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专题２７生物技术在食品加工中的应用真题多维细目表真题涉分考点生物技术在食品加工中的应用题型难度设题情境试题结构素养要素２０１７浙江１１月选考ꎬ３２(一)７果酒及果醋的制作非选择难酿酒与制醋逐级探究生命观念ꎻ科学探究２０１７浙江４月选考ꎬ３２(一)７泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定非选择中泡菜腌制和亚硝酸盐的测定逐级探究生命观念ꎻ科学探究２０１６浙江自选ꎬ１７１０果酒及果醋的制作非选择中葡萄酒制作逐级探究生命观念ꎻ科学探究五年均分４.８考频常见考法命题规律与趋势０１考查内容本专题主要考查果酒及果醋的制作、泡菜的腌制和亚硝酸的测定ꎮ０２考频赋分本专题为高频考点ꎬ选考分值为７分ꎮ０３题型难度题型以非选择题形式出现ꎬ试题整体难度多为中等ꎮ０４命题特点设题情境多结合生产生活实际ꎬ考查学生的科学探究、知识迁移等能力ꎮ０５核心素养多考查生命观念和科学探究ꎮ０６命题趋势预计２０２０年高考中ꎬ果酒及果醋的制作、泡菜的腌制和亚硝酸盐的测定技术在生产中的应用将是考查的重点ꎬ科学思维的比重可能会增加ꎮ典例分析解读１３２ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)对应学生用书起始页码Ｐ２６６考点生物技术在食品加工中的应用 一、果酒及果醋的制作１.果酒制作的原理(１)在有氧条件下ꎬ酵母菌进行需氧呼吸ꎬ大量繁殖ꎬ反应式为:Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋６Ｏ２酶→６ＣＯ２＋６Ｈ２Ｏꎮ(２)在无氧条件下ꎬ酵母菌能进行酒精发酵ꎬ反应式为Ｃ６Ｈ１２Ｏ６酶→２Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋２ＣＯ２ꎮ２.果醋制作的原理(１)当氧气、糖源充足时ꎬ醋杆菌将糖分解成醋酸ꎬ其反应式为Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋２Ｏ２酶→２ＣＨ３ＣＯＯＨ＋２ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏꎮ(２)当缺少糖源时ꎬ醋杆菌将乙醇变为乙醛ꎬ再将乙醛变为醋酸ꎮ３.流程挑选新鲜的水果(如葡萄)→冲洗→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵 ↓ ↓ 果酒 果醋４.酒精发酵和醋酸发酵的比较比较项目酒精发酵醋酸发酵微生物酵母菌醋杆菌条件无氧有氧实验现象气味和味道酒味酸味气泡和泡沫有气泡和泡沫无气泡和泡沫发酵液颜色浑浊浑浊ꎬ液面形成白色菌膜联系酒精发酵为醋酸发酵提供乙醇 二、泡菜的腌制１.主要作用菌类:假丝酵母和乳酸菌ꎮ２.泡菜的制作各种蔬菜洗净切成３~４ｃｍ长的小块→洗净的泡菜罐→发酵→成品→测亚硝酸盐含量↑盐水、糖和调味品 三、亚硝酸盐的定量测定１.