新高考生物一轮复习精品学案 第11单元 第38讲　发酵技术的应用及生物有效成分的提取（含解析）

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考点一 果酒和果醋的制作、腐乳的制作
1．制作原理与发酵条件
2.发酵过程及注意事项
(1)实验用具消毒eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(榨汁机要清洗干净，并晾干,发酵瓶要用温水冲洗，再用体积分, 数为70%的酒精消毒))
↓
(2)挑选冲洗葡萄eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(先冲洗，后除去枝梗,不能反复冲洗，防止洗去野生酵母菌))
↓
(3)榨汁→用榨汁机榨取葡萄汁，装入发酵瓶中
↓
(4)果酒发酵eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(放在18～25 ℃的温度下发酵,发酵过程要注意适时排气))
↓
(5)取样检测eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(10～12 d取样检测酒精含量：在酸性条件, 下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色，, 酵母菌数量镜检))
↓
(6)果醋发酵eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(加入醋酸菌后温度控制在30～35 ℃,适时通入氧气无菌空气))
教材中的隐性知识 源于选修1 P4旁栏图1－4b
图中①为充气口：用来充入氧气(无菌空气)。②为排气口：在酒精发酵时排出的是酒精发酵产生的CO2，在醋酸发酵时排出的是剩余的空气和醋酸菌代谢产生的CO2；长而弯曲的胶管的作用是防止空气中微生物的进入。③为出料口：便于取样检测，及时监测发酵进行的情况。
3．腐乳的制作
(1)菌种：根霉、酵母、毛霉、曲霉等，其中起主要作用的是毛霉(真核生物，异养需氧型)。
(2)制作原理
(3)制作流程及说明
(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)腐乳的制作过程中加料酒主要是为了灭菌，避免腐败变质( × )
(6)腐乳制作利用了毛霉等微生物产生的蛋白酶和脂肪酶( √ )
(7)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( × )
(1)葡萄酒呈现深红色的原因是在酒精发酵过程中，葡萄的色素进入发酵液。
(2)果酒发酵时先通气后密封的目的是酵母菌是兼性厌氧菌，因此果酒发酵时先通气使酵母菌大量繁殖；后密封使酵母菌进行酒精发酵。
1．果酒和果醋制作成功的关键点
2.腐乳制作的注意事项
考向一 果酒和果醋的制作
1．(2020·山东等级考模拟)在实验室中可利用酵母菌发酵的方式制作葡萄酒，下列说法正确的是( )
A．葡萄糖在酵母菌细胞的线粒体内被分解
B．制作葡萄酒时酵母菌先在有氧条件下大量增殖
C．制作过程中酵母菌始终处于碱性环境
D．酵母菌的发酵产物不会抑制自身的代谢活动
答案 B
2．(2020·义乌一模)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)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______________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
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)灰绿 (4)醋酸菌 无以核膜为界限的细胞核
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。
考向二 腐乳的制作
3．(2017·江苏，10)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
答案 B
4．(2020·开封市质检)腐乳是我国古代劳动人民创造的一种经过微生物发酵制成的大豆食品。腐乳味道鲜美，易于消化吸收，所以一直受到人们的喜爱。请结合腐乳制作的原理及流程示意图，回答下列问题：
(1)图中a、b分别表示的是__________________，它们的来源是__________________，作用是______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)过程一中，为保证产品的质量，应采取的措施是___________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)过程二具体的操作应该是_______________________________________________________
______________________________________________________________________________，
这样既不使豆腐块过早酥烂，又能避免豆腐块腐败变质。
(4)过程三中卤汤配制所需要的材料有_____________________________________________。
(5)过程四应如何操作才能取得最佳效果____________________________________________
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)蛋白酶、脂肪酶 毛霉等微生物 将蛋白质水解为小分子的肽和氨基酸，将脂肪水解为甘油和脂肪酸
(2)在严格无菌的条件下，将优良毛霉菌种接种在豆腐上
(3)将长满毛霉的豆腐块分层整齐地摆放在瓶中，并逐层加盐，随着层数的加高而增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些
