高考生物一轮复习讲义第39讲生物技术在食品加工及其他方面的应用.docx
《高考生物一轮复习讲义第39讲生物技术在食品加工及其他方面的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考生物一轮复习讲义第39讲生物技术在食品加工及其他方面的应用.docx（49页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
高考生物一轮复习讲义第39讲生物技术在食品加工及其他方面的应用
第39讲 生物技术在食品加工及其他方面的应用
1．运用发酵加工食品的基本方法 2.测定食品加工中可能产生的有害物质 3.从生物材料中提取某些特定的成分
4．酶活力测定的一般原理和方法 5.酶在食品制造和洗涤等方面的应用 6.制备和应用固相化酶 7.蛋白质的提取和分离
果酒和果醋的制作
1．发酵菌种
项目
酒精发酵
醋酸发酵
菌种名称
酵母菌
醋酸菌
菌种来源
主要来自附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
来自变酸的酒的表面的菌膜
菌种类型
真核生物
原核生物
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养需氧型
2.制作原理与条件
项目
果酒制作
果醋制作
菌种
酵母菌
醋酸菌
制作原理
有氧条件下，大量繁殖：
C6H12O6＋6O2
6CO2＋6H2O；无氧条件下，酒精发酵：
C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2
氧气、糖源充足时：
C6H12O6＋2O2
2CH3COOH＋2CO2＋2H2O
缺少糖源、氧气充足时：
C2H5OH＋O2
CH3COOH＋H2O
条件
温度
一般酒精发酵为18～25__℃，繁殖最适为20℃左右
最适为30～35__℃
空气
前期：
需氧
后期：
不需氧
需充足的氧气
时间
10～12d
7～8d
3.发酵过程及注意事项
（1）实验用具消毒
↓
（2）挑选、冲洗葡萄
↓
（3）榨汁→用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中
↓
（4）果酒发酵
↓
（5）取样检测
↓
（6）果醋发酵
4．实验结果分析
（1）若酵母菌数量少，产生的酒精少：
原因是发酵前期，酵母菌有氧呼吸不足。
（2）若酵母菌数量充足，但是产生的酒精较少或不能产生酒精：
原因是发酵后期密封不严。
（3）若醋酸产生少：
很可能是供氧不足所致。
（4）葡萄酒呈现红色的原因是葡萄皮上的色素进入发酵液。
（选修1P4旁栏思考题解答）你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？
答案：
需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。
例如，榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。
如图为果酒和果醋制作的实验装置图。
请据图思考下列问题：
（1）甲、乙、丙的作用分别是什么？
（2）图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？
为什么？
（3）醋酸菌进行醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，甲都需要打开，请说明原因。
（4）果酒搁置时间过久为什么会有酸味？
答案：
（1）通入空气（氧气）、排气、取样（对发酵的情况进行及时的监测）。
（2）不恰当。
因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且不能将排气口淹没。
（3）醋酸菌是需氧菌，在生活过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。
（4）醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为醋酸。
考向1 考查对果酒、果醋制作原理的理解
1．（2019·四川成都经济开发区实验中学高三模拟）现代人吃什么都讲究天然，所以目前市场上果酒、果醋等越来越受到人们的青睐。
请回答下列问题：
（1）在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的酵母菌来源于_______________________。
（2）苹果醋是最受欢迎的饮料之一，其生产过程中利用了________的发酵作用，该过程需将温度控制在________；若要提高果醋的产量，发酵过程中还必须提供____________、____________等条件。
（3）喝剩的葡萄酒放置一段时间后会变酸的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
（4）在果酒酿造过程中，如果果汁灭菌不严格，含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌________（填“能”或“不能”）将果汁中的糖发酵为醋酸，理由是_________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）在葡萄酒的自然发酵过程中起主要作用的酵母菌来源于附着在葡萄皮上的野生型酵母菌。
（2）苹果醋在生产过程中利用了醋酸菌的发酵作用，醋酸菌适宜生长的温度为30～35℃，因此需要将温度控制在30～35℃；醋酸菌属于好氧型细菌，并且适宜生存在中性或偏碱性环境中，因此若要提高果醋的产量，发酵过程中还必须提供有氧环境、适宜的pH等条件。
（3）喝剩的葡萄酒放置一段时间后，由于空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸，最后导致果酒变酸。
（4）醋酸菌是好氧细菌，而果酒发酵为无氧环境，醋酸菌无法生存，因此在酒精发酵旺盛时，醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。
答案：
（1）附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
（2）醋酸菌 30～35℃ 有氧环境 适宜的pH
（3）空气中的醋酸菌混入葡萄酒后发酵产生了醋酸
（4）不能 醋酸菌是好氧细菌，而果酒发酵为无氧环境，醋酸菌无法生存
考向2 考查果酒、果醋制作的过程和装置分析
2.