亚硝酸的产生在无氧条件下ꎬ微生物利用菜中的糖和其他营养物质进行发酵ꎬ发酵产物有有机酸和醇类物质等ꎬ其中也有亚硝酸ꎮ亚硝酸盐存在于泡菜等各种腌制食品中ꎮ２.实验原理亚硝酸盐可与对氨基苯磺酸发生重氮化反应ꎬ这一产物再与Ｎ－１－萘基乙二胺偶联ꎬ形成紫红色产物ꎬ可用光电比色法定量ꎮ３.实验步骤(１)样品处理:将腌制的泡菜２５ｇ及少量泡菜汤ꎬ在匀浆机中打成匀浆ꎬ过滤后调ｐＨ至８.０→加硫酸锌溶液２５ｍＬ→混匀ꎬ如不产生白色沉淀ꎬ再加氢氧化钠溶液至产生白色沉淀→水浴加热至６０℃→１０ｍｉｎ后ꎬ令其冷却至室温ꎬ然后过滤淋洗ꎬ取滤液和洗涤液定容ꎮ(２)测定:１０ｍＬ样品溶液＋４.５ｍＬ氯化铵缓冲液＋２.５ｍＬ６０％乙酸溶液＋５ｍＬ显色液→定容于２５ｍＬ容量瓶→暗处静置２５ｍｉｎ→５５０ｎｍ处测定光密度值(以１０ｍＬ水为空白对照)ꎮ(３)标准曲线的绘制:以亚硝酸钠质量为横坐标、以光密度值为纵坐标ꎬ绘制标准曲线ꎮ(４)计算公式:Ｘ１＝(ｍ２×Ｖ１)/(ｍ１×Ｖ２)Ｘ１:样品中亚硝酸盐含量ꎬ单位ｍｇ/ｋｇꎻｍ１:样品质量ꎬ单位ｇꎻｍ２:通过标准曲线得到的亚硝酸盐质量ꎬ单位μｇꎻＶ１:样品处理液总体积ꎻＶ２:测定用样品液体积ꎮ 四、果酒、果醋和泡菜的制作比较比较项目果酒的制作果醋的制作泡菜的制作作用菌类酵母菌(真菌)醋杆菌(细菌)假丝酵母和乳酸菌原理酵母菌在无氧的条件下将葡萄糖氧化成乙醇ꎬ而且当培养液中乙醇浓度为１６％时ꎬ酵母菌死亡醋杆菌在有氧条件下将乙醇氧化为醋酸乳酸菌和假丝酵母将糖转化为有机酸和醇类等物质注意事项(１)果酒制作过程中ꎬ紫葡萄在用高锰酸钾溶液浸泡后ꎬ一定要用清水将高锰酸钾溶液冲洗干净ꎻ(２)将葡萄浆放入发酵瓶中ꎬ装量不能超过２/３(１)果醋发酵时ꎬ通气孔需塞上脱脂棉球ꎬ以过滤空气ꎻ(２)醋杆菌培养物与酒—水混合物混匀后需将ｐＨ调至７.０制作泡菜时ꎬ用水密封坛口ꎬ以保证坛内的无氧环境ꎬ利于乳酸菌发酵 (１)①为什么泡菜坛内有时会长一层白膜?②泡菜的制作中加入白酒有什么作用?③用水封闭坛口起什么作用?提示:①形成白膜是由于产膜酵母的繁殖ꎮ酵母菌是兼性厌氧微生物ꎬ泡菜发酵液营养丰富ꎬ其表面氧气含量也很丰富ꎬ适合酵母菌繁殖ꎮ②白酒可抑制泡菜表面杂菌的生长ꎬ它也是一种调味剂ꎬ可增加醇香感ꎮ③用水封闭坛口起着使坛内与坛外空气隔绝的作用ꎮ这样ꎬ有利于坛内蔬菜中天然存在的乳酸菌进行乳酸发酵ꎮ如不封闭ꎬ则会有许多好氧细菌生长ꎬ蔬菜会腐烂ꎮ(２)亚硝酸盐与人体健康有什么关系?提示:膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康ꎬ但是ꎬ当人体摄入的亚硝酸盐总量达到０.３~０.５ｇ时ꎬ会引起中毒ꎻ当摄入总量达到３ｇ时ꎬ会引起死亡ꎮ膳食中的绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿排出ꎬ只有在特定的条件下(适宜的ｐＨ、温度和一定的微生物作用)ꎬ才会转变成致癌物———亚硝胺ꎮ专题２７ 生物技术在食品加工中的应用１３３ 对应学生用书起始页码Ｐ２６８制作果酒、果醋和泡菜(科学探究)１.制作果酒方法一:用葡萄制作葡萄酒步骤①冲洗:取２.