高考生物总复习：生物技术在食品加工及其他方面
的应用
考点1 传统发酵技术的应用
1.[2016天津理综,10,12分]天津独流老醋历史悠久、 独具风味,其生产工艺流程如图。
淀粉类原料葡萄糖成熟酒醅成熟醋醅成品醋 (1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶 。 (2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高 的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。
(3)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发酵法,发酵30天。工艺如下。
①发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是 ,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是 。
②乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中 层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。
③成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的 ,淘汰了部分乳酸菌种类。
2.日常饮食中不乏利用微生物发酵制作的美食,如素有“东方奶酪”之称的“石宝寨牌”忠州豆腐乳、中国泡菜领导品牌“吉香居”等。请回答下列有关问题:
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(1)“石宝寨牌”忠州豆腐乳前期发酵是在严格的无菌条件下,接入优良毛霉菌种,这样可以 ,温度应控制在 ,并保持一定的 。然后向长满毛霉的豆腐块加盐,其作用是 ,同时,盐还能 ,避免豆腐块腐败变质。后期加入食盐、香料粉、乌杨白酒密闭发酵6个月,乌杨白酒含量一般控制在12%左右的原因是 。 (2)制作“吉香居”泡菜时,起主要作用的微生物是 。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 。从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内,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 。
3.家庭中泡菜的制作方法:将新鲜的蔬菜经过整理、清洁后放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中,然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”,密封后置于阴凉处。请回答下列问题:
(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是 。 在泡菜的制作过程中,所用盐水需煮沸,其主要目的是 。 (2)向坛中加入香辛料的主要作用是 。 (3)泡菜坛要密封的原因是 。
(4)泡菜美味却不宜多吃,因为在腌制泡菜的过程中,蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成 ,人体摄入该物质过多会引起中毒甚至死亡。另外,该物质在一定条件下还会转变为致癌物 。
考点2 特定成分的提取和分离
4.下列是提取橘皮精油的实验流程图,有关说法中错误的是
①石灰水浸泡→②漂洗→③压榨→④过滤→⑤静置→⑥再次过滤→橘皮油 A.①之前一般对橘皮进行干燥去水处理 B.⑥再次过滤时,用纱布过滤即可 C.若对橘皮直接进行压榨,出油率会较低
D.为了使橘皮油与水容易分离,需分别加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,并调节pH至7~8
5.[2018湖北武汉调研]茶饮料中含较多的天然成分。回答下列问题:
(1)红茶菌液是一种传统的活菌饮料,由酵母菌、醋酸菌等微生物利用蔗糖等营养物质共同发酵产生。在接种活菌前,将红茶糖液煮沸的目的是 ,在发酵的过程中,发现先出现酒味后出现醋味,从物质代谢的角度分析,原因是 。
(2)茶饮料所用的胡萝卜素,通常采用 法提取,理由是 。 (3)茶饮料所用的茉莉芳香油的提取流程如下:茉莉花+水→过程A→油水混合物→油层分离与粗提取→过程B→过滤→茉莉油。过程A的方法是 ,过程B的目的是 。
