2023年老高考生物一轮复习第36讲 生物技术在食品加工及其他方面的应用.pdf

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1、2023/内11 01 J强基础增分策眉容索02)增素能精准突破弓/O3悟考情演练真题知考向明考情提素养重考能1举例说明日常生活中的哪些食品是运用传统生命发酵菌种的结构与功发酵技术生产的观念能的关系全国2阐明利用微生物进行发酵来生产特定的产物3举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农卷比较分析发酵加工食业生产上的应用内容科学品的方法,分析从生4实验:利用乳酸菌发酵制作酸奶或泡菜要求思维物材料中提取某些特5实验:利用酵母菌、醋酸菌分别制作果酒和定成分果醋6尝试蛋臼质的提取和分离近五科学设计实验探究植物有年全2021全国乙(37)、2020全国III(37)、2017全国探究效成分提取的条件国卷II

2、(37)、2017全国III(37)社会关注食品安全倡导考情责任健康的生活方式罹基福增分策眉一、传统发酵技术及应用1果酒和果醋的制作(1)制作原理与发酵条件果酒制作!_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 酵母菌附着在葡萄皮上的野生型酵母菌谍醋制作!-醋酸菌变酸酒表面的菌膜氧气、糖源苤星时:C6H1206+202 2CH3COOH+2C02+2H20 r-,_ 邕:果酒制作!_g 有氧条件下:C6H1206+602 6C02+6H20;无氧条件下:C6H1206 _.2C2凡OH+2C02r-息:果醋制作!一一一一一一一一一一一一一j+2H20 缺少糖源、氧气充足时:C2H50H+02 _.C

3、H3COOH+H20(2)制作流程挑选葡萄尸叫冲洗椋汁酒精发酵,l 果酒酸醋发酵(3)发酵装置面置图出料口结构1目的醋酸发酵时连接充气泵,输入无菌空气;充气口制酒时关闭充气口排气口1用来排出CO2长而弯曲防止空气中微生物的污染的胶管出料口1便千 取料,及时监测发酵进行的情况(4)结果鉴定也可通过嗅闻、观察和品尝初步鉴定(可能的结果如下)项目酒精发酵醋酸发酵气味和味道酒味酸味气泡和泡沫有气泡和泡沫无气泡和泡沫发酵液状态浑浊浑浊液面形成臼色菌膜进一步鉴定I洒精发酵的结果检测:a检测试剂重铭酸钾。b检测条件:酸性。c实验现象:呈现灰绿色。d检验步骤先在试管中加入发酵液2mL,再滴入物质的量浓度为3m

4、ol/L 的凡SO43滴振荡混匀最后滴加常温下饱和的重铭酸钾溶液3滴振荡试管观察颜色变化。II醋酸发酵的结果检测:可通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。2腐乳的制作(1)制作原理团菌种腐乳的发酵中起主要作用的是毛霉,其新陈代谢类型是异养需氧型。菌种作用:毛霉等微生物能产生蛋臼酶和脂肪酶。蛋臼酶能将蛋白质分解成小分子的肤和氨基酸,脂肪酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸。(2)制作流程1让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制接种或利用空气中的毛霉抱子目的是让毛霉等产生蛋臼酶和脂肪酶方法:逐层加盐,随层数的加高而增加盐量析出豆腐中的水分目的:抑制微生物生长酒:抑制微生物生长,调节腐乳风味香

5、辛料:调味、防腐杀菌用酒精杠对瓶口灭菌后密封微生物产生的酶继续发酵的过程(3)影响因素发酵时间70%含水量毛坏:盐5:1 15-18 C 温度(浓度)12%香辛料3泡菜的制作(1)制作原理团菌种:乳酸菌。原理在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。反应式:C6H1206-+-2C3凡030(2)实验流程选择原料甘修整、洗涤、諒晒、切分成条状或片状称取食盐甘配制盐水甘泡菜盐水加入调味料,装坛测定亚硝酸盐含量日发酵H成品(3)实验操作注意事项团选择气密性好的泡菜坛以保证无氧条件。注意控制腌制时间、温度和食盐的用量。(4)亚硝酸盐含量的测定团原理曰对氨基盐酸重氮N-l萦基乙玫瑰红酸盐苯磺酸酸化化产物

