2021高三统考人教生物一轮（经典版）学案：选修1第11单元　第39讲　生物技术在食品加工方面的应用


选修1　生物技术实践
第十一单元 生物技术实践
第39讲　生物技术在食品加工及其他方面的应用
[考纲明细]　1.从生物材料中提取某些特定的成分　2.运用发酵加工食品的基本方法　3.测定食品加工中可能产生的有害物质
知识自主梳理
一　　果酒和果醋的制作
1．菌种的比较
比较项目
菌种
生物类群
代谢类型
菌种来源
果酒制作
酵母菌
真核生物
异养兼性厌氧型
附着在葡萄皮上的酵母菌
果醋制作
醋酸菌
原核生物
异养需氧型
变酸的酒表面的菌膜
2．制作原理与发酵条件的比较




果酒制作
果醋制作
发酵原理
有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖：C6H12O6＋6O2
6CO2＋6H2O；
无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精：C6H12O6
2C2H5OH＋2CO2
氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的葡萄糖分解成醋酸：
C6H12O6＋2O2
2CH3COOH＋2CO2＋2H2O；
缺少糖源、氧气充足时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸：C2H5OH＋O2
CH3COOH＋H2O
温度
发酵温度18～25 ℃，繁殖最适温度20 ℃左右
最适生长温度30～35 ℃
气体
前期需要氧气，后期不需要氧气
需要充足的氧气
时间
10～12 d
7～8 d

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　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；其次，防止发酵过程中产生CO2造成瓶内压力增大，导致发酵液的溢出。
3．制作果酒和果醋的发酵装置分析
装置图
结构或操作
目的

设置开关的充气口
醋酸发酵时连接充气泵，输入无菌空气；制酒时关闭充气口
排气口
用来排出CO2
长而弯曲的胶管
防止空气中微生物的污染
出料口
便于取料，及时监测发酵进行的情况
注：若用简易的发酵装置，每隔一段时间排气时只需拧松瓶盖，不要打开瓶盖。
4.果酒和果醋的制作过程


为什么要先冲洗葡萄后去枝梗？为什么冲洗葡萄的次数不能过多？
提示　先冲洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会；以防将葡萄皮上的野生型酵母菌冲洗掉。
5．结果鉴定
(1)可通过嗅闻、观察和品尝初步鉴定(可能的结果如下)
项目
酒精发酵
醋酸发酵
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
发酵液状态
浑浊
浑浊，液面形成白色菌膜
(2)进一步鉴定
①酒精发酵的结果检测：
a．检测试剂：重铬酸钾。
b．检测条件：酸性。
c．实验现象：呈现灰绿色。
d．检验步骤：先在试管中加入发酵液2 mL，再滴入物质的量浓度为3 mol/L的H2SO43滴，振荡混匀，最后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管，观察颜色变化。
②醋酸发酵的结果检测：可通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。
二　　腐乳的制作
1．腐乳的制作原理
(1)菌种：腐乳的发酵中起主要作用的是毛霉，其新陈代谢类型是异养需氧型。
(2)原理：毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶。蛋白酶能将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸；脂肪酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
2．腐乳的制作流程

↓

↓

↓
用酒精灯对瓶口灭菌后密封

腐乳的制作如何防止杂菌污染？
提示　①用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒；②装瓶时，操作要迅速小心，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。
3．控制制作腐乳材料的用量
项目
说明
水的控制
豆腐含水量约70%，用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形；含水量过低，则不利于毛霉的生长
盐的控制
盐浓度过高会影响腐乳的口味；盐浓度过低，不足以抑制微生物生长，腐乳易腐败变质
酒的控制
酒精含量过高，使腐乳成熟期延长。酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，杂菌繁殖快，豆腐易腐败
三　　制作泡菜并检测亚硝酸盐的含量
1．泡菜的制作原理
(1)菌种：乳酸菌。
(2)发酵原理：在无氧条件下，将葡萄糖分解成乳酸。
反应式：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。
(3)腌制条件：控制腌制的时间、温度和食盐的用量，防止杂菌污染，严格密封。

