第36讲　生物技术在食品加工方面的应用

[最新考纲]　1.运用发酵加工食品的基本方法。2.利用微生物进行发酵来生产特定的产物。3.从生物材料中提取某些特定成分。

考点一　果酒和果醋的制作（5年11考）

1.制作原理与发酵条件

2.制作流程

1.（教材P4旁栏思考题解答）你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？

提示　需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。例如，榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。

2.如图所示为制作果酒和果醋的发酵装置，请思考。

（1）装置图中a、b、c分别指什么？其作用是什么？

（2）b需长而弯曲，其目的是什么？

（3）进行醋酸发酵和酒精发酵时，对图中哪一处操作有差异？请具体指明。

（4）图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当？为什么？

提示　（1）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。

（2）b长而弯曲，其目的是防止空气中微生物的污染。

（3）使用该装置制果酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。

（4）不恰当，因为葡萄汁的量不能超过发酵瓶体积的2/3，而且排气管口离发酵液应有一段距离。

1.（2017·全国卷Ⅱ，37）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）根据题干信息可知，该实验的自变量是菌种和发酵时间。

（2）容器内上层为有氧环境，底层为无氧环境，若发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，则说明该发酵菌是好氧菌。

（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，还需延长发酵时间继续进行实验。

（4）大豆到豆豉的过程中，蛋白质被蛋白酶分解成小分子肽和氨基酸，脂肪被脂肪酶分解成甘油和脂肪酸。

答案　（1）菌种　发酵时间　（2）好氧菌　（3）延长发酵时间继续进行实验　（4）多肽和氨基酸　甘油和脂肪酸

2.（2017·广西柳州质检，38）下面是果酒和果醋制作的实验流程和发酵装置。根据图示回答下列问题：

（1）完成图1中的实验流程______________________________。

（2）图2装置中的充气口在　　　　过程中要关闭，否则可能发生使发酵液变酸的反应___________________________________（写出该反应式），

而排气口在该过程中应开放，排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，目的是_______________________________________________________________。

（3）葡萄酒呈现红色的原因是__________________________________________，

重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应呈　　　　色。

（4）果酒和果醋的制作分别利用了酵母菌和　　　　两种微生物的发酵原理，后者在结构上的主要特点是_________________________________。

解析　在酒精发酵阶段，充气口应关闭，否则醋酸菌会将乙醇氧化为醋酸，从而使发酵液变酸。酵母菌为真菌，属于真核生物，醋酸菌为细菌，属于原核生物，两者在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。

答案　（1）醋酸发酵　（2）酒精发酵　C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O　避免空气中其他微生物进入发酵装置（防止空气中的微生物污染）　（3）红色葡萄皮中的色素溶解在发酵液中　灰绿　（4）醋酸菌　无以核膜为界限的细胞核

1.果酒和果醋的制作成功的关键点

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（5年8考）

1.菌种　主要是毛霉。

2.原理

（1）蛋白质小分子的肽、氨基酸

（2）脂肪甘油＋脂肪酸

3.腐乳的制作流程

4.防止杂菌污染

（1）用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒。

（2）装瓶时，操作要迅速小心，加入卤汤后，要用胶条将瓶口密封，封瓶时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。

阅读如下材料，回答下列问题：

资料Ⅰ　相传，清康熙八年，安徽举子王致和，京考未中，在京城做起了卖豆腐的生意。一天，他发现没卖完的豆腐长了白毛，舍不得丢弃，就将豆腐装入坛内撒盐腌了，再密封起来，秋末开坛意外制成了“闻着臭，吃着香”的腐乳。

资料Ⅱ　19世纪中期，法国的酿造业曾一度遭受毁灭性的打击。在生产过程中出现了葡萄酒变酸、变味的怪事。经研究，法国科学家巴斯德发现，导致生产失败的根源是发酵物中混入了杂菌。

（1）中国的传统发酵技术源远流长，是人类对微生物的利用，其中制作腐乳的微生物主要是__________________________________________。

制作果酒的微生物是酵母菌，它是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵，其反应式为___________________________________________________。