(4)12%左右的酒和各种香辛料(如胡椒、花椒、八角、桂皮、姜、辣椒等)
(5)密封时，将瓶口通过酒精灯的火焰，再用胶条密封瓶口
考点二 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
1．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
(4)腌制的条件：在泡菜腌制的过程中，要注意腌制的时间、温度和食盐的用量。温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短，容易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加。
2．测定亚硝酸盐的含量
(1)亚硝酸盐及其危害
①亚硝酸盐的特点：白色粉末，易溶于水，在食品生产中用作食品添加剂。
②亚硝酸盐的危害：含量低时一般不会危害人体健康，含量高时会引起中毒，甚至死亡。在特定条件下，会转变成致癌物——亚硝胺。
③泡菜腌制过程的亚硝酸盐含量的变化：先增加，后减少。
(2)亚硝酸盐含量的测定
①检测方法：比色法。
②检测原理
有关反应：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。
判断方法：观察样品颜色变化，并与标准显色液比较，然后估算亚硝酸盐含量。
(1)泡菜腌制利用了乳酸菌的乳酸发酵( √ )
(2)泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件( × )
(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)泡菜制作过程可以随时取出食用不同酸味的泡菜( × )
(5)制作泡菜过程中，有机物的干重和种类将减少( × )
源于选修1P9、P10旁栏思考
(1)含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶的原因是酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用，抗生素能够将乳酸菌杀死或抑制乳酸菌的生长。
(2)日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜的原因是在腌制过程中，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐摄入过量或在特定条件下，会危害人体健康。
(3)泡菜坛内的一层白膜产生原因是由于泡菜坛内产膜酵母的繁殖。
1．传统发酵技术中四种常用菌种的比较
2．泡菜制作中的注意事项
3．泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸及亚硝酸盐含量的变化
考向一 泡菜的制作
5．利用卷心菜发酵制作泡菜的过程中，乳酸菌、酵母菌细胞数量和pH的变化如图所示。下列叙述不正确的是( )
A．酵母菌和乳酸菌均有由核膜包被的细胞核
B．发酵初期乳酸菌建立了明显的菌种优势
C．前6天pH下降主要由乳酸菌代谢引起
D．发酵中期酵母菌通过无氧呼吸为细胞增殖提供能量
答案 A
6．泡菜是指为了利于长时间存放而经过发酵的蔬菜。一般来说，只要是纤维丰富的蔬菜或水果，都可以被制成泡菜。蔬菜在经过腌渍及调味之后，有种特殊的风味，很多人会当作一种常见的配菜食用。在泡菜发酵期间，由于乳酸菌的发酵作用，发酵产物乳酸不断积累，因此可以根据微生物的活动情况和乳酸积累量，将泡菜发酵过程分为三个阶段。
(1)发酵初期：蔬菜刚入坛时，其表面带入的微生物中，大肠杆菌和酵母菌等较为活跃。其中的酵母菌最初的细胞呼吸方式是______________。发酵初期会有气泡从坛沿水槽内间歇性地放出，从而使坛内逐渐形成厌氧状态，乳酸发酵开始。这些气泡产生的原因是______________________________________。
(2)发酵中期：由于初期乳酸发酵使乳酸不断积累，pH下降，厌氧状态形成，乳酸菌开始活跃，并产生大量乳酸，乳酸的积累量可达到0.6%～0.8%，pH为3.5～3.8。这一时期为泡菜完全成熟阶段，泡菜有酸味而且清香。试分析此时坛内其他微生物的活动情况及原因：
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)乳酸菌的培养条件除了适宜的温度、pH之外，还必须保证________条件。
答案 (1)有氧呼吸 酵母菌等进行细胞呼吸产生CO2
(2)由于pH不适宜，大肠杆菌、酵母菌和霉菌等的活动受到抑制；由于氧气耗尽，需氧型微生物的活动受抑制现象尤为严重 (3)无氧
考向二 亚硝酸盐及其测定
7．下列有关泡菜的制作和亚硝酸盐的叙述中，正确的是( )
A．将新鲜蔬菜与煮沸冷却的盐水(盐和清水的质量比为4∶1)混匀装瓶
B．发酵初期，泡菜坛口要先敞开一段时间，利于乳酸菌大量繁殖，后期盖好坛盖，并注满水
C．亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但可在特定条件下转变成亚硝胺，亚硝胺具有致癌作用
D．温度过高、盐用量过低、发酵时间过长，会导致亚硝酸盐含量不断增加
答案 C
解析 泡菜制作中应先加蔬菜，再加盐水，且盐与水比例为1∶4，A错误；由于乳酸菌是严格厌氧的，因此发酵过程始终要保持密封状态，泡菜坛盖边缘的水槽中要始终装满水，B错误；整个发酵过程中，亚硝酸盐的含量表现为先增加后下降的趋势，D错误。
8．(2020·广东佛山模拟)在泡菜的腌制过程中，腌制方法、时间长短和温度高低等都会影响亚硝酸盐的含量。回答下列问题：
(1)泡菜是乳酸菌发酵的产物，乳酸菌的代谢类型是______________________。
(2)盐与清水按一定的比例配制成盐水，将盐水煮沸冷却后，注入装好原料的泡菜坛中，同时加放一定量的“老汁”(陈泡菜水)。加入“老汁”的作用是________________________。
(3)测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合后形成__________色的染料，然后将________反应后的样品与已知浓度的____________进行目测比较，大致估算出亚硝酸盐的含量。
