(江苏专用)2020版高考生物新导学大一轮复习第十一单元生物技术实践第40讲发酵技术实践和酶的应用讲义(含解析)苏教版.docx
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1、1第 40 讲 发酵技术实践和酶的应用考纲要求 1.发酵食品加工的基本方法(A)。2.酶在洗涤等方面的应用(B)。3.制备和应用固相化酶(A)。4.实验:(1)果酒和果醋的制作(b);(2)腐乳的制作(a);(3)探究酶在洗涤方面的作用(b);(4)酵母细胞的固定化技术(b)。考点一 果酒、果醋及腐乳的制作1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:C6H12O66O 26H 2O 6CO212H 2O 酶 能量;无氧条件下,酵母菌通过无氧呼吸产生酒精
2、:C6H12O6 2C2H5OH2CO 2能量 酶 氧气、糖源充足时:C 6H12O62O 22CH3COOH2CO 22H 2O能量; 酶 缺少糖源、氧气充足时:C2H5OHO 2 CH3COOHH 2O能量 酶 温度一般酒精发酵 1825,繁殖最适为20左右最适为 3035条件 前期:需氧,后期:无氧 需要充足的氧气时间 1012 天 78 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2腐乳的制作(1)制作原理2毛霉等微生物能产生蛋白酶、脂肪酶等,可分解有机物。蛋白质 氨基酸小分子的肽。 蛋 白 酶 脂肪 甘油脂肪酸。 脂 肪 酶 (2)制作流程直接接种或利用空气中的毛霉孢
3、子让 豆 腐 上 长 出 毛 霉Error!加 盐 腌 制Error!加 卤 汤 装 瓶Error!密 封 腌 制(3)影响腐乳品质的条件项目 说明水的控制豆腐含水量以 70%为宜,用含水量过高的豆腐制作腐乳,不易成形;用含水量过低的豆腐制作腐乳,不利于毛霉的生长盐的控制豆腐毛坯盐51,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精含量一般控制在 12%左右。酒精含量过高,使腐乳成熟时间延长;酒精含量过低,杂菌繁殖快,豆腐易腐败温度控制 温度应保持在 1518,适合毛霉生长发酵时间 发酵时间影响生化反应速率及生化产物的量香辛料 具有调味和杀菌的作用,也会影响腐乳的风味或质量
4、3归纳总结 传统发酵技术中三种常用菌种的比较项目 酵母菌 醋酸菌 毛霉生物学分类 真核生物 原核生物 真核生物代谢类型异养兼性厌氧型异养需氧型异养需氧型发酵条件前期需氧,后期不需氧一直需氧 一直需氧生长适宜温度1825C 3035C 1518C生产应用 酿酒、发面 酿醋 制作腐乳1判断下列关于果酒与果醋制作的叙述(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、
5、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( )2判断下列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( )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)。4(2)图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当?为什
6、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。命题点一 果酒、果醋制作原理的理解1(2019淮安调研)如图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化,下列叙述正确的是( )A过程和都只能发生在缺氧条件下B过程和都发生在酵母菌细胞
7、的线粒体中C过程和都需要氧气的参与D过程所需的最适温度基本相同答案 C解析 有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同,均发生在细胞质基质中,产物是丙酮酸,而丙酮酸产生乙醇只能发生在无氧呼吸过程中,A、B 项错误;过程属于有氧呼吸第二、三阶段,第三阶段需要氧气参与,过程是制作果醋的过程,需醋酸菌参与,醋酸菌是一种好氧细菌,因此过程也需要氧气参与,C 项正确;制作果酒时,最适温度为 1825,而制作果醋时,最适温度为 3035,D 项错误。2果酒是以新鲜水果或果汁为原料,经全部或部分发酵配制而成的,酒精度为 7%18%。在果酒的基础上继续发酵可得到果醋。下列有关果酒和果醋制作的叙述中,正确的是( )A果酒
