版高考生物复习生物技术实践第37讲生物技术在食品加工及其他方面的应用学案.docx

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版高考生物复习生物技术实践第37讲生物技术在食品加工及其他方面的应用学案

第37讲　生物技术在食品加工及其他方面的应用

[考纲明细]　1.从生物材料中提取某些特定的成分　2.运用发酵加工食品的基本方法　3.利用微生物进行发酵来生产特定的产物　4.测定食品加工中可能产生的有害物质

考点1　果酒和果醋的制作

1．制作原理与发酵条件

2．发酵装置及其各部件的作用

3．制作流程

4．结果鉴定

（1）可通过嗅闻、观察和品尝初步鉴定（可能的结果如下）

（2）进一步鉴定

①酒精发酵的结果检测：

a．检测试剂：

重铬酸钾。

b.检测条件：

酸性。

c.实验现象：

呈现灰绿色。

d.检验步骤：

先在试管中加入发酵液2mL，再滴入物质的量浓度为3mol/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管，观察颜色变化。

②醋酸发酵的结果检测：

可通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。

1．（选修1P4旁栏思考T1改编）先冲洗葡萄后去枝梗的原因？

为什么冲洗葡萄的次数不能过多？

提示　先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会；冲洗葡萄的次数不能过多，以防将葡萄皮上的野生型酵母菌冲洗掉。

2．（选修1P4旁栏思考T2）你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？

提示　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，并晾干；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。

3．（选修1P4旁栏思考T3）制葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～25℃？

制葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～35℃？

提示　温度是酵母菌生长和发酵的重要条件，20℃左右最适合酵母菌繁殖，因此在制葡萄酒时需要将温度控制在其最适温度范围内（18～25℃）；醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，因此在制葡萄醋时要将温度控制在30～35℃。

4．（选修1P4旁栏思考T4）制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？

提示　醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时需要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。

题组　果酒和果醋制作原理及实验设计

1．如图表示果酒和果醋生产过程中的物质变化情况，有关叙述错误的是（　　）

A．需要O2参与的是过程③④⑤

B．导致过程④⑤差异的原因是糖源是否充足

C．过程②④所需要的最适温度相同

D．过程①②在酵母菌细胞中的场所相同

答案　C

解析　过程①为细胞呼吸的第一阶段，发生在细胞质基质中；过程②为无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质中；过程③为有氧呼吸的第二、三阶段，发生在线粒体中；过程②④所需要的最适温度不同；过程④是醋酸菌在缺少糖源时，将酒精变成乙醛，再将乙醛变成醋酸；过程⑤是醋酸菌在氧气、糖源充足时，将葡萄糖转变成醋酸。

2．（2018·江苏高考）某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究，下列叙述错误的是（　　）

A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理

B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大

C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压

D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵

答案　B

解析　果酒发酵的适宜温度为18～25℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误；酵母菌无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。

知识拓展

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氧。

因酵母菌产生酒精是在无氧条件下，不能通入氧气，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）因要对发酵的情况进行及时监测，应设置出料口便于取料。

题组　果酒和果醋制作的过程

3．下列关于果酒制作过程的叙述正确的是（　　）

A．应先除去葡萄枝梗，然后反复冲洗，直至彻底干净

B．应控制发酵温度维持在20℃左右，变化不能太大

C．发酵过程中应该不断从充气孔进行通气，以维持发酵的需氧环境

D．酵母菌存在广泛、生命力强，因此果酒制作时不需对所用器具消毒灭菌

答案　B

解析　在挑选葡萄后应先冲洗1～2次，然后除去枝梗，原因是要除去污垢，但不能洗去附着在表面的酵母菌，先去枝梗会造成汁液流失和污染，A错误；酒精发酵过程是一个厌氧过程，因此发酵过程应保持无氧环境，不能通入空气，C错误；在酒精发酵时，需要对器具消毒，以免杂菌污染，影响酒的品质，D错误；酵母菌酒精发酵的适宜温度是18～25℃，B正确。

4．（2018·四川峨眉山适考）下图是利用山楂制作果酒果醋的流程：

回答下列问题：

（1）酒精发酵主要利用酵母菌的________呼吸，酵母菌与醋酸菌在结构上的主要区别是__________________。

（2）酒精发酵前加入的白砂糖主要是为酵母菌提供________。

下图表示白砂糖的添加量对酒精生成量的影响，白砂糖的添加量为________左右最为合理。

（3）醋酸发酵前，需要加入纯净水对山楂果酒进行稀释，原因是__________________________。

（4）将发酵好的山楂果醋在80℃左右的温度下热处理8～10min，目的是____________________________________，以及防止杂菌污染。

