高考生物大一轮复习 第十一单元 第41课时 生物技术在食品加工及其他方

第41课时生物技术在食品加工及其他方面的应用考点128实践应用——果酒和果醋的制作1．制作原理和发酵条件的比较比较果酒制作果醋制作制作原理酵母菌先在有氧条件下大量繁殖，然后在无氧条件下进行酒精发酵醋酸菌在氧气、糖源充足时，将糖分解成醋酸；当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸反应式C6H12O6酶2C2H5OH＋2CO2C6H12O6＋2O2酶2CH3COOH＋2CO2＋2H2OC2H5OH＋O2酶CH3COOH＋H2O最适发酵温度18～25℃30～35℃对氧的需求前期：需氧后期：不需氧需充足氧pH酸性环境(3.3～3.5)酸性环境(5.4～6.3)发酵时间10～12d7～8d2.红葡萄酒的生产流程线3．装置图解读(1)各部位的作用①充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。②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：加水后防止空气中微生物的污染。③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。1．下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：(1)请将图1中的实验流程补充完整。(2)冲洗的主要目的是________________，冲洗应特别注意不能________，以防止菌种的流失。(3)图2中的充气口在__________时关闭，在________________时连接充气泵，并不断向内________。(4)排气口在果酒发酵时排出的气体是由____________产生的________，在果醋发酵时排出的是________________________________________________________________________。(5)从细胞核的构造看，酵母菌属于____________生物，醋酸菌属于____________生物。用________________染料使染色体着色，发现一个酵母菌细胞核中有17条染色体，该酵母菌是__________倍体。(6)葡萄酒呈现红色的原因是_____________________，重铬酸钾在酸性条件下与酒精的颜色反应为________色。考点129实践操作技术——腐乳的制作1．原理(1)腐乳的发酵在多种微生物的协同作用下进行，其中起主要作用的是毛霉，它是一种丝状真菌，新陈代谢类型是异养需氧型。(2)毛霉等微生物产生的蛋白酶可以将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；产生的脂肪酶可以将脂肪水解成甘油和脂肪酸。2．流程3．影响腐乳品质的条件(1)盐长满毛霉的豆腐块(毛坯)与盐的质量分数比为5∶1。盐的浓度过高，影响腐乳口味；浓度过低，不足以抑制微生物生长，导致腐乳腐败变质。装瓶时分层加盐，并随层数的增加而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。(2)酒卤汤中酒的含量控制在12%左右。酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精含量过高，对蛋白酶的抑制作用就大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，豆腐易腐败，难以成块。(3)香辛料既可调制腐乳的风味，又具有防腐杀菌的作用。(4)含水量以70%为宜，若过高，则影响毛霉的有氧呼吸，且腐乳不易成形；若过低，则不利于毛霉的代谢和生长。(5)发酵温度前期的发酵温度控制在15～18℃，利于毛霉的生长。(6)发酵时间前期发酵和后期发酵的作用不同，所需时间应控制好，太长或太短都会影响腐乳的品质。2．下列关于腐乳制作的描述中，错误的是 ()A．在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与B．含水量大于85%的豆腐利于保持湿度，适宜制作腐乳C．加盐和加酒都能抑制微生物的生长D．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染考点130生物技术应用——制作泡菜并检测亚硝酸盐的含量1．泡菜的制作原理泡菜的制作离不开乳酸菌。在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。2．泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图3．测定亚硝酸盐含量的原理和操作流程(1)原理：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N­1­萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。(2)操作流程eq\x(配制溶液)→eq\x(制备标准显色液)→eq\x(制备样品处理液)→eq\x(比色)4．泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有O2，乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累、增多、pH下降下降(硝酸盐还原菌活动受抑制，部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)继续增多，pH继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)3．下图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答：(1)测定亚硝酸盐含量的方法是。在样品处理过程中，用将pH调至，在出现白色沉淀后，水浴加热至；在绘制标准曲线时，应以为横坐标，为纵坐标。(2)泡菜腌制过程中起主要作用的是和。用水密封坛口的主要作用是。在腌制时，适量加入少许白酒的作用是。考点131生物科技新手段——PCR扩增技术1．原理：DNA复制。2．条件：模板、原料、酶、ATP。3．场所：体外PCR扩增仪。4．方向：DNA复制的具体过程涉及DNA双链的方向。DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3′端，两磷酸基团的末端称为5′端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。5．过程(1)变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解旋为单链，如下图：(2)复性：温度下降到50℃(3)延伸：温度上升到72℃6．