５~５ｋｇ成熟的紫葡萄用水洗净ꎬ再在鲜红紫色的高锰酸钾溶液中浸泡约５ｍｉｎꎬ再用清水冲洗ꎮ沥去水分ꎬ待用ꎮ②榨汁:用多功能榨汁机以低速(勿用高速ꎬ以免将籽打碎)将葡萄打成浆状(也可用杵和研钵捣烂)ꎮ③制作酵母悬液:将适量干酵母(２.５ｋｇ葡萄约用１ｇ干酵母)放在一小烧杯中ꎬ加入少量温水(４０℃)ꎬ使干酵母成为糊状ꎮ为使酵母迅速发生作用ꎬ可加少许(一小撮)蔗糖ꎬ混匀ꎬ放置片刻ꎬ待酵母悬液中出现气泡即可ꎮ④装瓶:将葡萄浆放入发酵瓶中ꎬ装量不要超过２/３ꎬ再加入酵母悬液ꎬ搅拌均匀ꎮ瓶上加塞ꎬ塞上有孔ꎬ孔中插一弯曲的玻璃管ꎮ瓶上所加玻璃管最好是弯曲的ꎬ否则效果较差ꎮ⑤酒精发酵:发酵温度控制在２５℃~３０℃ꎬ发酵时间２~３天ꎮ当瓶内停止出现气泡ꎬ表示发酵完毕ꎮ发酵温度偏低ꎬ则发酵时间相对延长ꎬ若温度高于３０℃ꎬ要采取降温措施ꎬ否则酒的风味不佳ꎮ⑥过滤、分装、保存:将发酵液(浑浊)用两层纱布过滤ꎬ除去葡萄皮和籽ꎮ同时可用干净的手挤压滤渣ꎬ以获取尽可能多的葡萄酒ꎮ将获得的滤液(仍浑浊)分装到１~２Ｌ的细口瓶中ꎬ加盖密封ꎬ静置ꎮ待沉淀后ꎬ上清液即为葡萄酒(清澈)ꎬ常温下可保存１~２年ꎮ２.制作果酒方法二:用果汁制作果酒用此法制得的果酒的乙醇含量较高(约１５％)ꎬ糖含量也较高ꎮ(１)步骤①制取果汁:将苹果切成大块ꎬ用多功能榨汁机打碎ꎬ用两层纱布过滤即成果汁ꎮ②配料(以１Ｌ果汁为原料):向２Ｌ左右发酵瓶中加２００ｇ蔗糖ꎬ倒入果汁ꎬ转动发酵瓶使蔗糖溶解ꎬ倒入酵母悬液(约１ｇ干酵母)ꎬ混匀ꎬ加盖ꎮ③发酵:３天后可见到气泡冒出ꎬ１０天后剧烈的发酵停止ꎬ取出果酒过滤和分装ꎮ(２)注意事项①发酵开始时ꎬ微生物的需氧呼吸会使瓶内出现负压ꎬ该情况不能持续出现３天以上ꎮ若３天后还看不到气泡冒出ꎬ必须加入更多酵母ꎬ使发酵作用尽快发生ꎮ②静置５~６个月后ꎬ酵母下沉ꎬ上清液即为果酒ꎬ可用虹吸法取出ꎮ ３.用果酒制果醋(１)实验步骤把８００ｍＬ酒—水混合物倒入甲瓶中→醋酸发酵在乙瓶中进行(将适量醋化醋杆菌的培养物或醋曲悬液加在２００ｍＬ酒—水混合物中混匀ꎬ调ｐＨ至７.０后倒入乙瓶中ꎬ使锯末均匀湿透)→将水族箱通气泵与②连接ꎬ通气不必太快→４８ｈ后ꎬ用ｐＨ试纸检查乙瓶中流出液的ｐＨꎬ若明显呈酸性→调节甲与乙间的双通活塞ꎬ使由甲瓶滴入乙瓶的液体流量约为每５ｍｉｎ１滴ꎬ调节乙与丙间③处的螺旋夹ꎬ使流出液量为每５ｍｉｎ１滴→每天用ｐＨ试纸检测流出液的ｐＨ→至流出液ｐＨ不再减小或甲瓶液体全部流入乙瓶→停止实验ꎮ(２)果酒、果醋制作装置的比较果酒的制作果醋的制作发酵装置说明①装水的弯曲的玻璃管可防止氧气进入ꎬ用水封闭起着防止被空气中杂菌污染的作用ꎻ厌氧发酵过程中产生的ＣＯ２气体可以从装有水的玻璃管中出去ꎬ减小瓶中压力ꎮ②在发酵瓶(罐)中留有一定的空间(大约１/３)ꎬ可以给酵母菌提供氧气ꎬ使其进行需氧呼吸ꎬ为酵母菌的生长、增殖提供能量ꎮ酵母菌迅速增殖ꎬ缩短发酵时间ꎮ③在产生酒精的阶段要求严格的无氧环境ꎬ此阶段如果有氧气ꎬ则会抑制酒精发酵①图示中乙瓶为发酵瓶ꎬ醋酸发酵在其中进行ꎮ②果醋制作过程中要求始终通氧气ꎬ因为醋杆菌是好氧细菌ꎬ缺氧时醋杆菌的生长、增殖都会受到影响ꎬ另外醋酸的生成也会受到影响１３４ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书) 有关果酒、果醋制作的易错点(１)葡萄的冲洗与去梗:应先冲洗ꎬ然后再除去枝梗ꎬ以避免除去枝梗时引起葡萄破损ꎬ增加被杂菌污染的机会ꎮ对于果酒的自然发酵ꎬ冲洗不要反复进行ꎬ否则会使酵母菌数量减少ꎬ发酵周期延长ꎬ产生的乙醇含量下降ꎮ(２)为防止发酵液被污染ꎬ发酵瓶要用７０％乙醇消毒ꎮ(３)葡萄汁装入发酵瓶时ꎬ要留１/３的空间ꎮ ４.