泡菜制作中如何营造无氧环境？如果不是无氧环境会有什么结果？
提示　选择的泡菜坛要密封性好；加入蔬菜后要注入煮沸冷却的盐水，使盐水没过全部菜料；盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满清水。如不是无氧环境，则会有许多需氧菌生长，蔬菜会腐烂。
2．泡菜的制作流程

3．测定亚硝酸盐含量的原理及操作步骤
(1)亚硝酸盐与人体健康的关系：当摄入总量较多时，可引起中毒或死亡；在特定条件下可转化为致癌物——亚硝胺。
(2)检测方法：比色法。
(3)检测原理
①有关反应：NO＋对氨基苯磺酸生成物；
生成物＋N－1－萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料。
②判断方法：观察样品颜色变化，并与标准显色液比较，然后估算亚硝酸盐含量。
(4)检测步骤：配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。
(5)结果分析

①AB段：坛内环境有利于硝酸盐还原菌的繁殖，将硝酸盐还原为亚硝酸盐，曲线上升。
②BC段：由于乳酸菌的大量繁殖，产生乳酸，对硝酸盐还原菌产生抑制作用，同时形成的亚硝酸盐又被分解，曲线下降，直至稳定。
四　　植物有效成分的提取
1．植物芳香油
(1)植物芳香油的主要化学成分是萜类化合物及其衍生物，特点是挥发性强，易溶于有机溶剂。
(2)提取方法：蒸馏、压榨和萃取等。
2．玫瑰精油的提取

3．橘皮精油的提取

4．胡萝卜素的提取

　
1．在石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳(沸点分别为90～120 ℃、77 ℃、35 ℃、80 ℃和76 ℃)这几种溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
提示　在这五种溶剂中，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。胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，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。
2．为什么橘皮精油和胡萝卜素的提取不用水蒸气蒸馏法？
提示　橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，水中蒸馏还会导致原料焦糊；胡萝卜素不易挥发。所以二者的提取均不适合用水蒸气蒸馏法。
考点题型突破
考点1　　果酒和果醋的制作
题型一 果酒、果醋制作的原理
1．(2019·广西南宁毕业班摸底联考)自古以来，人们就利用发酵技术来生产各种产品。回答问题：
(1)果酒和果醋的制作依次利用了酵母菌和________两种微生物，两者在结构上的根本区别是后者无__________________；若从自然菌样中筛选较理想的菌种进行纯化培养，通常采用________法接种。
(2)在果酒制作过程中，发酵装置需先通气然后进行密封处理，发酵过程中还要定时排气，其中通气的目的是______________，密封的目的是________________。
(3)在果酒的基础上制作果醋时，菌种在________的条件下能将乙醇变为乙醛，再变为醋酸。检验生产出的果醋中是否含有酒精的方法是__________________。
答案　(1)醋酸菌　由核膜包被的细胞核　平板划线(或稀释涂布平板)
(2)让酵母菌进行大量繁殖　为酵母菌进行酒精发酵提供无氧环境
(3)缺少糖源和氧气充足　用酸性条件下的重铬酸钾检验，观察是否出现灰绿色
解析　(1)果酒制作利用的是酵母菌，果醋制作利用的是醋酸菌。酵母菌为真核生物，醋酸菌为原核生物，二者在结构上的根本区别是醋酸菌无由核膜包被的细胞核。纯化菌种可以采用稀释涂布平板法或平板划线法接种。
(2)果酒的制作过程中，发酵装置需先通气是为了让酵母菌进行有氧呼吸以大量繁殖，密封的目的是为酵母菌进行酒精发酵提供无氧环境。
(3)醋酸菌在缺少糖源和氧气充足的条件下能将乙醇变为乙醛，再将乙醛氧化为醋酸。检验酒精可用酸性重铬酸钾溶液，若出现灰绿色，则说明含有酒精。
题型二 果酒、果醋制作的过程及发酵装置
2．(2019·新余模拟)下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。据图回答下列问题：