6.生物组织中有机物的提取方法有很多种,如凝胶色谱法、电泳法、蒸馏法、压榨法和萃取法等,不同的有机物所用的提取方法不同。
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(1)玫瑰精油被称为“液体黄金”,是世界香料工业中不可取代的原料,提取出的玫瑰精油要求不含有任何添加剂或化学原料,其提取方法主要是 。
(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分,在胡萝卜素的提取过程中,要对新鲜的胡萝卜进行 ,但要注意控制 和时间,这是因为 。
(3)某同学在鉴定胡萝卜素时,所做的纸层析实验如图所示,该同学的操作是否有不当之处? 。请指出: 。
7.蛋白质的分离与提纯技术是研究蛋白质的重要技术,DNA的提取和分离技术是研究DNA的重要技术。根据所学知识回答下列问题。
(1)样品处理,红细胞的洗涤要用 反复冲洗、离心。血红蛋白粗分离阶段,若要尽快达到理想的透析效果,可以采用的方法是 。
(2)用凝胶色谱法纯化蛋白质时,相对分子质量较大的蛋白质通过凝胶的路程 ,移动速度 。
(3)DNA粗提取时,常用鸡血作为实验材料,原因是 。实验中可通过 两种方法使鸡血细胞沉淀于试管底部,以便除去血清。实验中有两次使用蒸馏水,第一次的目的是 。
8.如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。分析回答下列问题:
(1)图中实验材料A可以是 等,研磨前加入的B应该是 。 (2)通过上述所示步骤得到滤液C后,再向滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是 ,再过滤得到滤液D,向滤液D中加入蒸馏水的目的是 。
(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中,将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2 mL的下列4种溶液中,经搅拌后过滤,获得如表所示的4种滤液,含DNA最少的是滤液 。 1 图中研磨液
2 2 mol/L的NaCl溶液 3 0.14 mol/L的NaCl溶液 4 冷却的95%的酒精
搅拌后过滤 搅拌后过滤 搅拌后过滤 搅拌后过滤
滤液E 滤液F 滤液G 滤液H
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答案
1.(每空2分)(1)在最适温度条件下催化能力最强 (2)酵母菌 (3)①先快速增长后趋于稳定 氧气、营养物质、pH ②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动,或下) ③种间竞争(或竞争) 【解析】 (1)酶在最适温度、最适pH等条件下催化能力最强,所以添加酶制剂需要控制温度。(2)酵母菌在有氧条件下能大量繁殖,增加酵母菌数量,有利于密闭阶段在无氧条件下获得更多酒精产物,因而发酵初期应先通气。(3)①由图示可知与颠倒前相比,第15天A、B层颠倒后,B层醋酸杆菌先快速增长后趋于稳定,颠倒后B层不断翻动,与颠倒前相比,能接触更多氧气,醋酸杆菌大量繁殖,说明影响醋酸杆菌密度变化的环境因素有氧气,后来随着营养物质的消耗及pH的降低,醋酸杆菌数量趋于稳定,说明影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素还有营养物质、pH等。②颠倒前的B层和颠倒后的A层(即下层)缺氧,有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。③发酵后期营养物质的消耗使不同种类的乳酸菌种间竞争加剧,淘汰了部分种类的乳酸菌。
2.(1)避免其他菌种的污染,保证产品的质量 15~18 ℃ 湿度 析出豆腐中的水分,使豆腐块变硬 抑制微生物的生长 酒精含量过高会延长腐乳成熟的时间;含量过低,则不能抑制杂菌生长 (2)乳酸菌 增加乳酸菌数量 乳酸菌数量增加,杂菌数量减少
【解析】 (1)传统腐乳制作中所需的毛霉来自空气中的毛霉孢子,而现代的腐乳生产是在严格无菌的条件下,将优良的毛霉菌种直接接种在豆腐上,这样可以避免其他菌种的污染,保证产品的质量。制作腐乳时温度应控制在15~18 ℃,并保持一定的湿度。腐乳制作过程中,加盐可以析出豆腐中的水分,使豆腐块变硬,同时,盐能抑制微生物的生长,避免豆腐块腐败变质。酒的含量要控制在12%左右,因为酒精含量过高,会使腐乳成熟的时间延长;酒精含量过低,不能抑制微生物的生长,造成杂菌污染。(2)制作泡菜时,起主要作用的微生物是乳酸菌。在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液的目的是增加乳酸菌数量。开始制作后,泡菜液逐渐变酸,这段时间内泡菜坛中乳酸菌数量增加,杂菌数量减少。