6、二胺盐酸盐染料_ 重氮化反应注:亚硝酸盐溶液的浓度高,颜色深些;浓度低,颜色浅些操作步骤I 配制亚硝酸钠、对氨基苯磺酸等溶液制备一系列浓度梯度的标准显色液制备样品处理液旁栏边角1.(选修1P9“旁栏思考”)为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?提示制作酸奶依靠的是乳酸菌的发酵作用。抗生素能够杀死或抑制乳酸菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。2.(教材知识拓展)下图分别为乳酸菌的数量、乳酸和亚硝酸盐的含量随时间变化的曲线,请分别填上三幅图的纵轴标识。发酵时间O 发酵时间O 发酵时间句))团纵轴标识依次为乳酸菌的数量、亚硝酸盐的含量、乳酸的含量。易错辨析(1)醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产

7、生醋酸。(X)醋酸菌是好氧菌。(2)酵母菌是嗜温菌,所以果酒发酵所需的最适温度高千果醋发酵温度。(X)果酒发酵的最适温度为18-25C,果醋发酵的最适温度为30-35C。(3)在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长。(1)(4)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时,需给发酵装置适时排气。(1)(5)在制作果酒、果醋时,适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。(1)(6)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。(X)随着豆腐层数的加高而增加盐噩,接近瓶口表面的盐要铺厚一些。(7)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,二者都只起调味作用。(X)腐乳制作中酒精

8、及盐不仅可用千调味,还可用千“杀灭杂菌“。(8)泡菜坛的选择、发酵过程中坛沿要注满水都有利千泡菜的无氧发酵。()(9)泡菜的制作前期需要通入氧气,后期应严格保持无氧条件。(X)泡菜制作全程均需保持无氧环境。二、血红蛋白的提取与分离1蛋白质的分离(1)原理蛋臼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臼质。(2)常用分离方法凝胶色谱法和电泳法。团凝胶色谱法: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。当分子质蛊不同的蛋白质通过凝胶时相对分子质最较小I 容易进入凝胶内部v 会穿过凝胶内部的通道,t

9、路程较长移动速度较皇后从层析柱中洗脱下来相对分子质最较大|无法进入凝胶内部v 只能在凝胶外部移动,t,路程较短移动速度较快先从层析柱中洗脱下来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。在一定的pH下多肤、核酸等生物大分子的可解离基团会带上正电或负电。在电场的作用下,这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。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。1分子带电性质的差异I1分子本身土尘不同1亡勹不同的卢罔各种分子迁移速度的分离1分子本身形状不同I2血红蛋白的提取和分离过程红细胞血红蛋白的洗涤的释放用生理盐水洗往洗涤好的涤,低速短时红细胞溶液间离心收集下中加入蒸熘层暗红色

10、的红水和卫苤,细胞液体,重并充分搅拌,复三次直至上在所加物质清液不再呈现作用下,红黄色。洗涤的细胞破裂,目的是去除杂细胞膜被笸蛋臼,以利于簦,释放出后续步骤的分血红蛋白离纯化分离血红蛋白溶液通过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来有机溶剂脂类物质血红蛋白溶液红细胞破碎物沉淀离心后分层示意图利用透析法除去血红蛋白溶液中相对分子质量较小的杂质通过凝胶色谱法除去血红蛋白溶液中相对分子质量较大的杂质凝胶色谱柱的制作凝胶色谱柱的装填注意:色谱柱内不能有气泡存在样品的加入和洗脱注意:不要破坏凝胶面;贴着管壁加样;使吸管管口沿管壁环绕移动采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳判断纯化的蛋白质是否达到要求旁栏边角(选修1p