(4)某校兴趣小组探究泡菜腌制过程中亚硝酸盐含量，其实验数据如下表所示(mg/kg)：
该兴趣小组取3只坛的目的是_____________________________________________________；
实验中泡菜坛中产生的亚硝酸盐含量的变化趋势是____________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)异养厌氧型
(2)“老汁”中含有大量的乳酸菌，可使其在短时间内成为优势菌
(3)玫瑰红 显色 标准显色液
(4)减少实验误差，使结论更可靠 随着发酵的进行，亚硝酸盐含量会逐渐增加，当达到最高值后，亚硝酸盐含量会逐渐减少并趋于稳定
解析 (3)在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色的染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较，可以大致估算出亚硝酸盐的含量。(4)该兴趣小组取3只坛的目的是减少实验误差，使结论更可靠。根据表格数据分析，随着发酵的进行，亚硝酸盐含量会逐渐增加，当达到最高值后，亚硝酸盐含量会逐渐减少并趋于稳定。
考点三 植物有效成分的提取和蛋白质的提取与分离
1．玫瑰精油的提取
2．橘皮精油的提取
3．胡萝卜素的提取
4．蛋白质的提取与分离
(1)原理：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。
(2)分离方法
①凝胶色谱法：也称作分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。大多数凝胶是由多糖类化合物构成的小球体，内部有许多贯穿的通道。相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，路程和速度不同。
②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。因各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状不同，迁移速度不同，从而实现各分子的分离。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。
(3)实例：血红蛋白的提取和分离
①样品处理与粗分离
②纯化与纯度鉴定
(1)蒸馏法的实验原理是利用水蒸气将芳香油携带出来，再把水分离开，剩余的就是芳香油
( √ )
(2)提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的初期采取，因为此阶段的花含玫瑰精油最高( × )
(3)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( √ )
(4)萃取的效率主要取决于萃取时的温度和时间( × )
(5)新鲜的胡萝卜含水量高，干燥时可采用高温以节省时间( × )
(6)在萃取过程中，在加热瓶口安装回流冷凝装置是为了防止加热时有机溶剂的挥发( √ )
(7)胡萝卜素萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置，蒸发出去的是胡萝卜素，留下的是有机溶剂
( × )
(8)利用凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量小的先洗脱出来( × )
(9)在电泳过程中，蛋白质分子的移动速度，与分子本身的大小和形状无关，而与所带电荷的差异有关( × )
(10)在SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳中，电泳迁移率完全取决于分子的大小( √ )
(11)在血红蛋白分离过程中，使用缓冲液的作用是维持溶液浓度不变( × )
源于选修1P73～P74正文
(1)玫瑰精油适合用水中蒸馏提取的原因是玫瑰精油化学性质稳定，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。
(2)水中蒸馏的操作中，加热时要避免暴沸，应在蒸馏烧瓶下垫石棉网，并向液体中加入几片碎石或瓷片。
(3)实验中加入NaCl的目的是增加盐的浓度，使分层明显，从而有利于后面的分离。
1．植物有效成分的三种提取方法的比较
2．凝胶色谱法的原理
结合上图，可知凝胶色谱法的分离原理
3.比较琼脂糖凝胶电泳和SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳
(1)从载体上看，利用琼脂糖凝胶作为载体的是琼脂糖凝胶电泳，利用聚丙烯酰胺凝胶作为载体的是SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳。
(2)从依据上看，利用了分子带电性质差异和分子大小的是琼脂糖凝胶电泳，仅利用了分子大小的是SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳。
(3)从优点上看，琼脂糖凝胶电泳操作简单，电泳速度快，样品不需处理，电泳图谱清晰，分辨率高、重复性好，SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳消除了净电荷对迁移率的影响，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。
考向一 植物有效成分的提取
9．下列有关植物有效成分提取的说法正确的是( )
A．乙醇和丙酮虽然都是有机溶剂，但因其可与水混溶，所以不能用于胡萝卜素的萃取
B．在高温下延长蒸馏时间，有利于充分提取玫瑰精油
C．对提取出的胡萝卜素进行纸层析鉴定时，可用最小号的滴管吸取少量的样品进行点样
D．提取橘皮精油的实验中，用石灰水浸泡的目的是使橘皮精油易于与水分离
答案 A
