2021版高考生物一轮复习第36讲生物技术在食品加工及其他方面的应用课件 人教版 112页

第 36 讲　生物技术在食品 加工 及其 他方面的应用 - 2 - - 3 - 必备知识 核心素养 关键能力 运用发酵加工食品的基本方法 ( 一 ) 果酒和果醋的制作 1 . 菌种的比较 兼性 厌氧 附着在葡萄皮 原核 - 4 - 必备知识 核心素养 关键能力 2 . 果酒制作和果醋制作的 比较 有氧呼吸 无氧呼吸 充足 糖 缺少 乙醇 - 5 - 必备知识 核心素养 关键能力 18~25 20 30~35 氧气 氧气 充足的氧气 - 6 - 必备知识 核心素养 关键能力 3 . 发酵过程及注意 事项 (3) 榨汁 → 用榨汁机榨取葡萄汁 , 装入发酵瓶 中 酒精 - 7 - 必备知识 核心素养 关键能力 18~25 酸性 灰绿　 30~35 - 8 - 必备知识 核心素养 关键能力 4 . 实验结果分析 (1) 若酵母菌数量少 , 产生的酒精少 , 原因可能是发酵前期 酵母菌 　　　　　　 不足。   (2) 若酵母菌数量充足 , 但是产生的酒精较少或不能产生酒精 , 原因是发酵后期 　　　　　　 。   (3) 若醋酸产生少 , 很可能是 　　　　 不足所致。   (4) 葡萄酒呈现红色的原因是 　　　　　　　　　　　　　　 进入发酵液。   有氧呼吸 密封不严　 供氧 葡萄皮上的色素 - 9 - 必备知识 核心素养 关键能力 教材拾遗 ( 选修 1 第 4 页 “ 旁栏思考题 ”) 制作果酒时 , 你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染 ? 提示 : 制作果酒时 , 需要从发酵制作的过程进行全面的考虑 , 以防止污染。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 。 - 10 - 必备知识 核心素养 关键能力 正误判断 (1) 醋酸菌在无氧条件下利用乙醇产生醋酸。 ( 　　 ) (2) 在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长。 ( 　　 ) (3) 在家庭中用新鲜葡萄制作果酒时 , 需给发酵装置适时排气。 ( 　　 ) (4) 在制作果酒、果醋时 , 适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖。 ( 　　 ) (5) 利用葡萄发酵产生果酒的后期 , 加入醋酸菌即可产生醋酸。 ( 　　 ) √ × √ √ × - 11 - 必备知识 核心素养 关键能力 探究 　 果酒和果醋的制作分析 ( 科学思维 ) (1) ① 果酒发酵时先通气后密封的目的是什么 ? ② 果酒制作时 , 发酵瓶装入葡萄汁后留有 1/3 的空间的目的是什么 ? 提示 : 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。 提示 : 先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖 , 耗尽氧气后再进行酒精发酵 ; 防止发酵过程中产生的 CO 2 造成发酵液的溢出。 - 12 - 必备知识 核心素养 关键能力 (2) 下图为果酒和果醋制作的实验装置图 , 据图分析回答下列相关问题。 ① 甲、乙、丙的作用分别是什么 ? ② 图中发酵瓶中葡萄汁的量是否恰当 ? 为什么 ? 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 ) 。 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。 - 13 - 必备知识 核心素养 关键能力 ④ 果酒发酵时甲、乙两管应处于关闭状态 , 但要适时排气 , 为什么 ? ⑤ 若要将发酵液中的葡萄糖直接发酵产生醋酸 , 除需要接种醋酸菌、通入无菌空气外 , 还应控制的发酵条件是什么 ? ⑥ 若敞口的果酒搁置时间过久为什么会有酸味 ? 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。 提示 : 防止发酵装置爆裂 。 提示 : 控制发酵温度 , 维持在 30~35 ℃ 。 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 。 - 14 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 1 　 果酒、果醋制作原理的理解 1 .(2019 安徽池州期末 ) 收获的葡萄不易运输易腐烂变质 , 为了解决这些问题且满足不同人群的需要 , 可以将其加工制作成果酒、果醋。请回答下列问题。 (1) 果酒的制作离不开酵母菌 , 果醋的制作离不开醋酸菌。酵母菌和醋酸菌在细胞结构上最显著的区别是   　 。   (2) 在果酒发酵初期 , 为使酵母菌大量繁殖 , 应控制的两个主要发酵条件是 　　　　　　　　　　　　　　　　 。为确定发酵液中酵母菌的数量 , 常采用 　　　　　　　　　 ( 填 “ 稀释涂布平板法 ” 或 “ 平板划线法 ”) 进行统计 , 统计的数据往往会偏小的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 15 - 必备知识 核心素养 关键能力 (3) 在果酒的酿制过程中 , 虽然没有进行灭菌处理 , 但是在果酒中基本检测不出酵母菌以外的杂菌 , 原因是    　 。   发酵液中是否有酒精产生 , 可以用 　　　　　　　　　　　　 检测 。   (4) 利用果酒生产果醋时醋酸菌将酒精转变为醋酸的途径是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。较高的酒精度通常不适宜进行醋酸发酵 , 原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 16 - 必备知识 核心素养 关键能力 答案 : (1) 酵母菌有成形的细胞核而醋酸菌无成形的细胞核 (2) 通入无菌空气、温度控制在 20 ℃ 左右　稀释涂布平板法　两个或多个酵母菌形成一个菌落 (3) 发酵液中缺氧、呈酸性 , 有利于酵母菌的快速生长 , 却不适宜其他杂菌生长 , 同时酵母菌不断产生的酒精也不利于其他微生物的生存　酸性条件下的重铬酸钾 (4) 先将酒精变为乙醛 , 再将乙醛变为醋酸　较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢 , 使醋酸的产量下降 - 17 - 必备知识 核心素养 关键能力 解析 : (1) 酵母菌为真核生物 , 有成形的细胞核 , 醋酸菌为原核生物 , 无成形的细胞核。 (2) 酵母菌在氧气充足时进行有氧呼吸 , 可大量繁殖 , 且 20 ℃ 左右时最适合酵母菌繁殖 , 所以在果酒发酵初期 , 为使酵母菌大量繁殖 , 应控制的两个主要发酵条件是通入无菌空气、温度控制在 20 ℃ 左右 ; 统计酵母菌数量时 , 常用稀释涂布平板法 , 且由于两个或多个细菌形成一个菌落 , 所以统计的数据往往会偏小。 (3) 由于发酵液中缺氧、呈酸性 , 有利于酵母菌的快速生长 , 却不适宜其他杂菌生长 , 同时酵母菌不断产生的酒精也不利于其他微生物的生存 , 所以在果酒的酿制过程中 , 虽然没有进行灭菌处理 , 但是在果酒中基本检测不出酵母菌以外的杂菌 ; 检测酒精常用酸性的重铬酸钾与酒精反应呈灰绿色。 (4) 利用果酒生产果醋时 , 醋酸菌将酒精转变为醋酸的途径是先将酒精变为乙醛 , 再将乙醛变为醋酸 ; 较高浓度的酒精会抑制醋酸菌的生长和代谢 , 使醋酸的产量下降 , 所以较高的酒精度通常不适宜进行醋酸发酵。 - 18 - 必备知识 核心素养 关键能力 【归纳总结】果酒、果醋制作的注意事项 (1) 材料的选择与处理 : 选择新鲜的葡萄 , 榨汁前先将葡萄冲洗 , 后除去枝梗 , 以防葡萄汁流失及污染。冲洗以洗去灰尘为目的 , 不要太干净 , 以防洗去野生型酵母菌。 (2) 防止发酵液被污染的方法 ① 榨汁机要清洗干净并晾干。 ② 发酵瓶要洗净并用体积分数为 70% 的酒精消毒 , 或用洗洁精洗涤。 ③ 装入葡萄汁后要封闭充气口。 - 19 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 2 　 果酒、果醋制作的过程和条件的控制 2 .(2019 湖南衡阳一模 )“ 宁夏红 ” 枸杞果酒生产工艺流程简图 : 选料 → 冲洗 → 粉碎 → 灭菌 → 接种 → 发酵 → 过滤 → 果酒。据流程图回答下面的问题。 (1) 枸杞果酒制作过程中 , 接种完成后要先向发酵罐中通入 　　　　 空气 , 目的是在有氧条件下 , 使酵母菌迅速繁殖 , 增加数量。   (2) 果酒制作离不开酵母菌 , 固定化酵母多采用 　　　　　　 固定化 , 以提高生产效益。   (3) 为了保证该酒品质的稳定 , 常用 　　　　　　　　 法对发酵的酵母菌长期保存。   - 20 - 必备知识 核心素养 关键能力 (4) 果酒酿造过程中如果果汁灭菌不合格 , 含有醋酸菌 , 在酒精发酵旺盛时 , 醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸。说明理由 :   　 。   (5) 若要提高果酒的产量 , 发酵过程中关键要控制哪些条件 ? 　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (6) 制作面包时 , 为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌 , 引起面包松软的原因是   　 。   - 21 - 必备知识 核心素养 关键能力 答案 : (1) 无菌 (2) 包埋法 (3) 甘油管藏 (4) 醋酸菌是好氧菌 , 而果酒发酵需要无氧环境 ( 温度环境要求也不同 ) (5) 适宜的温度、 pH 、通气量 (6) 酵母菌分解葡萄糖会产生 CO 2 ,CO 2 使面包松软 - 22 - 必备知识 核心素养 关键能力 解析 : (1) 果酒制作初期要先向发酵罐中通入无菌空气 , 使酵母菌进行有氧呼吸迅速繁殖 , 增加数量。 (2) 固定化酵母细胞 , 因为酵母细胞大 , 不易被吸附和被化学物质结合 , 所以多采用包埋法固定化 , 以提高生产效益。 (3) 长期保存菌种一般用甘油管藏法。 (4) 果酒酿造过程中如果果汁灭菌不合格 , 含有醋酸菌 , 在酒精发酵旺盛时 , 醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为醋酸 , 因为醋酸菌是好氧菌 , 而果酒发酵需要无氧环境 ( 温度环境要求也不同 ) 。 (5) 若要提高果酒的产量 , 发酵过程中关键要保证适宜的温度、 pH 、通气量。 (6) 制作面包时 , 为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌 , 酵母菌分解葡萄糖会产生 CO 2 ,CO 2 使面包松软。 - 23 - 必备知识 核心素养 关键能力 【归纳总结】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 CO 2 , 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。 - 24 - 必备知识 核心素养 关键能力 ( 二 ) 腐乳和泡菜的制作 1 . 腐乳的制作原理 毛 霉 蛋白酶 氨基酸 脂肪 脂肪酶 - 25 - 必备知识 核心素养 关键能力 2 . 腐乳的制作流程及 影响因素 加盐腌制 密封腌制 15~18 12% - 26 - 必备知识 核心素养 关键能力 3 . 制作腐乳时 , 防止杂菌污染的措施 (1) 前期发酵条件的控制 : 提供有利于毛霉生长的温度、水分等条件 , 创造毛霉生长的良好环境 , 形成毛霉的 　　　　　　　 , 抑制杂菌的生长。   (2) 后期发酵条件的控制 ① 用来腌制腐乳的玻璃瓶 , 洗刷干净后要用沸水 　　　　　 。   ② 装瓶腌制时 , 操作要迅速小心 , 且要 　　　　 加盐 , 离瓶口表面的盐要铺厚一些。   ③ 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。 生长优势 消毒 逐层 - 27 - 必备知识 核心素养 关键能力 4 . 泡菜的制作 (1) 菌种来源 : 附着在蔬菜上的 　　　　　　 。   (2) 制作原理 : 在 　　　　 条件下 , 乳酸菌将葡萄糖分解成 　　　　 。反应式 : C 6 H 12 O 6 　　　　　　 。   (3) 制作流程 乳酸菌 无氧 乳酸 发酵 2C 3 H 6 O 3 成品 - 28 - 必备知识 核心素养 关键能力 (4) 影响因素 ① 泡菜坛的选择 : 应选用火候好、 　　　　　 、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。   ② 应控制腌制时间、 　　　　 和食盐的用量。   ③ 防止 　　　　 污染 , 严格密封。   无裂纹 温度 杂菌 教材拾遗 ( 选修 1 第 8 页 “ 旁栏小资料 ” 改编 ) 影响腐乳种类的因素有哪些 ? 举例说出加入的辅料与腐乳种类的关系。 提示 : 豆腐的含水量、发酵条件、加入的辅料种类等。红方加入了红曲 , 糟方加入了酒糟 , 青方不加辅料。 - 29 - 必备知识 核心素养 关键能力 正误判断 (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) 泡菜制作的菌种主要是醋酸菌。 ( 　　 ) (6) 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。 ( 　　 ) (7) 泡菜的制作前期需要通入氧气 , 后期应严格保持无氧条件。 ( 　　 ) (8) 与人工接种的发酵相比 , 自然发酵获得的产品品质更好。 ( 　　 ) √ × × √ × √ × × - 30 - 必备知识 核心素养 关键能力 探究 1 　 泡菜的制作分析 ( 科学思维 ) 下图是泡菜在腌制过程中 , 乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化规律 , 据图分析回答下列问题。 - 31 - 必备知识 核心素养 关键能力 (1) 从生物间的相互关系和条件变化分析 , 乳酸菌呈现这种变化规律的原因是什么 ? (2) 乳酸含量开始很低 , 中后期急剧增加的原因是什么 ? 提示 : 发酵初期以不产酸的大肠杆菌和酵母菌的活动为主 , 同时还有一部分硝酸盐还原菌在该时期利用氧气 , 产生了无氧环境 , 乳酸菌开始活动 ; 发酵中期由于乳酸菌产生了大量乳酸 , 其他细菌活动受到抑制 , 乳酸菌活动增强 ; 发酵后期由于乳酸的积累 , 酸度继续增长 , 乳酸菌活动也受到抑制 , 乳酸菌数量下降。 提示 : 发酵初期有氧气 , 乳酸菌活动较弱 , 中后期氧气含量减少 , 乳酸菌大量繁殖 , 乳酸的量迅速积累 。 - 32 - 必备知识 核心素养 关键能力 ( 3) 分析亚硝酸盐的含量变化的原因 。 (4) 泡菜发酵时间是不是越长越好 ? 说明理由。 提示 : 发酵初期 , 乳酸菌和乳酸的量都比较少 , 而由于硝酸盐还原菌的活动 , 亚硝酸盐含量逐渐增加 ; 后期由于硝酸盐还原菌受抑制 , 同时形成的亚硝酸盐又被分解 , 因而亚硝酸盐含量下降。 提示 : 不是。泡菜发酵时间延长 , 亚硝酸盐含量相对降低 , 但是发酵时间过长 , 会产生其他有害物质 。 - 33 - 必备知识 核心素养 关键能力 探究 2 　 辨析几种发酵食品制作方法 ( 科学思维 ) 1 . 下图中甲 ~ 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。 - 34 - 必备知识 核心素养 关键能力 (1) 请填出 ① ~ ④ 食品名称 : ① 　　　　 , ② 　　　　 , ③ 　　　　 , ④ 　　　　 。   (2) 所使用的菌种 ⑤ ~ ⑧ 中属于原核生物的分别是 　　　　　 ( 填写数字代号 ), 菌种的名称分别是 　　　　　　　　　 。   (3) 甲 ~ 丁装置或制作过程是否存在缺陷 , 试具体分析指出 , 并说明丁装置中 “ 放水 ” 的作用 。 2 . 要探究泡菜制作的最佳温度 , 应考虑的无关变量有哪些 ?( 答出三点即可 ) 果酒 果醋 腐乳 泡菜 ⑥⑧ 醋酸菌、乳酸菌 提示 : 甲装置有缺陷 : 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无氧环境 。 提示 : 腌制时间、食盐的用量、蔬菜的种类和用量等 。 - 35 - 必备知识 核心素养 关键能力 【解疑释惑】传统发酵技术中四种常用菌种的 比较 - 36 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 1 　 腐乳的制作原理及过程分析 1 .(2019 闽粤赣三省十校联考 ) 《舌尖上的中国》一经播出受到广大观众的热捧 , 其中介绍的腐乳是我国独特的传统发酵食品 , 几百年来深受老百姓的喜爱 , 腐乳是用豆腐发酵制成的 , 民间老法生产腐乳为自然发酵 , 现代腐乳生产多采用优良的毛霉菌种进行发酵 , 现代化生产流程如图。请回答下列问题。 - 37 - 必备知识 核心素养 关键能力 (1) 豆腐为毛霉的生长提供了水、无机盐、 　　　　 和 　　　　 四大类基本营养物质 , 含水量过高的豆腐不适宜制作腐乳 , 原因是 　　　　　　　　　　　　 。   (2) 民间制作腐乳时 　　　　　　 ( 填 “ 需要 ” 或 “ 不需要 ”) 灭菌。   (3) 现代化生产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) 生产上为了获取纯种的毛霉菌种 , 实验室一般采用 　　　　　　　　　 分离纯化菌种 , 然后从中挑出所需菌种。在第二次及以后的划线时 , 总是从上一次划线的末端开始划线 , 这样做的目的是 　   　 。   (5) 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和多种香辛料配制的卤汤 , 其中酒的含量一般控制在 12% 左右 , 原因是 　     　 。   - 38 - 必备知识 核心素养 关键能力 答案 : (1) 碳源　氮源　豆腐不容易成形 (2) 不需要 (3) 琼脂 (4) 平板划线法　将聚集的菌体逐步稀释以便获得单个菌落 ( 答案合理即可 ) (5) 加盐腌制　酒精浓度过高则腐乳的成熟时间会延长 ; 酒精浓度过低 , 不足以抑制微生物的生长 , 可能导致豆腐腐败 - 39 - 必备知识 核心素养 关键能力 解析 : (1) 腐乳制作时 , 豆腐为毛霉的生长提供了水、无机盐、碳源和氮源四大类基本营养物质。含水量过高的豆腐不容易成形 , 所以不适宜制作腐乳。 (2) 民间制作腐乳时不需要灭菌。 (3) 现代化生产流程中扩大培养时使用的培养基是液体培养基 , 毛霉菌种分离时使用的培养基是固体培养基 , 它们的最大的区别是后者培养基中加入了琼脂。 (4) 为了获取纯种的毛霉菌种一般采用平板划线法分离纯化菌种 , 然后从中挑出所需菌种。在第二次及以后的划线时 , 总是从上一次划线的末端开始划线 , 以便将聚集的菌体逐步稀释获得单个菌落。 (5) 当豆腐上长出毛霉后 , 对豆腐要进行逐层加盐腌制。腐乳制作的后期要加入卤汤 , 其中酒的含量一般控制在 12% 左右 , 因为酒精浓度过高则腐乳的成熟时间会延长 ; 酒精浓度过低 , 不足以抑制微生物的生长 , 可能导致豆腐腐败。 - 40 - 必备知识 核心素养 关键能力 【归纳总结】腐乳制作的注意事项 (1) 豆腐的选取 : 豆腐的含水量以 70% 为宜。 (2) 控制好材料的用量 : 卤汤中盐和酒 (12% 左右 ) 的用量需要严格控制。 (3) 防止杂菌污染的方法 ① 用来腌制腐乳的玻璃瓶 , 洗刷干净后要用沸水消毒。 ② 装瓶腌制时 , 操作要迅速小心 , 且要逐层加盐 , 接近瓶口表面的盐要铺厚一些。 ③ 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。 (4) 温度 : 温度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。 (5) 发酵时间 : 发酵时间影响生化反应速度及生化产物的量。 - 41 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 2 　 泡菜的制作原理及过程分析 2 . 〔 2019 湖北七市 ( 州 ) 协作体 3 月联考〕 某研究性学习小组了解到泡菜中的乳酸菌除了在发酵中产生乳酸 , 还可以降解亚硝酸盐 , 该小组利用泡菜液进行了相关的研究。请回答下列问题。 (1) 乳酸菌和酵母菌在结构上的主要区别是乳酸菌 　　　　　　　　　　　　 。   (2) 测定泡菜中亚硝酸盐的含量可以用 　　　　 法。食物中的亚硝酸盐绝大部分随人体尿液排出 , 其余的在特定条件下可以转变为致癌物 　　　　　　　　 。   - 42 - 必备知识 核心素养 关键能力 (3) 小组成员用改良的 MRS 固体培养基分离乳酸菌 , 该培养基成分如下 : ① 该培养基因含 CaCO 3 而不透明 , 乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的 CaCO 3 , 从而在菌落周围形成溶钙圈 , 该培养基属于 　　　　 ( 填 “ 选择 ” 或 “ 鉴别 ”) 培养基。   ② 小组成员将泡菜液进行梯度稀释后 , 取 0.1 mL 加入 50 ℃ 左右的培养基中摇匀 , 待凝固后 , 再在其上加盖一层固体培养基。在 50 ℃ 左右操作的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 , 加盖一层固体培养基的目的是 　　　　　　　　　　　　　 。   - 43 - 必备知识 核心素养 关键能力 ③ 在恒温培养箱中培养 72 h 后 , 挑取溶钙圈较大的菌落 , 用平板划线法进行进一步纯化。若下图甲是接种培养后的菌落分布图 , 对应的平板划线操作示意图为 　　　　 。   ④ 乳酸菌在 -20 ℃ 的冷冻箱中长期保存时 , 需要加入一定量的 　　　　　 。   答案 : (1) 无以核膜为界限的细胞核 (2) 比色　亚硝胺 (3) ① 鉴别　 ② 此时培养基为液态且不烫手　隔绝空气 ( 氧气 ), 确保无氧环境　 ③ 丙　 ④ 甘油 - 44 - 必备知识 核心素养 关键能力 解析 : (1) 乳酸菌是原核生物 , 酵母菌是真核生物 , 两者的主要区别是乳酸菌没有以核膜为界限的细胞核。 (2) 分析可知 , 可以用比色法确定泡菜中亚硝酸盐的含量 ; 亚硝酸盐在特定条件下可以转变为致癌物亚硝胺。 (3) ① 该培养基中 , 能够形成溶钙圈的是乳酸菌 , 从而将乳酸菌与其他微生物区别开来 , 因此该培养基属于鉴别培养基。 ② 根据题意分析 , 小组成员将泡菜液进行梯度稀释后 , 取 0.1 mL 加入 50 ℃ 左右的培养基中摇匀 , 因为此时培养基为液态 , 且该温度不烫手 , 便于操作 ; 待凝固后 , 再在其上加盖一层固体培养基 , 目的是隔绝空气 ( 氧气 ), 确保无氧环境。 ③ 根据题意分析 , 挑取溶钙圈较大的菌落 , 用平板划线法进行进一步纯化 , 对应丙图为正确的平板划线法。 ④ 若要长期保存乳酸菌 , 菌液中常需要加入一定量的甘油 , 且要放置在 -20 ℃ 的冷冻箱中。 - 45 - 必备知识 核心素养 关键能力 【归纳总结】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 , 要迅速封口。 (3) 氧气需求 ① 泡菜坛要选择密闭性好的容器 , 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要的无氧环境 , 并注意在发酵过程中经常补水。 - 46 - 必备知识 核心素养 关键能力 从生物材料中提取某些特定的成分 1 . 提取玫瑰精油的实验 (1) 方法 : 　　　　　　　 法。   (2) 实验流程 水蒸气 蒸馏 1∶4 过度沸腾 时间和速度 乳白 油水混合物明显分层 分液漏斗 - 47 - 必备知识 核心素养 关键能力 无水 Na 2 SO 4 - 48 - 必备知识 核心素养 关键能力 2 . 提取橘皮精油的实验 (1) 方法 : 一般采用 　　　　 法。   (2) 实验流程 压榨 果胶 出油率 粉碎 洗去石灰水 , 避免影响精油的质量 NaHCO 3 Na 2 SO 4 7~8 使橘皮油易与水分离 - 49 - 必备知识 核心素养 关键能力 布袋 质量较小 分液漏斗 5~10 滤纸 - 50 - 必备知识 核心素养 关键能力 3 . 胡萝卜素的提取和鉴定 (1) 胡萝卜素性质 : 　　　　　 水 , 微溶于乙醇 , 　　　　　 石油醚等有机溶剂。   (2) 提取方法 : 　　　　 法 , 　　　　　 最适宜作萃取剂。   (3) 提取流程 不溶于 易溶于 萃取 石油醚 材料中胡萝卜素的充分溶解 胡萝卜素分解 高 长 - 51 - 必备知识 核心素养 关键能力 (4) 鉴定 : 　　　　　 法。   固体残渣 蒸馏 纸层析　 - 52 - 必备知识 核心素养 关键能力 4 . 提取植物有效成分的三种常用方法 比较 - 53 - 必备知识 核心素养 关键能力 - 54 - 必备知识 核心素养 关键能力 教材拾遗 ( 选修 1 第 78 页 “ 萃取剂选择 ”)(1) 乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗 ? 为什么 ? (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 : (1) 不能。胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮 , 但乙醇和丙酮是水溶性有机溶剂 , 在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 。 提示 : (2) 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。 - 55 - 必备知识 核心素养 关键能力 正误判断 (1) 植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等 , 根据提取的芳香油的用途选择提取的方法。 ( 　　 ) (2) 油水混合物中加入无水硫酸钠 , 有利于分离油层。 ( 　　 ) (3) 原料易焦糊和有效成分易水解的植物芳香油的提取 , 不宜采用水中蒸馏法 , 宜采用压榨法。 ( 　　 ) (4) 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。 ( 　　 ) (5) 影响萃取效率的因素除了萃取剂的性质和使用量之外 , 还有原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。 ( 　　 ) √ × × √ √ - 56 - 必备知识 核心素养 关键能力 探究 　 植物有效成分提取的分析 ( 科学思维 ) (1) 图 1 为水蒸气蒸馏的装置图 , 图 2 为萃取装置 , 据图回答以下有关问题。 - 57 - 必备知识 核心素养 关键能力 ① 请指出图 1 中的两点错误 。 ② 玫瑰精油的提取适合于上述蒸馏方法吗 ? 说明理由。 ( 至少答两点 ) ③ 图 2 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 : 错误 1: 蒸馏瓶中的液体量太多 , 应占烧瓶容积的 1/3~2/3 。错误 2: 进水口和出水口装反 , 下方的是进水口 , 上方的是出水口。 提示 : 适合。因为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 ( 水蒸气 ) 蒸馏法进行提取。 提示 : 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。 - 58 - 必备知识 核心素养 关键能力 (2) 回答下列有关 “ 胡萝卜素提取 ” 的问题 。 ① 图甲是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图。该鉴定方法叫什么 ? 图中 ⑤ 表示什么 ? 实验过程中点样时应注意什么问题 ? ② 在图乙中 , 分析 A 、 B 、 C 、 D 四点中 , 哪些属于提取样品的样点。 提示 : 纸层析法。样品原点。快速细致并注意保持滤纸干燥 。 提示 : A 、 B 、 C 、 D 四点中 , 标准样品点加在基线两侧 , 即其中 A 、 D 是标准样点 ,B 、 C 是提取样品的样点。 - 59 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 1 　 植物芳香油的提取原理、方法及流程 1 . 〔 2019 湖南岳阳质检 ( 二 ) 〕 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 , 可以清热解毒 , 清洁皮肤 , 还能净化心灵。下图为提取薰衣草精油的实验流程。 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 过滤的目的是 　　　　　　　　　　　　　　 。   - 60 - 必备知识 核心素养 关键能力 (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。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 　   　 。   - 61 - 必备知识 核心素养 关键能力 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　乙酸乙酯　萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶 , 而乙醇为水溶性有机溶剂 解析 : (1) 薰衣草精油易挥发 , 可用水蒸气蒸馏法提取。