8、和果醋的制作都是由酵母菌完成的B在果酒制作过程中要定期拧松瓶盖排放 CO2C传统的葡萄酒制作一定需要人工接种菌种D葡萄汁装入发酵瓶时,要将瓶装满答案 B解析 果酒的制作离不开酵母菌,果醋的制作由醋酸菌完成,A 错误;在果酒制作过程中,定期排放 CO2,避免容器内压力过大,B 正确;传统的葡萄酒制作中起主要作用的是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌,C 错误;葡萄汁装入发酵瓶时,要留有大约 1/3 的空间,D 错误。5命题点二 果酒、果醋制作的过程和装置分析3(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
9、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 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、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
10、_(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 中的氧气 乙 B中的酒精 乙 A 中的酒精 (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 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6发酵旺盛时汁液溢出。(3)分析题意可知,图中曲线、依次表示乙 A 中的氧气、乙B 中的酒精、乙 A 中的酒精含量的变化
11、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。4葡萄发酵可产生葡萄酒,请利用相关知识回答下列问题:(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程,发挥作用的微生物是_。(2)该微生物通过无氧呼吸可分解_,产生的终产物是_和_。(3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中,在温度等适宜的条件下进行发酵,如图所示。发酵过程中,每隔一段时间均需排气一次。据图分析,甲同学和丙同学的操作有误,其中甲同学的错误是_,导致发酵中出现的主要异常现象是_;丙同学的错误是_,导致发酵中出现的主要异常现象是_。上述发酵过程结束后,甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是
12、_、_、_。(4)在上述制作葡萄酒的过程中,假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开,该操作的错误是_。答案 (1)酵母菌 (2)葡萄糖 酒精 CO 2 (3)未夹住发酵瓶的充气管 发酵液从充气管流出,发酵液变酸 瓶中发酵液过多,淹没了排气管在瓶内的管口 排气时发酵液从排气管流出 葡萄醋 葡萄酒 葡萄酒(4)未及时排气解析 在制作各种酒的过程中,常用酵母菌作菌种;酒精发酵是在无氧条件下进行的,甲同学未夹住发酵瓶的充气管,从而使氧气进入瓶内,导致酵母菌进行有氧呼吸,产生较多的二氧化碳,使发酵液从充气管流出,发酵液变酸;丙同学的错误是瓶中发酵液过多,淹没了排气管,抑制了发酵的进行,一般发酵
13、液不得超过容器体积的 2/3;上述发酵过程结束后,甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是葡萄醋、葡萄酒、葡萄酒。在发酵过程中,若不能及时排气,可能会导致发酵瓶内气压过大冲开瓶塞。科学探究 果酒和果醋发酵装置的设计思路(1)因酵母菌的繁殖需要氧气,醋酸菌是好氧菌,所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个7过程中都需要氧气。因酵母菌产生酒精是在无氧条件下,应控制氧气的进入,故应在充气口设置开关。(2)由于在发酵过程中都产生 CO2,因此需设排气口;为防止空气中微生物的污染,排气口应连接一个长而弯曲的胶管。(3)因要对发酵的情况进行及时监测,应设置出料口便于取料。命题点三 腐乳的制作原理和过程分析5(2
14、017江苏,10)下列关于“腐乳的制作”的实验,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解析 温度通过影响酶的活性影响腐乳发酵,控制发酵的温度主要有利于毛霉等微生物的生长和腐乳发酵,A 项错误;香辛料和料酒都能抑制微生物的生长,具有防腐作用,B 项正确;毛霉的主要作用是产生蛋白酶和脂肪酶,将蛋白质和脂肪分解成小分子化合物,C 项错误;成品腐乳表面的粘性物质主要是毛霉产生的,毛霉属于真菌,D 项错误。6腐乳是我国民间传统发酵食品,味道鲜美,营养丰富,风味独特,易于消化
15、。请回答下列问题:(1)在腐乳的制作中,起主要作用的微生物是_,它与乳酸菌在结构上的主要区别是_。(2)腐乳含有丰富的氨基酸、甘油、脂肪酸等小分子物质,与此有关的物质变化有_。参与这些物质变化的酶有_。(3)腐乳的制作过程中需加盐腌制,那么用盐腌制的目的是_。要控制盐的用量,因为_。(4)在腐乳的制作中,卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的。卤汤中酒的含量应控制在 12%左右的原因是_8_。答案 (1)毛霉 毛霉有由核膜包被的细胞核(2)蛋白质小分子的肽、氨基酸,脂肪甘油、脂肪酸 蛋白酶、脂肪酶 (3)抑制微生物的生长,避免豆腐块腐败变质;析出豆腐中的水分,使豆腐块变硬,在后期的制作过程中不会过早