解析 胡萝卜素不溶于水易溶于脂溶性有机溶剂，乙醇和丙酮属于水溶性有机溶剂，所以不能用于胡萝卜素的萃取，A正确；较低温度下延长蒸馏时间利于充分提取玫瑰精油，B错误；为保证色素经过纸层析后，色素点清晰，易于鉴别和区分，点样时圆点尽量细小，所以应选用最细注射器的针头，吸取少量的溶液进行点样，而且点样过程要快速细致，C错误；提取橘皮精油的实验中，用石灰水浸泡的目的是防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率，D错误。
10．生物组织中有机物的提取方法有很多种，如蒸馏法、压榨法和萃取法等，请回答下列有关植物有效成分提取的问题：
(1)工业生产上，胡萝卜素的提取方法主要有三种：一是从植物中提取，二是从大面积养殖的岩藻中获取，三是利用________________ 生产。
(2)萃取的效率主要取决于______________________。萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有能够充分溶解胡萝卜素、________________和______________等特点。
(3)图甲装置进行的操作为________，因为______________，所以应避免明火加热，而采用水浴加热的方法。通过加热处理，β-胡萝卜素溶解在萃取剂中后再经________得到萃取液。最后使用乙装置进行____________，得到较纯净的β-胡萝卜素。此装置收集到的物质为
_____________________________________________________________________________。
答案 (1)微生物的发酵
(2)萃取剂的性质和用量 不能与水混溶 较高的沸点
(3)萃取 有机溶剂易燃烧 过滤 浓缩 有机溶剂
考向二 蛋白质的提取与分离
11．下列关于物质提取、纯化原理的叙述中，错误的是( )
A．采用凝胶色谱法分离果胶酶的原理是蛋白质分子的相对分子质量不同，在色谱柱中的移动速度不同
B．使用透析法可以去除样品中相对分子质量较大的杂质
C．电泳法是利用样品中各种分子带电性质和数量以及样品分子大小、形状的不同，产生的迁移速度不同而实现样品中各种分子的分离
D．离心法分离蛋白质的依据是不同大小的分子离心时沉降速度不同
答案 B
解析 使用透析法可以去除样品中相对分子质量较小的杂质，B错误。
12．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O2或CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题：
(1)将实验流程补充完整：A为__________________________________________________，
B为______________。凝胶色谱法是根据__________________而达到蛋白质分离的有效方法。
(2)洗涤红细胞的目的是去除______________，洗涤次数过少，无法除去__________________；离心速度过高和时间过长会使______________一同沉淀，达不到分离的效果。洗涤干净的标志是________________________________________________________________________。
释放血红蛋白的过程中起作用的是________________________________。
(3)在洗脱过程中加入物质的量浓度为20 mml/L的磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是
______________________________________________________________________________。
如果红色区带______________，说明色谱柱制作成功。
答案 (1)血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱 相对分子质量的大小
(2)杂蛋白(血浆蛋白) 血浆蛋白 白细胞等 离心后的上清液中没有黄色 蒸馏水和甲苯
(3)准确模拟生物体内的生理环境，保持体外的pH和体内一致 均匀一致地移动
1．核心概念
(1)(选修1 P73)萃取法：是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡，使芳香油溶解在有机溶剂中的方法。
(2)(选修1 P64)凝胶色谱法：是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。
(3)(选修1 P65)电泳：指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。
2．教材结论性语句
(1)(选修1 P3)当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变成乙醛，再将乙醛变为醋酸。
(2)(选修1 P6)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成甘油和脂肪酸。
(3)(选修1 P9)乳酸菌是厌氧细菌，在无氧情况下，将葡萄糖分解成乳酸。
(4)(选修1 P73)用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质，否则会影响芳香油的质量。
(5)(选修1 P68)色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现气泡，必须重装。
1．(2020·江苏，18)某同学在线提交了在家用带盖玻璃瓶制作果酒和果醋的实验报告，他的做法错误的是( )
A．选择新鲜的葡萄略加冲洗，除去枝梗后榨汁
B．将玻璃瓶用酒精消毒后，装满葡萄汁
C．酒精发酵期间，根据发酵进程适时拧松瓶盖放气
D．酒精发酵后去除瓶盖，盖一层纱布，再进行醋酸发酵
答案 B