11、67“旁栏信息“改编)如图所示装置可用于血红蛋白提取、分离的哪个过程?其原理是什么?烧烧杯透析袋a 杯内a溶液是蒸熘水吗?Jl t三芒:勹、血红蛋白溶液1mL 提示该装置为透析装置,可用于粗分离过程。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溶液应为物质的量浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液,不可使用蒸熘水。易错辨析(1)蛋臼质各种特性的差异如分子的形状、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臼质。()(2)凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋臼质的有效方法。()(3)当相对分

12、子质量不同的蛋臼质通过凝胶时,相对分子质量较小的蛋臼质优先洗脱出来。(X)相对分子质噩较大的蛋臼质先洗脱出来。(4)电泳仅利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异,使带电分子产生不同的迁移速度,从而实现各种分子的分离。(X)电泳分离技术不仅利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异,还利用了分离样品中各种分子本身的大小、形状的不同,使带电分子产生不同的迁移速度,从而实现各种分子的分离。(5)进行红细胞洗涤时洗涤次数过少,无法除去血浆蛋白。()长句应答凝胶色谱法分析质量较小的蛋白质凝胶颗粒100I O汃子大质分较白对量蛋相质的CD 心o oo。0。ooOO 000 00 000 多孔板尸9气POO

13、Ob cO伊000 00 000 i eeo o&09O O守00000000000003 t 00000gg函00芍t 0u oo oob Voo 0u a(1)凝胶色谱法分离蛋臼质时通过一次洗脱能否将所需蛋臼质与其他杂质彻底分离?提示不能。相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶颗粒内部,移动距离较近,移动速度较快,先洗脱出来;但相对分子质量较小的蛋白质可能进入凝胶颗粒内部,也可能不进入,导致部分相对分子质量较小的蛋白质可能与相对分子质量较大的蛋白质一起洗脱出来。(1)凝胶色谱法分离蛋臼质时通过一次洗脱能否将所需蛋白质与其他杂质彻底分离?(2)相对分子质量不同的蛋臼质在凝胶中的行进过程可表示为

14、心中的哪一种?心 提示,相对分子质量较大的蛋白质先被洗脱出来,相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部,后被洗脱出来。三、植物有效成分的提取1植物芳香油的提取(1)植物芳香油印化学成分:祜类化合物及其衍生物。特点挥发性强易溶千有机溶剂提取方法:蒸馈、压椋和萃取等。(2)玫瑰精油的提取方法、常用水蒸气蒸馆法,原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来,形成油水混合物,冷却后,玫瑰提取晨精油-混合物又会重新分出油层和水层鲜玫瑰花清水水蒸气蒸熘声步骤油水混合物加入NaCl分离油层加入无水Na2S04;除水过滤玫瑰油(3)橘皮精油的提取方法 压椋法暴卿-橘皮提取原理-通过机械加压,提取出果皮中的芳

15、香油 精油屋俨步骤、石灰水浸泡漂洗寸玉梓过滤-.嗣-静置声再次过滤伽橘皮油2胡萝卜素的提取(1)胡萝卜素的类型与特点心类型:依据碳碳双键的数目可以划分为u、p、Y三类,其中最主要的组成成分为P胡萝卜素。一分子的O胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官被氧化成两分子的维生素A。特点胡萝卜素为橘黄色结晶,化学性质比较稳定,不溶千水微溶千乙醇易溶千石油酪等有机溶剂。(2)方法萃取法。(3)萃取剂的选择:萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点,能够充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶。(4)影响萃取的因素团主要因素:萃取剂的性质和使用晕。次要因素:原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。(5

16、)提取装置的设计印加热方式:采用水浴加热,避免防止挥发的装置:安装回流冷凝明火加热。(6)实验流程胡萝卜一粉碎一干燥一萝卜素(7)胡萝卜素的鉴定纸层析法。装置。萃取一过滤一浓缩一胡旁栏边角(选修1P78“旁栏思考“改编)在石油酕、乙酸乙酕、乙酕、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,石油酕的沸点最高,在加热萃取时不易挥发,所以石油酪最适宜用作萃取剂。胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮,但它们是水溶性有机溶剂,因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果,所以不宜用作萃取剂。易错辨析(1)提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的初期采收

