课时作业34生物技术在食品加工及其他方面的应用
时间：45分钟
一、不定项选择题
1．通过传统发酵工艺制作的果酒深受人们喜爱，下图为某同学酿制葡萄酒的两个简易装置，下列说法正确的是(ABC)
A．在葡萄酒的自然发酵过程中，酵母菌的来源是附着在葡萄皮表面的野生酵母菌
B．乙醇和CO2是在酵母菌的细胞溶胶中产生的
C．若用乙装置，在发酵过程中，必须进行的操作是定期拧松瓶盖
D．甲装置中，A液体是发酵液，要留有大约1/3的空间不是为了提供氧气，因为制作果酒酵母菌进行厌氧呼吸
解析：在葡萄酒的自然发酵过程中，酵母菌的来源是附着在葡萄皮表面的野生酵母菌，A正确；乙醇和CO2是酵母菌无氧呼吸的产物，在细胞溶胶中产生，B正确；在发酵过程中会产生二氧化碳，若用乙装置，必须进行的操作是定期拧松瓶盖，C正确；葡萄汁装入发酵瓶时，发酵瓶要留有1/3的空间，这样既可以为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气，又可以防止发酵旺盛时汁液溢出，D错误。
2．下列关于泡菜和亚硝酸盐的叙述，正确的是(ACD)
A．温度过高，腌制时间过短，容易造成亚硝酸盐含量增加
B．绿色食品中不含有亚硝酸盐
C ．盐水倒入泡菜坛前要煮沸冷却，防止微生物污染
D ．泡菜制作时要保证乳酸菌发酵所需的无氧环境
解析：温度过高，腌制时间过短，容易造成亚硝酸盐含量增加，A 正确；绿色食品中也可能含有亚硝酸盐，只要控制适当的量，就不会危害人体健康，B 错误；盐水倒入泡菜坛前要煮沸冷却，防止微生物污染，C 正确；乳酸菌是厌氧菌，因此泡菜制作时要保证乳酸菌发酵所需的无氧环境，D 正确。
二、非选择题
3．(2020·河南南阳一中高三考试)下图是泡菜制作过程流程图，请回答下列相关问题：
(1)泡菜制作过程中主要利用的菌种是乳酸菌，该菌的代谢类型是异养厌氧型，用于制作泡菜的主要原理可用反应式表示为
C 6H 12O 6――→酶
2C 3H 6O 3(乳酸)＋能量。
(2)在发酵初期，发酵容器中可能存在酵母菌等杂菌，它们与乳酸菌的关系是竞争。制作过程中需将盐水煮沸后冷却使用，目的是除去水中的氧气、减少杂菌污染，保证乳酸菌进行正常的生命活动。
(3)若要检测第8天亚硝酸盐的含量，需要用到对氨基苯磺酸和N-1-萘基乙二胺盐酸盐，待测样品中的亚硝酸盐与之发生显色反应，再与标准显色液进行比色即可。
(4)若要从泡菜的多种杂菌中分离纯化乳酸菌，需要制备具有选择作用的培养基，再通过平板划线(或稀释涂布平板)法分离出单菌落。
解析：(1)乳酸菌为厌氧菌，其代谢类型为异养厌氧型。用于制作泡菜的主要原理为乳酸发酵，即反应式为C 6H 12O 6――→酶2C 3H 6O 3(乳酸)＋能量。
(2)发酵初期乳酸菌产生的乳酸抑制了其他微生物的生长，因此其他微生物如酵母菌与乳酸菌的关系是竞争。制作过程中需将盐水煮沸后冷却使用，其目的是为了除去水中的氧气，减少杂菌污染，保证乳酸菌进行正常的生命活动。
(3)测定亚硝酸盐的含量时，反应原理为在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应生成重氮盐，重氮盐与N-1-萘基乙二胺盐酸盐偶合形成玫瑰红色染料。
(4)从泡菜的多种杂菌中分离纯化乳酸菌，需要制备选择培养基，再通过平板划线法或稀释涂布平板法分离出单菌落。
4．如图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请据图回答下列问题：
(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，它在红细胞中的作用体现了蛋白质具有运输功能。
(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是磷酸缓冲液；乙装置中，C溶液的作用是洗脱血红蛋白。
(3)甲装置用于透析(粗分离)，目的是去除样品中分子量较小的杂质。用乙装置分离蛋白质的方法叫凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。
(4)用乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。
解析：(1)红细胞中含有血红蛋白，血红蛋白可以运输氧，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有运输功能。
(2)由血红蛋白提取和分离的实验原理可知，甲装置中，B是血红