解析 制作果酒时，应选择新鲜的葡萄略加冲洗后再去除枝梗榨汁，避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会，A项正确；制作果酒过程中会产生二氧化碳气体，因此，玻璃瓶用酒精消毒后装入葡萄汁时不能装满，应该留有1/3的空间，B项错误；酒精发酵过程中会产生二氧化碳气体，要适时拧松瓶盖放气，C项正确；酒精发酵后再进行醋酸发酵，醋酸发酵需要有氧环境，所以要去除瓶盖，盖一层纱布是为了防止空气中灰尘等的污染，D项正确。
2．(2020·天津，9)甜瓣子是豆瓣酱的重要成分，风味受蚕豆蛋白分解产生的氨基酸影响，也受发酵过程中不同微生物的多种代谢产物影响。其生产工艺如下图所示。
eq \x(蚕豆瓣)eq \(――→,\s\up7( 制曲 ))eq \x(豆瓣曲)eq \(――→,\s\up7(加盐水))eq \x(酱醅)eq \(――→,\s\up7( 发酵 ))eq \x(甜瓣子)
某研究团队对加盐水后的发酵阶段的传统工艺(盐度15%，温度37 ℃，发酵30天)进行了改良，改良后甜瓣子风味得以提升。新工艺参数如下表所示。
两种工艺的结果比较见下图。
下列关于本研究的实验方法与原理的描述，错误的是( )
A．发酵开始阶段的微生物主要来源于制曲过程的积累
B．蚕豆瓣可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源
C．温度与盐度都影响微生物的生长繁殖
D．定期取样，使用平板划线法统计活细菌总数
答案 D
解析 发酵开始阶段，微生物尚未大量繁殖，微生物主要来源于制曲过程的积累，A项正确；蚕豆瓣里含有糖类、蛋白质等，可提供微生物生长繁殖所需的碳源和氮源，B项正确；传统工艺温度为37 ℃，盐度为15%，新工艺温度为12 ℃→37 ℃，盐度为6%→15%，两种工艺下活霉菌总数和活细菌总数几乎都不相同，说明温度与盐度都影响微生物的生长繁殖，C项正确；利用平板划线法接种后，培养得到的菌落多数非单菌落，因此无法用平板划线法统计活细菌总数，一般使用稀释涂布平板法统计活细菌总数，D项错误。
3．(2020·浙江1月选考)回答与泡菜制作有关的问题：
(1)用萝卜等根菜类蔬菜制作泡菜，用热水短时处理，可抑制某些微生物产生______________，从而使成品泡菜口感较脆。同时，该处理也会使泡菜发酵时间缩短，其原因是
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)泡菜发酵初期，由于泡菜罐加盖并水封，会使_____________菌被逐渐抑制。发酵中期，乳酸菌大量繁殖，会使_______菌受到抑制。发酵后期，乳酸生产过多，会使乳酸菌受到抑制。
(3)从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌，首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤，然后取滤液进行________，再用________的方法在某种含牛乳的专用的培养基中进行初步筛选。该培养基必须含有________________，以便于观察是否产酸。
(4)自然界中醋酸菌常与乳酸菌共同生长。若要筛选出醋酸菌，则其专用的培养基中应添加________。
答案 (1)果胶酶 细胞破裂，细胞内营养物质外流，使乳酸菌快速地获得营养物质 (2)喜好氧的 不耐酸的 (3)稀释 稀释涂布平板 酸碱指示剂 (4)乙醇
4．(2018·海南，30)葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的，酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。
回答下列问题：
(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是____________________________________________________(答出两点即可)。
(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约eq \f(1,3)的空间，这种做法的目的是_______________________(答出两点即可)。
(3)某同学若用乙装置进行发酵，并设置两个不同处理组(乙A和乙B)，乙A装置中保留一定量的氧气，乙B装置中没有氧气。在其他条件相同且适宜的情况下，测得一段时间内乙A和乙B中酒精含量的变化趋势及乙A中氧气含量的变化趋势，如曲线图所示。
图中曲线①、②、③依次表示__________、____________、____________含量的变化趋势。
(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于________生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于________(填“自养”或“异养”)生物。
答案 (1)不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染 (2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出 (3)乙A中氧气 乙B中酒精 乙A中酒精 (4)兼性厌氧 异养
解析 (1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染。(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约eq \f(1,3)的空间，这种做法的目的是为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出。(3)分析题意可知，图中曲线①、②、③依次表示乙A中氧气、乙B中酒精、乙A中酒精含量的变化趋势。(4)从细胞呼吸类型看，酵母菌属于兼性厌氧生物；从同化作用的类型看，酵母菌属于异养生物。
5．(2019·海南，30)回答下列问题：
(1)玫瑰精油可用玫瑰花瓣为原料，采用水蒸气蒸馏法提取。水蒸气蒸馏法的原理是