（2）在腐乳制作过程中，微生物生长的温度控制在　　　　；加盐腌制，盐可以析出豆腐中的水分，同时，盐能___________________________。

（3）从资料Ⅱ中看出，　　　　，获得纯净的培养物是研究和应用微生物的前提。在无菌技术中，对操作者用酒精擦拭双手属于　　　　，对金属用具、玻璃器皿、培养基等要进行灭菌，其中，培养基只能用　　　　灭菌。

（4）通常在一环境中微生物有多种混合在一起，若要对某种微生物进行纯化，最常用的方法是____________________________________________。

解析　（1）制作腐乳的微生物主要是毛霉；酒精发酵反应式为C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量。（2）在腐乳制作过程中温度控制在15～18 ℃。加盐的目的是为了抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。（3）由资料Ⅱ可知，杂菌的污染会对培养结果造成影响，防止杂菌入侵，获得纯净的培养物是研究和应用微生物的前提。实验过程中，用酒精对双手进行消毒，用高压蒸汽灭菌锅对培养基进行灭菌。（4）纯化微生物的方法是平板划线法和稀释涂布平板法。

答案　（1）毛霉　C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量　（2）15～18 ℃　抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质　（3）防止杂菌入侵　消毒　高压蒸汽　（4）平板划线法和稀释涂布平板法

1.影响腐乳品质的条件

2.腐乳制作的关键点

（1）控制好材料的用量：对卤汤中盐（盐∶豆腐＝1∶5）和酒（12%左右）的用量需要严格控制。

（2）温度会影响菌丝的生长和代谢，如温度过低，则菌丝生长缓慢，不能进入豆腐块的深层；温度过高，菌丝易老化和死亡，影响腐乳的品质。　　

考点三　泡菜的制作（5年6考）

1.泡菜的制作原理

（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：C6H12O62C3H6O3。

（3）制作流程

2.测定亚硝酸盐的含量

（1）亚硝酸盐的产生：由假丝酵母产生。

（2）亚硝酸盐的危害：可转变成致癌物—亚硝胺。

（3）检测原理

①亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸―→反应物；

反应物＋N－1－萘基乙二胺盐酸盐―→玫瑰红色染料。

②亚硝酸盐溶液的浓度高，颜色深些；溶液浓度低，颜色浅些。

（4）检测步骤：配制溶液―→制备标准显色液―→制备样品处理液―→比色。

【特别提醒】

泡菜制作中营造“无氧环境”的三项措施

①选择的泡菜坛要密封性好；

②加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；

③盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。

1.下表中甲～丁为腐乳、泡菜、果醋、果酒等发酵食品制作装置图。

请据甲～丁装置图分析：

（1）请填出①～④食品名称

（2）请填出⑤～⑧菌种名称，并指出菌种属性（真核生物或原核生物）

（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“注水”的作用？

提示　（1）①—果酒　②—果醋　③—腐乳　④—泡菜

（2）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、丙装置有缺陷：甲装置中不需要插入温度计，发酵液过多，排气管不应插入到发酵液内且其形状应是“S”形长管，丙装置接种应在“加盐”之前，不应在“加盐”后接种；丁装置中“注水”的作用在于为泡菜坛营造“无氧”环境。

2.下图为乳酸菌的数量、乳酸和亚硝酸盐的含量随时间变化的曲线，请将三幅图分别填上“纵轴标识”。

①～③纵轴标识依次为　　　　、　　　　、　　　　。

提示　①为乳酸菌的数量　②为亚硝酸盐的含量　③为乳酸的含量

1.（2016·全国卷Ⅲ，39）某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明，乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题：

（1）分离纯化乳酸菌时，首先需要用　　　　对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是______________________________________________。

（2）推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有　　　　和　　　　。分离纯化时应挑选出　　　　的菌落作为候选菌。

（3）乳酸菌在－20 ℃长期保存时，菌液中常需要加入一定量的　　　　（填“蒸馏水”、“甘油”或“碳酸钙”）。

解析　（1）分离纯化乳酸菌时，首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释；进行梯度稀释的理由是在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的乳酸菌将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。（2）在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有中和乳酸菌代谢过程中产生的乳酸和利于乳酸菌的识别和分离；分离纯化时应挑选出在平板上有透明圈的菌落作为候选菌。（3）乳酸菌在－20 ℃长期保存时应使用甘油管藏法，故菌液中常需要加入一定量的甘油。