16、酥烂 盐的浓度过低,不足以抑制微生物的生长,可能导致豆腐腐败变质;盐的浓度过高,会影响腐乳的口味 (4)酒精含量过高,腐乳成熟的时间将会延长;酒精含量过低,不足以抑制微生物的生长,可能导致豆腐腐败解析 (1)在腐乳的制作中,起主要作用的微生物是毛霉,毛霉为真核生物,乳酸菌为原核生物,毛霉与乳酸菌在结构上的主要区别是毛霉有由核膜包被的细胞核。(2)腐乳的制作主要是利用了毛霉等真菌,因为毛霉能产生蛋白酶和脂肪酶,它们能将大分子物质水解成小分子物质,从而易于吸收。与此有关的物质变化有蛋白质小分子的肽、氨基酸,脂肪甘油、脂肪酸。(3)腐乳的制作过程中用盐腌制的目的是盐能抑制微生物的生长,避免豆腐块腐败
17、变质;加盐还可以析出豆腐中的水分,使豆腐块变硬,在后期的制作过程中不会过早酥烂。但要控制盐的用量,因为盐的浓度过低,不足以抑制微生物的生长,可能导致豆腐腐败变质;盐的浓度过高,会影响腐乳的口味。(4)在腐乳的制作中,卤汤中酒的含量应控制在 12%左右,若酒精含量过高,腐乳成熟的时间将会延长;若酒精含量过低,不足以抑制微生物的生长,可能导致豆腐腐败。考点二 酶的研究及应用1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)探究内容 自变量 无关变
18、量普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗涤效果 不同温度下加酶洗衣粉的洗涤效果 不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果 洗衣粉的种类 污染物的种类 洗衣粉的用量 反应温度 搅拌时间 布料质地2酶和酵母细胞的固定化(1)常用的几种固定方式9是包埋法,是将酶或者细胞包埋在细微的网格里。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。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溶液配制聚乙烯醇 海藻酸钠溶液酵母菌聚乙烯醇海藻酸钠溶液固定化酵母细胞冲洗发酵。(1)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( )(2)棉织物不能使用添加纤维素酶的
19、洗衣粉进行洗涤( )(3)CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠( )(4)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。命题点一 酶的性质和应用的分析1(2
20、018南京质检)加工橘子罐头,采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)会产生严重污染。目10前,使用酶解法去除橘络,可减少污染。下列生长在特定环境中的四类微生物,不能产生所用酶的是( )A生长在麦麸上的黑曲霉B生长在酸奶中的乳酸菌C生长在棉籽壳上的平菇D生长在木屑上的木霉答案 B解析 橘络、麦麸、棉籽壳和木屑的主要成分都是纤维素,因为黑曲霉、平菇、木霉能产生纤维素酶,所以这些物质可以被利用。由于乳酸菌不能产生纤维素酶,因而不能去除橘络。2有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉,实验分为两组,一组衣物用加酶洗衣粉洗涤,另一组衣物用普通洗衣粉洗涤,该实验设计缺少( )A用加酶洗衣粉洗涤和
21、用适量普通洗衣粉洗涤的对照B既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤(即只用清水)的对照C用普通洗衣粉洗涤和用少量加酶洗衣粉洗涤的对照D用少量普通洗衣粉洗涤和用大量加酶洗衣粉洗涤的对照答案 B解析 该实验的自变量是洗衣粉的种类。实验设计应分为三组,其中实验组有两组,一组用加酶洗衣粉,一组用普通洗衣粉,另外应有一个空白对照组,既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤,而是用清水洗涤。命题点二 固定化酶和固定化酶的应用3如图 1 表示制备固定化酵母细胞的有关操作,图 2 是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图,下列叙述不正确的是( )A刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母细胞混合制备混合液B图 1
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