答案　

（1）无氧　酵母菌具有以核膜为界限的细胞核

（2）碳源　15%

（3）酒精浓度过高会抑制醋酸菌的发酵

（4）防止醋酸菌继续发酵（或杀死醋酸菌）

解析　

（1）酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸，可把葡萄糖分解为酒精和二氧化碳；酵母菌为真核细胞，醋酸菌为原核细胞，二者最根本的区别是酵母菌有以核膜为界限的细胞核。

（2）糖类是生物主要的能源物质，白砂糖组成元素为C、H、O，可以为酵母菌提供碳源。

据图可知，酒精含量达到最高值时的最小白砂糖添加量为15%，此时的白砂糖浓度既有利于酒精的产生，也可以避免物质的浪费。

（3）酒精发酵后得到的果酒浓度过高，对醋酸菌的生长不利，会抑制醋酸菌的发酵，因此醋酸发酵前需要加入纯净水对山楂果酒进行稀释。

（4）将发酵好的山楂果醋在80℃左右的温度下热处理8～10min，可以杀死醋酸菌，防止醋酸菌继续发酵，同时也可以防止杂菌污染。

题后归纳

果酒和果醋制作成功的关键点

考点2　腐乳的制作

1．制作原理

2．制作流程

3．操作提示

（1）控制好材料的用量

（2）防止杂菌污染

①所用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火焰，防止瓶口被污染。

1．（选修1P6旁栏思考T1）你能利用所学的生物学知识，解释豆腐长白毛是怎么一回事吗？

提示　豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝。

2．（选修1P6旁栏思考T2）王致和为什么要撒许多盐，将长毛的豆腐腌起来？

提示　盐能防止微生物污染，避免豆腐腐败变质。

3．（选修1P7旁栏思考T1）我们平常吃的豆腐，哪种适合用来做腐乳？

为什么？

提示　含水量为70%的豆腐适合用来做腐乳。

含水量过高的豆腐做腐乳，不易成形；含水量过低，则不利于毛霉生长。

4．（选修1P7旁栏思考T2）吃腐乳时，你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。

这层“皮”是怎样形成的？

它对人体有害吗？

它的作用是什么？

提示　“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝（匍匐菌丝），“皮”对人体无害，它形成腐乳的“体”，使腐乳成形。

5．（选修1P8旁栏小资料改编）影响腐乳种类的因素有哪些？

举例说出加入的辅料与腐乳种类的关系。

提示　影响腐乳种类的因素有豆腐的含水量、发酵条件、加入的辅料。

例如，红方加入了红曲，糟方加入了酒糟，青方不加辅料。

6．（选修1P8练习T1）腌制腐乳时，为什么要随着豆腐层的加高而增加盐的用量？

为什么在接近瓶口的表面要将盐铺厚一些？

提示　越接近瓶口，杂菌污染的可能性越大，因此要随着豆腐层的加高增加盐的用量，在接近瓶口的表面，盐要铺厚一些，以有效防止杂菌污染。

题组　腐乳的制作原理和过程分析

1．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，主要参与的微生物是青霉　②用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形　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决定腐乳特殊口味的是卤汤　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分子且易于消化的物质　⑥卤汤中酒的含量应控制在21%左右，酒的含量过高，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．①②③④B．②③④⑤

C．③④⑤⑥D．①④⑤⑥

答案　B

解析　参与腐乳制作的微生物主要是毛霉，①错误；豆腐上生长的白毛就是毛霉的直立菌丝，③正确；毛霉产生的蛋白酶、脂肪酶能将蛋白质和脂肪分别水解为小分子的肽和氨基酸、甘油和脂肪酸，⑤正确；用来制作腐乳的豆腐一般含水量为70%左右，含水量过高，腐乳不易成形，②正确；卤汤直接关系着腐乳的色、香、味，④正确；卤汤中酒的含量应该控制在12%左右，⑥错误。

2．腐乳是我国民间传统发酵食品，味道鲜美，营养丰富，风味独特，易于消化。

请回答下列问题：

（1）在腐乳的制作中，起主要作用的微生物是________，它与乳酸菌在结构上的主要区别是________________________________________________________________________。

