2020版生物高考新素养总复习中图版讲义:第35讲 生物技术在食品加工及其他方面的应用 .doc
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1、第35讲生物技术在食品加工及其他方面的应用考纲考情知考向核心素养提考能最新考纲1.运用发酵加工食品的基本方法2.利用微生物进行发酵来生产特定的产物3.从生物材料中提取某些特定成分4.蛋白质的提取和分离生命观念发酵菌种的结构与功能的关系科学思维比较分类发酵加工食品的方法,分析从生物材料中提取某些特定成分近三年考情2017全国卷(37)、2017全国卷(37)、2016全国卷(39)、2016全国卷(39)科学探究设计实验探究植物有效成分提取的条件社会责任关注食品安全,倡导健康的生活方式考点一果酒和果醋的制作1.制作原理与发酵条件果酒制作果醋制作菌种酵母菌醋酸菌菌种来源附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
2、变酸酒表面的菌膜发酵过程有氧条件下,酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖:C6H12O66O26CO26H2O;无氧条件下,酵母菌通过无氧呼吸产生酒精:C6H12O62C2H5OH2CO2氧气、糖源充足时:C2H12O62O22CH3COOH2CO22H2O;缺少糖源、氧气充足时:C2H5OHO2CH3COOHH2O温度一般酒精发酵为1825 ,繁殖最适为20 左右最适为3035 气体前期:需氧,后期:无氧需要充足的氧气时间1012 d78 d2.制作流程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
3、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项目说明材料的选择与处理选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄进行冲洗,再除去枝梗,以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的,且不要太干净,以防止洗去野生型酵母菌防止发酵液被污染榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净,且发酵瓶要进行消毒清洗葡萄时要先清洗后除枝梗发酵瓶排气管用曲颈管不用直管(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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、)(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1.菌种主要是毛霉。2.原理(1)蛋白质小分子的肽、氨基酸(2)脂肪甘油脂肪酸3.腐乳的制作流程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
10、;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1518 ,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和质量(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
11、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
12、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)毛霉的菌丝醋酸菌考点三血红蛋白的提取和分离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,如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、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:也称做分配色谱法,是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。b.电泳法:电泳是
13、指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。常用的电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和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纯化与纯度鉴定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
14、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D2.红细胞中含有大量血红蛋白,我们可以选用猪、
15、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
16、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1.泡菜的制作原理(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:C6H12O62C3H6O3。(3)制作流程2.测定亚硝酸盐的含量(1)亚硝酸盐的产生:由假丝酵母产生。(2)亚硝酸
17、盐的危害:可转变成致癌物亚硝胺。(3)检测原理亚硝酸盐对氨基苯磺酸反应物;反应物N1萘基乙二胺盐酸盐玫瑰红色染料。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。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
18、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
19、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
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