检测PCR扩增效果(1)将样品进行50倍稀释：取2μLPCR反应液，加入98μL蒸馏水。(2)以蒸馏水作为空白对照，在波长260nm处，将紫外分光光度计的读数调节至零。(3)将步骤①中的DNA稀释液加入到厚度为1cm的比色杯中，测定其在260nm处的光吸收值(用A260nm表示)。注意DNA在260nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰，可以利用DNA的这一特点进行DNA含量的测定。(4)根据下面的公式计算DNA含量。DNA含量(μg/mL)＝50×A260nm×稀释倍数注意据测定，1μg/mL的DNA在厚度为1cm比色杯中，OD260为1相当于50μg/mL的双链DNA。以此为标准，可以计算出样品中的DNA浓度。7．PCR技术的应用PCR技术模拟细胞内DNA的复制过程，实现对某一段DNA的扩增。PCR技术能在几小时内将极微量的DNA特异性地扩增上百万倍，从而有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的难题，大大提高了对DNA分子的分析和检测能力，被广泛地应用于基因克隆、基因序列分析、遗传病诊断、古生物学研究以及刑侦破案、亲子鉴定等诸多方面。4．(创新题)多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题。(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将________的末端称为5′端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的________开始延伸DNA链。(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到______________，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫______________。(3)PCR的每次循环可以分为__________________三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有____个这样的DNA片段。(4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。(5)简述PCR技术的主要应用。考点132生物技术实践应用——植物芳香油的提取1．植物芳香油的基本知识(1)成分：组成较复杂，主要包括萜类化合物及其衍生物。(2)特点：具有很强的挥发性，易溶于有机溶剂。(3)应用：玫瑰精油是制作高级香水的主要成分，能使人产生愉悦感；橘皮精油的主要成分是柠檬烯，具诱人的橘香味，是食品、化妆品和香水配料的优质原料。2．玫瑰精油的提取流程与关键鲜玫瑰花＋清水→水蒸气蒸馏→油水混合物eq\o(→,\s\up7(加入NaCl))分离油层eq\o(→,\s\up7(加入无水Na2SO4))除水eq\o(→,\s\up7(过滤))玫瑰油(1)安装装置顺序：从左到右，自下而上。(2)温度计位置：温度计水银球的上限与蒸馏烧瓶支管的下限处在同一水平线上。(3)冷凝管中的水流向：从下方进水，上方出水，与蒸气流向相反。(4)加热时防暴沸：垫石棉网，向液体中加入几粒沸石或碎瓷片。(5)烧瓶内液体量：烧瓶容积的1/3～2/3。(6)除水：加入无水Na2SO4后，放置时间可适当延长些。(7)温度及时间：为提高产品质量，要严格控制蒸馏温度，可适当延长蒸馏时间。3．橘皮精油的提取流程与关键石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油(1)橘皮的处理：干燥后一定要用石灰水浸透，时间至少10h以上。(2)压榨液的处理：可以先用普通布袋过滤除去固体物和残渣，然后离心进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮油分离出来。5．(·课标全国卷，37)下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有________________________________________________________________________的性质。蒸馏时收集的蒸馏液________(是、不是)纯的玫瑰精油，原因是____________________。(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和________。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是__________。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________，原因是___________________。(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度________的地方，目的是________。(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为天左右。(6)从薄荷叶中提取薄荷油时(能、不能)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是________________________________________________________________________。考点133生物科技实践应用——胡萝卜素的提取1．萃取剂的选择与影响萃取的因素(1)萃取剂的选择有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种。乙醇和丙酮能够与水混溶，是水溶性有机溶剂；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能与水混溶，是水不溶性有机溶剂。萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，且不与水混溶。另外还要考虑对人体是否有毒等安全问题。因乙醚沸点较低，苯和四氯化碳对人体有毒，所以本实验选用石油醚或乙酸乙酯作为萃取剂。(2)影响萃取的因素主要因素：萃取剂的性质和使用量。次要因素：原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度、萃取的时间等。总之，溶解越充分，效果越好。2．胡萝卜素的萃取方法(1)胡萝卜素提取装置的设计①提取装置：由铁架台、酒精灯、水浴锅、烧瓶、冷凝管等构成。安装顺序：从左到右，由下而上。