（2）腐乳含有丰富的氨基酸、甘油、脂肪酸等小分子物质，与此有关的物质变化有___________________________________________________________；

_______________________________________________________________。

参与这些物质变化的酶有____________________________________________________________________。

（3）腐乳的制作过程中需加盐腌制，那么用盐腌制的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

要控制盐的用量，因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（4）在腐乳的制作中，卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的。

卤汤中酒的含量应控制在12%左右的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

答案　

（1）毛霉　毛霉有成形的细胞核

（2）蛋白质→小分子肽和氨基酸　脂肪→甘油和脂肪酸　蛋白酶、脂肪酶

（3）抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期的制作过程中不会过早酥烂　盐的浓度过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味

（4）酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败

解析　

（1）在腐乳的制作中，起主要作用的微生物是毛霉，毛霉为真核生物，乳酸菌为原核生物，毛霉与乳酸菌在结构上的主要区别是毛霉有成形的细胞核。

（2）腐乳的制作主要是利用了毛霉等微生物，因为毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶，它们能将大分子物质水解成小分子物质，从而易于吸收。

与此有关的物质变化有蛋白质→小分子的肽、氨基酸，脂肪→甘油、脂肪酸。

（3）腐乳的制作过程中用盐腌制的目的是盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；加盐还可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期的制作过程中不会过早酥烂。

但要控制盐的用量，因为盐的浓度过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；盐的浓度过高，会影响腐乳的口味。

（4）在腐乳的制作中，卤汤中酒的含量应控制在12%左右，若酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；若酒精含量过低，不足以抑制微生物的生长，可能导致豆腐腐败。

考点3　泡菜的制作

1．泡菜的制作原理及流程

（1）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（乳酸）。

（2）流程

深挖教材

泡菜制作中如何营造无氧环境？

提示　①选择的泡菜坛要密封性好；

②加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；

③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。

2．测定亚硝酸盐的含量

（1）检测原理

①NO＋对氨基苯磺酸反应物；

反应物＋N－1－萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料。

②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，可大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。

（2）检测步骤：

配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。

（3）结果分析

①AB段：

坛内环境有利于硝酸盐还原菌的繁殖，将硝酸盐还原为亚硝酸盐，曲线上升。

②BC段：

由于乳酸菌的大量繁殖，产生乳酸，对硝酸盐还原菌产生抑制作用，同时形成的亚硝酸盐又被分解，曲线下降。

1．（选修1P9旁栏思考）为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？

提示　酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用，抗生素能够将乳酸菌杀死或抑制乳酸菌的生长，因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。

2．（选修1P10旁栏思考T1）为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜？

提示　在腌制过程中，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐摄入过量或在特定条件下，会危害人体健康。

3．（选修1P10旁栏思考T2）为什么泡菜坛内有时会长一层白膜？

你认为这层白膜是怎么形成的？

提示　泡菜坛内形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。

酵母菌是兼性厌氧微生物，泡菜发酵液营养丰富，其表面氧气含量也较丰富，适合酵母菌繁殖。

题组　泡菜的制作及亚硝酸盐的测定

1．下列有关泡菜制作过程的叙述，不正确的是（　　）

A．按照清水与盐的质量比为4∶1的比例配制盐水

B．按照清水与盐的质量比为5∶1的比例配制盐水

C．盐水入坛前要煮沸、冷却，以防止污染

D．在坛盖边沿的水槽中注满水，以保证坛内的无氧环境

答案　B

解析　泡菜的制作依靠的是乳酸菌的无氧呼吸，制作时要防止污染，以防泡菜腐败变质，清水与盐的质量比应为4∶1，若食盐量不足，易造成细菌大量繁殖，B错误。

2．（2014·海南高考）已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。

为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量，某同学设计了一个实验，实验材料、试剂及用具包括：

刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。

回答相关问题：

（1）请完善下列实验步骤。

①标准管的制备：

用__________________和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。

②样品管的制备：

用刻度移液管分别吸取一定量的________________________，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管。

③将每个________分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅________的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管亚硝酸盐的含量。

