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生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用 A組　基礎(chǔ)過(guò)關(guān) 1.下圖是探究果酒與果醋發(fā)酵的裝置示意圖。下列相關(guān)敘述不正確的是(　　) A.改變通入氣體種類,可以研究呼吸作用類型對(duì)發(fā)酵的影響 B.果酒發(fā)酵中期通入N2,酵母菌將從有氧呼吸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)氧呼吸 C.果醋的發(fā)酵周期與實(shí)驗(yàn)設(shè)定的溫度密切相關(guān) D.氣體入口與氣體出口可以交換使用 答案　D　發(fā)酵時(shí)氣體入口連接充氣泵,輸入無(wú)菌空氣,與其相連的導(dǎo)管需要插入到發(fā)酵液中; 制酒時(shí)關(guān)閉充氣口,氣體出口用來(lái)排除出CO2,與其相連的導(dǎo)管不能沒(méi)入發(fā)酵液,故氣體入口與氣體出口不能交換使用,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 2.不同濃度還原型谷胱甘肽(GSH)處理對(duì)甘藍(lán)泡菜中硝酸還原酶(NR)活性和亞硝酸鹽含量的影響如圖所示。 請(qǐng)回答: (1)甘藍(lán)泡菜的腌制和樣品處理:腌制甘藍(lán)泡菜時(shí),所用鹽水需煮沸,其目的是　　　　　　　　。甘藍(lán)樣品處理過(guò)程中,加硫酸鋅產(chǎn)生沉淀后,水浴加熱的目的是　　　　　　　　。然后冷卻至室溫,用濾紙過(guò)濾,用水淋洗2~3次,將在容量瓶中定容。 (2)測(cè)定亞硝酸鹽含量:取10 mL樣品溶液,進(jìn)行顯色處理。用光程為1 cm的在550 nm處測(cè)定光密度值。 (3)甘藍(lán)泡菜發(fā)酵過(guò)程中NR活性和亞硝酸鹽含量均呈　　　　　　　的趨勢(shì)。添加不同濃度的GSH處理均可　　　　　NR活性和亞硝酸鹽含量的峰值。當(dāng)添加GSH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí),NR活性和亞硝酸鹽含量隨著GSH濃度的增大而　　　　。 答案　(1)殺滅雜菌(去除氧氣)　進(jìn)一步讓蛋白質(zhì)沉淀　濾液和洗滌液　(2)比色杯　(3)先上升后下降　抑制　降低 解析　(1)腌制甘藍(lán)泡菜時(shí),所用鹽水需煮沸,從而殺滅雜菌(去除氧氣)。甘藍(lán)樣品處理過(guò)程中,加硫酸鋅產(chǎn)生沉淀后,水浴加熱進(jìn)一步讓蛋白質(zhì)沉淀。然后冷卻至室溫,用濾紙過(guò)濾,用水淋洗2~3次,將濾液和洗滌液在容量瓶中定容。(2)測(cè)定亞硝酸鹽含量:取10 mL樣品溶液,進(jìn)行顯色處理。用光程為1 cm的比色杯在550 nm處測(cè)定光密度值。(3)甘藍(lán)泡菜發(fā)酵過(guò)程中NR活性和亞硝酸鹽含量均呈先上升后下降的趨勢(shì)。添加不同濃度的GSH處理均可抑制NR活性和亞硝酸鹽含量的峰值。當(dāng)添加GSH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí),NR活性和亞硝酸鹽含量隨著GSH濃度的增大而降低。 3.回答與生物技術(shù)實(shí)踐有關(guān)的問(wèn)題: (1)制作果醋時(shí),需事先將醋化醋桿菌進(jìn)行培養(yǎng),可在含酵母提取物、　　　　、甘露醇等的液體培養(yǎng)基中擴(kuò)大菌種數(shù)量。如未能獲得醋桿菌,則可用　　　　代替。然后加入果酒與蒸餾水配比為　　　的發(fā)酵液。 (2)制作泡菜時(shí)欲縮短發(fā)酵周期,可加入適量　　　　。在利用光電比色法測(cè)定泡菜亞硝酸鹽含量時(shí),顯色劑由對(duì)氨基苯磺酸與　　　　組成。 (3)在微生物實(shí)驗(yàn)操作中,為了防止污染,往往需要事先進(jìn)行消毒或滅菌。下列是用于消毒處理的是　　　　。 ①外植體　②培養(yǎng)基?、坩t(yī)用注射器?、茏⑸渌幬飼r(shí)的皮膚　⑤接種環(huán)?、奘中g(shù)刀 A.①④　　　　　　　B.①②③ C.③④⑥ D.①②③④⑤⑥ 答案　(1)蛋白胨　醋曲　1∶4　(2)乳酸菌　N-1-萘基乙二胺　(3)A 解析　LB液體培養(yǎng)基成分蛋白胨、酵母提取物、氯化鈉、水;如無(wú)醋桿菌,則可用醋曲代替;酒水比為1∶4;加入適量乳酸菌可縮短發(fā)酵周期;顯色劑由對(duì)氨基苯磺酸與N-1-萘基乙二胺組成;培養(yǎng)基、注射器、接種環(huán)和手術(shù)刀要求滅菌。 4.(2016課標(biāo)全國(guó)Ⅲ,39,15分)某同學(xué)用新鮮的泡菜濾液為實(shí)驗(yàn)材料分離純化乳酸菌。分離純化所用固體培養(yǎng)基中因含有碳酸鈣而不透明,乳酸菌產(chǎn)生的乳酸能溶解培養(yǎng)基中的碳酸鈣?；卮鹣铝袉?wèn)題: (1)分離純化乳酸菌時(shí),首先需要用　　　　對(duì)泡菜濾液進(jìn)行梯度稀釋,進(jìn)行梯度稀釋的理由是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)推測(cè)在分離純化所用的培養(yǎng)基中加入碳酸鈣的作用有　　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　。分離純化時(shí)應(yīng)挑選出　　　　　　　　　　　　的菌落作為候選菌。 (3)乳酸菌在-20 ℃長(zhǎng)期保存時(shí),菌液中常需要加入一定量的　　　　(填“蒸餾水”“甘油”或“碳酸鈣”)。 答案　(1)無(wú)菌水　泡菜濾液中菌的濃度高,直接培養(yǎng)很難分離得到單菌落 (2)鑒別乳酸菌　中和產(chǎn)生的乳酸(或酸)　具有透明圈 (3)甘油 解析　(1)分離純化乳酸菌時(shí),由于泡菜濾液中菌的濃度高,因此需要用無(wú)菌水對(duì)泡菜濾液進(jìn)行梯度稀釋,其目的是將聚集在一起的乳酸菌分散成單個(gè)細(xì)胞,以便在培養(yǎng)基表面形成單菌落。(2)乳酸菌代謝過(guò)程中可產(chǎn)生乳酸,若在培養(yǎng)基中加入碳酸鈣,則碳酸鈣既可以中和乳酸,又可以在乳酸菌菌落的周圍出現(xiàn)明顯透明圈,據(jù)此可以用于乳酸菌的鑒別。(3)乳酸菌在-20 ℃長(zhǎng)期保存時(shí),為了避免水結(jié)冰產(chǎn)生冰晶損傷細(xì)胞,在菌液中常需要加入一定量的甘油。 5.某研究小組以紫葡萄為原料制作葡萄酒的基本流程和裝置示意圖如下: 請(qǐng)回答: (1)制作葡萄漿前,對(duì)葡萄進(jìn)行清洗和用①　　　　色的高錳酸鉀溶液浸泡。制作酵母懸液時(shí),在干酵母中加入少量溫水和極少量蔗糖,待酵母懸液中出現(xiàn)②　　　　即可。 (2)裝瓶后開(kāi)始的一段時(shí)間,發(fā)酵瓶中溶解氧的含量變化是③　　　　。發(fā)酵過(guò)程中,發(fā)酵瓶中酒精的含量變化是④　　　　。 (3)下列關(guān)于裝置中有水彎管作用的敘述,錯(cuò)誤的是⑤　　　　。 A.隔絕氣體出入 B.使發(fā)酵瓶?jī)?nèi)外的壓強(qiáng)基本平衡 C.減少雜菌污染 D.有利于發(fā)酵瓶?jī)?nèi)形成缺氧環(huán)境 (4)實(shí)驗(yàn)中,判斷發(fā)酵完畢的依據(jù)是⑥　　　　。 A.發(fā)酵瓶中pH開(kāi)始下降 B.發(fā)酵瓶中停止出現(xiàn)氣泡 C.發(fā)酵瓶中酒精濃度達(dá)到30% D.發(fā)酵瓶中酵母菌數(shù)量急劇減少 (5)欲利用葡萄酒制作果醋,發(fā)酵瓶中應(yīng)加入的菌種是⑦　　　　,該菌種在⑧　　　　條件下能將乙醇氧化為醋酸。 答案　(1)紅(紫)　氣泡　(2)減少　增加　(3)A　(4)B (5)醋化醋桿菌　有氧 解析　(1)制作酵母菌懸浮液時(shí),在干酵母中加入少量溫水和極少量蔗糖,若懸浮液中出現(xiàn)氣泡,說(shuō)明酵母菌已經(jīng)活化。