（2019·河北保定三中期初考试）葡萄经发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答下列问题：
（1）利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是____________。
（2）该微生物通过无氧呼吸可分解____________，产生的终产物是________和__________。
（3）甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。
发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。
据图分析，甲同学和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是__________________________，导致发酵中出现的主要异常现象是____________________；丙同学的错误是__________________，导致发酵中出现的主要异常现象是________________。
上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是__________、__________、____________。
（4）在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作的错误是______________________________________________。
解析：
在制作各种酒的时候，常用酵母菌作菌种；酒精发酵为无氧呼吸，若甲同学未夹住发酵瓶的充气管，从而使氧气进入，导致酵母菌进行有氧呼吸，产生较多的二氧化碳，使发酵液从充气管流出，发酵液变酸；丙同学的错误是瓶中发酵液过多，淹没了排气管，排气时发酵液从排气口溢出，一般发酵液不超过容器的2/3；上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是葡萄醋、葡萄酒、葡萄酒。
答案：
（1）酵母菌
（2）葡萄糖 乙醇 CO2
（3）未夹住发酵瓶的充气管 发酵液从充气管流出，发酵液变酸 瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口
排气时发酵液从排气管流出 葡萄醋 葡萄酒 葡萄酒
（4）未及时排气
（1）果酒和果醋发酵装置的设计思路
①因酵母菌的繁殖需要空气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需要氧气。
因酵母菌产生酒精是在无氧条件下，应控制氧气进入，故应在充气口设置开关。
②由于在发酵过程中都产生CO2，因此又需要设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。
③因要对发酵的情况及时进行监测，应设置出料口以便于取料。
（2）防止发酵液被污染的方法
①榨汁机要清洗干净并晾干。
②发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒，或用洗洁精洗涤。
③装入葡萄汁后要封闭充气口。
腐乳的制作
1.发酵菌种
（1）主要菌种
①名称：
毛霉。
②菌体特点：
白色丝状真菌。
③代谢类型：
异养需氧型。
（2）其他菌种：
根霉、酵母菌、曲霉等。
2.发酵原理
3．腐乳制作流程及注意事项
―→
↓
―→
↓
―→
↓
―→
4．防止杂菌污染的措施
（1）用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗涮干净后要用沸水消毒。
（2）装瓶时，操作要迅速小心。
（3）加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封。
（4）封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。
（2019·全国统一考试仿真九）腐乳是中国流传数千年的传统民间美食，通常分为青方、红方、糟方三大类。
请结合相关知识回答下列问题：
（1）在制作果酒、果醋、泡菜、腐乳的过程中全程需要氧气的是________。
毛霉能在豆腐块上生长，是因为豆腐块能为其提供无机盐、______________等四大类基本营养物质。
（2）腐乳的发酵过程中能起到防腐作用的物质有____________三类。
青方、红方和糟方三类腐乳中，________类没有加入辅料。
现代工业生产腐乳，必须严格控制无菌条件，对豆腐灭菌宜采用的方法是__________________________________________________。
（3）科学家研究了食盐用量对腐乳品质及发酵周期的影响，结果如下图：
由图可知，随食盐用量的增加，腐乳品质的综合评分总体上呈现________趋势，选择食盐用量为________较为适宜。