蛋白溶液，则A是磷酸缓冲液，其可抵制外界酸、碱对溶液pH的干扰而保持pH稳定；乙装置中，C溶液的作用是洗脱血红蛋白。
(3)甲装置用于透析，目的是去除样品中分子量较小的杂质。用乙装置分离蛋白质的方法叫凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法，分子量大的流动速度快。
(4)用乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。
5．(2020·四川成都七中模拟)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。目前常用萃取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)在提取油脂时，最好应选用的一种原料是自然晾干(填“自然晾干”或“新鲜”)的漆树种子，不宜选用另一种的原因是新鲜的种子含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对油脂的提取效果。
(2)粉碎漆树种子的目的是便于原料和溶剂充分接触，提高萃取效率。
采用水浴加热的原因是有机溶剂遇明火易燃烧，爆炸。
(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。
样品残渣样品
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，石油醚作为萃取溶剂较为合理，理由是萃取得率
较高，可得到较多的油脂，且酸值和过氧化值最小，说明油脂品质较高。
(4)萃取过程中，影响萃取的因素除漆树种子和溶剂外，还有萃取温度、萃取时间等(写出两点即可)。萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置。
解析：(1)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，应使用自然晾干的漆树种子。因为新鲜的种子含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对油脂的提取效果，所以不选新鲜种子。
(2)为便于材料和溶剂充分接触，提高萃取产量，应粉碎漆树种子。采用水浴加热的原因是萃取剂是有机溶剂，遇明火易燃烧，爆炸。
(3)根据表格数据可知，与其他有机溶剂相比，用石油醚作为萃取剂时，萃取得率最高，可得到较多的油脂，且酸值和过氧化值最小，说明油脂品质较高，因此，石油醚作为萃取溶剂较为合理。
(4)萃取过程中，影响萃取的因素除漆树种子和溶剂外，还有萃取温度(水浴温度)、萃取时间等。萃取液的浓缩可直接使用蒸馏装置。
6．为了探究啤酒酵母菌固定化的最佳条件，科研人员研究了氯化钙浓度对固定化酵母菌发酵性能的影响，结果如下图。请回答下列问题：
(1)与利用游离酵母菌生产啤酒相比，利用固定化酵母菌的优点有可多次使用、便于与产物分离、提高产品质量等。
(2)本实验结果表明，随氯化钙浓度的增大，凝胶珠机械强度增大，完整率增加。
(3)结合发酵性能分析，制备凝胶珠适宜的氯化钙浓度为2.0_mol/L。当氯化钙浓度过高时，发酵液中的糖度升高，酒精度下降，发酵受到影响，原因是凝胶珠机械强度大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。
(4)用海藻酸钠作载体包埋酵母菌细胞，溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热的方法，以防发生焦糊。溶化好的海藻酸钠溶液应冷却至室温后，再与已活化的酵母菌细胞充分混合。若海藻酸钠浓度过低，会导致酵母菌细胞从颗粒中漏出，固定效果大大降低。
解析：(1)与游离酵母菌发酵相比，利用固定化酵母菌的优点有：可多次使用、便于与产物分离、提高产品质量等。
(2)氯化钙可使海藻酸钠聚沉，形成多孔的含酵母菌的凝胶珠，随着氯化钙浓度增大，凝胶珠机械强度增大，完整率增加。
(3)制备凝胶珠的适宜氯化钙浓度为2.0 mol/L，当氯化钙浓度过高时，凝胶珠机械强度大，通透性降低，影响糖进入颗粒内部。
(4)溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热的方法，避免发生焦糊；溶化后的海藻酸钠应冷却至室温后，再与已经活化的酵母细胞充分混合；若海藻酸钠浓度过低，易导致酵母菌细胞从颗粒中漏出，固定效果降低。