17、,因为此阶段的花含玫瑰精油最高。(X)用千提炼玫瑰精油的玫瑰花宜在花开的盛期采收。(2)用相橘和拧檬作为提取材料不适合用水中蒸馈的方法进行提取。()(3)油水混合物中加入无水Na2S04,有利千分离油层。(X)油水混合物中加入无水Na2S04,有利千除去水分。(4)原料易焦糊和有效成分易水解的植物芳香油的提取,不宜采用水中蒸馈法宜采用压椋法。()(5)萃取的效率主要取决千萃取的温度和时间。(X)萃取效率主要取决千萃取剂的性质和使用量。增素倘精准突破纯化纯度鉴定操日呾凝胶色谱法方血红蛋白的法提取和分离电泳法,i,提取方法提取原理而致现精油H植物有效成1的提取分的提取实验流程,顽蔽可法橘皮精油的提

18、取卅提取原理I I实验流程胡萝卜素的提取提取方法提取原理实验流程鉴定方法.关注老教材高频考向链接新高考衍生考向命题解读4 血红蛋白的提取和分离植物有效成分的提取关注蛋白质纯化与纯度鉴定强化植物有效成分提取方法比较及条件控制.角度一、血红蛋白的提取和分离考向探究(2021重庆调研)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分,负责血液中02和部分CO2的运输。根据血红蛋臼的提取和分离流程图,请回答下列问题。匣细的涤红胞洗A 分离血红蛋白H透析溶液凝胶色样品的谱柱的B 加入和制作洗脱1凝胶色谱操作1.(1)凝胶色谱法中所用的凝胶大多数是由糖类化合物构成的微小多孔球体。(2)将实验流程补充完整:A

19、为,B为。等多。(3)洗涤红细胞次数过少会影响分离效果的原因是(4)在装填色谱柱时不能有气泡存在,因为,降,说明色谱柱制作成功。低分离效果;如果(5)SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳中,SDS能与各种蛋臼质结合形成蛋臼质SDS复合物,由千SDS所带负电荷的晕大大超过了蛋白质分子原有的电荷量,因此掩盖了不同种蛋白质间的电荷差别,从而使电泳的迁移率完全取决千.答案(1)葡聚糖或琼脂糖(2)血红蛋白的释放凝胶色谱柱的装填(3)无法除去血浆蛋臼(4)气泡会扰乱洗脱液中蛋臼质的洗脱次序红色区带均匀一致地移动(5)分子的大小.角度二、植物有效成分的提取考向探究考向1蒸溜法与压梓法提取芳香油1.(2021宁夏中卫三

20、模)提取植物有效成分时,不同的有机物具有不同的理化特性,所采用的提取方法也不同。分析下列关千提取植物有效成分的实验,回答相关问题。(1)薰衣草精油是由薰衣草提取而成的。可以清热解毒,清洁皮肤。下面是某同学设计的提取薰衣草精油的实验流程:加入甲薰衣草水-A-油水混合物声分离油层图中的A表示要因素有加入乙除水B薰衣草精油过程在此过程中,影响薰衣草精油提取量的主,B过程的目的是除去.(2)提取拧檬精油时,常采用法而不用上述提取薰衣草精油的方法,原因是上述方法会导致等问题。(3)如图1所示为将提取的胡萝卜素样品通过纸层析法进行鉴定的结果,从图1中分析可知,层析带(填“I”“II”或III”)对应O胡萝

21、卜素。(4)茶油是从油茶籽中提取出来的,相关流程如图2所示:层析带Io,;o 层析带Ilo 层析带皿一-OO 图1昙油茶籽一烘干一清洗一剥壳留仁一压扁一蒸炒一A一过滤一茶油图2图2中的A应为,和橘皮精油一样,在提取之前需用浸泡以防止压椋时滑脱提高出油率。.答案(1)水蒸气蒸馈(水中蒸馈)蒸馈的温度和时间固体硫酸钠(或固体Na2S04)(2)压椋原料焦糊和有效成分水解(3)I(4)压椋石灰水.考向2各类提取方法综合2.(2021宁夏六盘山一模)玫瑰精油在玫瑰花瓣中含量最高,工业上常以玫瑰花瓣为原料,采用水蒸气蒸馈法提取玫瑰精油。回答下列问题。(1)提取玫瑰精油时,选用(填“鲜”或“干”)玫瑰花更

