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(三维设计)2019届高考一轮教师用书:选修1-生物技术实践(55页,word版)
所属科目:生物    文件类型:doc
类别:试题、练习
上传日期:2018/11/20  
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第一讲传统发酵技术的应用



[基础知识·系统化]
知识点一 果酒和果醋的制作
制作原理



菌种
反应

果酒
酵母菌
 有氧条件,大量繁殖:C6H12O6+6O26CO2+6H2O 
无氧条件,产生酒精:C6H12O62C2H5OH+2CO2        

果醋
醋酸菌
氧气、糖源都充足时:糖→醋酸
缺少糖源时:乙醇→乙醛→醋酸
C2H5OH+O2CH3COOH+H2O

2.实验设计与操作

知识点二 腐乳的制作
1.制作原理

2.实验流程及影响因素

知识点三 泡菜的制作


[基本技能·问题化]

1.据图完成下列有关问题
(1)完善果酒、果醋的制作流程:

(2)据制作果酒和果醋的发酵装置填空:

①装置中a为充气口,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。
②b长而弯曲,目的是防止空气中微生物的污染。
③葡萄汁装入发酵瓶时,要留出约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。
④使用该装置制作果酒时,应关闭充气口a,制果醋时,应将充气口a连接气泵,输入氧气。
2.据几种发酵食品制作方法填空
表中甲~丁为腐乳、泡菜、果醋、果酒等发酵食品制作装置图,回答下列问题:
食品
①
②
③
④

主要微生物
⑤
⑥
⑦
⑧

制作
装置






(1)请填出①~④食品名称:①果酒,②果醋,③腐乳,④泡菜。
(2)请填出⑤~⑧菌种名称:⑤酵母菌,⑥醋酸菌,⑦毛霉,⑧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~丁装置是否存在缺陷,试具体分析指出,并说明丁装置中“放水”的作用。
提示:甲、丙装置有缺陷:甲装置中排气管下端不应插入到发酵液内,丙装置接种菌种应在“加盐”之前;丁装置中“放水”的作用是为泡菜坛营造“厌氧”环境。

考点一果酒和果醋的制作
命题点(一) 果酒、果醋制作的发酵装置
1.(2017·江苏高考)如图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述正确的是(多选)(  )
A.改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响
B.果酒发酵中期通入氮气,酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸
C.果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关
D.气体入口与气体出口可以交换使用
解析:选ABC 改变通入气体的种类,例如分别通入氮气和氧气,可研究无氧呼吸和有氧呼吸对发酵的影响;果酒发酵中期通入氮气,更利于创造无氧条件,酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸;果醋发酵的菌种是醋酸杆菌,其生长的适宜温度是30~35 ℃,温度能影响醋酸杆菌的代谢,从而影响果醋的发酵周期;气体的入口必须伸入培养液中,气体出口不能伸入培养液中,如果气体的入口和出口交换,会导致发酵液喷出。
[重难点拨]
制作果酒和果醋的发酵装置分析


该装置的使用方法:使用该装置制作果酒时,应该关闭充气口,制作果醋时,应将充气口连接充气泵,输入空气


命题点(二) 果酒、果醋制作的原理和过程
2.(2016·全国卷Ⅱ)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题:
(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”)第二阶段的。
(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。
解析:(1)图中过程①和②是酵母菌进行无氧呼吸产生乙醇的过程,无氧呼吸的场所是细胞质基质。乙醇可用酸性重铬酸钾试剂检测,颜色由橙色变为灰绿色。过程③为有氧呼吸的第二和第三阶段,场所为线粒体。在有氧条件下酵母菌进行有氧呼吸,产生更多的能量供酵母菌繁殖利用,故有氧条件下酵母菌的繁殖速度更快。(2)醋酸杆菌是好氧型细菌,在有氧条件下才能将乙醇转变为醋酸。(3)在生产过程中,第一阶段酵母菌产生乙醇的适宜温度为18~25 ℃,第二阶段醋酸杆菌产生醋酸的适宜温度为30~35 ℃,第一阶段的温度低于第二阶段的。(4)醋酸杆菌属于原核生物,原核细胞中的细胞器只有核糖体一种,不含线粒体。
答案:(1)细胞质基质 酸性重铬酸钾 线粒体 快
(2)有氧 (3)低于 (4)原 不含有
[重难点拨]
1.果酒和果醋制作成功的关键点
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
①榨汁机和发酵瓶等都需清洗干净,且发酵瓶要进行消毒
②清洗葡萄时要先清洗后除枝梗
③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:18~25 ℃利于酵母菌的繁殖和酒精发酵,30~35 ℃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。