答案　（1）无菌水　泡菜滤液中菌的浓度高，直接培养很难分离得到单菌落　

（2）鉴别乳酸菌　中和产生的乳酸（或酸）　具有透明圈　（3）甘油

2.（2017·龙岩市武平三模）回答下列有关泡菜制作的习题：

（1）泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行　　　　的过程。该过程发生在乳酸菌的　　　　中。

（2）制作泡菜时，所用盐水煮沸，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，加入陈泡菜液的目的是________________________________________________。

（3）从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，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： ________________________________________。

（4）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有　　　　、　　　　和

　　　　等。

解析　（1）乳酸菌是厌氧菌，进行无氧呼吸，其进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。（2）制作泡菜时，所用盐水要煮沸，其目的是消毒杀菌（或灭菌除氧）。陈泡菜液含有乳酸菌，可为泡菜发酵提供菌种，因此为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液。（3）泡菜制作过程中，由于乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸，泡菜液逐渐变酸，随乳酸菌的数量增加，泡菜液的酸性增强，不耐酸的杂菌数量逐渐减少。（4）泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、食盐用量和腌制时间等。

答案　（1）无氧呼吸　细胞质基质　（2）消灭杂菌（或灭菌除氧）　增加乳酸菌含量　（3）乳酸菌数量增多，杂菌数量减少　乳酸菌比杂菌更为耐酸（或乳酸菌产生的乳酸会抑制其他杂菌的生长繁殖）　（4）温度　食盐用量　腌制时间

1.泡菜制作成功的关键点

（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，盐水要煮沸后冷却待用。盐水煮沸有两大作用，一是除去水中的氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。

（2）防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，取样后要迅速封口。

（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坛盖边沿的水槽中要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注意在发酵过程中要经常补充坛盖边沿水槽中的水。

（4）温度：发酵过程控制在室温即可，最好在26～36 ℃。温度过高，则易滋生杂菌；温度过低，则发酵时间延长。

2.传统发酵技术中四种常用菌种的比较

考点四　植物有效成分的提取

1.玫瑰精油的提取

2.橘皮精油的提取

3.胡萝卜素的提取

1.教材P78“萃取剂选择讨论题”解答

（1）乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？

提示　胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。

（2）在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、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？

提示　在这五种有机溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。

2.针对下图，请思考：

（1）图甲、图乙分别为何种装置？

（2）图甲装置可分左、中、右三部分，其作用有何不同？图中a、b哪一个是进水口？哪一个为出水口？这与蒸气流方向相同还是相反？加热时为何常向液体中加入几片碎石或瓷片？

（3）图乙的安装及拆除顺序如何？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　（1）图甲为水蒸气蒸馏装置，图乙为萃取装置。

（2）整套蒸馏装置可分为左、中、右三部分，左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收。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“防暴沸”。

（3）安装顺序是由下而上，拆除时相反。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。

1.（2017·全国卷Ⅲ，37）绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏（含回收溶剂）→重结晶→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”“晾干”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56 ℃）、乙醇（沸点约78 ℃）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）。

解析　（1）因高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于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。所以在提取物质W时，最好应选用的一种原料是晾干的植物甲，而不选用高温烘干或新鲜的植物甲。

（2）提取物质W时，振荡的作用是使物质W完全溶于溶剂。

（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去除提取液中的色素。

（4）丙酮（沸点56 ℃）、乙醇（沸点约78 ℃）两种溶剂，由于丙酮沸点相对较低，而温度过高会导致物质W分解，所以在提取物质W时，应选用丙酮作提取剂。

（5）该实验操作过程中应注意的事项是在温度较低的情况下操作，防火等。

答案　（1）晾干　高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于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）丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少　（5）在温度较低的情况下操作，防火

2.（2017·湖北武汉调研）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，采用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油。回答下列问题：

