高中生物高届高考复习资料选修一 第36讲.docx
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高中生物高届高考复习资料选修一第36讲
第36讲 生物技术在食品加工及其他方面的应用
最新考纲
全国卷考情
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
2017·全国卷Ⅱ（37）、
2017·全国卷Ⅲ（37）、
2016·全国卷Ⅲ（39）、
2016·全国卷Ⅱ（39）
考点一 果酒和果醋的制作
1.制作原理与条件
果酒制作
果醋制作
菌种
酵母菌
醋酸菌
原理
无氧呼吸产生酒精
（1）O2、糖源充足：
糖→醋酸
（2）有O2、无糖：
乙醇→乙醛→醋酸
条
件
温度
酒精发酵18～25℃
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
2.制作流程
3.葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液。
4.现在工厂生产果酒，为提高果酒的品质，更好地抑制其他微生物的生长，采取的措施是直接在果汁中加入人工培养的酵母菌。
1.（2018·经典高考改编）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①～④叙述哪项是错误的？
为什么？
①夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理
②乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
③正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
④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
提示 ② 罐体密封生产果酒时不能再通入空气。
2.（教材P4图1－4改编）如图所示为制作果酒和果醋的发酵装置，请思考。
（1）装置图中a、b、c分别指什么？
其作用是什么？
（2）b需长而弯曲，其目的是什么？
（3）进行醋酸发酵和酒精发酵时，对图中哪一处操作有差异？
请具体指明。
（4）图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？
为什么？
（5）果酒搁置时间过久为什么会有酸味？
提示
（1）a为通气口，用于向装置内通气；b为排气口，用于排出CO2；c为出料口，用于取样检测。
（2）b长而弯曲，其目的是防止空气中微生物的污染。
（3）使用该装置制果酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
（4）不恰当，因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且排气管口离发酵液应有一段距离。
（5）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。
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①②③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①为乙A中的氧气，曲线③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②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.生物技术在食品加工中的应用十分广泛，如果酒、果醋的制作就是生活中常见的例子。
如图A是果酒和果醋制作的实验流程，图B是一个果酒制果醋的发酵装置。
请分析回答：
（1）果酒和果醋发酵的微生物在代谢方式上的主要区别是 。
（2）果醋是在图B中 瓶产生的，发酵的微生物利用的碳源主要是 。
（3）图A①过程是在图B中 瓶进行的，发酵产物酒精要在 （填“酸”、“中”或“碱”）性条件下用 来鉴定。
（4）图B中 瓶发酵后溶液的pH下降，说明原因___________________
___________________________________________________________________。
图B装置实际有一个不足之处，即在 瓶上没有设置 。
解析
（1）果醋发酵利用的微生物主要是醋酸菌，其代谢类型是异养需氧型，最适生长温度是30～35℃，反应需持续通入无菌空气；果酒发酵利用的微生物是酵母菌，反应条件是18～25℃，初期通入无菌空气，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，后期密封，酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，其代谢类型是异养兼性厌氧型。
（2）在图B中，乙瓶持续通入空气制备果醋，该果醋的制作流程是果汁→果酒→果醋，则酵母菌的碳源为葡萄糖，醋酸菌的碳源为乙醇。
（3）图A①过程表示制备果酒，酵母菌在图B甲瓶中进行无氧呼吸，产物酒精在酸性条件下与橙色的重铬酸钾溶液反应，变成灰绿色。
（4）甲瓶中进行酒精发酵，产生的二氧化碳可使溶液pH下降，乙瓶中进行醋酸发酵，产生的醋酸也使溶液的pH下降。
由于酒精发酵不断产生二氧化碳，瓶内气体压强不断增大，为防止爆炸，应在图B装置甲瓶上设置排气口。
答案
（1）酵母菌是兼性厌氧型微生物，醋酸菌是好氧微生物
（2）乙 乙醇（葡萄糖或乙醇） （3）甲 酸 重铬酸钾溶液 （4）甲、乙 甲瓶中产生的二氧化碳和乙瓶中产生的醋酸使得溶液的pH下降 甲 排气口
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
防止发酵液被污染
①榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净，且发酵瓶要进行消毒
②清洗葡萄时要先清洗后除枝梗
