2020高考生物二轮复习 专题八 生物技术实践 考点2 生物技术在食品加工方面的应用学案

2019年

考点2 生物技术在食品加工方面的应用

1．理清“4”种传统发酵食品的技术

食品 果酒 果醋 腐乳 泡菜

2.把握控制杂菌的“四大措施” (1)通过发酵条件控制杂菌：

①无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌。

②乳酸菌发酵、酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。 (2)利用盐控制杂菌：如腐乳的制作。 (3)利用酒精控制杂菌：如果酒、腐乳的制作。 (4)利用香辛料控制杂菌：如腐乳、泡菜的制作。 3．理解乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量随时间变化的曲线

菌种 酵母菌 醋酸菌 毛霉等 乳酸菌 呼吸类型 无氧 有氧 有氧 无氧 原理 无氧呼吸产生酒精 糖(酒精)→醋酸 蛋白酶、脂肪酶水解蛋白质、脂肪 无氧呼吸产生乳酸 温度 18～25 ℃ 30～35 ℃ 15～18 ℃ －

1．(2018·全国Ⅲ，37)回答下列与酵母菌有关的问题：

(1)分离培养酵母菌通常使用____________(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基，该培养基应采用________灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是____________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)酵母菌液体培养时，若通入氧气，可促进________________(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)；若进行厌氧培养，可促进____________(填“菌体快速增殖”“乙醇产生”或“乳酸产生”)。 (3)制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是________________________________。

答案 (1)麦芽汁琼脂 高压蒸汽 由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 (2)菌体快速增殖 乙醇产

2019年

生 (3)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2遇热膨胀可使面包松软多孔

解析 (1)牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用广泛的细菌培养基；MS培养基是满足植物细胞的营养和生理需要的培养基；麦芽汁琼脂培养基通常用于酵母菌(真菌)的培养、鉴定及菌种保存。培养基的灭菌方法为高压蒸汽灭菌法。菌落是指由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。(2)酵母菌为兼性厌氧型微生物，在有氧条件下进行有氧呼吸为酵母菌的繁殖提供能量；在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇。(3)面包松软是因为制作过程中加入的酵母菌可以分解葡萄糖产生大量的CO2，CO2遇热膨胀，使得制作的面包松软多孔。

方法技巧 酵母菌果酒发酵时先通气，目的是让其繁殖增加酵母菌数量；后密封，在无氧条件下进行酒精发酵。 2．(2016·全国Ⅱ，39)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的，回答下列问题：

H2O＋CO2

③

①②

葡萄糖――→丙酮酸――→乙醇＋CO2

(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的________________中进行，其产物乙醇与____________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的____________中进行，与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度____________。 (2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，该过程需要在________条件下才能完成。

(3)在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度________(填“低于”或“高于”)第二阶段。

(4)醋酸杆菌属于____________核生物，其细胞结构中__________(填“含有”或“不含有”)线粒体。 答案 (1)细胞质基质 重铬酸钾 线粒体 快 (2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有

解析 (1)图示中的过程①和②分别表示无氧呼吸的第一、第二阶段，其场所均为细胞质基质；橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成灰绿色。过程③表示有氧呼吸的第二、第三阶段，其场所分别为线粒体基质和线粒体内膜，即在酵母菌细胞的线粒体中进行。与无氧条件相比，有氧条件下，酵母菌的增殖速度快。(2)醋酸杆菌是一种好氧菌，在氧气充足的条件下才能进行旺盛的生命活动，因此将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，需要在有氧条件下才能完成。(3)第一阶段即果酒的制作，所控制的温度范围是18～25 ℃，第二阶段即果醋的制作所控制的温度范围是30～35 ℃，所以第一阶段的温度低于第二阶段。(4)醋酸杆菌属于原核生物，其细胞结构中不含线粒体等复杂的细胞器。 淀粉酶酵母菌醋酸杆菌

