1、第32讲生物技术在食品加工中的应用A组基础过关1.下图是探究果酒与果醋发酵的装置示意图。下列相关叙述不正确的是()A.改变通入气体种类,可以研究呼吸作用类型对发酵的影响B.果酒发酵中期通入N2,酵母菌将从有氧呼吸转变为无氧呼吸C.果醋的发酵周期与实验设定的温度密切相关D.气体入口与气体出口可以交换使用答案D发酵时气体入口连接充气泵,输入无菌空气,与其相连的导管需要插入到发酵液中; 制酒时关闭充气口,气体出口用来排除出CO2,与其相连的导管不能没入发酵液,故气体入口与气体出口不能交换使用,D选项错误。2.不同浓度还原型谷胱甘肽(GSH)处理对甘蓝泡菜中硝酸还原酶(NR)活性和亚硝酸盐含量的影响如
2、图所示。请回答:(1)甘蓝泡菜的腌制和样品处理:腌制甘蓝泡菜时,所用盐水需煮沸,其目的是。甘蓝样品处理过程中,加硫酸锌产生沉淀后,水浴加热的目的是。然后冷却至室温,用滤纸过滤,用水淋洗23次,将在容量瓶中定容。(2)测定亚硝酸盐含量:取10 mL样品溶液,进行显色处理。用光程为1 cm的在550 nm处测定光密度值。(3)甘蓝泡菜发酵过程中NR活性和亚硝酸盐含量均呈的趋势。添加不同浓度的GSH处理均可NR活性和亚硝酸盐含量的峰值。当添加GSH的质量分数较低时,NR活性和亚硝酸盐含量随着GSH浓度的增大而。答案(1)杀灭杂菌(去除氧气)进一步让蛋白质沉淀滤液和洗涤液(2)比色杯(3)先上升后下降
3、抑制降低解析(1)腌制甘蓝泡菜时,所用盐水需煮沸,从而杀灭杂菌(去除氧气)。甘蓝样品处理过程中,加硫酸锌产生沉淀后,水浴加热进一步让蛋白质沉淀。然后冷却至室温,用滤纸过滤,用水淋洗23次,将滤液和洗涤液在容量瓶中定容。(2)测定亚硝酸盐含量:取10 mL样品溶液,进行显色处理。用光程为1 cm的比色杯在550 nm处测定光密度值。(3)甘蓝泡菜发酵过程中NR活性和亚硝酸盐含量均呈先上升后下降的趋势。添加不同浓度的GSH处理均可抑制NR活性和亚硝酸盐含量的峰值。当添加GSH的质量分数较低时,NR活性和亚硝酸盐含量随着GSH浓度的增大而降低。3.回答与生物技术实践有关的问题:(1)制作果醋时,需事
4、先将醋化醋杆菌进行培养,可在含酵母提取物、甘露醇等的液体培养基中扩大菌种数量。如未能获得醋杆菌,则可用代替。然后加入果酒与蒸馏水配比为的发酵液。(2)制作泡菜时欲缩短发酵周期,可加入适量。在利用光电比色法测定泡菜亚硝酸盐含量时,显色剂由对氨基苯磺酸与组成。(3)在微生物实验操作中,为了防止污染,往往需要事先进行消毒或灭菌。下列是用于消毒处理的是。外植体培养基医用注射器注射药物时的皮肤接种环手术刀A.B.C.D.答案(1)蛋白胨醋曲14(2)乳酸菌N-1-萘基乙二胺(3)A解析LB液体培养基成分蛋白胨、酵母提取物、氯化钠、水;如无醋杆菌,则可用醋曲代替;酒水比为14;加入适量乳酸菌可缩短发酵周期
5、;显色剂由对氨基苯磺酸与N-1-萘基乙二胺组成;培养基、注射器、接种环和手术刀要求灭菌。4.(2016课标全国,39,15分)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题:(1)分离纯化乳酸菌时,首先需要用对泡菜滤液进行梯度稀释,进行梯度稀释的理由是。(2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有和。分离纯化时应挑选出的菌落作为候选菌。(3)乳酸菌在-20 长期保存时,菌液中常需要加入一定量的(填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。答案(1)无菌水泡菜滤液中菌的浓度高,直接培养很难分离得到
6、单菌落(2)鉴别乳酸菌中和产生的乳酸(或酸)具有透明圈(3)甘油解析(1)分离纯化乳酸菌时,由于泡菜滤液中菌的浓度高,因此需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释,其目的是将聚集在一起的乳酸菌分散成单个细胞,以便在培养基表面形成单菌落。(2)乳酸菌代谢过程中可产生乳酸,若在培养基中加入碳酸钙,则碳酸钙既可以中和乳酸,又可以在乳酸菌菌落的周围出现明显透明圈,据此可以用于乳酸菌的鉴别。(3)乳酸菌在-20 长期保存时,为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞,在菌液中常需要加入一定量的甘油。5.某研究小组以紫葡萄为原料制作葡萄酒的基本流程和装置示意图如下:请回答:(1)制作葡萄浆前,对葡萄进行清洗和用色的高锰酸钾
