2020届高考生物一轮复习讲义 第11单元 第38讲传统发酵技术及植物有效成分的提取
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1、第38讲生物技术在食品加工及其他方面的应用考纲要求1.利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用。2.运用发酵加工食品的基本方法。3.测定食品加工中可能产生的有害物质。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.从生物材料中提取某些特定的成分。8.蛋白质的提取和分离。考点一果酒和果醋的制作1制作原理与发酵条件项目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:C6H
2、12O62C2H5OH2CO2氧气、糖源充足时:C6H12O62O22CH3COOH2CO22H2O;缺少糖源、氧气充足时:C2H5OHO2CH3COOHH2O温度一般酒精发酵1825 ,繁殖最适为20 左右最适为3035 条件前期:需氧,后期:无氧需要充足的氧气时间1012天78天2.制作流程挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵 果酒果醋(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸()(2)酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度高于果醋发酵温度()(3)在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长()(4)在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时,需给发酵装置适时排气()(5)在制作果酒、果醋时,适当加大接种量可
3、以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖()(6)利用葡萄发酵产生果酒的后期,加入醋酸菌即可产生醋酸()如图为果酒和果醋制作的实验装置图,据图分析:(1)甲、乙、丙的作用分别是什么?提示通入空气(氧气)、排气、取样(对发酵的情况进行及时的监测)。(2)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当?为什么?提示不恰当,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。提示醋酸菌是好氧细菌,在发酵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)果酒搁置时间过久为什么会有酸味?提示醋酸菌在缺乏糖源时,可以将酒精转化为乙
4、醛,再将乙醛转化为醋酸。命题点一果酒、果醋制作原理的理解1(2019西安调研)如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化,下列叙述正确的是()A过程和都只能发生在缺氧条件下B过程和都发生在酵母菌细胞的线粒体中C过程和都需要氧气的参与D过程所需的最适温度基本相同答案C解析有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同,均发生在细胞质基质中,产物是丙酮酸,而丙酮酸产生乙醇只能发生在无氧呼吸过程中,A、B项错误;过程属于有氧呼吸第二、三阶段,第三阶段需要氧气参与,过程是制作果醋的过程,需醋酸菌参与,醋酸菌是一种好氧细菌,因此过程也需要氧气参与,C项正确;制作果酒时,最适温度为1825 ,而制作果醋时,最适温度为303
5、5 ,D项错误。2果酒是以新鲜水果或果汁为原料,经全部或部分发酵配制而成的,酒精度为7%18%。在果酒的基础上继续发酵可得到果醋。下列有关果酒和果醋制作的叙述中,正确的是()A果酒和果醋的制作都是由酵母菌完成的B在果酒制作过程中要定期拧松瓶盖排放CO2C传统的葡萄酒制作一定需要人工接种菌种D葡萄汁装入发酵瓶时,要将瓶装满答案B解析果酒的制作离不开酵母菌,果醋的制作由醋酸菌完成,A错误;在果酒制作过程中,定期排放CO2,避免容器内压力过大,B正确;传统的葡萄酒制作中起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌,C错误;葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间,D错误。命题点二果酒、果醋制作的过程
6、和装置分析3(2018海南,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、依次表示_、_、_含量的变化趋势。(4)从
7、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。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)兼性厌氧异养解析(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不需要开盖放气;避免了因开盖引起的杂菌污染。(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)分析题意可知,图中曲线、依次表示乙A中的氧气、乙B中的酒精、乙
8、A中的酒精含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看,酵母菌属于兼性厌氧生物;从同化作用的类型看,酵母菌属于异养生物。考点二腐乳和泡菜的制作1腐乳的制作(1)制作原理毛霉等微生物能产生蛋白酶、脂肪酶,可分解有机物。蛋白质氨基酸小分子的肽。脂肪甘油脂肪酸。(2)制作流程直接接种或利用空气中的毛霉孢子2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:C6H12O62C3H6O3。(3)制作流程归纳总结传统发酵技术中四种常用菌种的比较项目酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌生物学分类真核生物原核生物真核生物原核生物代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型异养需氧
9、型异养厌氧型发酵条件前期需氧,后期不需氧一直需氧一直需氧无氧生长适宜温度1825 C3035 C1518 C室温生产应用酿酒、发面酿醋制作腐乳制作酸奶、泡菜1判断关于腐乳制作的叙述(1)制作腐乳的菌种只有毛霉()(2)腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶()(3)将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量()(4)在腐乳制作过程中加入香辛料既能调节风味,还具有防腐杀菌作用()(5)在腐乳制作过程中,盐的用量要适宜,酒的含量一般控制在12%左右()2判断关于泡菜制作的叙述(1)泡菜制作的菌种主要是醋酸菌()(2)制作泡菜时,盐水煮沸后可以立即使用()(3)泡菜坛的选择、发酵过程