③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
（1）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。
（2）严格控制温度：
18～25℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵，30～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。
（3）充气：
酒精发酵为无氧发酵，需封闭充气口；醋酸发酵为有氧发酵，需适时通过充气口充气。
考点二 腐乳和泡菜的制作
1.腐乳的制作
（1）菌种 主要是毛霉。
（2）原理
①蛋白质蛋白酶,Ｆ小分子的肽、氨基酸
②脂肪脂肪酶,Ｆ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。
2.泡菜的制作与亚硝酸盐含量的测定
（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：
C6H12O6
2C3H6O3。
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亚硝酸盐的危害：
可转变成致癌物—亚硝胺。
③检测原理
a.NO
＋对氨基苯磺酸―→反应物；
反应物＋N－1－萘基乙二胺盐酸盐―→玫瑰红色染料。
b.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。
1.（教材P12练习2改编）下表中甲～丁为腐乳、泡菜、果醋、果酒等发酵食品制作装置图。
食品
①
②
③
④
主要微生物
⑤
⑥
⑦
⑧
制作装置或操作步骤
请据甲～丁装置图分析：
（1）请填出①～④食品名称
（2）请填出⑤～⑧菌种名称，并指出菌种属性（真核生物或原核生物）
（3）甲～丁装置是否存在缺陷，试具体分析指明。
（4）丁装置中“注水”有何作用？
坛内清水与盐的比例为多少？
其中盐水需煮沸后冷却，“煮沸”有何作用？
提示
（1）①—果酒 ②—果醋 ③—腐乳 ④—泡菜
（2）⑤—酵母菌 ⑥—醋酸菌 ⑦—毛霉 ⑧—乳酸菌，其中酵母菌、毛霉为真核生物，醋酸菌、乳酸菌为原核生物。
（3）甲、丙装置有缺陷：
甲装置中不需插入温度计；发酵液过多；排气管不应插入到发酵液内，管的形状应为“S”形的长管；丙装置接种应在“加盐”之前，不应在“加盐”后接种。
（4）丁装置中“注水”的作用在于为泡菜坛营造“无氧”环境。
坛内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.（教材P12旁栏思考题改编）下图为乳酸菌的数量、乳酸和亚硝酸盐的含量随时间变化的曲线，请将三幅图分别填上“纵轴标识”。
①～③纵轴标识依次为 、 、 。
答案 ①为乳酸菌的数量 ②为亚硝酸盐的含量 ③为乳酸的含量
1.（2013·全国卷Ⅰ，39）回答下列有关泡菜制作的问题。
（1）制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是_______________________________
_____________________________________________________________________。
为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是________________________________________________________
_________________________________________________________________。
（2）泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行 的过程。
该过程发生在乳酸菌的 中。
（3）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有 、 和 等。
（4）从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是 ，原因是：
_____________________
。
答案
（1）杀灭杂菌 增加乳酸菌数量
（2）无氧呼吸 细胞质基质 （3）温度 腌制时间 食盐用量 （4）乳酸菌数量增多，杂菌数量减少 乳酸菌比杂菌更耐酸
2.（2012·海南卷，30）回答下列关于腐乳制作的问题。
（1）腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。
多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是 其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为 和 ；其产生的 能将豆腐中的脂肪水解为 和 。
（2）发酵完成后需加盐腌制，加盐还可以抑制 生长。
（3）腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。
卤汤除具有一定的防腐作用外，还能使腐乳具有独特的 。
答案
（1）毛霉 小分子的肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸
（2）微生物 （3）风味
（1）影响腐乳品质的6大因素归纳
项目
说明
水
含水量约70%，用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形
盐
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
酒精含量一般控制在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
温度为15～18℃，适合毛霉生长
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
（2）泡菜制作中营造“无氧环境”的三项措施