发酵周期与食盐的用量成________相关，原因可能是________________________________________________________________________。
解析：
（1）制作果酒的原理是利用酵母菌的无氧呼吸产生酒精；制作果醋所利用的醋酸菌是好氧菌，在氧气充足的条件下才能进行旺盛的生命活动；制作泡菜的原理是乳酸菌在无氧条件下，将糖分解为乳酸；制作腐乳的实验流程为：
①豆腐上长出毛霉→②加盐腌制→③加卤汤装瓶→④密封腌制。
可见，在制作果酒、果醋、泡菜、腐乳的过程中全程需要氧气的是果醋。
毛霉能在豆腐块上生长，是因为豆腐块能为其提供无机盐、碳源、氮源、水等基本营养物质。
（2）卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的。
在腐乳的发酵过程中，加入的酒、香辛料、盐都能起到防腐作用。
在青方、红方和糟方三类腐乳中，没有加入辅料的是青方。
对豆腐灭菌宜采用高压蒸汽灭菌法。
（3）曲线图显示：
随食盐用量的增加，腐乳品质的综合评分总体上呈现先上升后下降的趋势；当食盐用量为10%时，腐乳品质的综合评分最高，说明此浓度是选择食盐用量较为适宜的浓度。
发酵周期与食盐的用量成正相关，原因可能是：
随食盐浓度的增加，对发酵微生物的抑制作用增强（或随食盐浓度的增加，对脂肪酶和蛋白酶活性的抑制作用增强）。
答案：
（1）果醋 碳源、氮源、水
（2）酒、香辛料、盐 青方 高压蒸汽灭菌法 （3）先上升后下降 10% 正
随食盐浓度的增加，对发酵微生物的抑制作用增强（或随食盐浓度的增加，对脂肪酶和蛋白酶活性的抑制作用增强）
影响腐乳品质的条件
项目
说明
水的控制
含水量约70%，用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形
盐的控制
盐浓度过高会影响腐乳的口味；盐浓度过低，腐乳易腐败变质
酒的控制
酒的含量一般控制在12%左右，酒精含量过高，使腐乳成熟期延长。
酒精含量过低，杂菌繁殖快，豆腐易腐败
温度控制
温度为15～18℃，适合毛霉生长
发酵时间
控制在6个月左右
香辛料
具有调味和杀菌的作用，也会影响腐乳的风味或质量
制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
1．泡菜的制作
（1）菌种来源：
附着在蔬菜上的乳酸菌。
（2）制作原理：
在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
反应式：
C6H12O6―→2C3H6O3。
（3）制作流程及注意事项
↓
―→
↓
―→
↓
―→
↓
―→
↓
―→确定最佳取食时间Ｋ
（4）影响泡菜发酵条件的因素
①气体：
无氧环境条件。
可通过选择合适的泡菜坛、装坛时压实蔬菜、泡菜液浸没菜体、泡制期间不开盖等措施营造环境。
②食盐：
食盐的作用是使蔬菜组织中水分析出，使成品质地柔韧、咀嚼感强。
盐浓度过高，乳酸发酵受抑制，泡菜会咸而不酸；盐浓度过低，杂菌繁殖，易引起变质。
③温度：
温度偏高，有害菌活动能力强，易导致蔬菜腐败变质；温度偏低，发酵时间延长。
2．测定亚硝酸盐的含量
（1）亚硝酸盐与人体健康的关系：
当摄入总量较多时，可引起中毒或死亡；在特定条件下可转化为致癌物亚硝胺。
（2）检测方法：
比色法。
（3）检测原理
①有关反应：
NO
＋对氨基苯磺酸→反应物；
反应物＋N 1萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色。
②判断方法：
观察样品颜色变化，并与标准显色液比较，然后计算亚硝酸盐含量。
亚硝酸盐溶液的浓度高，颜色深些；溶液浓度低，颜色浅些。
（4）检测步骤：
配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。
考向1 泡菜的制作原理及过程分析
1．家庭泡菜的制作过程：
新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于温度适宜的地方。
请回答下列问题：
（1）加入蔬菜前要对泡菜坛进行___________________________________________。
（2）在家制作泡菜时，常发现泡菜坛内长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？
__________________。
为避免杂菌污染，向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是____________________________。
（3）有时制作的泡菜会“咸而不酸”，最可能的原因是_______________________