7．(2020·湖南郴州模拟)甜橙是重要的果品和香料植物，在我国具有广泛的分布，人们不仅可以用甜橙制备果酒，还可以从甜橙中提取甜橙油。回答下列问题：
(1)果酒制作的菌种是酵母菌，在分离和纯化酵母菌时对培养基要采用高压蒸汽灭菌法灭菌，在用液体培养基扩大培养酵母菌时，需要不断振荡和搅拌，其目的是增加培养基中的氧气浓度，以促进酵母菌的繁殖。
(2)制备甜橙果酒时，先要对甜橙榨汁并调整甜度，然后将调整好糖度的甜橙果汁放90 ℃恒温水浴锅内，其目的是灭菌并使酶失活，
若获得的发酵液中酒精浓度较低，而酵母菌的数量却很多，则导致该结果出现的原因可能是培养过程中密封性不好，而混入了氧气。
(3)从甜橙皮中提取甜橙油的一般方法为压榨法，利用该方法提取甜橙油时首先要用1.7%的石灰水浸泡6 h，其目的是防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率，压榨后为了使甜橙油易与水分离，应加入相当于甜橙皮质量的0.25% NaHCO3和5%的Na2SO4。
解析：(1)培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌法。酵母菌进行有氧呼吸时繁殖速度较快，故在用液体培养基扩大培养酵母菌时，常通过振荡和搅拌增加培养基中的氧气浓度，以促进酵母菌的繁殖。
(2)高温可使酶失活，同时高温可起到灭菌的作用，故将调整好糖度的甜橙果汁放90 ℃恒温水浴锅内，其目的是灭菌并使酶失活。酵母菌需要在无氧环境中进行无氧呼吸才能产生酒精，所以若获得的发酵液中酒精浓度较低，而酵母菌的数量却很多，可能是培养过程中密封性不好，而混入了氧气，使酵母菌大量繁殖。
(3)由于水中蒸馏会使原料焦糊或有效成分水解，所以从甜橙皮中提取甜橙油的一般方法为压榨法。石灰水为强碱性，能够破坏细胞结构，分解果胶，可防止橙皮压榨时滑脱，提高出油率，故提取甜橙油时要先用石灰水浸泡。压榨后为了使甜橙油易与水分离，应加入相当于甜橙皮质量的0.25% NaHCO3和5%的Na2SO4。
8．(2020·广东省肇庆模拟)酿酒酵母是日常发酵中最常用的生物菌类。它不仅可以用于制作面包、啤酒等，还是用于生命科学研究的代表性真核生物。大肠杆菌是寄生在人体大肠和小肠内的一种单细胞原核生物，它结构简单，繁殖迅速，容易培养，是生物学上重要的实验材料。回答下列有关问题：
(1)酵母菌细胞和大肠杆菌细胞最根本的区别是酵母菌有成型的细胞核而大肠杆菌没有；同酵母菌一样，大肠杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧；大肠杆菌在有氧条件下能进行有氧呼吸的原因是含有与有氧呼吸有关的酶。
(2)温度是酵母菌生长和发酵的重要条件，酿酒过程中，酒精发酵
时一般将温度控制在18～25_℃。果酒制作过程中不用人为灭菌，酵母菌也能成为优势菌的原因是在缺氧、酸性的环境中其他微生物难以生存。
(3)若要对大肠杆菌纯化培养，需要先对大肠杆菌接种，再纯化培养。最常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法两种方法，接种的核心操作是使聚集的菌种分开，散布在培养基的表面。
解析：(1)酵母菌细胞属于真核细胞，大肠杆菌细胞属于原核细胞，最根本的区别是酵母菌有成型的细胞核而大肠杆菌没有，同酵母菌一样，大肠杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧，大肠杆菌在有氧条件下能进行有氧呼吸的原因是含有与有氧呼吸有关的酶。
(2)温度是酵母菌生长和发酵的重要条件，酿酒过程中，酒精发酵时一般将温度控制在18～25 ℃，酒制作过程中不用人为灭菌，酵母菌也能成为优势菌的原因是在缺氧、酸性的环境中其他微生物难以生存。
(3)若要对大肠杆菌纯化培养，需要先对大肠杆菌接种，再纯化培养。最常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，接种的核心操作是使聚集的菌种分开，散布在培养基的表面。
9．(2020·安徽省毛坦厂中学联考)为抑制其他微生物的生长，更好地提高果酒的品质，可以在果汁中加入人工培养的优良酵母菌。人工培养酵母菌的过程中，需要对酵母菌进行分离和纯化。请回答下列问题：
(1)酵母菌培养基中的碳源一般是葡萄糖，葡萄糖进入酵母菌细胞后的作用是提供物质和能量。制备培养基时需要倒平板，当平板冷凝后将平板倒过来放置。若向试管内分装培养基时，试管口黏附有培养基，需要用酒精棉球将其擦净，目的是避免培养基污染棉塞。