泡菜的腌制(１)实验步骤①各种菜洗净切成３~４ｃｍ长的小块ꎮ②将泡菜坛洗净ꎬ并用热水洗坛内壁两次ꎮ③将各种蔬菜、盐水、糖及调味品放入坛中ꎬ混合均匀ꎮ④将坛口用水封好ꎬ防止外界空气进入ꎮ⑤腌制１周左右即可开坛食用ꎬ也可随时加入新鲜蔬菜ꎬ不断取用ꎮ(２)泡菜腌制过程中ꎬ乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化发酵时期乳酸菌乳酸亚硝酸盐发酵初期少(有Ｏ２ꎬ乳酸菌活动受抑制)少增加(硝酸盐还原菌的作用)发酵中期最多(乳酸抑制其他菌活动)积累增多、ｐＨ下降下降(硝酸盐还原菌活动受抑制ꎬ部分亚硝酸盐被分解)发酵后期减少(乳酸继续积累ꎬｐＨ继续下降ꎬ抑制乳酸菌活动)继续增多ꎬｐＨ继续下降下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制) ①若要使发酵快些ꎬ可将蔬菜在开水中浸１ｍｉｎ后入坛ꎬ再加上一些白酒ꎮ②如果加入一些已经腌制过的泡菜汁更好ꎬ这相当于接种已经扩增的发酵菌ꎬ可减少腌制时间ꎮ③制作泡菜时ꎬ需密封坛口ꎬ以保证坛内是无氧环境ꎬ利于乳酸菌发酵ꎮ④亚硝酸盐是由硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的ꎬ而不是硝化细菌氧化氨形成的ꎮ如图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程和发酵装置示意图ꎮ请回答下列问题:(１)过程①需要先清洗后切块ꎬ以减少 ꎬ过程③发酵所需的微生物是 ꎬ产生的酒精可以与 (试剂)发生显色反应ꎮ(２)过程④为醋酸发酵ꎬ在变酸的酒表面观察到的菌膜是 在液面大量繁殖而形成的ꎮ若要对该菌进行初步分离纯化ꎬ比较便捷的操作是采用 (填“划线分离”或“涂布分离”)法把它们接种到 (填“固体”或“液体”)培养基上ꎬ经培养得到肉眼可见的菌落ꎮ(３)在发酵装置示意图中ꎬ进行过程④需要将装置中的充气口开关 ꎮ果醋的制作是否成功ꎬ除了通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定外ꎬ还可以通过检测和比较 进一步鉴定ꎮ思路导引 解析 (１)过程①中应先清洗后切块ꎬ如果先切块ꎬ则内部组织容易被杂菌污染ꎮ过程③为苹果汁发酵产生苹果酒的过程ꎬ需要酵母菌的参与ꎮ酒精可以与酸性重铬酸钾反应变成灰绿色ꎮ(２)过程④是醋酸发酵ꎬ醋杆菌是好氧菌ꎬ因此在变酸的酒表面观察到的菌膜是醋杆菌繁殖形成的ꎮ分离纯化醋杆菌ꎬ较简单的方法是利用划线分离法将菌种接种到固体培养基上ꎬ观察菌落的特征ꎮ(３)醋杆菌是好氧菌ꎬ醋酸发酵时ꎬ需要将发酵装置中的充气口开关打开ꎮ醋酸发酵产生了大量的醋酸ꎬ可以通过检测和比