________________________________________________________________________。
（4）对亚硝酸盐含量测定的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与______________________偶联成________色化合物。
测定亚硝酸盐含量的操作流程是配制溶液→制备____________→制备样品处理液→比色，其中，使滤液变得无色澄清透明的是________________。
解析：
（1）加入蔬菜前要对泡菜坛进行彻底清洗并用白酒擦拭。
（2）在家制作泡菜时，常发现泡菜坛内长一层白膜，这层白膜是产膜酵母繁殖形成的。
为避免杂菌污染，向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是青霉素能够抑制乳酸菌的生长。
（3）有时制作的泡菜会“咸而不酸”，最可能的原因是加入的食盐过多，抑制了乳酸菌生长。
（4）对亚硝酸盐含量测定的原理是在盐酸酸化条件下，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玫瑰红色化合物。
测定亚硝酸盐含量的操作流程是配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色，其中，使滤液变得无色澄清透明的是氢氧化铝乳液。
答案：
（1）彻底清洗并用白酒擦拭
（2）产膜酵母繁殖形成的 青霉素能够抑制乳酸菌的生长
（3）加入的食盐过多，抑制了乳酸菌生长
（4）N 1萘基乙二胺盐酸盐 玫瑰红 标准显色液
氢氧化铝乳液
泡菜制作成功的关键点
（1）材料的选择及用量
①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。
②清水和盐的质量比为4∶1，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
①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。
②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26～36℃。
温度过高，则易滋生杂菌；温度过低，则发酵时间延长。
考向2 考查泡菜制作过程中亚硝酸盐含量的变化
2．某研究小组以“泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化”为课题开展了如下表所示的研究。
分析并回答下列问题：
实验步骤
泡菜坛
A
B
C
①加入洗净的新鲜大白菜
0.6kg
0.6kg
0.6kg
②加入2L盐水（浓度）
10%
20%
30%
③密封
置于同一环境中
④测定亚硝酸盐含量
封坛前进行第一次测定，以后定期测定，如下图所示
（1）实验中盐水需煮沸并冷却后才可使用，目的是______________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）图中曲线1是__________坛测定的结果，原因是______________________。
泡菜的口味是________。
制作泡菜效果最好的盐水浓度为________。
（3）为了使实验结果更准确，测定亚硝酸盐含量时应_____________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）制作泡菜时泡菜盐水要煮沸冷却后才可使用，其中煮沸是为了除去水中的氧气和杀灭杂菌；冷却是为了避免高温杀死乳酸菌等发酵菌种。
（2）由图可知，曲线1所示亚硝酸盐含量过高而不下降，原因是盐浓度过低，应为A坛测定的结果。
该坛中泡菜的口味是酸而不咸。
根据亚硝酸盐含量的变化，制作泡菜效果最好的是B坛，其盐水的浓度为20%。
（3）为了减少误差，避免实验的偶然性，应设置重复实验，要多次测定后取平均值。
答案：
（1）除去水中的氧气和杀灭杂菌；冷却后使用是为了避免高温杀死乳酸菌等发酵菌种
（2）A 盐水浓度过低导致亚硝酸盐含量过高而不下降 酸而不咸 20% （3）多次测定后取平均值
泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和
亚硝酸盐的变化情况分析
项目
时期
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
发酵初期
少（有氧气，乳酸菌活动受到抑制）
少
增加（硝酸盐还原菌作用）
发酵中期
最多（乳酸抑制其他菌活动）
积累增多，
pH下降
下降（硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解）
发酵后期
减少（乳酸积累，pH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）
曲线
植物有效成分的提取
1．提取玫瑰精油的实验
（1）方法：
水蒸气蒸馏法。