7、溶液浸泡。制作酵母悬液时,在干酵母中加入少量温水和极少量蔗糖,待酵母悬液中出现即可。(2)装瓶后开始的一段时间,发酵瓶中溶解氧的含量变化是。发酵过程中,发酵瓶中酒精的含量变化是。(3)下列关于装置中有水弯管作用的叙述,错误的是。A.隔绝气体出入B.使发酵瓶内外的压强基本平衡C.减少杂菌污染D.有利于发酵瓶内形成缺氧环境(4)实验中,判断发酵完毕的依据是。A.发酵瓶中pH开始下降B.发酵瓶中停止出现气泡C.发酵瓶中酒精浓度达到30%D.发酵瓶中酵母菌数量急剧减少(5)欲利用葡萄酒制作果醋,发酵瓶中应加入的菌种是,该菌种在条件下能将乙醇氧化为醋酸。答案(1)红(紫)气泡(2)减少增加(3)A(4)
8、B(5)醋化醋杆菌有氧解析(1)制作酵母菌悬浮液时,在干酵母中加入少量温水和极少量蔗糖,若悬浮液中出现气泡,说明酵母菌已经活化。(2)装瓶后开始的一段时间,酵母菌进行需氧呼吸,瓶内的溶氧量减少。随酵母菌无氧发酵时间的延长,发酵瓶中酒精含量增加。(3)装置中有水弯管可维持发酵瓶的无氧环境,可防止空气中的杂菌污染发酵液,同时也可将发酵产生的气体排到瓶外,以维持瓶内外压强平衡,A错误。(4)酵母菌进行无氧发酵时有CO2产生,故判断发酵完毕的依据是发酵瓶中停止出现气泡。(5)醋化醋杆菌在有氧条件下可以将乙醇转化为乙醛,再将乙醛转化为醋酸。B组能力提升1.回答高产醋化醋杆菌的分离和应用的相关问题:(1)
9、培养基的配制:将适量酵母膏、葡萄糖、琼脂配制成液体在 (1 kg/cm2)条件下高压蒸气灭菌20分钟,使用前再加入适量和灭菌的碳酸钙,以利于选择。(2)分离:将样品用稀释,并用将适量稀释液涂布到培养基中,培养一段时间出现,根据与碳酸钙作用形成的透明圈大小进行选择。(3)在果醋发酵中需要控制适宜的条件,下列相关叙述错误的是()A.需要通入无菌空气,提供有氧环境B.在使用高产醋化醋杆菌生产果醋时可以直接加入果汁C.发酵往往需要锯末等物质固定醋杆菌D.发酵前需将培养液pH调至7.0答案(1)121无水乙醇(2)无菌水玻璃刮刀单菌落醋酸(3)B解析高压蒸汽灭菌法使用温度是121 ;为利于选择,使用前加
10、入适量无水乙醇和灭菌的碳酸钙。将样品用无菌水稀释,并用玻璃刮刀涂布。之后出现单菌落,根据醋酸与碳酸钙形成的透明圈大小进行选择。在高产醋化菌生产果醋时使用的是果酒。2.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。回答问题:(1)泡菜是乳酸菌发酵的产物,乳酸菌的代谢类型是。(2)按盐与清水的一定比例配制盐水,将盐水煮沸冷却后,注入装好原料的泡菜坛中,同时加入一定量的“老汁”(陈泡菜水)。将盐水煮沸冷却的目的是;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
11、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):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0.160.260.600.400.200.160.100.102号坛0.160.210.520.420.300.180.150.153号坛0.160.320.700.480.300.250.200.20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变化趋势是。答案(1)异养厌氧型(2)煮沸的目的是除去盐水中的空气和杀菌,冷却的目的是防止杀死原料中的乳酸菌“老汁”中含