（2）如图表示的是泡菜中__________________________趋势。

（3）泡菜制作过程中产酸的细菌主要是________（填“醋酸菌”或“乳酸菌”）。

答案　

（1）①亚硝酸钠标准溶液　②不同泡制天数的泡菜滤液　③样品管　最相近

（2）亚硝酸盐含量随泡制时间的变化　（3）乳酸菌

解析　

（1）亚硝酸盐含量测定实验中，用不同浓度的亚硝酸钠标准溶液和显色剂配制成颜色深浅不同的系列标准管。

在比色管中加入一定量的不同泡制天数的泡菜滤液，再加入等量的显色剂进行显色，观察样品管的颜色变化，并与标准管比较，找出与样品管颜色深浅最相近的标准管，其中的亚硝酸钠含量即代表了样品管中的亚硝酸盐含量。

（2）图中横坐标即自变量为泡制时间，纵坐标即因变量为亚硝酸盐的含量，故图中表示的是泡菜中亚硝酸盐含量随泡制时间的变化趋势。

（3）泡菜制作的原理是在无氧条件下，乳酸菌无氧呼吸将葡萄糖分解成乳酸。

题后归纳

泡菜制作的注意事项

（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。

煮沸有两大作用：

一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的微生物。

（2）防止杂菌污染：

每次取样用具要洗净，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装坛时压实，盐水没过全部菜料。

③泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。

（4）温度：

发酵过程中温度控制在室温即可，温度过高则易滋生杂菌，温度过低则发酵时间延长。

（5）时间：

发酵时间过短，会造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。

考点4　植物有效成分的提取

1．玫瑰精油的提取

2．橘皮精油的提取

3．胡萝卜素的提取

深挖教材

（1）乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？

为什么？

提示　不能。

胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。

（2）在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？

提示　在这五种有机溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用来提取胡萝卜素。

针对下图，请思考：

（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？

在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是什么？

________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

答案　

（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。

在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止加热时有机溶剂挥发

题组　植物芳香油的提取方法的比较

1．生物组织中存在多种有机物，不同的有机物的提取与鉴定方法不尽相同。

根据所学知识，回答下列问题。

（1）玫瑰精油素有“液体黄金”之称，要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是水蒸气蒸馏法。

将鲜玫瑰花瓣和清水进行水蒸气蒸馏后收集到的产物是________，需加入一定量的氯化钠使其分层，玫瑰油将分布于液体的________层，用分液漏斗分离的油层中还需要加入________以除去水分。

（2）橘皮精油是食品、化妆品和香水配料的优质原料，具有很高的经济价值，一般提取橘皮精油的方法是__________法，不采取水蒸气蒸馏法的原因是__________________________________。

（3）用萃取法提取胡萝卜素，萃取的效率主要取决于________________________________________，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响；提取的胡萝卜素粗品可通过________进行鉴定；萃取过程采用水浴加热，不用明火加热的原因是________________。

答案　

（1）油水混合物　上　无水硫酸钠

（2）压榨　水蒸气蒸馏会导致有效成分水解，水中蒸馏会导致原料焦糊

（3）萃取剂的性质和使用量　纸层析法　有机溶剂易燃

解析　

（1）用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，蒸馏后收集到的产物是油水混合物，需加入一定量的氯化钠使其分层，玫瑰油将分布于液体的上层，用分液漏斗分离的油层中还需要加入无水硫酸钠以除去残留的水分。

（2）由于水蒸气蒸馏会导致有效成分水解，水中蒸馏会导致原料焦糊，因此一般采用压榨法提取橘皮精油。

（3）用萃取法提取胡萝卜素，萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响；提取的胡萝卜素粗品可通过纸层析法进行鉴定；萃取过程采用水浴加热，不用明火加热的原因是有机溶剂易燃。

2．（2018·湖北宜昌一中月考）下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：

（1）用于提取玫瑰精油的玫瑰花要在花开的盛期采收，大约是每年的5月上、中旬，原因是在此阶段，________________________________。

（2）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________（填“是”或“不是”）纯的玫瑰精油，原因是______________________________。

（3）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________。

（4）从薄荷叶中提取薄荷油时________（填“能”或“不能”）采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是______________________。

答案　

（1）花朵含油量最高

（2）易挥发、难溶于水、化学性质稳定　不是　玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物

（3）蒸馏温度

（4）能　薄荷油和玫瑰精油的化学性质相似

解析　

（1）用于提取玫瑰精油的玫瑰花要在花开的盛期采收，原因是在此阶段花朵含油量最高。

（2）玫瑰精油易挥发，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，所以玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取。

蒸馏时收集的蒸