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生物选修一复习提纲

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：
C6H12O6＋6O26CO2＋6H2O；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2
氧气、糖源充足时：C6H12O6＋2O2
2CH3COOH＋2CO2＋2H2O；缺少糖源、氧气充足时：C2H5OH＋O2
CH3COOH＋H2O
温度
一般酒精发酵18～25 ℃，繁殖最适为20 ℃左右
最适为30～35 ℃
条件
前期：需氧，后期：无氧
需要充足的氧气
时间
10～12天
7～8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醛，再将乙醛转化为醋酸。
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。
①蛋白质氨基酸＋小分子的肽。
②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：C6H12O6→2C3H6O3。
(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
18～25 °C
30～35 °C
15～18 °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，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。
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
①概念：酶催化一定化学反应的能力。
②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
③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)
①洗衣粉的种类　②污染物的种类　③洗衣粉的用量　④反应温度　 ⑤搅拌时间　⑥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
①
②③④⑤⑥
不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果
④
①②③⑤⑥
不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果
①
②③④⑤⑥
3．酶和酵母细胞的固定化
(1)常用的几种固定方式

①是包埋法，是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。
②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。
③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(　√　)
某一实验小组的同学，通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵实验，实验装置如下图，请分析：

(1)图中a、b、c分别是什么？
提示　a是固定化酵母细胞，b是反应柱，c是筛板。
(2)从上端漏斗中加入反应液的浓度不能过高的原因是什么？
提示　葡萄糖溶液的浓度过高会使酵母细胞失水过多而死亡。
(3)要想得到较多的酒精，加入反应液后应关闭活塞1和活塞2。
(4)图中的长导管有什么用途？
提示　释放CO2，防止空气中的杂菌进入反应柱。
考点四　生物技术在其他方面的应用
1．蛋白质的提取与分离
(1)方法及原理
方法
原理
凝胶色谱法
根据相对分子质量的大小分离蛋白质
电泳法
利用了各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度进行分离
(2)实验操作程序
样品处理：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液
　↓
粗分离：用透析法除去样品中相对分子质量较小的杂质
　↓
纯化：用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化
　↓
纯度鉴定：用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电脉法来测定蛋白质的相对分子质量，即对血红蛋白进行纯度鉴定
2．植物有效成分提取的三种常用方法
提取方法
水蒸气蒸馏法
压榨法
萃取法
实验原理
利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来
通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油
方法步骤
①水蒸气蒸馏
②分离油层
③除水过滤
①石灰水浸泡、漂洗
②压榨、过滤、静置
③再次过滤
①粉碎、干燥
②萃取、过滤
③浓缩
适用范围
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中
优点
简单易行，便于分离
生产成本低，易保持原料原有的结构和功能
出油率高，易分离
局限性
水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题
分离较为困难，出油率相对较低
使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量
1．判断蛋白质的提取与分离的叙述
(1)洗涤红细胞时使用生理盐水可防止红细胞破裂(　√　)
(2)透析袋能使大分子自由进出，而将小分子保留在袋内(　×　)
(3)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(　×　)
(4)凝胶色谱法和电泳法的原理相同(　×　)
2．判断植物有效成分提取的叙述
(1)植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等，根据提取的芳香油的用途选择提取的方法(　×　)
(2)油水混合物中加入无水硫酸钠，有利于分离油层(　×　)
(3)原料易焦糊和有效成分易水解的植物芳香油的提取，不宜采用水中蒸馏法，宜采用压榨法(　√　)
(4)由于胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂中，所以可以采用萃取的方法进行提取(　√　)
(5)影响萃取效率的因素除了萃取剂的性质和使用量之外，还有原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等(　√　)
1．凝胶色谱法

(1)结合上图，根据凝胶色谱法的分离原理，填表分析不同大小的分子洗脱后的次序。

相对分子质量大
相对分子质量小
直径大小
较大
较小
运动方式
垂直向下运动
无规则的扩散运动
运动路程
较短
较长
运动速度
较快
较慢
洗脱次序
先流出
后流出
(2)结合上图，分析为什么相对分子质量较大的蛋白质会先从色谱柱中洗脱出来？
答案　相对分子质量较小的蛋白质由于扩散作用进入凝胶颗粒内部，而被滞留；相对分子质量较大的蛋白质被排阻在凝胶颗粒外面，在颗粒之间迅速通过。
(3)凝胶色谱法分离蛋白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？
答案　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。
2．下图是提取植物有效成分的水蒸气蒸馏装置，据图分析：

(1)图中a、b哪一个为进水口，哪一个为出水口？加热时为何常向液体中加入几片碎石或瓷片？
提示　图中a为出水口，b为进水口，这与蒸气流方向相反；加热时向液体中加入几片碎石或瓷片的目的是防止液体暴沸。
(2)玫瑰精油为什么适合用水中蒸馏法进行提取？
提示　因为玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，且不会导致原料焦糊和有效成分水解等，所以适合用水中蒸馏法进行提取。
(3)为何常采用水浴加热？在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是什么？
提示　采用水浴加热的原因：有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止加热时有机溶剂挥发。

矫正易错　强记长句
1．选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄冲洗，并除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的，且不要太干净，以防洗去野生型酵母菌。
2．葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液。
3．腐乳的风味主要取决于卤汤和酒的作用。
4．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶 、脂肪酶 、淀粉酶 、纤维素酶。其中应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。
5．海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。
6．蛋白质的分离依据
根据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。
7．植物芳香油具有很强的挥发性，主要包括萜类化合物及其衍生物。植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等。
下表为传统发酵食品的制作装置图，请据图分析：
食品
果酒
果醋
腐乳
制作装置或操作步骤

1.图中利用的主要菌种依次为酵母菌、醋酸菌、毛霉；其中属于真核生物的是酵母菌、毛霉，因为它们具有以核膜为界限的细胞核。
2．甲～丙装置或者步骤是否存在缺陷？试具体分析：甲装置中排气管不应插入到发酵液内，丙装置接种应在“加盐”之前，不应在“加盐”后接种。
3．甲装置留有1/3空间的目的是：(1)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；(2)防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
4．在腐乳制作过程中要注意豆腐的含水量、制作过程中的加盐量及酒与香辛料的量。