12、有大量的乳酸菌,使其在短时间成为优势菌(3)玫瑰红显色标准液(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(1)泡菜是乳酸菌发酵的产物,乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型。(2)将盐水煮沸的目的是除去盐水中的空气和杀菌。冷却的目的是防止杀死原料中的乳酸菌。“老汁”中含有大量的乳酸菌,其在短时间能成为优势菌,因此需要加入一定量的“老汁”(陈泡菜水)。(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液进行目测比较,可以大致估算出泡
13、菜中亚硝酸盐的含量。(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。3.现代人追求高效率、高品质的健康生活,因此市场上果汁饮料、果酒、果醋越来越受到人们的青睐。请回答:(1)在果酒酿造过程中,发酵罐先,促进酵母菌大量繁殖,然后密闭,有利于获得更多的酒精产物。若产物中生成了酒精,使用酸性重铬酸钾试剂检验呈现色;若要测定发酵罐中的酵母菌密度,可以使用血细胞计数板进行计数,为了获得较好的观察效果,需要先对样液进行处理。(2)在果酒酿造过程中,如果果汁灭菌不严格,含有醋酸菌,在酒精发
14、酵旺盛时,醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为酸?(填“能”或“不能”)。请说明理由:。(3)若要提高果醋的产量,发酵过程中关键要提供、 等条件(答出两点即可)。(4)在果汁加工过程中,添加酶可提高出汁率和果汁的澄清度。答案(1)通入无菌空气灰绿稀释(2)不能醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵为无氧环境,醋酸菌无法生存(3)有氧环境适宜的温度和pH(4)纤维素酶和果胶解析(1)在果酒酿造过程中,先通入无菌空气,让酵母菌进行有氧呼吸并大量繁殖;然后密封,让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应,变成灰绿色。(2)醋酸菌是好氧细菌,而果酒发酵在无氧环境条件下进行,
15、醋酸菌无法生存,因此在酒精发酵旺盛时,醋酸菌不能将果汁中的糖发酵为酸。(3)醋酸菌是好氧菌,需要较高的温度,因此发酵过程中关键要提供充足的氧气,控制适宜的温度和pH等条件。(4)植物细胞壁的组成成分主要是纤维素和果胶,用纤维素酶和果胶酶处理使纤维素和果胶水解可以提高果汁的澄清度和出汁率。4.天津独流老醋历史悠久、独具风味,其生产工艺流程如下图。淀粉类原料成熟酒醅成熟醋醅(1)在糖化阶段添加酶制剂需要控制反应温度,这是因为酶。(2)在酒精发酵阶段,需添加酵母菌。在操作过程中,发酵罐先通气,后密闭。通气能提高的数量,有利于密闭时获得更多的酒精产物。(3)在醋酸发酵阶段,独流老醋采用独特的分层固体发
16、酵法,发酵30天。工艺如下。发酵过程中,定期取样测定醋酸杆菌密度变化,趋势如图。据图分析,与颠倒前相比,B层醋酸杆菌在颠倒后密度变化的特点是,由此推测,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素是。乳酸含量高是独流老醋风味独特的重要成因。发酵过程中,发酵缸中层的醋醅有利于乳酸菌繁殖,积累乳酸。成熟醋醅中乳酸菌的种类明显减少,主要原因是发酵后期营养物质消耗等环境因素的改变,加剧了不同种类乳酸菌的,淘汰了部分乳酸菌种类。答案(1)在最适温度条件下催化能力最强(2)酵母菌(3)先快速增长后趋于稳定氧气、营养物质、pH颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动,或下)种间竞争(或竞争)解析(1)因酶在最适温度下的催化能力最强,故发酵过程中需控制好反应温度。(2)酵母菌是兼性厌氧型微生物,在有氧条件下分解有机物释放能量多,繁殖快。(3)曲线图显示,与翻动前相比,B层在翻动后醋酸杆菌密度先快速增加而后趋于稳定,对比翻动前后B层醋酸杆菌所处环境条件知,影响醋酸杆菌密度变化的主要环境因素有氧气浓度、pH及营养物质含量等。乳酸菌是厌氧型微生物,处于发酵缸下层的醋醅有利于乳酸菌发酵产生乳酸。随着发酵时间的推移,环境中营养物质减少,代谢废物增多,微生物生存条件恶劣,不同种乳酸菌间的竞争加剧,部分菌种因不适应环境而被淘汰。