模型构建 淀粉?大麦种子――――→?葡萄糖18―――→酒精――――→醋酸。 ～25 ℃30～35 ℃

3．(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。

2019年

(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)据图，与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，因为后者____________________；pH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(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)创造无氧环境 丙酮酸、[H]、ATP (2)亚硝酸盐含量已接近最低水平 乳酸积累 (3)结果记录表： 亚硝酸盐含量(单位：mg/kg)

食盐浓度(%) 4 乳酸菌 普通 优选 普通 7 优选 普通 优选

推测实验结论：

①用“优选”乳酸菌制作的泡菜中，亚硝酸盐含量更低；②最适条件是亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间。

解析 (1)由于乳酸菌是厌氧细菌，制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是隔绝空气，创造无氧环境。乳酸菌发酵第一阶段的产物是丙酮酸、[H]和ATP。(2)分析图可知，第8天后的泡菜中亚硝酸盐含量低，更适于食用。制作泡菜过程中，由于乳酸的积累，pH呈下降趋势。(3)该实验的目的是比较“优选”乳酸菌和普通乳酸菌在制作泡菜过程中亚硝酸盐含量的高低，并确定最适条件，故表格的设计要体现不同时间、不同食盐浓度下两种乳酸菌制作泡菜过程中的亚硝酸盐含量的差异。实验结论应是用“优选”乳酸菌制作的泡菜中亚硝酸盐含量更低，并确定亚硝酸盐含量最低时的食盐浓度和发酵时间为最适条件。

4．(2018·新疆乌鲁木齐高三二次诊断)我国是桑葚种植大国，桑葚品种、产量均居世界首位。桑葚果实富含白黎芦醇、花青素等有良好防癌、抗衰老功效的物质，以桑葚果实为原料进行发酵制作果酒和果醋，既开发了桑葚

发酵时间(d) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 2019年

的保健价值，又解决了桑葚果实难以保存的问题。下图为发酵过程示意图，请据图回答有关问题： 挑选桑葚果实―→冲洗―→榨汁―→酒精发酵―→醋酸发酵

↓ ↓

桑葚果酒 桑葚果醋

(1)处理桑葚果实时，应清洗后再除去枝梗，目的是防止____________。

(2)为了优化发酵工艺，科研人员研究了酵母菌接种量对果酒中酒精度的影响，结果如下表：

酵母菌接种量(%) 酒精度(%)

由表可知，酵母菌接种量为________%时，果酒的酒精度最高；当酵母菌接种量过高时，果酒的酒精度会随接种量增大而下降，分析其原因是____________________________。 果汁发酵后是否有酒精产生，可以用________________来检测。

(3)在发酵得到的桑葚果酒中接种醋酸菌，醋酸菌在____________条件下，可将乙醇转变为________，进而生成醋酸。

答案 (1)杂菌污染 (2)10 酵母菌种内竞争加剧，影响酒精生成 酸性重铬酸钾 (3)氧气充足 乙醛 解析 (1)在果酒制作过程中，为了防止杂菌污染，在处理桑葚果实时，应清洗后再除去枝梗。(2)根据表格数据分析，酵母菌接种量为10%时，果酒的酒精度最高；当酵母菌接种量过高时，果酒的酒精度会随接种量增大而下降，可能的原因是酵母菌种内竞争加剧，影响酒精生成；果汁发酵产生的酒精可以用酸性重铬酸钾来检测。(3)醋酸菌在氧气充足条件下，可将乙醇转变为乙醛，进而生成醋酸。

5. (2018·榆林高三二模)杨梅果酒具有很高的营养价值及养生价值，下图为生产杨梅果酒的主要工艺流程。请回答下列问题：

①②③④⑤⑥⑦鲜果分选――→破碎、榨汁――→分离、澄清果汁――→糖分调整――→发酵――→过滤、澄清――→后发酵――→冷⑧⑨处理――→过滤――→成品

(1)生产果酒常用的菌种是______________，酒精发酵的适宜温度为______________。

(2)为提高果汁的澄清度和出汁率，步骤②常添加的酶是__________，步骤④常往果汁中加入一定的蔗糖，控制总

糖

含

量

在

18%

～

24%

，

加

入

蔗

糖

的

主

要

目

的

是

5 5.05 10 5.41 15 5.37 20 5.21 25 5.13 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)发酵前常往果汁中添加一定量的偏重亚硫酸钾，一方面可以起到调整果汁pH的作用，同时还能缓慢释放出SO2，对原料和成品起________作用，但偏重亚硫酸钾用量不宜过多，否则会____________________，从而影响发酵过程。

