2020版高考生物总复习第35讲生物技术在食品加工及其他方面的应用课件中图版.pptx

第35讲 生物技术在食品加工及其他方面的应用,1.制作原理与发酵条件,考点一 果酒和果醋的制作,附着在葡萄皮,有氧呼吸,6CO2+6H2O,无氧呼吸,2C2H5OH+2CO2,充足,缺少,CH3COOH+H2O,1825,20,3035,需氧,无氧,充足的氧气,1012,78,2.制作流程,冲洗,醋酸,果酒,3.装置图解读 (1)各部位的作用 充气口：在醋酸发酵时连接充气泵输入无菌空气。 排气口：排出酒精发酵时产生的CO2；与排气管相连的长 而弯曲的胶管：防止空气中微生物的污染。 出料口：是用来取样的。 (2)该装置的使用方法 使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气(无菌空气)。,特别提醒 (1)果酒和果醋的制作成功的关键点,(2)果酒、果醋发酵条件的控制 葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3空间，目的是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；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。 严格控制温度：1825 有利于酵母菌的繁殖和酒精发酵，3035 有利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。 充气：酒精发酵为无氧发酵，需关闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气口充气。,1.(2018海南卷，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。,解析 (1)酿制葡萄酒的原理是利用了酵母菌的无氧呼吸，而酵母菌无氧呼吸的产物除了酒精还有二氧化碳，所以酿酒装置要及时排出二氧化碳，图乙装置排出二氧化碳需要拧松瓶盖才能排出，在拧松瓶盖时会给杂菌污染培养液带来机会，但装置甲不会出现这些问题。 (2)葡萄汁装入发酵瓶时，发酵瓶要留有大约1/3的空间，这样既可以为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又可以防止发酵旺盛时汁液溢出。,(3)因乙A装置中保留一定量的氧气，所以在此装置中酵母菌先进行有氧呼吸消耗氧气，然后才进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，所以曲线为乙A中的氧气，曲线为乙A中的酒精；乙B装置中没有氧气，所以在此装置中的酵母菌从开始就进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，所以曲线为乙B中的酒精。 (4)酵母菌的新陈代谢类型是异养兼性厌氧型。 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,2.(2019吉林长春质量监测)如图为某工厂生产杨梅酒和杨梅醋的基本工艺流程，请回答：,(1)过程是 处理。杨梅汁装入甲罐时，要留有大约 的空间。甲罐上方弯管中加水的主要目的是保证酵母菌进行 。在缺氧、 的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都会受到抑制。 (2)在制备杨梅醋过程中，乙罐内填充的木材刨花应先经 处理，然后加入含 菌的培养液，使该菌附着在刨花上，再让甲罐中发酵完毕的杨梅酒流入乙罐进行杨梅醋发酵，请写出乙罐中生产杨梅醋的化学反应方程式_。 (3)为了提高杨梅酒和杨梅醋的品质，更好地抑制其他微生物的生长，需向相应的发酵罐中加入优良的菌种。从野生菌群中分离纯化优良菌种时，最常用的接种方法有 和 。,解析 (1)根据题图可知，过程是榨汁处理。果酒的制作过程中利用的微生物主要是酵母菌，酵母菌的前期繁殖需要氧气，因此甲罐中需留有大约1/3的空间，以利于酵母菌进行有氧呼吸，后期发酵会产生CO2，留出1/3空间还可防止发酵旺盛时汁液溢出。在弯管中加水的主要目的是隔绝空气，以保证酵母菌进行无氧呼吸。酒精发酵过程产生的CO2溶于水使发酵液呈酸性，在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌能生长繁殖，而其他杂菌的生长会受到抑制。(2)为了防止杂菌污染，乙罐内填充的木材刨花应先经灭菌处理。制作果醋利用的微生物主要是醋酸菌，以杨梅酒为底物，有氧条件下，产生杨梅醋的反应式为C2H5OHO2CH3COOHH2O。(3)分离纯化优良菌种的常用接种方法有稀释涂布平板法和平板划线法。,答案 (1)(冲洗)榨汁 1/3 无氧呼吸 呈酸性 (2)灭菌 醋酸(杆) C2H5OHO2CH3COOHH2O(写“酶”也正确，中间用“”错误) (3)稀释涂布平板法 平板划线法(两空没有先后顺序),考点二 腐乳的制作,毛霉,蛋白酶,3.腐乳的制作流程,豆腐中的水分,微生物,12%,4.防止杂菌污染 (1)用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。 (2)装瓶时，操作要迅速小心，加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封，封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。,特别提醒 (1)影响腐乳品质的条件,(2)腐乳制作的关键点 控制好材料的用量：对卤汤中盐(盐豆腐15)和酒(12%左右)的用量需要严格控制。 温度会影响菌丝的生长和代谢，如温度过低，则菌丝生长缓慢，不能进入豆腐块的深层；温度过高，菌丝易老化和死亡，影响腐乳的品质。,(2018广西北海一模)2016年初，中央电视台“手艺”栏目播放了臭味相投，介绍了腐乳的手工制作和王致和厂工业化生产流程，传播了腐乳制作展示的同时，发扬了中华传统文化。