(2)用移液管吸取培养的酵母菌液时，应用手指轻压移液管的橡皮头，并吹吸三次，目的是使酵母菌在培养液中均匀分布。利用酵母菌制作果酒的过程中，发酵液的pH会下降，原因是酵母菌细胞呼吸会产生CO2，CO2和水反应后会生成H2CO3。
(3)可用固定化酵母细胞进行果酒发酵。在制备固定化酵母细胞时，需要用到海藻酸钠和CaCl2，海藻酸钠的作用是包埋酵母菌，CaCl2的作用是与海藻酸钠反应形成凝胶珠。
解析：(1)葡萄糖可以为酵母菌提供碳源和能源；制备固体培养基时，需要倒平板，即当平板冷凝后将平板倒过来放置；分装培养基时，若试管口黏附有培养基，需要用酒精棉球将其擦净，以防止培养基污染棉塞导致实验失败。
(2)对菌液进行梯度稀释的过程中，用移液管取样前，需用手指轻压移液管上的橡皮头，吹吸三次，目的是使酵母菌和无菌水充分混匀；利用酵母菌发酵产生酒精的过程中，酵母菌呼吸作用产生二氧化碳，二氧化碳与水反应生成碳酸，所以发酵液的pH会下降。
(3)在制备固定化酵母细胞的实验中，海藻酸钠的作用是包埋酵母菌细胞，氯化钙的作用是使得凝胶珠成形，即与海藻酸钠反应形成凝胶珠。
10．(2020·武汉调研)如图是利用山楂制作果酒果醋的流程：
回答下列问题：
(1)酒精发酵主要利用酵母菌的无氧呼吸，酵母菌与醋酸菌在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核(或酵母菌具有成形的细胞核)。
(2)酒精发酵前加入的白砂糖主要是为酵母菌提供碳源。如图表示白砂糖的添加量对酒精生成量的影响，白砂糖的添加量为15%左右最为合理。
(3)醋酸发酵前，需要加入纯净水对山楂果酒进行稀释，原因是酒精浓度过高会抑制醋酸菌的发酵。
(4)将发酵好的山楂果醋在80 ℃左右的温度下热处理8～10 min，目的是防止醋酸菌继续发酵(或杀死醋酸菌)，以及防止杂菌污染。
解析：(1)酵母菌在无氧条件下可将葡萄糖转化为酒精和CO2。酵母菌为真核生物，醋酸菌为原核生物，两者在结构上的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。
(2)白砂糖的主要成分是蔗糖，主要为酵母菌提供碳源。由图可知，当白砂糖的添加量超过15%后酒精的生成量基本不再增加，故白砂糖的添加量为15%左右最为合理。
(3)醋酸菌对酒精的耐受力较弱，醋酸发酵前要加入纯净水对山楂果酒进行稀释，否则酒精浓度过高会抑制醋酸菌的发酵。
(4)发酵好的山楂果醋进行高温处理的目的是杀死醋酸菌和其他杂菌，防止醋酸菌继续发酵使果醋过酸和杂菌污染。
11．(2020·合肥检测)利用发酵技术生产食品在我国有着悠久的历史，请回答以下问题：
(1)酿造葡萄酒的过程接种的酵母菌中含有醋酸菌，在酒精发酵旺盛时，醋酸菌不能(填“能”或“不能”)将果汁中的糖发酵为醋酸。理由是因为醋酸菌是好氧细菌，而果酒发酵是无氧环境(或因为醋酸菌需要在有氧且温度是30～35_℃条件下，才能将糖转化为醋酸，而此时发酵罐中的条件是无氧且温度是18～25_℃)。
(2)制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是杀灭杂菌除去溶解氧。
泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即乳酸菌进行无氧呼吸的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的细胞质基质中。
(3)如图是某生物活动小组记录的3种食盐浓度下泡菜中的亚硝酸盐含量与发酵天数的关系图。据图分析选择5%浓度的食盐制作，且在11天以后食用较为适宜。
解析：(1)由于醋酸菌需要在有氧且温度是30～35 ℃条件下，才能将糖类大量转化为醋酸，而果酒发酵的适宜条件是无氧且温度为18～25 ℃，因此在酒精发酵旺盛时，醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。
(2)制作泡菜时，所用盐水需煮沸的目的是杀灭杂菌并除去溶解氧。泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即乳酸菌进行无氧呼吸的过程，该过程发生在乳酸菌的细胞质基质中。
(3)据图分析可知，选择5%的食盐浓度下制作，且在11天以后食用较为适宜，因为食盐浓度为5%的泡菜中亚硝酸盐含量短时间内变化最大，说明这一食盐浓度下乳酸菌代谢最旺盛，且在发酵11天后亚硝酸盐含量低。