(4)工业生产中利用重铬酸钾溶液检验酒精的原理是_____________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)酵母菌 18～25 ℃ (2)果胶酶 为酵母菌进行细胞呼吸提供原料、提高果酒的产量和口味 (3)杀菌

2019年

抑制酵母菌的生长 (4)酸性条件下，酒精可与重铬酸钾溶液发生反应，使溶液由橙色变成灰绿色

解析 (1)生产果酒常用的菌种是酵母菌。20 ℃左右最适合酵母菌繁殖，因此酒精发酵时一般将温度控制在18～25 ℃。

(2)果胶酶分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使果胶水解为半乳糖醛酸，从而提高水果的出汁率，并使果汁变得澄清。可见，为提高果汁的澄清度和出汁率，步骤②常添加的酶是果胶酶。步骤④为酒精发酵，往果汁中加入蔗糖的主要目的是为酵母菌进行细胞呼吸提供原料、提高果酒的产量和口味。

(3)发酵前常往果汁中添加一定量的偏重亚硫酸钾，一方面可以起到调整果汁pH的作用，同时还能缓慢释放出SO2，对原料和成品起杀菌作用，但偏重亚硫酸钾用量不宜过多，否则会抑制酵母菌的生长，从而影响发酵过程。 (4)工业生产中利用重铬酸钾溶液检验酒精的原理是：酸性条件下，酒精可与重铬酸钾溶液发生反应，使溶液由橙色变成灰绿色。

6．(2018·福州高三下学期质检) 请回答与酿酒和制醋有关的问题：

(1)红曲主要含有红曲霉菌和酵母菌等微生物，具有糖化和发酵的双重作用，为了获得优良的酿酒红曲，将红曲制成较稀浓度的悬液后，可通过______________或______________法分离出单菌落。

(2)大米经蒸煮、红曲霉菌糖化后，用食用酵母进行发酵，发酵完毕后得到新鲜红曲酒，酒中乙醇浓度不超过15%。其

主

要

原

因

是

当

发

酵

液

中

的

乙

醇

浓

度

接

近

50%

时

，

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)影响红曲酒风味的主要因素有__________________等环境因素。

(4)在红曲醋生产工艺中，将适量的红曲酒、水、醋化醋杆菌等混合，醋酸生产过程的反应式是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。醋酸发酵时要始终保持有氧状态，原因是__________________。

答案 (1)稀释涂布平板法 平板划线 (2)较高浓度的乙醇对酵母菌有毒害作用 (3)温度、pH、氧气含量 (4)C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O 醋酸菌是好氧菌

解析 (1)据试题分析可知，为了获得优良的酿酒红曲，将红曲制成较稀浓度的悬液后，可通过稀释涂布平板法或平板划线法分离出单菌落，筛选微生物时，需要用选择培养基，因此要筛选糖化能力最强的红曲霉菌菌种，应该用以淀粉为碳源的培养基。(2)酵母菌发酵的产物是乙醇和二氧化碳，其中较高浓度的乙醇(乙醇浓度接近50%)对酵母菌有毒害作用，因此用食用酵母进行发酵，发酵完毕后得到新鲜红曲酒，酒中乙醇浓度不超过15%。(3)红曲霉菌属于真菌，用红曲霉菌发酵可得到红曲酒，影响红曲霉菌繁殖的因素都会影响红曲酒风味，其发酵需要适宜的温度、pH、氧气含量等环境因素。(4)在红曲醋生产工艺中，将适量的红曲酒、水、醋酸菌等混合，醋酸生产过程的反应式是： C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O。因为醋酸菌是好氧菌，因此醋酸发酵时要始终保持有氧状态。