分析下列有关腐乳制作的问题： (1)腐乳制作过程用到的主要微生物是 ，该微生物生长的最适温度为 。 (2)加盐腌制过程中，离瓶口越近的，加盐量越 ，原因是_。 和腐乳风味关系最密切的配料是_， 其中加酒的目的是_。 (3)乳腐外部致密的一层皮是 ，而果酒变酸后表面形成的一层菌膜是 。,解析 (1)多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉；毛霉生长的适宜温度为1518 。(2)盐能抑制微生物生长，而离瓶口越近杂菌污染的可能性越大，因此加盐腌制要逐层加盐，随着层数的加高而增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些；卤汤由酒和各种香辛料配制而成，直接关系到腐乳的风味，其中酒可以抑制微生物的生长，同时能使腐乳具有独特的香味。(3)腐乳表面布满了毛霉的菌丝形成乳腐的硬皮；醋酸菌是好氧菌，在变酸的酒表面观察到的菌膜就是醋酸菌在液面大量繁殖形成的。 答案 (1)毛霉 1518 (2)多 离瓶口越近杂菌污染的可能性越大 卤汤 抑制微生物生长，使腐乳具有独特的香味 (3)毛霉的菌丝 醋酸菌,血红蛋白的提取和分离 (1)蛋白质的分离 原理：蛋白质各种特性的差异，如_、所带_的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来分离不同种类的蛋白质。 分离方法：a.凝胶色谱法：也称做_，是根据_的大小分离蛋白质的有效方法。 b.电泳法：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。常用的电泳方法有_和_。,考点三 血红蛋白的提取和分离,分子的形状和大小,电荷,分配色谱法,相对分子质量,琼脂糖凝胶电泳,聚丙烯酰胺凝胶电泳,(2)实例血红蛋白的提取和分离 样品处理与粗分离,去除杂蛋白,蒸馏水涨破,血红蛋白,血红蛋白,透析,小分子杂质,纯化与纯度鉴定,凝胶色谱法,移动速度不同,大,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,1.相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程可表示为中的哪一种？ 提示 ，分子质量较大者先洗脱出来，分子质量较小者后洗脱出来。,2.如图所示装置可用于血红蛋白提取、分离的哪种过程？其原理是什么？烧杯内a溶液是蒸馏水吗？ 提示 该装置为透析装置，由于透析袋是用硝酸纤维素制成的，小分子可自由进出，而大分子保留在袋内，故可用于除去小分子杂质。烧杯中的a溶液应为20 (mmolL1)的磷酸缓冲液，不可使用蒸馏水。,3.红细胞为何适于作蛋白质分离的材料？ 提示 血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。,血红蛋白的提取和分离,1.(广东卷)以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是( ) A.洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂 B.猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少 C.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测 D.在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢 解析 凝胶色谱法分离蛋白质过程中，分子量较小的蛋白质易进入凝胶内部，移动速度比较慢，故血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动快，D错误。 答案 D,2.红细胞中含有大量血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊或其他哺乳动物的血液进行实验来提取和分离血红蛋白。下图为血红蛋白的提取和分离流程图。请回答下列问题。,(1)将实验流程补充完整：A为 ，B为 。凝胶色谱法是根据 分离蛋白质的有效方法。 (2)红细胞洗涤时洗涤次数不能过少，否则 ；离心速度过高和 会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。 (3)为了加速膨胀，可以将加入洗脱液的湿凝胶用 法进行加热，这种方法不但节约时间，而且能除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的 。 (4)如果红色区带 ，说明色谱柱制作成功。 答案 (1)血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱 相对分子质量的大小 (2)无法除去血浆蛋白 时间过长 (3)沸水浴 空气 (4)均匀一致地移动,“血红蛋白的提取和分离实验”中的注意事项 (1)红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白；要低速、短时离心，否则会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。 (2)凝胶的预处理：用沸水浴法不但节约时间，而且除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。 (3)色谱柱的装填：装填时尽量紧密，减小颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。 (4)色谱柱成功的标志：红色区带均匀一致地移动。,考点四 泡菜的制作,乳酸菌,无氧,乳酸,2C3H6O3,(3)制作流程,选择 原料,发酵,成品,2.测定亚硝酸盐的含量 (1)亚硝酸盐的产生：由_产生。 (2)亚硝酸盐的危害：_。 (3)检测原理 亚硝酸盐对氨基苯磺酸反应物； 反应物N1萘基乙二胺盐酸盐_染料。 亚硝酸盐溶液的浓度高，颜色_；溶液浓度_，颜色浅些。 (4)检测步骤：配制溶液制备_制备样品处理液_。,假丝酵母,可转变成致癌物亚硝胺,玫瑰红色,深些,低,标准显色液,比色,特别提醒 泡菜制作成功的关键点 (1)材料的选择及用量 蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。 清水和盐的质量比为41，盐水要煮沸后冷却待用。盐水煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。 (2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，取样后要迅速封口。 (3)氧气需求 泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。 坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注意在发酵过程中要经常补充坛盖边沿水槽中的水。 (4)温度：发酵过程控制在室温即可，最好在2636 。温度过高，则易滋生杂菌；温度过低，则发酵时间延长。,1.(2016全国卷，39)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明，乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题： (1)分离纯化乳酸菌时，首先需要用 对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是_。 (2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有 和 。分离纯化时应挑选出 的菌落作为候选菌。 (3)乳酸菌在20 长期保存时，菌液中常需要加入一定量的 (填“蒸馏水”、“甘油”或“碳酸钙”)。,解析 (1)分离纯化乳酸菌时，首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释；进行梯度稀释的理由是在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的乳酸菌将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。(2)在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有中和乳酸菌代谢过程中产生的乳酸和利于乳酸菌的识别和分离；分离纯化时应挑选出在平板上有透明圈的菌落作为候选菌。(3)乳酸菌在20 长期保存时应使用甘油管藏法，故菌液中常需要加入一定量的甘油。 答案 (1)无菌水 泡菜滤液中菌的浓度很高，直接培养很难分离得到单菌落 (2)鉴别乳酸菌 中和产生的乳酸(或酸) 具有透明圈 (3)甘油,2.(2019辽宁五校协作体联考)某研究小组从泡菜浸泡液中分离出两种不同的乳酸菌(植物乳酸杆菌和布氏乳酸杆菌)，并探究接种不同乳酸菌泡菜中亚硝酸盐含量的变化趋势，结果如下图。请回答问题。,(1)分离和纯化细菌最常用的接种方法有 ，通过观察菌落的 (至少答3点)特征区分不同种类的细菌。 (2)泡菜发酵过程中，分析图中第12天亚硝酸盐含量变化的原因是_； 第25天亚硝酸盐含量变化的原因是_。 (3)制作果酒时利用的微生物主要是 ，制作腐乳的过程中，主要是利用毛霉等微生物分泌的 等物质。 (4)泡菜制作和果醋制作的最终产物是 (填“单一”或“多种”)组分。,解析 (1)分离和纯化细菌最常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法；通过观察菌落的形态、大小、隆起程度及颜色等特征区分不同种类的细菌。(2)泡菜发酵过程中，由于蔬菜表面带有微生物，腌制初期不抗酸的微生物大量繁殖，将泡菜中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，因此图中第12天亚硝酸盐含量升高；乳酸菌分解亚硝酸盐，同时乳酸含量增加(pH下降)，抑制了不抗酸微生物的繁殖，因此第25天亚硝酸盐含量减少。(3)参与果酒制作的微生物主要是酵母菌；制作腐乳的过程中，主要是利用毛霉等微生物分泌的蛋白酶和脂肪酶等物质，其中脂肪酶能将脂肪分解为甘油和脂肪酸，蛋白酶能将蛋白质分解成氨基酸和小分子的肽。(4)泡菜制作和果醋制作的最终产物都不是单一的成分，而是多种组分。,答案 (1)平板划线法和稀释涂布平板法 形态、大小、隆起程度及颜色 (2)细菌大量繁殖，将泡菜中硝酸盐还原成亚硝酸盐(由于蔬菜表面带有微生物，腌制初期不抗酸的微生物大量繁殖) 乳酸菌分解亚硝酸盐，乳酸含量增加(pH下降)，抑制了不抗酸微生物的繁殖 (3)酵母菌 蛋白酶和脂肪酶 (4)多种,1.玫瑰精油的提取,考点五 植物有效成分的提取,水蒸气蒸馏,水蒸气,水气蒸馏,水蒸气蒸馏,NaCl,无水Na2SO4,2.橘皮精油的提取,压榨法,机械加压,压榨,静置,3.胡萝卜素的提取,石油醚,萃取,干燥,过滤,纸层析,(中图版选修一P49“图413”、P53“蒸馏法提取玫瑰油”拓展),(1)图甲、图乙分别为何种装置？ (2)图甲装置可分左、中、右三部分，其作用有何不同？图中a、b哪一个是进水口？哪一个为出水口？这与蒸气流方向相同还是相反？加热时为何常向液体中加入几片碎石或瓷片？ (3)图乙的安装及拆除顺序如何？为何常采用水浴加热？在烧瓶口安装回流冷凝装置的目的是什么？,提示 (1)图甲为水蒸气蒸馏装置，图乙为萃取装置。 (2)整套蒸馏装置可分为左、中、右三部分，左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收。图中a为出水口，b为进水口，这与蒸气流方向相反；加热时向液体中加入几片碎石或瓷片的目的是“防暴沸”。 (3)安装顺序是由下而上，拆除时相反。采用水浴加热的原因：有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。在烧瓶口安装回流冷凝装置的目的是防止加热时有机溶剂挥发。