拆除时相反。装置如图所示。②由于有机溶剂易燃，直接使用明火加热易引起燃烧、爆炸——故采用水浴加热法。③为防止加热时有机溶剂的挥发——在加热瓶口安装冷凝回流装置。(2)纸层析鉴定步骤①制作层析滤纸：在18cm×30cm滤纸下端距底边2cm处做一条基线，在基线上取A、B、C、D四点。②点样：用最细的注射器针头分别吸取0.1～0.4mL溶解在石油醚中的标准样品和提取样品，分别在A、D和B、C点上点样。点样应该快速细致，在基线上形成直径为2mm左右的圆点。③层析：等滤纸上的点样液自然挥发干后，将滤纸卷成圆筒状，置于装有1cm深的石油醚的密封玻璃瓶中。等各种色素完全分开后，取出滤纸，让石油醚自然挥发。④观察：与标准样品的胡萝卜素层析带相比较，观察提取效果。提醒此实验的目的是探究是否提取到了胡萝卜素，而必修教材中色素的提取与分离实验则是提取并分离四种色素，探究色素的种类和颜色。6.如图为提取胡萝卜素的装置图，请据图回答下列问题：(1)[⑤]的作用是________________________________________________________________________。(2)[④]内加入的萃取液一般是，原料在加入前，一般要进行、处理。(3)该萃取过程采用的是水浴加热，其目的是__________________________________________________________________________________。(4)为了取得最佳萃取效果，萃取的时间应该(“长”或“短”)。1.果酒和果醋的酿制考纲能力技术实践能力考题1杨梅是浙江省的特色水果之一，为对其进行深加工，某厂进行了杨梅酒和杨梅醋的研制，基本工艺流程如下：请回答：(1)在制备杨梅酒过程中，为了提高杨梅的出汁率，在压榨前可加入一定浓度的纤维素酶和________酶。甲罐顶上弯管中加水的主要目的是__________。发酵一定时间后，观察到发酵罐内液面不再有__________，说明发酵基本完毕。(2)在制备杨梅醋过程中，乙罐内先填充经__________处理的木材刨花，然后加入含________菌的培养液，使该菌__________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，杨梅醋的pH可通过控制杨梅酒的________________来调节。(3)若甲罐中的杨梅酒全部流经乙罐制成杨梅醋，则乙罐中CO2的产生量是________。A．甲罐的两倍 B．与甲罐的相等C．甲罐的一半 D．几乎为零(4)在杨梅酒和杨梅醋发酵的整个过程中，某物质浓度随时间变化的趋势如图所示，该物质是______________________。2.食醋和泡菜制作技术考纲能力知识的横向联系和实践应用能力考题2下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答：(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作：第一步：大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶，将原料中的淀粉分解成________(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，这一过程可用________________(填淀粉指示剂)来检测，因为该试剂遇淀粉呈蓝色，遇上述中间产物呈红色。第二步：用________菌将葡萄糖转化成乙醇，这一发酵过程中，玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是______________________________。第三步：用________菌将乙醇转化成乙酸，这一过程________(需要、不需要)氧气。(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是________________，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用________法，因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N­1­萘基乙二胺盐酸盐偶联成________色化合物。进行样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是__________。3.芳香油的提取考纲能力实践应用能力考题3(·山东卷，34)研究发现柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白质)均有抑菌作用，两者的提取及应用如图所示。(1)柚皮易焦糊，宜采用________法提取柚皮精油，该过程得到的糊状液体可通过________除去其中的固体杂质。(2)筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或__________接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设备是__________。实验前需对超净工作台进行__________处理。(3)培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供________。电泳法纯化乳酸菌素时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速率________。(4)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。体会不同物质的提取分离方法提取方法方法步骤适用范围水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏、分离油层、除水过滤适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油压榨法石灰水浸泡、漂洗、压榨、过滤、静置、再次过滤适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取有机溶剂萃取粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中1.关于葡萄酒的制作原理及操作步骤不熟练典例1小李尝试制作果酒，他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行试验(如图)，恰当的做法是 ()①加入适量的酵母菌②一直打开阀b通气③一直关紧阀a，偶尔打开阀b几秒钟④把发酵装置放到4℃冰箱中进行实验A．①③ B．②④ C．①④ D．