考点二腐乳的制作
命题点(一) 腐乳制作的原理
1.(2012·海南高考)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________。
解析:(1)腐乳制作发酵过程中起作用的微生物有多种,如青霉、酵母、曲霉、毛霉等,其中起主要作用的是毛霉,毛霉产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解成(多)肽和氨基酸,产生的脂肪酶能够将豆腐中的脂肪水解为甘油和脂肪酸。(2)发酵过程中加盐腌制,不仅可以调制风味,而且能够抑制杂菌等其他微生物的生长。(3)腐乳制作后期加入卤汤,卤汤不仅可以防腐,还可以使腐乳具有独特的风味(或香味)。
答案:(1)毛霉 (多)肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸(2)微生物 (3)风味
命题点(二) 发酵条件的控制及影响因素
2.(2017·郑州模拟)腐乳是我国独特的传统发酵食品,是用豆腐发酵制成的,民间传统方法生产腐乳均为自然发酵,现代腐乳生产多采用优良的毛霉菌种进行发酵。现代化生产流程如下:

(1)毛霉的生长需要豆腐提供水、无机盐、________和________等四大类基本营养物质。此外,还需要一定的温度、湿度等环境条件。
(2)传统方法制作腐乳时________(填“需要”或“不需要”)灭菌,发酵好的豆腐上布满了菌落,这些菌落________(填“属于”或“不属于”)同一物种。
(3)流程中扩大培养时使用的培养基与毛霉菌种分离时使用的培养基最大的区别是后者培养基中加入了________。
(4)当豆腐上长出毛霉后,对豆腐要进行________。腐乳制作的后期要加入酒精和多种香辛料配制的卤汤,酒精的浓度要控制在12%左右,原因是______________________________

________________________________________________________________________。
答案:(1)碳源 氮源 (2)不需要 不属于 (3)琼脂(凝固剂) (4)加盐腌制 酒精浓度过高,则腐乳的成熟时间将会延长;酒精浓度过低,不足以抑制微生物生长,可能导致豆腐腐败
[重难点拨]
影响腐乳品质的因素
项目
说明

水的控制
含水量约70%,用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形

盐的控制
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

酒的控制
酒的含量一般控制在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

温度控制
温度为15~18 ℃,适合毛霉生长

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


考点三泡菜的制作

命题点(一) 泡菜制作的原理和过程
1.(2013·全国卷Ⅱ)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,加入陈泡菜液的作用是________________________________________________________________________。
(2)泡菜制作过程中,乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行____________的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的________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
________________________________________________________________________,
原因是___________________________________________________________。
解析:(1)细菌分布广泛,制作泡菜时,需要乳酸菌进行发酵,为防止杂菌污染,所需盐水需要煮沸;加入陈泡菜液,可以增加乳酸菌数量,加速乳酸产生。(2)乳酸菌为原核生物,可进行无氧呼吸将葡萄糖分解为乳酸,其无氧呼吸的过程发生在乳酸菌的细胞质中。(3)在泡菜制作过程中,要注意控制腌制的时间、温度和食盐的用量等。(4)由于乳酸菌比杂菌更为耐酸,所以在酸性环境中,乳酸菌能够正常地增殖,而其他杂菌繁殖将受到抑制,所以在此过程中,乳酸菌数量增多,杂菌数量减少。
答案:(1)杀灭杂菌 增加乳酸菌数量 (2)无氧呼吸 细胞质 (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 乳酸菌比杂菌更为耐酸
[重难点拨]
泡菜制作的注意事项
(1)材料的选择及用量:
①蔬菜应新鲜,若放置时间过长,蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。
②清水和盐的质量比为4∶1,盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用,一是除去水中的氧气,二是杀灭盐水中的细菌。
(2)防止杂菌污染:每次取样用具要洗净,要迅速封口。
(3)氧气需求:
①泡菜坛要选择透气性差的容器,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。
②泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水,以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境,并注意在发酵过程中经常补水。
(4)控制适宜的温度:以18~20 ℃为宜,温度偏高有害菌活动能力强,温度偏低不利于乳酸发酵。
命题点(二) 亚硝酸盐含量的测定
2.(2014·海南高考)已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量,某同学设计了一个实验,实验材料、试剂及用具包括:刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。
回答相关问题:
(1)请完善下列实验步骤。
①标准管的制备:用________________________________和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。
②样品管的制备:用刻度移液管分别吸取一定量的__________________________,加到不同的比色管中,然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色,得到样品管。
③将每个____________分别与系列标准管进行比较,找出与样品管颜色深浅____________的标准管,该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量,记录各样品管亚硝酸盐的含量。
(2)右图表示的是泡菜中____________________________趋势。
(3)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是____________(填“醋酸菌”或“乳酸菌”)。
解析:(1)①在亚硝酸盐的含量测定中,用不同浓度亚硝酸钠标准溶液和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管;②用刻度移液管分别吸取一定量的不同泡制天数的泡菜滤液,加到不同的比色管中,然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色,得到样品管;③将每个样品管分别与系列标准管进行比较,找出与样品管颜色深浅相近的标准管,该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量,记录各样品管中的亚硝酸盐含量。(2)据图可知,该图表示亚硝酸盐含量随发酵时间的变化曲线。(3)制作泡菜时产酸的微生物主要是乳酸菌。
答案:(1)①不同浓度亚硝酸钠标准溶液 ②不同泡制天数的泡菜滤液 ③样品管 相同(相近) (2)亚硝酸盐含量的变化 (3)乳酸菌