(2)裝瓶后開(kāi)始的一段時(shí)間,酵母菌進(jìn)行需氧呼吸,瓶?jī)?nèi)的溶氧量減少。隨酵母菌無(wú)氧發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),發(fā)酵瓶中酒精含量增加。(3)裝置中有水彎管可維持發(fā)酵瓶的無(wú)氧環(huán)境,可防止空氣中的雜菌污染發(fā)酵液,同時(shí)也可將發(fā)酵產(chǎn)生的氣體排到瓶外,以維持瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)平衡,A錯(cuò)誤。(4)酵母菌進(jìn)行無(wú)氧發(fā)酵時(shí)有CO2產(chǎn)生,故判斷發(fā)酵完畢的依據(jù)是發(fā)酵瓶中停止出現(xiàn)氣泡。(5)醋化醋桿菌在有氧條件下可以將乙醇轉(zhuǎn)化為乙醛,再將乙醛轉(zhuǎn)化為醋酸。 B組　能力提升 1.回答高產(chǎn)醋化醋桿菌的分離和應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題: (1)培養(yǎng)基的配制:將適量酵母膏、葡萄糖、瓊脂配制成液體在　　　 ℃(1 kg/cm2)條件下高壓蒸氣滅菌20分鐘,使用前再加入適量　　　　和滅菌的碳酸鈣,以利于選擇。 (2)分離:將樣品用　　　　稀釋,并用　　　　將適量稀釋液涂布到培養(yǎng)基中,培養(yǎng)一段時(shí)間出現(xiàn)　　　　,根據(jù)　　　　與碳酸鈣作用形成的透明圈大小進(jìn)行選擇。 (3)在果醋發(fā)酵中需要控制適宜的條件,下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是　　(　　) A.需要通入無(wú)菌空氣,提供有氧環(huán)境 B.在使用高產(chǎn)醋化醋桿菌生產(chǎn)果醋時(shí)可以直接加入果汁 C.發(fā)酵往往需要鋸末等物質(zhì)固定醋桿菌 D.發(fā)酵前需將培養(yǎng)液pH調(diào)至7.0 答案　(1)121　無(wú)水乙醇　(2)無(wú)菌水　玻璃刮刀　單菌落　醋酸　(3)B 解析　高壓蒸汽滅菌法使用溫度是121 ℃;為利于選擇,使用前加入適量無(wú)水乙醇和滅菌的碳酸鈣。將樣品用無(wú)菌水稀釋,并用玻璃刮刀涂布。之后出現(xiàn)單菌落,根據(jù)醋酸與碳酸鈣形成的透明圈大小進(jìn)行選擇。在高產(chǎn)醋化菌生產(chǎn)果醋時(shí)使用的是果酒。 2.在泡菜的腌制過(guò)程中,腌制方法、時(shí)間長(zhǎng)短和溫度高低等都會(huì)影響亞硝酸鹽的含量?；卮饐?wèn)題: (1)泡菜是乳酸菌發(fā)酵的產(chǎn)物,乳酸菌的代謝類型是　　　　　　。 (2)按鹽與清水的一定比例配制鹽水,將鹽水煮沸冷卻后,注入裝好原料的泡菜壇中,同時(shí)加入一定量的“老汁”(陳泡菜水)。將鹽水煮沸冷卻的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;加入“老汁”的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)測(cè)定亞硝酸鹽含量的原理是:在鹽酸酸化條件下,亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)后,與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結(jié)合后形成　　　　色的染料,然后將　　　　反應(yīng)后的樣品與已知濃度的　　　　進(jìn)行目測(cè)比較,大致估算出亞硝酸鹽的含量。 (4)某校興趣小組探究泡菜腌制過(guò)程中亞硝酸鹽含量,其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示( mg/kg): 封壇前 第2天 第4天 第6天 第8天 第10天 第12天 第14天 1號(hào)壇 0.16 0.26 0.60 0.40 0.20 0.16 0.10 0.10 2號(hào)壇 0.16 0.21 0.52 0.42 0.30 0.18 0.15 0.15 3號(hào)壇 0.16 0.32 0.70 0.48 0.30 0.25 0.20 0.20 該興趣小組取3只壇的目的是　　　　　　　　　　　;實(shí)驗(yàn)中泡菜壇中產(chǎn)生的亞硝酸鹽含量變化趨勢(shì)是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)異養(yǎng)厭氧型　(2)煮沸的目的是除去鹽水中的空氣和殺菌,冷卻的目的是防止殺死原料中的乳酸菌　“老汁”中含有大量的乳酸菌,使其在短時(shí)間成為優(yōu)勢(shì)菌　(3)玫瑰紅 顯色　標(biāo)準(zhǔn)液　(4)減少實(shí)驗(yàn)誤差,使結(jié)論更可靠　隨著發(fā)酵的進(jìn)行,亞硝酸鹽含量會(huì)逐漸增加,當(dāng)達(dá)到最高值后,亞硝酸鹽含量會(huì)逐漸減少并趨于穩(wěn)定 解析　(1)泡菜是乳酸菌發(fā)酵的產(chǎn)物,乳酸菌的代謝類型是異養(yǎng)厭氧型。(2)將鹽水煮沸的目的是除去鹽水中的空氣和殺菌。冷卻的目的是防止殺死原料中的乳酸菌?！袄现敝泻写罅康娜樗峋?其在短時(shí)間能成為優(yōu)勢(shì)菌,因此需要加入一定量的“老汁”(陳泡菜水)。(3)在鹽酸酸化條件下,亞硝酸鹽與對(duì)氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)后,與N-1-萘基乙二胺鹽酸鹽結(jié)合成玫瑰紅色的染料。將顯色反應(yīng)后的樣品與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行目測(cè)比較,可以大致估算出泡菜中亞硝酸鹽的含量。(4)該興趣小組取3只壇的目的是減少實(shí)驗(yàn)誤差,使結(jié)論更可靠。根據(jù)表格數(shù)據(jù)分析,隨著發(fā)酵的進(jìn)行,亞硝酸鹽含量會(huì)逐漸增加,當(dāng)達(dá)到最高值后,亞硝酸鹽含量會(huì)逐漸減少并趨于穩(wěn)定。 3.現(xiàn)代人追求高效率、高品質(zhì)的健康生活,因此市場(chǎng)上果汁飲料、果酒、果醋越來(lái)越受到人們的青睞。請(qǐng)回答: (1)在果酒釀造過(guò)程中,發(fā)酵罐先　　　　　　　,促進(jìn)酵母菌大量繁殖,然后密閉,有利于獲得更多的酒精產(chǎn)物。若產(chǎn)物中生成了酒精,使用酸性重鉻酸鉀試劑檢驗(yàn)呈現(xiàn)　　　　色;若要測(cè)定發(fā)酵罐中的酵母菌密度,可以使用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板進(jìn)行計(jì)數(shù),為了獲得較好的觀察效果,需要先對(duì)樣液進(jìn)行　　　　處理。 (2)在果酒釀造過(guò)程中,如果果汁滅菌不嚴(yán)格,含有醋酸菌,在酒精發(fā)酵旺盛時(shí),醋酸菌能否將果汁中的糖發(fā)酵為酸?　　　　(填“能”或“不能”)。請(qǐng)說(shuō)明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若要提高果醋的產(chǎn)量,發(fā)酵過(guò)程中關(guān)鍵要提供　　　　、　　 等條件(答出兩點(diǎn)即可)。 (4)在果汁加工過(guò)程中,添加　　　　　　　　酶可提高出汁率和果汁的澄清度。 答案　(1)通入無(wú)菌空氣　灰綠　稀釋　(2)不能　醋酸菌是好氧細(xì)菌,而果酒發(fā)酵為無(wú)氧環(huán)境,醋酸菌無(wú)法生存　(3)有氧環(huán)境　適宜的溫度和pH　(4)纖維素酶和果膠 解析　(1)在果酒釀造過(guò)程中,先通入無(wú)菌空氣,讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸并大量繁殖;然后密封,讓酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生酒精。