（1）采用水蒸气蒸馏时，水蒸气能将玫瑰精油从花瓣中携带出来，这是因为玫瑰精油具有_______________________________________的特点。

（2）水蒸气蒸馏后，能收集到乳白色的油水混合物。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　　　　，以吸收油层中的水分。

（3）蒸馏时，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，出油率与蒸馏时间的变化关系，一般蒸馏时间最好控制在___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，理由是______________________________________________。

解析　（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，因为玫瑰精油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定的特点。（2）提取玫瑰精油的过程中，向油水混合物中加入NaCl可加速油水分层。分离的油层中还含有一定的水分，需加入无水Na2SO4将水除去。（3）据图分析可知，在蒸馏时间为4 h时，出油率刚达到最大值，因此蒸馏时间最好控制在4 h。（4）根据玫瑰精油易溶于有机溶剂的特点，也可以采用有机溶剂萃取法进行提取。

答案　（1）挥发性强　（2）NaCl　无水Na2SO4　（3）4　（4）可以　玫瑰精油易溶于有机溶剂

1.植物芳香油提取成功的关键点

①水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间，温度不能太高。

②用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质。

③压榨时原料必须要浸透，这样压榨时不会滑脱，出油率高，不堵塞筛眼；使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。

2.胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点

（1）层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显。为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。

（2）点样时点样圆点太大（直径大于2 mm）会导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素。点样圆点的直径应为2 mm。

（3）将点好样的滤纸卷成圆筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触，以避免由于毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。

（4）层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败。层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。

（5）没有设置标准样品作对照。层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的β－胡萝卜素作对比予以确认。　　　

易错·防范清零

[易错清零]

易错点1　混淆果酒制作中，对葡萄“先冲洗再去枝梗”与“不可反复冲洗”的目的

点拨　（1）制作果酒使用的葡萄应先冲洗，再除去枝梗，不能反过来，以免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。

（2）对于果酒的自然发酵，冲洗不要反复进行，以免使酵母菌数量减少，发酵周期加长，产生的果酒中酒精含量下降。

易错点2　误认为泡菜发酵时间越长越好

点拨　泡菜发酵时间并非越长越好；

①泡菜的发酵时间长，亚硝酸盐含量低，但是发酵时间过长会产生其他有害物质。

②泡菜发酵时间过长，乳酸含量过高，口味不佳。

易错点3　误认为醋酸菌可在缺乏O2时将酒精转化为醋酸

点拨　醋酸菌是严格的好氧型微生物，它对O2的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使短时间中断通入O2，也会引起醋酸菌死亡，其将乙醇变为乙醛进而变为醋酸的条件是“糖源不足”而不是“O2不足”。

易错点4　不明确泡菜制作中盐水（清水∶盐＝4∶1）煮沸的两层面意义

点拨　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，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。

易错点5　误认为腐乳制作中酒精和香辛料的作用只在于“调味”

点拨　腐乳制作中酒精及香辛料的作用不仅在于调味，还在于“杀灭杂菌”，酒精可抑制微生物生长，香辛料可防腐杀菌。

[纠错小练]

1.（2017·福建泉州一模，37）请回答下列有关发酵食品制作的问题：

（1）在泡菜腌制的过程中，要注意控制腌制的时间、　　　　和食盐的用量；最后要向坛盖边沿的水槽中注满水，这一操作的目的是_________________。

（2）在制作腐乳过程中，所需的微生物来源于_____________________；

而现代的腐乳生产是在_______________________________条件下，将优良的菌种直接接种在豆腐上，这样可以避免其他菌种的污染。

（3）某同学制作蓝莓果醋时，定时通过充气口充气，原因是______________。

另一位同学在蓝莓果汁中直接加入某品牌活性酵母，之后先向发酵罐中通入一段时间的无菌空气，通入无菌空气的目的是______________________________。