[重难点拨]
泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化

发酵时期
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐

发酵
初期
少(有O2,乳酸菌
活动受抑制)
少
增加(硝酸盐还
原菌的作用)

发酵
中期
最多(乳酸抑制
其他菌活动)
积累、增多、pH下降
下降(硝酸盐还原菌受抑制,部分亚硝酸盐被分解)

发酵
后期
减少(乳酸继续积累,pH继续下降,抑制其活动)
继续增多,pH继续下降
下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)

变化曲线




注意
亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化氨形成的




[真题集训——验能力]
1.(2017·江苏高考)下列关于“腐乳的制作”实验,叙述正确的是(  )
A.控制发酵温度的主要目的是腐乳调味
B.腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用
C.毛霉的主要作用是分解脂肪和淀粉
D.成品腐乳表面的粘性物质主要由细菌产生
解析:选B 控制发酵温度的主要目的是利于菌种繁殖和代谢;腐乳制作后期加入香辛料和料酒有防腐作用;毛霉的作用主要是分解蛋白质和脂肪;成品腐乳表面的粘性物质主要是毛霉产生的菌丝。
2.(2014·广东高考)下列叙述错误的是(  )
A.醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸
B.酵母菌在无氧条件下利用葡萄汁产生酒精
C.泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵
D.腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶
解析:选A 醋酸菌是好氧细菌,只有当氧气充足时,才能利用乙醇发酵产生醋酸;酵母菌是兼性厌氧微生物,在无氧条件下能进行无氧呼吸产生酒精;泡菜制作利用的原理是乳酸菌在无氧条件下可将葡萄糖分解成乳酸;毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸,脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
3.(2012·北京高考)高中生物学实验中,在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是(  )
A.将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中
B.将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上
C.将转基因植物叶片接种到无菌培养基上
D.将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上
解析:选C 将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中进行酿酒时,在缺氧、酸性环境下其他杂菌不能生长,故不严格灭菌对其影响不大;腐乳制作中将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上,毛霉生长繁殖快且抗杂菌能力强,故不严格灭菌对实验结果影响不大;进行植物组织培养时,植物材料体积小、抗性差,而微生物繁殖快、生长迅速、会争夺培养基中的营养,产生的代谢废物还会毒害培养材料,故培养材料一旦被微生物(如细菌)污染,将严重影响实验结果;选择培养基中已经加入了某种化学物质,以抑制不需要的微生物生长,促进所需要的微生物生长,另外土壤浸出液本身也含多种微生物,因此将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上时不进行严格的无菌操作,对实验结果影响不大。
4.(2017·全国卷Ⅱ)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h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32 h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)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为__________,脂肪转变为__________。
解析:(1)实验使用甲、乙两种菌种,并在32 h内定期取样观测发酵效果,所以该实验的自变量是菌种和发酵时间。(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是好氧型微生物。(3)因“32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系”,说明发酵的最佳时间可能超过32 h,故需继续延长发酵时间,定期取样观测发酵效果,以确定最好的发酵效果所对应的时间,此时间即为最佳发酵时间。(4)从大豆到豆豉,在相关微生物的作用下,大豆中的蛋白质转变为肽和氨基酸,脂肪转变为甘油和脂肪酸。
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即为最佳发酵时间 (4)氨基酸和肽 脂肪酸和甘油
5.(2016·天津高考)天津独流老醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如下图。

(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,趋势如右图。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。
解析:(1)酶的活性受温度的影响,在最适温度下酶的催化能力最强。(2)发酵过程中先通气的目的是让酵母菌大量繁殖,使发酵液中的酵母菌总数达到一定程度,有利于发酵的进行。(3)①醋酸杆菌是好氧菌,据图分析,第15天将A、B层颠倒,颠倒后使原来处于下层缺氧状态的醋酸杆菌分布在上层有氧的环境,醋酸杆菌大量繁殖,其数量上升,后来因为培养液中营养物质被逐渐消耗以及呼吸产物对pH的影响,导致其数量不再增长而趋于稳定。由此推测影响醋酸杆菌密度变化的主要因素是氧气、营养物质、pH。②因为乳酸菌是厌氧菌,故下层(未颠倒前B层处于下层,颠倒后A层处于下层)有利于乳酸菌繁殖。③由题目信息可知,由于营养物质消耗、发酵环境发生改变等,生物个体之间的斗争、不同种类之间的竞争会加剧。
答案:(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)
6.(2015·广东高考)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。

(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。
解析:(1)制作泡菜时,泡菜坛要选择密封性好的容器,一般用水密封,以创造无氧环境,有利于乳酸菌发酵,防止蔬菜腐烂。乳酸菌发酵第一阶段的产物有丙酮酸、[H]和少量ATP。(2)第3天时,泡菜中亚硝酸盐含量
…………………………
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