橙色的重鉻酸鉀溶液,在酸性條件下與乙醇(酒精)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),變成灰綠色。(2)醋酸菌是好氧細(xì)菌,而果酒發(fā)酵在無(wú)氧環(huán)境條件下進(jìn)行,醋酸菌無(wú)法生存,因此在酒精發(fā)酵旺盛時(shí),醋酸菌不能將果汁中的糖發(fā)酵為酸。(3)醋酸菌是好氧菌,需要較高的溫度,因此發(fā)酵過(guò)程中關(guān)鍵要提供充足的氧氣,控制適宜的溫度和pH等條件。(4)植物細(xì)胞壁的組成成分主要是纖維素和果膠,用纖維素酶和果膠酶處理使纖維素和果膠水解可以提高果汁的澄清度和出汁率。 4.天津獨(dú)流老醋歷史悠久、獨(dú)具風(fēng)味,其生產(chǎn)工藝流程如下圖。 淀粉類 原料成熟 酒醅成熟 醋醅 (1)在糖化階段添加酶制劑需要控制反應(yīng)溫度,這是因?yàn)槊浮　　　　　　　　　? 　　　　　　。 (2)在酒精發(fā)酵階段,需添加酵母菌。在操作過(guò)程中,發(fā)酵罐先通氣,后密閉。通氣能提高　　　　的數(shù)量,有利于密閉時(shí)獲得更多的酒精產(chǎn)物。 (3)在醋酸發(fā)酵階段,獨(dú)流老醋采用獨(dú)特的分層固體發(fā)酵法,發(fā)酵30天。工藝如下。 ①發(fā)酵過(guò)程中,定期取樣測(cè)定醋酸桿菌密度變化,趨勢(shì)如圖。據(jù)圖分析,與顛倒前相比,B層醋酸桿菌在顛倒后密度變化的特點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　　,由此推測(cè),影響醋酸桿菌密度變化的主要環(huán)境因素是　　　　　　　　　　。 ②乳酸含量高是獨(dú)流老醋風(fēng)味獨(dú)特的重要成因。發(fā)酵過(guò)程中,發(fā)酵缸中層的醋醅有利于乳酸菌繁殖,積累乳酸。 ③成熟醋醅中乳酸菌的種類明顯減少,主要原因是發(fā)酵后期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗等環(huán)境因素的改變,加劇了不同種類乳酸菌的　　　　,淘汰了部分乳酸菌種類。 答案　(1)在最適溫度條件下催化能力最強(qiáng)　(2)酵母菌　(3)先快速增長(zhǎng)后趨于穩(wěn)定　氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、pH　顛倒前的B層和顛倒后的A(或不翻動(dòng),或下)　種間競(jìng)爭(zhēng)(或競(jìng)爭(zhēng)) 解析　(1)因酶在最適溫度下的催化能力最強(qiáng),故發(fā)酵過(guò)程中需控制好反應(yīng)溫度。(2)酵母菌是兼性厭氧型微生物,在有氧條件下分解有機(jī)物釋放能量多,繁殖快。(3)曲線圖顯示,與翻動(dòng)前相比,B層在翻動(dòng)后醋酸桿菌密度先快速增加而后趨于穩(wěn)定,對(duì)比翻動(dòng)前后B層醋酸桿菌所處環(huán)境條件知,影響醋酸桿菌密度變化的主要環(huán)境因素有氧氣濃度、pH及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量等。乳酸菌是厭氧型微生物,處于發(fā)酵缸下層的醋醅有利于乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生乳酸。隨著發(fā)酵時(shí)間的推移,環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少,代謝廢物增多,微生物生存條件惡劣,不同種乳酸菌間的競(jìng)爭(zhēng)加劇,部分菌種因不適應(yīng)環(huán)境而被淘汰。