（4）在蓝莓果酒制作过程中，在变酸的酒的表面观察到的菌膜是由　　　　大量繁殖而形成的，其可在缺少糖源时将乙醇变为　　　　，然后变为醋酸。

答案　（1）温度　保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境

（2）空气中的毛霉孢子　无菌

（3）醋酸菌是好氧细菌，将酒精变为醋酸时需要氧气参与　在有氧条件下，使酵母菌迅速繁殖，数量增加

（4）醋酸菌　乙醛

2.（2018·河南省商丘高考生物押题试卷）图1是在发酵罐内利用三孢布拉氏霉发酵生产β－胡萝卜素过程中，菌体生物量及β－胡萝卜素产量随时间变化曲线图。图2是样品层析结果及与β－胡萝卜素标准样的比对。请回答下列问题：

（1）发酵罐内三孢布拉氏霉培养基按物理形态分应为　　　　，玉米粉和豆饼为微生物的生长分别主要提供　　　　，在接入菌种前，应对培养基进行　　　　，以避免杂菌污染。

（2）图1中，菌体的最快增长出现在第　　　　h，菌体的生物量到达最大值后下降，其原因是_________________________________________，

为保证连续的生产，应采取的措施是______________________________。

（3）β－胡萝卜素常用提取方法为　　　　法，实验表明，石油醚的提取效果远好于丙酮和酒精。原因是____________________________________________。

（4）将萃取的胡萝卜素样品与β－胡萝卜素标样层析后进行比对，结果如图2，从图中分析可知，色带　　　　为β－胡萝卜素，其余两色带的极性比β－胡萝卜素　　　　。

答案　（1）液体培养基　碳源和氮源　高压蒸汽灭菌　（2）100　营养物质缺乏，有害代谢产物积累　连续加入新的培养液，同时排出代谢产物　（3）萃取　石油醚为水不溶性有机溶剂，萃取效果好　（4）Ⅰ　高

课堂小结

随堂·真题&预测

1.（2016·全国卷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：

（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，在有氧条件下，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的。（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。

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

2.（2019·高考预测）在盛产柿子的某地，生物小组开展柿子酒、柿子醋生产的相关活动。

（1）土壤中的酵母菌计数：

在秋季的柿子园中，落地的柿子流出果汁的周围土壤中有酵母菌大量生长繁殖。

①用灭过菌的小铁铲、信封取该处土样，并在　　　　旁称取10 g土样，加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。而后进行系列稀释操作：吸取锥形瓶中土壤液的上清液　　　　mL，转移至盛有9 mL无菌水的大试管中充分摇匀，依次等比稀释，获得稀释至101、102、103、104倍的土壤液的稀释液。

②为测定土壤中酵母菌的数量，选用第①步中所获得的102、103、104倍的土壤液的稀释液，并依次分别吸取0.1 mL进行平板涂布操作。在适宜条件下培养，当菌落数目稳定时，对各稀释度涂布的三个平板进行菌落计数（如下表）。

则每克土壤样品中的酵母菌数量约为　　　　个。要使该实验所得数据可靠，还应该实施的操作是_____________________________________________。

（2）柿子醋生产菌的制备：

为去掉酵母菌，挑取变酸的柿子酒内的菌膜于　　　　℃进行纯化培养，获得如图所示菌落分布。应从　　　　（填“甲”“乙”或“丙”）区域中挑取部分菌落制玻片观察，选择所需菌种。