10、中坛沿要注满水都有利于泡菜的无氧发酵()(4)泡菜的制作前期需要通入氧气,后期应严格保持无氧条件()(5)与人工接种的发酵相比,自然发酵获得的产品品质更好()下图是泡菜在腌制过程中,乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化规律,据图分析: (1)从生物间的相互关系和条件变化分析,乳酸菌呈现这种变化规律的原因是什么?提示发酵初期以不产酸的大肠杆菌和酵母菌的活动为主,同时还有一部分硝酸盐还原菌在该时期利用氧气,产生了无氧环境,乳酸菌开始活动;发酵中期由于乳酸菌产生了大量乳酸,其他细菌活动受到抑制,乳酸菌活动增强;发酵后期由于乳酸的积累,酸度继续增长,乳酸菌活动也受到抑制,乳酸菌数量下降。(2)乳酸含量开始很低
11、,中后期急剧增加的原因是什么?提示发酵初期有氧气,乳酸菌活动较弱,中后期氧气含量减少,乳酸菌大量繁殖,乳酸的量迅速积累。(3)分析亚硝酸盐的含量变化的原因。提示发酵初期,乳酸菌和乳酸的量都比较少,而由于硝酸盐还原菌的活动,亚硝酸盐含量逐渐增加;后期由于硝酸盐还原菌受抑制,同时形成的亚硝酸盐又被分解,因而亚硝酸盐含量下降。命题点一腐乳的制作原理和过程分析1(2018芜湖调研)下列关于“腐乳的制作”的实验,叙述正确的是()A控制发酵温度的主要目的是腐乳调味B腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用C毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉D成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生答案B解析温度通过影响酶的活性影响
12、腐乳发酵,控制发酵的温度主要有利于毛霉等微生物的生长和腐乳发酵,A项错误;香辛料和料酒都能抑制微生物的生长,具有防腐作用,B项正确;毛霉的主要作用是产生蛋白酶和脂肪酶,将蛋白质和脂肪分解成小分子化合物,C项错误;成品腐乳表面的粘性物质主要是毛霉产生的,毛霉属于真菌,D项错误。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
13、_。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)毛霉毛霉有以核膜为界限的细胞核(2)蛋白质小分子的肽、氨基酸,脂肪甘油、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
14、原核生物,毛霉与乳酸菌在结构上的主要区别是毛霉有以核膜为界限的细胞核。(2)腐乳的制作主要是利用了毛霉等真菌,因为毛霉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
15、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。命题点二泡菜的制作原理和过程分析3(2018北京海淀区高三二模)利用卷心菜发酵制作泡菜的过程中,乳酸菌酵母菌细胞数量和pH的变化如图所示。下列叙述不正确的是()A酵母菌和乳酸菌均有核膜包被的细胞核B发酵初期乳酸菌建立了明显的菌种优势C前6天pH下降主要由乳酸菌代谢引起D发酵中期酵母菌通过无氧呼吸进行增殖答案A解析乳酸菌是原核生物,细胞内没有核膜包被的细胞核,A错误;根据曲线图中乳酸菌和酵母菌的数量变化曲线对比分析可知,发酵初期乳酸菌远多于酵母菌,所以乳酸菌成为了明显的优势菌种,B正确;结合曲线图分析,前6天,由于乳酸菌
16、远多于酵母菌,其产生的乳酸会降低培养液的pH,C正确;由于整个发酵过程都是在无氧环境条件下进行的,在发酵中期,酵母菌明显增多,酵母菌增多只能是通过无氧呼吸增殖,D正确。4(2015广东,29)泡菜是我国的传统食品之一,但制作过程中产生的亚硝酸盐对人体健康有潜在危害,某兴趣小组准备参加“科技创新大赛”,查阅资料得到下图。(1)制作泡菜时,泡菜坛一般用水密封,目的是_。乳酸菌发酵第一阶段的产物有_。(2)据题图,与第3天相比,第8天后的泡菜更适于食用,因为后者_;pH值呈下降趋势,原因是_。(3)该小组得到一株“优选”乳酸菌(亚硝酸盐还原酶活力比普通乳酸菌高5倍),拟参照资料的实验方案和食盐浓度(
17、4%10%),探究与普通乳酸菌相比用“优选”乳酸菌制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低,并确定其最适条件,请你设计一个实验结果记录表,并推测实验结论。答案(1)隔绝空气,创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵丙酮酸、H、ATP(2)亚硝酸盐含量较低乳酸菌发酵产生的乳酸增多(3)两种乳酸菌在泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量变化表 乳酸菌类型及 食盐浓度 亚硝酸 盐含量(mg/kg)发酵时间(天)普通乳酸菌“优选”乳酸菌4%5%10%4%5%10%12310推测实验结论:与普通乳酸菌相比,“优选”乳酸菌制作泡菜时,相同条件下产生的亚硝酸盐含量低。考点三酶的研究及应用1酶的活性与影响酶活性的因素(1)酶的活性概念:酶
18、催化一定化学反应的能力。表示方法:用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。酶反应速度的表示方法:单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量。(2)影响酶活性的因素:温度、pH和酶的抑制剂等。2探讨加酶洗衣粉的洗涤效果(1)加酶种类:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。(2)作用原理:将大分子的蛋白质、脂肪、淀粉和纤维素分解为小分子物质,提高洗衣粉的去污能力。(3)实验设计(用对应数字填写下表)洗衣粉的种类污染物的种类洗衣粉的用量反应温度 搅拌时间布料质地探究内容自变量无关变量普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果3酶和酵
19、母细胞的固定化(1)常用的几种固定方式是包埋法,是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。是化学结合法,是将酶或者细胞相互结合或者结合到载体上。是物理吸附法,是将酶或者细胞吸附在载体表面上。(2)酵母细胞的固定化及发酵酵母细胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸钠溶液海藻酸钠与酵母细胞混合固定化酵母细胞冲洗发酵。(1)果胶酶不特指某种酶,而是分解果胶的一类酶的总称()(2)用含蛋白酶的洗衣粉去除油渍,效果比其他类型的加酶洗衣粉好() (3)棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤() (4)CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠() (5)固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显()某一实验小
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