3.(1)消毒 杀灭杂菌 (2)调制泡菜的风味 (3)提供无氧环境,有利于乳酸菌的生存繁殖 (4)亚硝酸盐 亚硝胺
【解析】 (1)在泡菜制作过程中要对器具进行消毒,防止杂菌污染,用白酒擦拭泡菜坛的目的是消毒。制作泡菜时,所用盐水需煮沸,其主要目的是杀灭杂菌。(2)腌制泡菜时,加入香辛料主要是为了调制泡菜的风味。(3)乳酸菌为厌氧菌,因此泡菜坛需要密封,以制造无氧环境。(4)腌制泡菜的过程中,蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐,亚硝酸盐在特定的条件下会转变成致癌物——亚硝胺。
4.B ①之前,橘皮应该干燥去水,A正确;⑥再次过滤时,使用的是滤纸,B错误; 采用压榨法从橘皮中提取橘皮精油时,由于橘皮中含有果胶和果蜡,直接压榨容易滑脱,出油率会较低,C正确;为了使橘皮油与水容易分离,需分别加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,并调节pH至7~8,D正确。
5.(1)去除杂菌(或消毒) 酵母菌先进行发酵生成乙醇,然后醋酸菌将乙醇变为醋酸 (2)萃取 胡萝卜素易溶于有机溶剂 (3)水蒸气蒸馏法 除水
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【解析】 (1)在接种活菌前,将红茶糖液煮沸的目的是杀死其中的杂菌。从物质代谢的角度分析,出现酒味,是由于酵母菌进行了酒精发酵,产生了酒精;出现醋味,是由于在有氧条件下,醋酸菌将酒精转变成了醋酸。(2)胡萝卜素易溶于有机溶剂,提取胡萝卜素通常采用萃取法。(3)题干所述茉莉油的提取利用的是水蒸气蒸馏法,过程B是加入无水硫酸钠以除水。
6.(1)水蒸气蒸馏法 (2)干燥 温度 温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解 (3)有 装置未加盖密封;层析液过多,没过了基线;滤纸两边接触
【解析】 (1)提取的玫瑰精油中要求不能含有任何添加剂或化学原料,而玫瑰精油又具有挥发性较强等特点,故适于用水蒸气蒸馏法提取。 (2)新鲜的胡萝卜经脱水后才能用来提取胡萝卜素,在加热干燥过程中,应严格控制温度和时间,温度过高、时间过长会导致胡萝卜素分解。(3)纸层析法鉴定胡萝卜素时为防止石油醚挥发,装置要加盖密封,且层析液不能没过基线,滤纸的两边不能接触。
7.(1)生理盐水 加大缓冲液的量或及时更换缓冲液 (2)较短 较快 (3)鸡血细胞中红细胞数目较多且有细胞核,可以提供丰富的DNA 离心和静置 使血细胞吸水涨破
【解析】 (1)红细胞要用等渗的生理盐水反复冲洗、离心。可以采用加大缓冲液的量或及时更换缓冲液的方法达到理想的透析效果。(2)凝胶色谱法纯化蛋白质时,相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道,只能在凝胶外部移动,路程较短,移动速度较快。(3)鸡血中的红细胞较多,且细胞中有核,可提供丰富的DNA。离心和静置均可使鸡血细胞沉淀于试管底部从而除去血清。实验中有两次使用蒸馏水,目的分别是使血细胞吸水涨破和使NaCl溶液得以稀释。
8.(1)洋葱(菜花) 洗涤剂和食盐 (2)使DNA溶解 使DNA析出,除去可溶性杂质 (3)H 【解析】 (1)用洋葱、菜花等破碎细胞时,加入一定量的洗涤剂和食盐,洗涤剂可以溶解细胞膜,有利于DNA的释放,食盐(NaCl)有利于DNA的溶解。(2)在含有DNA的滤液中,加入 2 mol/L的NaCl溶液,可以使DNA溶解;在滤液D中加入蒸馏水,当NaCl溶液浓度为 0.14 mol/L时,DNA溶解度最小而析出,过滤可去除可溶性杂质。(3)图中研磨液中含有一定量的NaCl,将含有一定杂质的DNA丝状物放在研磨液中搅拌溶解,过滤后得到的滤液E中,只是除去了细胞壁等部分杂质,含DNA较多;滤液F中含有2 mol/L的NaCl溶液,此NaCl溶液浓度下DNA的溶解度很高,过滤后去除了不溶的杂质,滤液中含DNA很多;滤液G中NaCl溶液的浓度为0.14 mol/L,此浓度下DNA的溶解度最小,DNA析出,该滤液中含DNA较少;因为DNA不溶于体积分数为95%的冷却的酒精,所以滤液H中含DNA最少。
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