見參考答案。⑹酵母菌酒精發酵的同時，也產生大量CO2氣體，附著在酵母菌周圍，從而產生較大浮力，便于醞釀酵母菌升至頂部。⑺充分發酵會使原料中的糖利用率提高，產生更多的啤酒主要成分麥芽糖和酒精，最終因營養物質缺乏而死亡。⑻① 用描點法作圖，先對照表格里的數據，描出坐標點，然后連接成平滑曲線，如圖A；②由圖A可知45度時，對應的數據約為303/10in；③見參考答案。⑼①由圖B中酵母菌的量隨時間的變化曲線可知大約在13~14天酵母菌的量達到最大值；②酵母菌的量達到最大值后，由于生存空間變小、食物缺乏和PH值改變等原因導致種內斗爭加劇而使一部分酵母菌死亡。
【參考答案】（1）把原料放入沸水中混合的目的除去原料的微生物，防止影響酵母菌的發酵。
（2）在混合物中加糖的目的是為酵母菌的生存提供營養；為麥芽糖和酒精的產生提供原料。
（3）溫度高時放入酵母菌會將酵母菌殺死或影響酵母菌體內酶的活性，從而影響酒精的產生。
（4）開始讓容器敞口放置，酵母菌進行有氧呼吸，密封后酵母菌進行無氧呼吸。
（5）反應式:
C6H12O6 + 6H2O + 6O26CO2 + 12H2O + 能量
C6H12O6C2H5OH + CO2 + 能量
（6）因為酵母菌進行無氧呼吸產生CO2氣體，附著在酵母菌周圍，產生較大的浮力，使酵母菌上浮。
（7）①讓多糖完全水解使多糖糖化 ②酵母菌盡可能產生較多的酒精 ③最后酵母菌因無營養物質而死亡。
（8）①見上圖 ②303/10in ③0℃~40℃時隨溫度提高，酶的活性不斷增大，故產生氣體的速率加快。溫度大于40℃時，隨著溫度的升高，酶的活性降低，溫度太高使酶失活。
（9）①第13~14天時，酵母量達到最大值。 ②理由一：糖的量大大減少，酵母菌缺乏營養物質而死亡；理由二：酵母菌大量繁殖會導致個體之間種內斗爭加劇。
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