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。
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
①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。
②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
①样品处理与粗分离
②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①～④中的哪一种？
提示 ②，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（mmol·L－1）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 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
1.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？
乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？
为什么？
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作萃取剂。
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，所以不宜用作萃取剂。
2.仔细分析下列三图，请思考：
（1）图甲、图乙分别为何种装置？
（2）采用图甲装置可提取到不含任何添加剂的玫瑰精油，该方法叫什么？
这是利用了玫瑰精油具有的何种性质？
该装置中a、b哪一个是进水口，哪一个为出水口？
（3）装置乙中对烧瓶的加热方式是什么？
采取这种加热方式的原因是什么？
在加热的瓶口安装了回流冷凝装置，其作用是什么？
（4）图甲装置是否适用于橘皮精油的提取？
理由是什么？
橘皮精油的提取常采用什么方法？
（5）图丙是将提取的胡萝卜素粗品进行鉴定，该方法是什么？
其中A～D点样时哪些点为标准样液，哪些点为萃取样品？
提示
（1）图甲为水蒸气蒸馏装置，图乙为萃取装置。
（2）水蒸气蒸馏法。
其利用了玫瑰精油化学性质稳定、易挥发、易溶于有机溶剂、难溶于水的性质。
图中a为出水口，b为进水口。
（3）水浴加热。
因为有机溶剂一般是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。
回流冷凝装置的作用在于防止加热时有机溶剂（萃取剂）的挥发。
（4）不适用。
因为该法提取橘皮精油会导致原料焦糊和有效成分水解。
提取橘皮精油应采用压榨法。
（5）纸层析法，其中B、C为萃取样品，A、D为标样。
1.（2017·全国卷Ⅲ，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）。
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.玫瑰精油是世界上最昂贵的精油，是制造高级名贵香水的重要原料，大约5kg玫瑰花只能提炼出1滴纯正的玫瑰精油，被称为“精油之后”。
如图是某生物兴趣小组设计的玫瑰精油提取实验。
图1是流程，图2是提取的实验装置，请回答：
图2
（1）该实验所采用的提取玫瑰精油的方法是_______________________________
__________________________________________________________________。
（2）图1中玫瑰花瓣与清水的质量比是 ，分离油层时通常应向油水混合物中加入 以促进该过程进行。
B过程表示的是 ，需要向提取液中加入 。
（3）图2中的装置进水口在下，出水口在上的目的是_________________________
___________________________________________________________________。
（4）橘皮精油的提取方法与玫瑰精油的提取方法是否相同？
，原因是
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析
（1）由图1可知该同学提取玫瑰精油的方法是水蒸气蒸馏法。
（2）在提取玫瑰精油时，玫瑰花瓣与清水的质量比为1∶4，分离油层时通常应向油水混合物中加入NaCl增加盐的浓度，促进油水分层，要完成图1B过程（除水）需要向提取液中加入无水Na2SO4。
（3）进水口在下是为了保证冷凝管内充满冷水，且使冷水与蒸气接触面积大，接触时间长，以利于蒸气的冷凝。
（4）橘皮精油主要储藏在橘皮部分，提取该精油一般不采用水蒸气蒸馏法，原因是橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，故一般采用压榨法
答案
（1）水蒸气蒸馏法
（2）1∶4 NaCl 除水 无水Na2SO4 （3）保证冷凝管内充满冷水，且使冷水与蒸气接触面积大，接触时间长，以利于蒸气的冷凝（合理即可） （4）不同 橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，故一般采用压榨法
澄清易混易错·强化科学思维
[易错易混]
易错点1 混淆果酒制作中，对葡萄“先冲洗再去枝梗”与“不可反复冲洗”的目的
点拨
（1）制作果酒使用的葡萄应先冲洗，再除去枝梗，不能反过来，以免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。
（2）对于果酒的自然发酵，冲洗不要反复进行，以免使酵母菌数量减少，发酵周期加长，产生的果酒中酒精含量下降。
易错点2 腐乳制作中酒精和香辛料的作用并非只在于“调味”？
点拨 腐乳制作中酒精及香辛料的作用不仅在于调味，还在于“杀灭杂菌”，酒精可
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