②③纠错笔记(1)果酒制作的微生物——酵母菌，酿酒时应为无氧条件，产生的气体及时导出，适宜温度条件为18～25℃。(2)果酒与果醋制作中原料的消毒①榨汁前葡萄应先冲洗再去枝梗，因为若先去枝梗，则在去梗的同时会使一些微生物侵入果实内部，给消毒带来一定的困难。②体积分数为70%的酒精杀菌效果最强，其原因是浓度过低，杀菌力弱；浓度过高，使菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其内，因此杀菌效果受影响。2.对腐乳制作的相关知识辨析不清典例2下列是有关腐乳制作的几个问题，其中正确的是 ()①腐乳的制作主要是利用了微生物发酵的原理，起主要作用的微生物是青霉、曲霉和毛霉②含水量为70%左右的豆腐适于做腐乳，用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形，且不利于毛霉的生长③豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝，严格地说是直立菌丝，豆腐中还有匍匐菌丝④决定腐乳特殊风味的是卤汤⑤腐乳的营养丰富，是因为大分子物质经过发酵作用分解成小而且易于消化的物质⑥卤汤中含酒量应该控制在21%左右，酒精含量过高，腐乳成熟的时间会延长；含量过低，不足以抑制微生物的生长A．①②③④ B．②③④⑤C．③④⑤⑥ D．①④⑤⑥纠错笔记(1)腐乳制作时，参与的微生物很多，但主要是毛霉。(2)含水量70%为宜，过高、过低都影响腐乳的品质——形状、口味等。(3)卤汤中盐、酒(含量12%左右)、香辛料都有杀菌、防腐与调味的功能。(4)毛霉属于真菌，分为直立菌丝和匍匐菌丝，呈白色。(5)制作原理：毛霉产生蛋白酶和脂肪酶，将豆腐中的蛋白质、脂肪分解为多肽和氨基酸、甘油和脂肪酸等物质。(6)腐乳制作过程中的杀菌消毒①制作腐乳的玻璃瓶用温水冲洗并用酒精消毒。②酒、盐、香辛料都有杀菌作用。③接种、封瓶时都要进行无菌操作。

课时规范训练【组题说明】考点题号错题统计错因分析生物技术在食品加工中的应用1、3PCR5芳香油和胡萝卜素的提取2、4特别推荐图形与实践相结合——1、21．如图为酿制葡萄酒的两个简易装置，请分析回答：(1)果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌在有氧无氧条件下都能生存，所以，它属于________微生物。(2)制作果酒，需将温度严格控制在________℃。制作果酒后制果醋，应将温度控制在________℃。(3)甲装置中，A液体是________，NaHCO3溶液的作用是____________________；若用乙装置，在发酵过程中，必须进行的操作是________________________。与乙装置相比，甲装置的优点是____________________________________。(4)葡萄汁装入发酵瓶时，要留有大约1/3的空间，这样做的优点是__________________。2．下图甲为提取胡萝卜素的装置示意图，请回答有关问题：(1)该装置表示的方法为，要想效果好，必须保证原料颗粒小，。(2)操作过程中应该避免明火加热，采用加热，其原因是__________________。(3)在加热瓶口安装冷凝回流装置的目的是____________________________________。(4)图乙是胡萝卜素鉴定结果示意图。请据图回答：该色素分离的方法是，实验组是，对照组是。实验得出的结论是____________________________________________________________________。(5)科学家通过现代生物技术获得了一株品质优良的胡萝卜植株，要想快速扩大种植规模，通常采用技术，其原理是______________________________。3．腐乳是通过微生物发酵制成的佐餐食品，其制作流程如下，请回答有关问题：(1)民间制作腐乳时，豆腐块上生长的毛霉来自空气中的毛霉孢子，现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种直接接种在豆腐上，这样做的目的是什么？____。(2)制作腐乳的原料中哪种有机物含量比较高？______________，毛霉可利用体内的酶将其分解成哪些小分子有机物？________________________。(3)在用盐腌制腐乳的过程中，若盐的浓度过低会出现什么现象？___________。(4)卤汤中酒的含量为什么要控制在12%左右？________________。4．(·海南卷，30)许多植物含有天然香料，如薄荷中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。回答问题：(1)薄荷油是挥发性物质。提取薄荷油时应选用______(鲜、干)薄荷叶作原料，其原因是_______________________________________________________________________。(2)用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂是________，原理是______________________。(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是___________。常用于分离油层和水层的器皿是__________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是__________，除去固体硫酸钠的常用方法是__________。5．近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开________键，称为________，细胞中是在__________的作用下使此键断裂的。(2)当温度降低时，引物与模板________端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成2个DNA分子，此过程中原料是________________，遵循的原则是________________。(3)PCR技术的必要条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的______________和____________。(4)PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为__________、________、________三个步骤。

答案突破考点提炼方法对位训练1(1)醋酸发酵(2)洗去浮尘反复冲洗(3)果酒发酵果醋发酵泵入空(氧)气(4)酵母菌二氧化碳(CO2)剩余含氧量少的空气及二氧化碳(5)真核原核龙胆紫或醋酸洋红单(6)红色葡萄皮中的色素溶