（3）柿子酒、柿子醋的制作（发酵装置如图所示）：

①排气口弯管设置的目的是__________________________________。

②可通过装置中的　　　　对发酵情况进行及时监测。此时，若采用血细胞计数板对发酵液的酵母菌观察计数，与（1）中计数方法相比，该计数方法测得的酵母菌数目较　　　　。

③柿子醋可在柿子酒生产的基础上改变　　　　进行生产。

答案　（1）①火焰　1　②1.75×107　同时在各稀释度组中，另加一个平板接种无菌水作为对照

（2）30～35　丙

（3）①在酒精发酵时用来排出CO2，防止空气中微生物的污染　②出料口　多　③菌种和环境条件

教师独具

1.（2016·皖南八校三模）生物技术在日常生活中应用非常广泛，回答下列与生物技术有关的问题：

（1）泡菜不能急着吃，是因为泡菜制作过程中会产生亚硝酸盐，实验室常采用

　　　　法来检测泡菜中亚硝酸盐的含量，亚硝酸盐在适宜条件下可以和相关试剂反应生成　　　　色物质。

（2）各地制作腐乳的原料和菌种相同，但风味迥异，主要是通过控制　　　　来实现的。

（3）制作果醋和葡萄酒使用的微生物在结构上不同主要是前者_________________。

（4）从生物体内提取的天然物质丰富了人们的生活，提取胡萝卜素、玫瑰精油、橘皮精油常用的方法依次是_____________________________。

解析　（1）亚硝酸盐的含量常采用比色法来检测；亚硝酸盐在适宜条件下可以和相关试剂反应生成玫瑰红色物质。

（2）各地制作腐乳的原料和菌种相同，但风味迥异，主要是通过控制发酵的条件来实现的。

（3）参与果醋制作的微生物是醋酸菌，属于原核生物，而参与果酒制作的微生物是酵母菌，属于真核生物，原核生物和真核生物在结构上不同主要是前者无成形的细胞核（或无核膜）。

（4）从生物体内提取的天然物质丰富了人们的生活，提取胡萝卜素、玫瑰精油、橘皮精油常用的方法依次是萃取法、水蒸气蒸馏法、压榨法。

答案　（1）比色　玫瑰红

（2）发酵的条件

（3）无成形的细胞核（或无核膜）

（4）萃取法、水蒸气蒸馏法、压榨法

2.（2015·全国卷Ⅱ，39）回答与胡萝卜素有关的问题：

（1）胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是　　　　　　（填“α－胡萝卜素”“β－胡萝卜素”或“γ－胡萝卜素”），该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子　　　　　　　　，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为　　　　，胡萝卜素是　　　　　　（填“挥发性”或“非挥发性”）物质。

（2）工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，　　　　（填“需要”或“不需要”）将新鲜的岩藻干燥。

（3）现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的　　　　　　作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是___________________________________。

解析　（1）胡萝卜素的化学分子式中包含多个碳碳双键，根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类，β－胡萝卜素是其中最主要的组成成分；一分子的β－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；缺乏维生素A会造成夜盲症（暂时性夜盲症可补充维生素A得以痊愈）。胡萝卜素为非挥发性物质。（2）提取胡萝卜素时新鲜的岩藻具有大量的水分需要进行干燥，以提高萃取效率。（3）乙酸乙酯属于水不溶性有机溶剂，与水不互溶，能够溶解胡萝卜素；乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不宜选作萃取剂。

答案　（1）β－胡萝卜素　维生素A　夜盲症　非挥发性

（2）需要　（3）乙酸乙酯　萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇属于水溶性有机溶剂（其他答案合理也可）

（时间：30分钟　满分：100分）

1.（2018·河南省八市第一次测评，30）微生物的培养及利用微生物发酵过程进行食品加工在食品业中占有重要地位。请回答：

（1）制作果酒需要的微生物是酵母菌，其在　　　　条件下能进行酒精发酵，在酵母菌的分离与纯化过程中，需将培养基的pH调至　　　　性，常采用

　　　　对培养基进行灭菌。在获得酵母菌单菌落的过程中，可采用　　　　（填接种方法）将含酵母菌的样液接种于固体培养基表面。

（2）制作腐乳时，毛霉产生的　　　　能将豆腐中的蛋白质和脂肪分解成易于消化吸收的小分子物质，使腐乳的口感好、营养高。为确保毛霉菌丝的良好生长，发酵温度应控制在　　　　范围内，并保持一定的湿度。装瓶时，要在豆腐块上逐层加盐的目的是　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　　　。

（3）制作果醋需要的微生物是醋酸杆菌。为选育耐较高酒精浓度和产酸能力强的醋酸杆菌，需先将优质果醋样液转移到含较高酒精浓度的培养液中进行培养，然后对培养液进行稀释并接种到含有CaCO3不透明的固体培养基上，最终选育出符合要求的菌株，从功能上分析，上述含较高酒精浓度的培养液是一种　　　　，培养液中酒精的作用是_________________________；

