2020年高考必考选修一生物技术在食品加工及其他方面的应用 第36讲.doc
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1、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(37)、2017全国卷(37)、2016全国卷(39)、2016全国卷(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1825 最适为3035 空气前期:需氧后期:不需氧需充足的氧气时间1012 d78 d2.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
2、.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,下列叙述哪项是错误的?为什么?夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压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罐体密封生产果酒时不能再通入空气。2.(教材P4图14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)
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
4、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
5、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
6、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.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A过程是在图B中瓶进行的,发酵产物酒精要在(填“酸”、“中”或“碱”
7、)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3035 ,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1825 ,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A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
8、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榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净,且发酵瓶要
9、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(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:1825 利于酵母菌的繁殖和酒精发酵,3035 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)原理蛋白质蛋白酶,小分子的肽、氨基酸脂肪脂肪酶,甘油脂肪酸(3)腐乳的制作流程(4)防止杂菌污染用来腌制腐乳的
10、玻璃瓶,洗刷干净后要用沸水消毒。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)泡菜的制作原理菌种来源:附着在蔬菜上的乳酸菌。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。制作流程(2)测定亚硝酸盐的含量亚硝酸盐的产生:由假丝酵母产生。亚硝酸盐的危害:可转变成致癌物亚硝胺。检测原理a.NO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。b.亚硝酸盐溶液的浓度高,颜色深些;溶液浓度低,颜色浅些。检测步骤:配制溶液制备标准显色液制备样品处理液比色
11、。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。食品主要微生物制作装置或操作步骤请据甲丁装置图分析:(1)请填出食品名称(2)请填出菌种名称,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)果酒果醋腐乳泡菜(2)酵母菌醋酸菌毛霉乳酸菌,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
12、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.(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”。纵轴标识依次为、。答案为乳酸菌的数量为亚硝酸盐的含量为乳酸的含量1.(2013全国卷,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,
13、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
14、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1518 ,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”
15、的三项措施选择的泡菜坛要密封性好;加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水,使盐水没过全部菜料;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
16、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
17、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、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
18、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
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