,1.(2017全国卷，37)绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲粉碎加溶剂振荡收集提取液活性炭处理过滤去除活性炭蒸馏(含回收溶剂)重结晶成品。回答下列问题： (1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是 (填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是_ _。 (2)提取物质W时，振荡的作用是_。,(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是_。 (4)现有丙酮(沸点56 )、乙醇(沸点约78 )两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是_ _。 (5)该实验操作过程中应注意的事项是_ _(答出两点即可)。,解析 (1)因高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果。所以在提取物质W时，最好应选用的一种原料是晾干的植物甲，而不选用高温烘干或新鲜的植物甲。 (2)提取物质W时，振荡的作用是使物质W完全溶于溶剂。 (3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是去除提取液中的色素。 (4)丙酮(沸点56 )、乙醇(沸点约78 )两种溶剂，由于丙酮沸点相对较低，而温度过高会导致物质W分解，所以在提取物质W时，应选用丙酮作提取剂。 (5)该实验操作过程中应注意的事项是在温度较低的情况下操作，防火等。,答案 (1)晾干 高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果 (2)使原料和溶剂充分混匀 (3)去除提取液中的色素 (4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少 (5)在温度较低的情况下操作，防火,2.(2018山东聊城二模)提取植物有效成分时，不同的有机物具有不同的理化特性，所采用的提取方法也不同。分析下列关于提取植物有效成分的实验，回答相关问题： (1)薰衣草精油是由薰衣草提取而成的。可以清热解毒，清洁皮肤。下面是某同学设计的提取薰衣草精油的实验流程：,图中的A表示 过程，在此过程中，影响薰衣草精油提取量的主要因素有 ，B过程的目的是_。 (2)提取柠檬精油时，常采用 法而不用上述提取薰衣草精油的方法，原因是_。 (3)胡萝卜素化学性质比较稳定，易溶于有机溶剂，可采用萃取法提取，萃取装置要在加热瓶口安装回流冷凝装置，其目的是_。 萃取时选择的有机溶剂应具有的特点是_ _(答出三点即可)。,解析 (1)水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取常用的方法，它的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。图中A表示水蒸气蒸馏，在此过程中，影响薰衣草精油提取量的主要因素有蒸馏的温度和时间，图中加入的乙是无水硫酸钠，B过程的目的是除去无水硫酸钠。(2)由于柠檬精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏会产生原料焦糊的问题，所以提取柠檬精油时，常采用压榨法。(3)萃取装置要在加热瓶口安装回流冷凝装置，是为了防止加热时有机溶剂挥发；采用萃取法提取胡萝卜素时选择的有机溶剂应具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素、不与水混溶，还需要考虑萃取效率、对人的毒性、是否易燃等问题。,答案 (1)水蒸气蒸馏 蒸馏的温度和时间 除去无水硫酸钠 (2)压榨 水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题 (3)防止加热时有机溶剂挥发 具有较高的沸点、能够充分溶解胡萝卜素、不与水混溶,1.植物芳香油提取成功的关键点 (1)水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间，温度不能太高。 (2)用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质。 (3)压榨时原料必须要浸透，这样压榨时不会滑脱，出油率高，不堵塞筛眼；使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。,2.胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点 (1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显。为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。 (2)点样时点样圆点太大(直径大于2 mm)会导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素。点样圆点的直径应为2 mm。 (3)将点好样的滤纸卷成圆筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触，以避免由于毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。 (4)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败。层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。 (5)没有设置标准样品作对照。层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的胡萝卜素作对比予以确认。,