（2）实验流程
实验步骤
关键点
①
鲜玫瑰
花＋清水
二者质量比为1∶4
②
水蒸气蒸馏
在蒸馏瓶中加几粒沸石，防止液体过度沸腾；控制蒸馏的时间和速度
③
油水混合物
呈乳白色的乳浊液，加入NaCl使乳化液明显分层
④
分离油层
用分液漏斗把油水分离
⑤
除水
加入无水Na2SO4吸收水分，再过滤除去固体Na2SO4
⑥
玫瑰精油
出油率＝玫瑰精油质量/原料质量
2.提取橘皮精油的实验
（1）方法：
一般采用压榨法。
（2）实验流程
实验步骤
关键点
①
石灰水
浸泡
橘皮
石灰水的作用：
破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率；为了能使橘皮均匀地浸泡，可将其粉碎
②
漂洗
目的是洗去石灰水，防止影响精油的质量，漂洗完后要沥干水分
③
压榨
分别加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并调节pH至7～8，目的是使橘皮油易与水分离
④
过滤、
离心
加入明矾，使之沉淀并变澄清，然后用布袋过滤，除去固体物和残渣。
然后进行离心，除去质量较小的残留固体物，用分液漏斗或者吸管分离上层橘皮油
⑤
静置
分离的产品放在5～10℃的冰箱中，静置5～7d，使杂质沉淀，用吸管吸取上层澄清橘皮油
⑥
再次过滤
用滤纸过滤，取滤液，和上层橘皮油混合
3.胡萝卜素的提取和鉴定
（1）胡萝卜素的性质：
不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。
（2）提取方法：
萃取法，石油醚最适宜作萃取剂。
（3）流程
实验流程
关键点
①
选取
胡萝卜
胡萝卜要新鲜，用清水洗净，沥干
②
粉碎
粉碎要彻底并过筛，有利于材料中胡萝卜素的充分溶解
③
干燥
温度不能太高，否则会导致胡萝卜素分解
④
萃取
在一定范围内，温度要高、时间要长，保证萃取的效果
⑤
过滤
除去固体残渣
⑥
浓缩
使用蒸馏装置浓缩，获得胡萝卜素
（4）鉴定：
纸层析法。
4．植物有效成分提取的三种常用方法比较
提取
方法
水蒸气蒸馏法
压榨法
萃取法
实验原理
利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来
通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油
方法步骤
①水蒸气蒸馏；
②分离油层；
③除水过滤
①石灰水浸泡、漂洗；
②压榨、过滤、静置；
③再次过滤
①粉碎、干燥；
②萃取、过滤；
③浓缩
适用范围
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
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
优点
简单易行，便于分离
生产成本低，易保持原料原有的结构和功能
出油率高，易分离
局限性
水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题
分离较为困难，出油率相对较低
使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量
考向1 提取玫瑰精油方法的分析
1．（2019·贵州凯里一中期末）回答下列玫瑰精油提取中的有关问题：
（1）用于提取精油的玫瑰花一般在花开的盛期采收，原因是____________________。
（2）可用萃取法提取玫瑰精油，依据是____________________________________。
要使有机溶剂不与水混溶，最好选用________（填“乙酸乙酯”或“乙醇”）作为萃取剂。
（3）也可用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油，依据是______________________________。
蒸馏获得乳化液后需加入________，促进油水分层。
（4）用传统的水蒸气蒸馏法，玫瑰精油出油率较低。
科研人员在适宜条件下用不同的辅助方法探究最优提取方法，结果如下表。
不同辅
助方法
无辅助
方法
超声波、
微波
酶
高压脉
冲电场
出油率（%）
0.0802
0.0930
0.0900
0.1050
蒸馏时间（h）
4
2.5
3
2
该实验的自变量是______________，据实验结果，水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油的最优辅助方法为____________________，依据是____________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）玫瑰花开的盛期，花朵中含油量最高，最适合提取玫瑰精油。
（2）玫瑰精油难溶于水，易溶于有机溶剂，所以一般用萃取法提取玫瑰精油；乙醇可以溶于水，所以要使有机溶剂不与水混溶，最好
升级会员 