将稀释后的培养液接种到含有CaCO3的固体培养基上，因醋酸能与CaCO3反应，因此培养后应挑选　　　　、菌落大而厚的单菌落做进一步的选育。

解析　（1）酵母菌发酵是在无氧条件下进行的。在酵母菌的分离与纯化过程中，需将培养基的pH调成酸性，采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。纯化细菌，可以采用平板划线法或稀释涂布平板法。（2）制作腐乳是利用了毛霉产生的蛋白酶和脂肪酶将营养物质分解成小分子物质。毛霉菌丝生长温度是15～18 ℃。制作腐乳时，逐层加盐可以析出豆腐中的水分，使其变硬抑制微生物的生长和避免豆腐变质。（3）从功能上区分，培养基若含有较高酒精浓度，即是一种选择培养基，酒精的作用是筛选作用，并且为醋酸菌提供营养。在不透明的培养基上出现大透明圈、菌落大而厚的单菌落，说明细菌活性较强。

答案　（1）无氧　酸　高压蒸汽灭菌法　平板划线法或稀释涂布平板法

（2）蛋白酶、脂肪酶　15～18 ℃　析出豆腐中的水分，使其变硬　抑制微生物的生长，避免豆腐变质

（3）选择培养基　具有选择作用并为醋酸菌提供反应物　透明圈大

2.（2018·河南名校联盟高三适应性考试，31）漆树种子中的油脂（不溶于水，易溶于脂溶性溶剂）可开发为食用油或转化为生物柴油。目前常用溶剂法萃取漆树种子油脂，其过程为：漆树种子→粉碎→加溶剂→水浴加热→溶剂不断回流提取→蒸发溶剂→收集油脂。回答下列问题：

（1）漆树种子中的油脂通常可用　　　　进行染色。

（2）对漆树种子油脂进行萃取时，为不影响油脂品质和提取效果，应使用

　　　　（填“自然晾干”“高温烘干”或“新鲜”）的漆树种子。粉碎漆树种子的目的是________________________________________________。

（3）利用不同溶剂进行萃取时，对油脂的萃取得率和某些重要理化性质的影响不同，实验结果如下表。

注：萃取得率（%）＝（M样品－M残渣）×100%/M样品；酸值高，说明油脂品质差；过氧化物是油脂变质过程中的中间产物，其含量常用过氧化值来表示。

实验结果表明，　　　　作为萃取溶剂较为合理，理由是

_______________________________________________。

（4）萃取过程中，影响萃取的因素除漆树种子和溶剂外，还有______________________。

（写出两点即可）

解析　本题考查从生物材料中提取某些特定的成分，主要考查理解能力和获取信息的能力。（2）油脂不溶于水，易溶于脂溶性溶剂，受高温易分解，因此提取时需要漆树种子自然晾干。粉碎种子有利于种子中的油脂与溶剂充分接触，提高油脂产量。（3）根据表中信息可知，石油醚作为溶剂时，萃取出的油脂产量较高，油脂的理化性质受到的影响较小，品质较高。

答案　（1）苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ）

（2）自然晾干　便于和溶剂充分接触，提高萃取产量

（3）石油醚　萃取得率较高，可得到较多的油脂，酸值和过氧化值最小，说明油脂品质较高

（4）萃取温度（水浴温度）、萃取时间等

3.（2017·郑州三测，37）胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产生胡萝卜素的微生物体中提取获得。请回答下列问题：

 （1）胡萝卜素有易溶于有机溶剂的特点，可选用　　　　（填“乙醇”或“乙酸乙酯”）作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是__________________________________。

萃取过程中宜采用　　　　方式加热，以防止温度过高。

（2）筛选能产生胡萝卜素的酵母菌R，采用平板划线法接种时，为防止杂菌污染，需要对接种环进行_____________________________________________。

（3）提取到的胡萝卜素粗品可以通过　　　　法进行鉴定。鉴定过程中需要用胡萝卜素标准样品作为　　　　。

（4）碳源的种类对β－胡萝卜素的产量有着一定的影响，有关研究结果如下：

据表分析，最佳碳源是　　　　。若要进一步探究最佳氮源，请简要写出实验设计思路：____________________________________________。