在蒸馏过程中蒸馏的温度和时间会影响薰衣草精油的提取量 , 蒸馏完成除水后过滤以除去固体硫酸钠。 (2) 柠檬精油用水中蒸馏法易焦糊且有效成分易分解 , 所以常采用压榨法提取。 (3) 胡萝卜素化学性质比较稳定 , 易溶于有机溶剂 , 可采用萃取法提取。萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶 , 而乙醇为水溶性有机溶剂 , 所以应选用乙酸乙酯作为胡萝卜素的萃取剂。 - 62 - 必备知识 核心素养 关键能力 【归纳总结】植物有效成分提取的三种方法 比较 - 63 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 2 　 胡萝卜素的提取与鉴定 2 .(2019 广东梅州一模 ) β - 胡萝卜素是一种常用的食品色素 , 可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的植物或微生物中提取获得。图甲为科研工作者利用紫外线诱变选育高产三孢布拉霉负菌并从中提取胡萝卜素进行鉴定的流程图 , 已知菌体随 β - 胡萝卜素含量增加从黄色加深至橙红色 , 未突变菌不能在含有浓度为 10 -5 M 的 β - 紫罗酮的培养基上生长。请回答下列问题。 - 64 - 必备知识 核心素养 关键能力 - 65 - 必备知识 核心素养 关键能力 (1) 胡萝卜素可用来治疗因缺乏维生素 A 而引起的夜盲症、幼儿发育不良等疾病 , 由此推测胡萝卜素治疗机理 是   　 。   (2) 为选出高产突变菌种 , 除必需营养成分、生长因子、琼脂外 , 还需在固体培养基中添加 　　　　　　　　　　 ( 填物质 ) 。   (3) 进行 ③ 过程时 , 应选取 　　　　 色的菌落接种至液体培养基。   (4) 现有石油醚和乙醇两种有机溶剂 , 应选用其中的 　　　　　 作为 胡萝卜素的萃取剂 , 选用它的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (5) 科研工作者将萃取的胡萝卜素样品鉴定结果与 β - 胡萝卜素的标准样进行比对 , 结果如图乙所示 , 分析可知色带 Ⅱ 为 　　　　 。   - 66 - 必备知识 核心素养 关键能力 (6) 已知碳源的种类对 β - 胡萝卜素的产量有着一定的影响 , 有关研究结果如表。 据表分析最佳碳源是 　　　 　 。若要在此基础上探究最佳氮源 , 请简要写出实验设计思路 : 　     　 。   - 67 - 必备知识 核心素养 关键能力 答案 : (1) 胡萝卜素在人体内可以转化成 ( 或 “ 被氧化成 ”) 维生素 A (2)10 -5 M 的 β - 紫罗酮 (3) 橙红 (4) 石油醚　石油醚不与水混溶 , 沸点较高 (5) 杂质 (6) 蔗糖　以蔗糖为碳源 , 分别用氮源不同的培养基进行实验 , 检测并比较 β - 胡萝卜素含量 - 68 - 必备知识 核心素养 关键能力 解析 : (1) 萝卜素可用来治疗因缺乏维生素 A 而引起的夜盲症、幼儿发育不良等疾病 , 由此推测其治疗机理是胡萝卜素在人体内可以转化成维生素 A 。 (2) 培养基中的葡萄糖为菌体生长提供碳源 ( 碳源和能源 ); 由于未突变菌不能在含有浓度为 10 -5 M 的 β - 紫罗酮的培养基上生长 , 所以为选出高产突变菌种 , 还应在培养基中添加 10 -5 M 的 β - 紫罗酮。 (3) 由题干信息可知 , 菌体随 β - 胡萝卜素含量增加从黄色加深至橙红色 , 所以进行 ③ 过程时 , 应选取橙红色的菌落接种至液体培养基。 (4) 现有石油醚和乙醇两种有机溶剂 , 应选用其中的石油醚作为胡萝卜素的萃取剂 , 选用它的原因是石油醚不与水混溶 , 沸点较高 , 适合胡萝卜素的萃取。 - 69 - 必备知识 核心素养 关键能力 (5) 由图乙分析可知 , 色带 Ⅱ 为杂质带 , 色带 Ⅰ 为 β - 胡萝卜素。 (6) 据表分析 , 以蔗糖为碳源培养基胡萝卜素含量最高 , 所以最佳碳源是蔗糖。探究最佳氮源的实验设计思路 : 以蔗糖为碳源 , 分别用氮源不同的培养基进行实验 , 检测并比较 β - 胡萝卜素含量 , 其中胡萝卜素含量最高的所对应的氮源是最佳氮源。 - 70 - 必备知识 核心素养 关键能力 【归纳总结】影响胡萝卜素萃取的因素及解决 措施 - 71 - 必备知识 核心素养 关键能力 酶的应用 1 . 果胶酶在果汁生产中的作用 (1) 果胶 ① 作用 : 　　　　　　　　 以及胞间层的主要组成成分之一 ; 在果汁加工中 , 会影响 　　　　　　 并使果汁混浊。   ② 成分 : 由 　　　　　　　　 聚合而成的一种高分子化合物。   ③ 特点 : 不溶于水。 (2) 果胶酶 ① 成分 : 是分解果胶的一类酶的总称 , 包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和 　　　　　　 等。   植物 细胞壁 出汁率 半乳糖醛酸 果胶酯酶 果胶 半乳糖醛酸　 - 72 - 必备知识 核心素养 关键能力 (3) 酶的活性与影响酶活性的因素 ① 概念 : 指酶催化一定 　　　　　　 的能力。   ② 表示方法 : 用在一定条件下 , 酶所催化的某一化学反应 的 　　 　 来 表示。   ③ 酶反应速度的表示方法 : 用单位时间内、单位体积 中 　　　　　　　　　　 或 　　　　　　　　　 来表示。   (4) 影响酶活性的因素 : 　　　　 、 　 　 和酶的抑制剂等。   化学反应 反应速度 反应物的减少量 产物的增加量　 温度 pH - 73 - 必备知识 核心素养 关键能力 2 . 加酶洗衣粉在洗涤中的作用 (1) 加酶洗衣粉 : 指含 　　　　　 的洗衣粉。   (2) 酶制剂的种类与洗涤原理 酶制剂 小分子肽 甘油和脂肪酸 麦芽糖、葡萄糖 纤维素 - 74 - 必备知识 核心素养 关键能力 3 . 固定化酶和固定化细胞 (1) 固定化酶 ① 形成 : 将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种 　　　 上 , 使之成为 　　　　　　　　　　　　　　 的制剂。   ② 特性 : 与游离酶相比 , 　　　　　 好 , 与底物和产物容易分离 , 易于控制 , 能反复多次使用 ; 便于 　　　　　　　 , 有利于自动化生产。   (2) 固定技术 ① 概念 : 利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。 介质 不溶于水而又有酶活性 稳定性 运输和贮存 - 75 - 必备知识 核心素养 关键能力 ② 方法 ( 连线 ) (3) 适用对象 一般来讲 , 酶更适合采用 　　　　　　　 和物理吸附法固定化 , 而细胞多采用 　　　　　 固定化 , 这是因为体积大的细胞难以被吸附或结合 , 而体积小的酶则易从包埋材料中漏出。   提示 : A—b— Ⅰ 　 B—a— Ⅱ 　 C—c— Ⅲ 化学结合法 包埋法 - 76 - 必备知识 核心素养 关键能力 教材拾遗 ( 人教选修 1 P44“ 旁栏思考题 ”)(1) 为什么在混合苹果泥和果胶酶之前 , 要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理 ? (2) 在探究温度或 pH 对酶活性的影响时 , 是否需要设置对照 ? 如果需要 , 是如何设置的 ? 