______________________________________________________________________________。在进行蒸馏时，冷凝管的进水口比出水口__________(填“高”或“低”)。蒸馏收集到的乳浊液是玫瑰精油和水的混合物，要得到玫瑰精油，需要向乳浊液中加入NaCl，其目的是_____________；得到的油层还需要加入无水Na2SO4，其目的是______________________。
(2)某同学在通过发酵制作果酒时，发现在制作原料中添加一定量的糖，可以提高酒精度，原因是___________________________________________________________________________。在家庭以葡萄为原料制作葡萄酒时，可以不添加酵母菌，原因是_________________________
___________________________________；在制作葡萄酒的过程中，如果密封不严混入空气，发酵液会变酸，可能的原因是______________________________________________________。
答案 (1)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，混合物又会重新分出油层和水层 低 促进油和水的分离 吸去芳香油中残留的水分 (2)糖类是主要的能源物质，可以为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质，还可以作为酒精发酵的原料 葡萄皮上附着有野生的酵母菌 醋酸菌大量增殖，进行醋酸发酵
解析 (1)水蒸气蒸馏法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，混合物又会重新分离出油层和水层。在进行蒸馏时，冷凝管的进水口比出水口低。蒸馏收集到的乳浊液是玫瑰精油和水的混合物，要得到玫瑰精油，需要向乳浊液中加入NaCl，可以促进油和水的分离；得到的油层还需要加入无水Na2SO4，可以吸去芳香油中残留的水分。
(2)糖类是主要的能源物质，可以为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质，还可以作为酒精发酵的原料，故在通过发酵制作果酒时，在制作原料中添加一定量的糖，可以提高酒精度。在家庭以葡萄为原料制作葡萄酒时，由于葡萄皮上附着有野生的酵母菌，故可以不添加酵母菌；在制作葡萄酒的过程中，如果密封不严混入空气，会造成醋酸菌大量增殖，进行醋酸发酵，发酵液会变酸。
课时精练
1．下面是古代家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30 ℃时，加少许水和一定量的酒酿(做实验时用酵母菌菌种)，与米饭混匀后置于一瓷坛内，并在米饭中间挖一个洞，加盖后置于适当的地方保温(28 ℃)，一段时间后即成。现请你从以下几个方面对其发酵过程做一个简单的分析。
(1)先将米煮熟的目的是________________，在米饭中间挖一个洞的目的是增加________的含量，保证酵母菌在一开始时进行____________，从而有利于酵母菌数量的增加。
(2)在家庭酿酒过程中有酒精产生，可用______________来检验，在酸性条件下，其与酒精反应呈现________色。
(3)写出酵母菌无氧呼吸的反应式：______________________________________。
(4)在具体操作过程中，要根据米的多少加适量的酒酿，如把握不住，宁多而不能少，如果加少了将产生什么后果？为什么？
________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答案 (1)杀灭其他杂菌 氧气 有氧呼吸
(2)重铬酸钾 灰绿
(3)C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2
(4)不能得到酒精。菌种太少，难以造成无氧环境，其他微生物会大量繁殖，造成米饭腐败
2．(2020·河北衡水调研)大豆制品经过微生物发酵可以产生味道鲜美、易于消化吸收的腐乳制品。科研人员测得腐乳密封腌制过程中氨基酸态氮含量变化如图所示(注：游离氨基酸的含量可以间接指示出氨基酸态氮的含量)，回答下列问题：
(1)氨基酸态氮含量增加的原因可能是____________________________________________，当氨基酸态氮含量超过1.5%时，即可认为腐乳已经制成，因此当密封腌制______周后食用较好。
(2)腐乳制作过程中需要加盐腌制，加盐的作用是______________________________、____________________________________等；不同操作会导致腐乳的风味不同，影响腐乳的风味和质量的因素有____________________________________________(答出两点即可)。
(3)豆腐中的蛋白质在发酵过程中并没有全部水解为氨基酸，为了证明这一观点，生物兴趣小组取密封腌制后的腐乳搅匀稀释后用______________试剂检测，如果出现________现象说明以上观点正确。
答案 (1)毛霉等微生物产生的蛋白酶将蛋白质水解形成氨基酸 7 (2)析出水分使豆腐块变硬 抑制微生物生长，避免腐败变质 盐的用量、酒的用量、发酵温度、发酵时间等 (3)双缩脲 紫色
解析 (1)氨基酸态氮含量增加是由于毛霉等微生物产生的蛋白酶将蛋白质水解形成氨基酸所引起的，由图可知当密封腌制约7周后氨基酸态氮含量超过1.5%，此时腐乳已经制成。(2)腐乳制作过程中加盐的作用主要是析出水分使豆腐块变硬，同时抑制微生物生长，避免腐败变质；影响腐乳风味和质量的因素有盐的用量、酒的用量、发酵温度、发酵时间等。(3)豆腐中的蛋白质在发酵过程中如果全部水解为氨基酸，则产物中不含蛋白质，不存在肽键，不与双缩脲试剂反应成紫色，所以可以用双缩脲试剂检测产物中是否含有肽键来探究蛋白质在发酵过程中是否全部水解为氨基酸。
3．如图是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答：