22、佳。采用水蒸气蒸馈时,水蒸气能将玫瑰精油从花瓣中携带出来,是因为玫瑰精油具有的特点。如果蒸馈过程中不进行冷却,则玫瑰精油提取量会下降,原因是(2)水蒸气蒸馈后,能收集到乳臼色的油水混合物。向油水混合物中加入,就会出现明显的油层与水层。分离出油层,一般可加入一些,以吸收油层中的水分。.(3)蒸馆时,会存在许多因素影响玫瑰精油的产量。如图是当玫瑰花瓣与清水的质量比为1:4时,出油率与蒸馈时间的变化关系,一般蒸馈时间最好控制在h。(4)植物芳香油的提取方法有多种,具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。提取玫瑰精油(填”可以”或“不可以)采用有机溶剂萃取法,理由0.133 07 26 lO。.。

23、芝蒂芜壬0 1 2 34 蒸熘时间lh.5 是。(5)牡丹籽中含油率在20%-30之间,不易挥发,可以采取法进行提取。法和.答案(1)鲜易挥发不冷却,玫瑰精油会随水蒸气挥发而流失(2)NaCl无水Na2S04(3)4(4)可以玫瑰精油易溶千有机溶剂(5)压椋萃取.方法突破1提取植物有效成分的三种常用方法比较提取水蒸气蒸馆法压椋法萃取法方法实验利用水蒸气将挥发通过机械加压,压椋出果使芳香油溶解在有机溶性较强的植物芳香剂中蒸发溶剂获得芳香原理皮中的芳香油油携带出来油方法句水蒸气蒸馈团石灰水浸泡、漂洗也粉碎、干燥分离油层压椋、过滤、静置萃取、过滤止少,严乔除水过滤再次过滤浓缩.提取水蒸气蒸馆法压椋法

24、萃取法方法适用适用千提取玫瑰油、适用千相橘、拧檬等易适用范围广要求原料的薄荷油等挥发性强焦糊原料中芳香油的提颗粒要尽可能细小,能充范围的芳香油取分浸泡在有机溶剂中优点简单易行,便千分生产成本低易保持原料出油率高易分离离原有的结构和功能局限水中蒸馈会导致原分离较为困难,出油率相使用的有机溶剂处理不料焦糊和有效成分性对较低当会影响芳香油的质量水解等问题.2影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施影响因素解决措施所用萃取剂的性质水不溶性有机溶剂原料的颗粒大小、紧密程度粉碎材料的含水量干燥萃取温度探索最佳萃取温度,严格控制温度萃取时间适当延长萃取时间.悟考情演练真题1.(2017全国II)豆鼓是大豆经过发酵制

25、成的一种食品。为了研究影响豆鼓发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等晕的A、B两桶煮熟大豆中并混匀再将两者置千适宜条件下进行发酵,并在32h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题。(1)该实验的自变量是、(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是(3)如果在实验后,发现32h内的发酵效果越来越好且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是(4)从大豆到豆鼓,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋臼质转变为,脂肪转变为答案(1)菌种发酵时间(2)好氧菌(3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间

26、即为最佳发酵时间(4)氨基酸和肤脂肪酸和甘油2.(2017全国III)绿色植物甲含有物质W,该物质为无色针状晶体易溶千极性有机溶剂,难溶十水,且受热、受潮易分解。其提取流程为:植物甲一粉碎一加溶剂一振荡一收集提取液一活性炭处理一过滤去除活性炭一蒸馈(含回收溶剂)一重结晶一成品。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”“B京千”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56C)、乙醇(沸点约78C)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)隙干高温烘干过程中,植物甲中的物质W易被破坏;新鲜的植物甲含水晕高,用千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)丙酮沸点低千乙醇,蒸馈时物质W分解较少(5)在温度较低的情况下操作,防火本课结束

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