（5）有科研人员尝试利用紫外线处理红酵母，以获得高产菌株，使用这种育种方法的优点是________________________________________。

经定量分析后，若得到高产菌株，要对其进行长期保存，可采用　　　　的方法在－20 ℃的冷冻箱中保存。

答案　（1）乙酸乙酯　萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇属于水溶性有机溶剂，影响萃取效果　水浴

（2）灼烧

（3）纸层析　实验对照

（4）蔗糖　以蔗糖为碳源，分别用不同氮源进行实验，检测并比较β－胡萝卜素含量

（5）可以提高突变率，在较短时间内获得更多的优良变异类型　甘油管藏

4.（2017·河南百校联盟质检，37）早在古代，人类就已发现具有芳香气味的植株或花卉能使人神清气爽，将这些植物制成干品后，可作为药用或香料使用。当代有多种方法从植物体内提取芳香油或其他有效成分，回答下列相关问题：

（1）植物芳香油的提取方法有　　　　、萃取法和蒸馏法等；其中水蒸气蒸馏法的原理是_______________________________________________________。

下图1是提取玫瑰精油的实验流程示意图，其中M和N分别指的是　　　　、　　　　。

（2）胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的夜盲症、干皮症等疾病，由此推测，胡萝卜素可用于治疗这些疾病的原理是________________________。

（3）工业生产上，提取天然β－胡萝卜素的方法主要有三种，即从植物中提取、从大面积养殖的岩藻中获取、　　　　。

（4）图2是某同学设计的利用萃取的方法提取胡萝卜素的装置，请指出不足之处并加以改进： ______________________________________________________。

解析　（1）植物芳香油的提取方法有压榨法、萃取法和蒸馏法等；其中水蒸气蒸馏法的原理是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，混合物又重新分出油层和水层。图1中M和N分别指的是NaCl和无水Na2SO4。（2）胡萝卜素可用于治疗夜盲症、干皮症等疾病的原理是胡萝卜素在人体内很可能会转化成维生素A。（4）萃取剂一般是易燃物，直接使用明火加热容易引发燃烧、爆炸，故提取胡萝卜素的装置不应直接使用明火加热，而应采用水浴加热。

答案　（1）压榨法　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，混合物又重新分出油层和水层　NaCl　无水Na2SO4

（2）胡萝卜素在人体内很可能会转化成维生素A

（3）利用微生物发酵生产

（4）不应直接使用明火加热，而应采用水浴加热

5.（2018·湖南重点中学联考，35）下图甲是以李子为原料生产果醋的生产工艺，乙曲线表示温度、酒精度对醋酸发酵的影响。请分析回答下列问题。

（1）酒精发酵时一般将温度控制在________________________________，温度过高时，酵母菌代谢减慢甚至死亡，原因是　　　　　　　　　　　　　　。

（2）根据乙图，醋酸发酵过程中，适宜的温度为　　　　　　　　，适宜的酒精度范围为　　　　　　，较高的酒精度通常不适宜进行醋酸发酵，原因是　　　　　　　　　。

（3）酒精发酵后转入醋酸发酵前，除改变温度外，还需调整的发酵条件是　　　　　　　　。

答案　（1）25～30 ℃　　温度过高，影响酶的活性

（2）30 ℃　6.0%～6.5%　 较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢，使产酸量下降

（3）通入无菌空气

6.下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：

（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有　　　　的性质。蒸馏时收集的蒸馏液　　　　（填“是”或“不是”）纯的玫瑰精油，原因是________________________________________________。

（2）当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和　　　　。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是______________________________________________。

（3）如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会____________________________，原因是________________________。

（4）密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度　　　　的地方，目的是_____________________________________________。

（5）某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为　　　　天左右。

（6）从薄荷叶中提取薄荷油时　　　　（填“能”或“不能”）采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是_____________________________________。

答案　（1）易挥发、难溶于水、化学性质稳定　不是　玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物　（2）蒸馏温度　在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加　（3）下降　部分精油会随水蒸气挥发而流失　（4）较低　减少挥发　（5）a　（6）能　薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似