(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是__________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)制备泡菜的盐水中清水与盐的质量比为________。盐水需煮沸并冷却才可使用，原因是
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量，原因是__________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是______________，还产生少量的亚硝酸盐。对亚硝酸盐的定量测定可用________法，因为亚硝酸盐在盐酸酸化条件下与__________________的反应产物能与N－1－萘基乙二胺盐酸盐偶联成________色染料。进行样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是_________________________________。
答案 (1)亚硝酸盐的含量低 (2)4∶1 煮沸是为了杀灭杂菌，去除水中的氧气，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响 (3)发酵不同时期亚硝酸盐的含量会发生变化，及时检测是为了把握取食泡菜的最佳时机 (4)乳酸(或有机酸) 比色 对氨基苯磺酸 玫瑰红 作为对照
解析 (1)泡菜的酸味主要是依靠乳酸菌发酵产生的乳酸形成的，泡菜制作除了考虑酸味，还需要考虑亚硝酸盐的含量，选新鲜蔬菜是因为其亚硝酸盐含量低。(2)制作泡菜时的盐水中清水与盐的质量比约为4∶1。盐水需要煮沸的原因是杀菌和除去溶液中的氧气，冷却后使用是为了避免高温杀死乳酸菌，从而保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响。(3)发酵不同时期亚硝酸盐含量会发生变化，一般先增加再减少，直至稳定，定期检测就是为了把握取食泡菜的最佳时机。(4)测定亚硝酸盐的含量的原理是：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
4．(2021·湖南岳阳模拟)下列是三种植物有效成分的提取实验，回答相关问题：
(1)薰衣草精油是由薰衣草提炼而成的，可以清热解毒，清洁皮肤，还能净化心灵。如图为提取薰衣草精油的实验流程：
薰衣草＋水→A→油水混合物eq \(―――→,\s\up7(加入甲))分离油层eq \(―――→,\s\up7(加入乙))除水→B→薰衣草精油
图中的A表示__________________过程，在此过程中影响薰衣草精油提取量的主要因素有____________________________，图中B过程的目的是________________________。
(2)柠檬精油的提取，常采用________法而不用上述提取薰衣草精油的方法，原因是____________________________。
(3)胡萝卜素化学性质比较稳定，易溶于有机溶剂，可采用________提取。
答案 (1)水蒸气蒸馏 蒸馏的温度和时间 除去固体硫酸钠 (2)压榨 水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题 (3)萃取法
解析 (1)提取薰衣草精油采用水蒸气蒸馏法，A表示水蒸气蒸馏过程，经过此过程可以得到油水混合物，下一步加入甲(NaCl)分离油层，对分离的油层中的水分可以加入乙(无水硫酸钠)吸水，然后经过B过程(过滤)除去固体硫酸钠就可以得到薰衣草精油了。蒸馏的时间和温度均会影响薰衣草精油提取量。
5．(2017·全国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)。
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
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，控制处理的时间等。
6．随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成，人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时，首先要获得纯度较高的蛋白质。如图甲是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中，准备从猪的血液中初步提取血红蛋白，设计的“血红蛋白提取、分离流程图”。
eq \x(实验准备配制缓冲液、血细胞悬液)―→eq \x(样品处理洗涤、破碎、离心等)―→
eq \x(蛋白质粗分离透析)―→eq \x(纯化、纯度鉴定凝胶色谱法、电泳等)
甲
请回答下列有关问题：
(1)血红蛋白粗分离阶段，透析的目的是____________________，若要尽快达到理想的透析效果，可以__________________________________________________________(写出一种方法)。
(2)血红蛋白的纯化是通过________法将相对分子质量大的杂质蛋白除去，图乙中，往色谱柱中加样的正确操作顺序____________(用序号表示)。在进行④操作前，应该等样品___________________________________，且要________(填“打开”或“关闭”)下端出口。
(3)电泳利用了待分离样品中各种分子的______________________等的差异，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。