提示 : 将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理 , 可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的 , 避免果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度 , 从而影响果胶酶的活性。 提示 : 需要设置对照实验 , 不同的温度梯度之间或不同的 pH 梯度之间就可以作为对照 , 这种对照称为相互对照。 - 77 - 必备知识 核心素养 关键能力 正误判断 (1) 果胶酶不特指某种酶 , 而是分解果胶的一类酶的总称。 ( 　　 ) (2) 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。 ( 　　 ) (3) 棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤。 ( 　　 ) (4)CaCl 2 溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠。 ( 　　 ) (5) 固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显。 ( 　　 ) √ × × √ √ - 78 - 必备知识 核心素养 关键能力 探究 1 　 固定化酶和固定化细胞技术分析 ( 科学思维 ) 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 , 请分析回答下列相关问题。 (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 。 - 79 - 必备知识 核心素养 关键能力 ( 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 ? (3) 要想得到较多的酒精 , 加入反应液后应 　　　　 活塞 1 和活塞 2 。   (4) 图中的长导管有什么用途 ? (5) 配制海藻酸钠溶液是制备固定化酵母细胞成败的关键 , 为什么 ? 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 。 关闭 提示 : 释放 CO 2 , 防止空气中的杂菌进入反应柱 。 提示 : 海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量。如果海藻酸钠浓度过高 , 将很难形成球形或椭圆形的凝胶珠 ; 如果浓度过低 , 形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少 , 影响实验效果 。 - 80 - 必备知识 核心素养 关键能力 探究 2 　 酶活性的影响因素分析 ( 科学思维 ) 探究温度对酶活性影响的实验中 : ① 将 “ 苹果泥和果胶酶分别水浴保温 ” 的目的是什么 ? ② 能否将苹果泥和果胶酶先混合 , 再分别保温 ? 并简述理由。 提示 : ① 目的是严格控制自变量 —— 温度 , 使结果更准确。 ② 否 , 直接将果胶酶和苹果泥混合 , 则果胶酶和苹果泥的温度并不处于实验温度下 , 这样对实验结果会有影响 。 - 81 - 必备知识 核心素养 关键能力 【解疑释惑】直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的 比较 - 82 - 必备知识 核心素养 关键能力 - 83 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 1 　 酶活性及其在食品制造方面的应用 1 .(2019 湖北 4 月调研 ) 果汁制作过程中要用酶解决某些问题。果汁的工业制作流程如下图。 回答下列问题。 (1) 该流程图中 X 处理是 　　 　　 。   (2) 图中的 “ 酶处理 ” 环节应加入的酶是 　　　　　　 , 该环节在果汁制作中的作用是 　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 若要通过实验的方法研究温度、酶的用量这两个因素对酶处理效果 , 应首先研究的因素是 　　　　 , 因为 　     　 。   若以果汁的出汁量为观测指标 , 在处理时间相同的条件下 , 如何根据实验结果确定果汁制作时酶处理所需的最佳酶用量 ?   　 。   (4) 若想要酶处理后酶容易与产物分离 , 且能反复利用 , 可采用 　　　　　　　　 技术。   - 84 - 必备知识 核心素养 关键能力 答案 : (1) 冷却 (2) 果胶酶　提高水果的出汁率和果汁的澄清度 (3) 温度　温度影响酶的活性 , 在研究酶的用量对酶处理效果的影响时 , 应在适宜的温度即酶具有较高活性的条件下进行　达到最大果汁出汁量所需的最小酶用量为果汁制作时酶处理所需的最佳酶用量 (4) 固定化酶 - 85 - 必备知识 核心素养 关键能力 解析 : (1) 水果榨汁经瞬间高温灭菌处理在加入果胶酶处理之前要经过冷却处理 , 防止温度过高影响果胶酶的活性。 (2) 果胶酶能够分解果胶 , 瓦解植物细胞壁及胞间层 , 能提高苹果的出汁率并使浑浊的果汁变澄清。 (3) 由于温度影响酶的活性 , 在研究酶的用量对酶处理效果时 , 应在适宜的温度即酶具有较高活性的条件下进行 , 应首先研究温度对酶活性的影响。在最适温度和 pH 条件下 , 将不同量的果胶酶加入一定量的果泥中反应相同时间 ,( 果胶酶和果泥应分别先用最适温度和最适 pH 预处理 ) 然后将果汁过滤相同的时间 , 通过测量果汁的体积 , 当果汁体积达到最大时对应的酶量即为最适酶量。 (4) 若想要酶处理后酶容易与产物分离 , 且能反复利用 , 可采用固定化酶 ( 固定化细胞 ) 技术。 - 86 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 2 　 固定化酶 ( 细胞 ) 制备的原理及应用 2 . 〔 2019 广东佛山质检 ( 二 ) 〕 某研究小组利用包埋法固定 α - 淀粉酶 , 并探究不同温度条件 (0 ℃ 、 50 ℃ 和 100 ℃ ) 对 α - 淀粉酶活性的影响。回答下列问题。 (1) 包埋 α - 淀粉酶时 , 海藻酸钠作用是 　　　　　　　　 ,CaCl 2 的作用是 　　　　　　　　　　　　　　　　 。在酶促反应前要用蒸馏水冲洗凝胶珠 2~3 次 , 目的是 　 。   - 87 - 必备知识 核心素养 关键能力 (2) 用固定化的 α - 淀粉酶进行以下实验。 ① 称取等质量的固定化酶凝胶珠 , 分别置于 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ;   ② 量取等体积淀粉溶液放入试管中 , 也分别置于相应水浴保温 5 min; ③ 把凝胶珠倒入相应试管中 , 充分混匀 , 在相应的温度下反应 5 min; ④ 取出凝胶珠 , 以 　　　　 酶促反应 , 并用蒸馏水冲洗凝胶珠 2~3 次 , 于 4 ℃ 冰箱中储存以备下次使用。   ⑤ 测定 α - 淀粉酶活性 , 结果 50 ℃ 时酶活性最高 ,0 ℃ 、 100 ℃ 时酶活性都很低。在进一步的实验中 , 为证明 0 ℃ 、 100 ℃ 对酶活性的影响是不同的 , 将 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 重新置于 50 ℃ 水浴保温 5 min, 再分别与 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 充分混匀 , 反应 5 min 后测定酶活性。   - 88 - 必备知识 核心素养 关键能力 答案 : (1) 包埋 α - 淀粉酶　与海藻酸钠反应形成凝胶珠　洗去凝胶珠表面的游离酶和 CaCl 2 　 (2)0 ℃ 、 50 ℃ 、 100 ℃ 温度水浴保温 5 min 　终止　原置于 0 ℃ 、 100 ℃ 下的凝胶珠　等体积的 50 ℃ 预热的淀粉溶液 - 89 - 必备知识 核心素养 关键能力 解析 : (1) 包埋 α - 淀粉酶时 , 海藻酸钠作用是包埋 α - 淀粉酶 ,CaCl 2 的作用是与海藻酸钠反应形成凝胶珠。在酶促反应前要用蒸馏水冲洗凝胶珠 2~3 次 , 目的是洗去凝胶珠表面的游离酶和 CaCl 2 。 (2) ① 根据题意 , 自变量是温度 , 故操作步骤应为 ; 称取等质量的固定化酶凝胶珠 , 分别置于 0 ℃ 、 50 ℃ 、 100 ℃ 温度水浴保温 5 min; ④ 取出凝胶珠 , 以终止酶促反应 , 并用蒸馏水冲洗凝胶珠 2~3 次 , 于 4 ℃ 冰箱中储存以备下次使用。 ⑤ 测定 α - 淀粉酶活性 , 结果 50 ℃ 时酶活性最高 ,0 ℃ 、 100 ℃ 时酶活性都很低。再进一步的实验中 , 为证明 0 ℃ 、 100 ℃ 对酶活性的影响是不同的 , 将原置于 0 ℃ 、 100 ℃ 下的凝胶珠重新置于 50 ℃ 水浴中保温 5 min, 再分别与等体积的 50 ℃ 预热的淀粉溶液充分混匀 , 反应 5 min 后测定酶活性。 - 90 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 蛋白质的提取和分离 血红蛋白的提取和分离 (1) 蛋白质的分离 ① 原理 : 蛋白质各种特性的差异 , 如 　　 　　　　　　 、所 带 　　　　 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 a. 凝胶色谱法 : 也称作 　　　　　　 , 是根据 　　　　 　　 的 大小分离蛋白质的有效方法。   b. 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。常用的电泳方法 有 　　　　　　　　 和 　 　　　　　　 。   分子的形状和 大小 电荷 分配色谱法 相对分子质量 琼脂糖凝胶电泳 聚丙烯酰胺凝胶电泳 - 91 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (2) 实例 —— 血红蛋白的提取和分离 ① 样品处理与粗分离 去除杂蛋白 加蒸馏水和甲苯搅拌 血红蛋白 血红蛋白 透析 小分子杂质 - 92 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 ② 纯化与纯度 鉴定 凝胶色谱法 移动速度不同 大 SDS- 聚丙烯酰胺凝胶电泳 - 93 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 教材拾遗 ( 教材 P70“ 练习 ” 改编 ) 红细胞为何适于作蛋白质分离的材料 ? 提示 : 血红蛋白是有色蛋白 , 因此在凝胶色谱分离时可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液。这使血红蛋白的分离过程非常直观 , 大大简化了实验操作。 - 94 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 正误判断 (1) 洗涤红细胞时使用生理盐水可防止红细胞破裂。 ( 　　 ) (2) 透析袋能使大分子自由进出 , 而将小分子保留在袋内。 ( 　　 ) (3) 在凝胶色谱法分离过程中 , 血红蛋白比相对分子质量较小的杂蛋白移动慢。 ( 　　 ) (4) 凝胶色谱法和电泳法的原理相同。 ( 　　 ) √ × × × - 95 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 探究 1 　 蛋白质的提取与分离的分析 ( 科学思维 ) 红细胞含有大量血红蛋白 , 红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的 , 血红蛋白的主要功能是携带 O 2 或 CO 2 , 我们可以选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验 , 来提取和分离血红蛋白 , 请回答下列问题。 (1) 血红蛋白提取和分离的程序可分为哪几步 ? (2) 实验前取新鲜的血液 , 切记要在采血容器中预先加入柠檬酸钠 , 取血回来 , 马上进行离心 , 分离血红蛋白溶液。 ① 加入柠檬酸钠的目的是什么 ? ② 以上所述的过程即是样品处理 , 它包括哪几个步骤 ? 提示 : 样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定四步 。 提示 : 防止血液的凝固 。 提示 : 红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液 。 - 96 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (3) 收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透析 , 这就是样品的粗分离。 ① 透析的目的是什么 ? ② 透析的原理是什么 ? (4) 纯度鉴定时最常用的方法是什么 ? 提示 : ① 除去相对分子质量较小的杂质。 ② 透析袋能使小分子物质自由进出 , 而大分子物质被保留在袋内。 提示 : SDS - 聚丙烯酰胺凝胶电泳 。 - 97 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 探究 2 　 凝胶色谱法分析 ( 科学思维 ) - 98 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (1) 结合上图 , 根据凝胶色谱法的分离原理 , 填表分析不同大小的分子洗脱后的次序 。 较大 较小 垂直向下运动　 较长 较快 - 99 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (2) 结合上图 , 分析为什么相对分子质量较大的蛋白质会先从色谱柱中洗脱出来 ? (3) 凝胶色谱法分离蛋白质时通过一次洗脱能否将所需蛋白质与其他杂质彻底分离 ? 提示 : 相对分子质量较小的蛋白质由于扩散作用进入凝胶颗粒内部 , 而被滞留 ; 相对分子质量较大的蛋白质被排阻在凝胶颗粒外面 , 在颗粒之间迅速通过。 提示 : 不能。相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶颗粒内部 , 移动距离较近 , 移动速度较快 , 先洗脱出来 ; 但相对分子质量较小的蛋白质可能进入凝胶颗粒内部 , 也可能不进入 , 导致部分相对分子质量较小的蛋白质可能与相对分子质量较大的蛋白质一起洗脱出来。 - 100 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (4) 凝胶色谱法和电泳法能将蛋白质分离的依据有什么不同 ? 提示 : 凝胶色谱法分离分子是依据相对分子质量大小 , 利用凝胶色谱柱使大分子优先洗脱出来 , 而小分子后洗脱出来。电泳法分离分子则是依据各种分子带电性质的差异 , 以及分子本身的大小、形状不同 , 使带电分子产生不同的迁移速度 , 从而实现在电场中将各种分子分离。 - 101 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 考向 　 蛋白质的提取与分离的原理和过程 (2019 江西南昌一模 ) 为研究乙醇对椰冻驹形杆菌合成纤维素的影响 , 研究人员在 Asai 合成培养基中添加乙醇 , 分析其对不同菌种合成纤维素产量的影响。 (1) 在 Asai 液体培养基中添加 1.5%~2% 的 　　 　　 可制备固体培养基。为达到良好的灭菌效果 , 各培养基均在 　 　　 ℃ 下 , 灭菌 20min 。椰冻驹形杆菌在固体培养基上会形成菌落 , 菌落是指 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 102 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (2) 将取得的菌液接种在含不同浓度的乙醇培养基中 , 适宜条件下培养一段时间后 , 获取纤维素 , 测定纤维素的干重。结果如下图。 - 103 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 测定纤维素的含量 , 不需要用凝胶色谱法 , 凝胶色谱法的原理是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。该实验是一个 　　　　 ( 选填 “ 对照 ” 或 “ 对比 ”) 实验。根据实验结果分析 , 乙醇对椰冻驹形杆菌合成纤维素的影响 　 　　 ( 选填 “ 有 ” 或 “ 没有 ”) 两重性 , 判断的依据是 　     　 。   答案 : (1) 琼脂　 121 　由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 (2) 根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法　对比　有　在乙醇浓度为 0.5%~4% 纤维素产量大于对照组 , 乙醇浓度为 5% 时纤维素产量小于对照组 - 104 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 解析 : (1) 制备固体培养基时要在 Asai 液体培养基中添加 1.5%~2% 的琼脂 , 对培养基灭菌采用高压蒸汽灭菌法 , 灭菌温度在 121 ℃ 下 , 灭菌 20 min 。由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体称为菌落。 (2) 凝胶色谱法的原理是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法。该实验是一个对比实验。根据实验结果分析 , 在乙醇浓度为 0.5%~4% 纤维素产量大于对照组 , 乙醇浓度为 5% 时纤维素产量小于对照组 , 所以乙醇对椰冻驹形杆菌合成纤维素的影响有两重性。 - 105 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 1 .(2019 海南 ) 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 Na 2 SO 4 , 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 　   　 。   - 106 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 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 , 混合物又会重新分离出油层和水层　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 - 107 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 解析 : (1) 水蒸气能将挥发性较强的芳香油携带出来 , 形成油水混合物 ; 冷却后 , 油水混合物又会重新分成油层和水层 , 除去水层便得到芳香油。在进行蒸馏时 , 冷凝管的进水口要低于出水口 ; 加入氯化钠的目的是增大盐水的密度 , 有利于玫瑰精油与水的分层 ; 加入无水 Na 2 SO 4 的目的是吸收精油中残留的水分。 (2) 制作果酒的过程中加入一定量的糖 , 其主要目的是为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质。家庭制作葡萄酒时无须另外添加酵母菌 , 利用的是葡萄皮上附有野生型的酵母菌。果酒发酵中 , 如果密封不严可能导致酒变酸 , 其原因是 : 密封不严 , 氧气混入培养液促使醋酸菌繁殖 , 并进行醋酸发酵。 - 108 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 2 .(2017 全国 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 　　　　　　　　　　 。   - 109 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 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 解析 : (1) 由题干可知 , 该实验的自变量是菌种和发酵时间。 (2) 上层可接触到空气 , 如果上层发酵效果比底层好 , 说明该发酵菌为好氧菌。 (3) 如果在 32 h 内发酵效果越来越好 , 且随发酵时间呈直线上升关系 , 说明 32 h 还不是最佳发酵时间。若要确定最佳发酵时间 , 应适当延长发酵时间 , 观测发酵效果 , 最好的发酵效果所对应的时间为最佳发酵时间。 (4) 在发酵过程中 , 发酵菌种分泌的酶会将蛋白质分解为氨基酸和肽 , 将脂肪分解为脂肪酸和甘油。 - 110 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 3 .(2017 全国 Ⅲ ) 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 　 。   - 111 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (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 - 112 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 解析 : (1) 由于物质 W 受热、受潮易分解 , 所以在提取物质 W 时 , 不应选用高温烘干的植物甲 ; 新鲜的植物甲中含水量高 , 会稀释用于提取物质 W 的极性有机溶剂 , 从而降低提取的物质 W 的浓度。 (2) 提取物质 W 时 , 振荡有利于物质 W 充分溶于有机溶剂。 (3) 在提取过程中 , 用活性炭处理提取液有利于去除提取液中的色素。 (4) 在提取物质 W 时 , 温度过高会导致物质 W 分解过多。丙酮沸点相对较低 , 适合作为提取剂。 (5) 根据题干信息 , 物质 W 受热易分解 , 所以应注意温度控制 ; 提取剂用的是丙酮 , 丙酮易挥发 , 对人体有害 , 所以应及时通风 ; 为了减少 W 分解 , 操作要快速 ; 另外还要注意防火。