(4)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳，观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图丙所示。由图可知携带者有________种血红蛋白，从分子遗传学的角度做出的解释是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)除去小分子杂质 增加缓冲液的量或及时更换缓冲液 (2)凝胶色谱 ②③④① 完全进入凝胶层 关闭 (3)带电性质以及分子大小、形状 (4)2 携带者具有一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质
解析 (1)血红蛋白粗分离阶段，采用透析以除去小分子杂质；若要尽快达到理想的透析效果，可以增加缓冲液的量或及时更换缓冲液。(3)电泳是利用了待分离样品中各种分子的带电性质以及分子大小、形状等的差异，在电泳过程中产生不同迁移速度，从而实现对各种分子的分离。(4)由电泳结果可知，镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白：由于携带者控制血红蛋白的为一对等位基因，因而可以控制合成两种不同的蛋白质。
7．(2019·连云港期末)如图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程图和发酵装置示意图。回答下列问题：
(1)过程①需要先清洗后切块，以减少__________。
(2)过程③发酵所需的微生物是______________，产生的酒精可以与______________(试剂)发生显色反应。
(3)过程④中在变酸的酒表面，观察到的菌膜是______________在液面大量繁殖而形成的。若要对该菌进行初步分离纯化，比较便捷的操作是采用__________(填“平板划线”或“稀释涂布平板”)法把它们接种到固体培养基上，经培养得到肉眼可见的菌落。
(4)在发酵装置示意图中，过程④需要将装置中的充气口开关____________。果醋的制作是否成功，除了通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定外，还可以通过检测和比较醋酸发酵前后的________作进一步鉴定。
答案 (1)杂菌的污染 (2)酵母菌 酸性重铬酸钾
(3)醋酸菌 平板划线 (4)开启 pH
解析 (1)过程①如果先切块，则内部组织容易被杂菌污染，所以应先清洗后切块，以减少杂菌污染。(2)参与果酒发酵的微生物是酵母菌，其产生的酒精可用酸性重铬酸钾溶液鉴定，颜色由橙色变成灰绿色。(3)在变酸的酒的表面观察到的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的。若要对该菌进行初步分离纯化，比较便捷的操作是：采用平板划线法把它们接种到固体培养基上，以培养得到肉眼可见的菌落。(4)参与果醋制作的醋酸菌是嗜氧菌，因此过程④需要将发酵装置中的充气口开关开启。果醋的制作是否成功，除了通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定外，还可以通过检测和比较醋酸发酵液前后的pH进一步鉴定。项目
果酒制作
果醋制作
菌种
酵母菌
醋酸菌
类型
真核生物
原核生物
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养需氧型
菌种来源
附着在葡萄皮上的野生型酵母菌
变酸的酒的表面的菌膜
发酵过程
在有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：
C6H12O6＋6O2―→6CO2＋6H2O；在无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2
当氧气、糖源充足时：C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O；当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
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，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而不能用直管
发酵条件
的控制
①葡萄汁装入发酵瓶时，要留约1/3的空间，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造成发酵液的溢出；
②严格控制温度：18～25 ℃利于酒精发酵；30～35 ℃利于果醋的发酵；
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，需经充气口充气
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 ℃
30～35 ℃
15～18 ℃
室温
生产应用
酿酒、发面
酿醋
制作腐乳
制作酸奶、泡菜
项目
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)
含量
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
封坛前
第2天
第4天
第6天
第8天
第10天
第12天
第14天
1号坛
0.16
0.26
0.60
0.40
0.20
0.16
0.10
0.10
2号坛
0.16
0.21
0.52
0.42
0.30
0.18
0.15
0.15
3号坛
0.16
0.32
0.70
0.48
0.30
0.25
0.20
0.20
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、薄荷油等挥发性较强的芳香油
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
蛋白质
项目
相对分子质量大
相对分子质量小
凝胶内部
不能进入
能进入
运动方式
垂直向下
垂直向下和无规
则扩散运动
经过路程
较短
较长
洗脱次序
先流出
后流出
时期
时段(天)
盐度(%)
温度(℃)
前期
0～12
6
12
中期
12～16
6
37
后期
16～30
15
37