(1)请将图1中的实验流程补充完整。
(2)冲洗的主要目的是________，冲洗应特别注意不能________，以防止菌种的流失。
(3)图2中的充气口在________时关闭，在________时连接充气泵，并不断向内________。
(4)排气口在果酒发酵时排出的气体是由________产生的________，在果醋发酵时排出的是__________________。
(5)葡萄酒呈现红色的原因是____________________________。
答案　(1)醋酸发酵
(2)洗去浮尘　反复冲洗
(3)酒精发酵　醋酸发酵　泵入无菌空(氧)气
(4)酵母菌　二氧化碳(CO2)　剩余含氧量少的空气及二氧化碳
(5)红色葡萄皮中的色素溶解在发酵液中
解析　(1)图1方框中的内容是醋酸发酵。
(2)冲洗的主要目的是洗去浮尘；冲洗应先冲洗后去梗，特别注意不能反复冲洗，以防止菌种的流失。
(3)果酒发酵是在无氧环境中进行的，而果醋制作是在有氧环境中进行的，因此图2装置中的充气口在果酒发酵时关闭，在果醋发酵时连接充气泵，并不断地向内泵入无菌空气。
(4)酵母菌无氧呼吸时，除了产生酒精，还会释放二氧化碳，因此排气口在果酒发酵时排出的气体是由酵母菌产生的CO2，在果醋发酵时排出的是含氧量少的空气、CO2。
(5)果酒发酵过程中，红色葡萄皮中的色素溶解在发酵液中，因此葡萄酒呈现红色

果酒和果醋发酵装置的设计思路
(1)因酵母菌的繁殖需要空气，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氧。因酵母菌产生酒精是在无氧条件下，应控制进入氧气，故应在充气口设置开关。
(2)由于在发酵过程中都产生CO2，因此又需设排气口；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。
考点2　　腐乳的制作
题型 腐乳的制作原理和过程分析
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。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________________________________________________________________________。
答案　(1)毛霉　毛霉有成形的细胞核
(2)蛋白质→小分子肽和氨基酸　脂肪→甘油和脂肪酸　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成形的细胞核。
(2)毛霉等微生物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。

1.传统腐乳制作与现代腐乳生产的区别
(1)条件：传统腐乳制作不需要灭菌，现代腐乳生产必须在严格无菌条件下进行。
(2)菌种来源：传统腐乳制作，菌种来自空气中的毛霉孢子；现代腐乳生产，菌种是经过筛选的优良毛霉菌种，并且直接接种在豆腐上。
2．腐乳制作过程中抑制杂菌的方法
(1)前期发酵条件的控制：提供有利于毛霉生长的温度、水分，形成毛霉的生长优势，抑制杂菌的生长。
(2)后期发酵条件的控制
①加盐腌制，利用食盐抑制杂菌生长。
②加卤汤装瓶：利用卤汤中的酒和香辛料抑制杂菌的生长。
③密封腌制：控制无氧环境，抑制好氧菌的生长。
考点3　　泡菜的制作
题型一 泡菜的制作过程
1．(2019·济宁模拟)下面是泡菜制作的实验流程示意图，请据图回答下面的问题：

(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜，原因是________________________________________________________________________。
(2)为了保证既无杂菌污染，又能使发酵菌发挥正常作用，应如何处理所用盐水？
________________________________________________________________________。
(3)在泡菜腌制过程中，坛口边缘的水槽中保持水分充足的目的是________________________________________________________________________。
(4)同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得的亚硝酸盐含量不同，最可能的原因是________________________________________________________________________。
答案　(1)新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低
(2)先将盐水煮沸以杀灭杂菌，然后将盐水冷却至室温时再使用
(3)提供发酵过程中所需的无氧环境
(4)各坛中微生物的种类和数量不同
解析　(1)新鲜的蔬菜中亚硝酸盐的含量低，所以制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜。
(2)盐水煮沸可以杀灭杂菌，然后冷却至室温时再使用可以防止发酵菌被杀灭。
(3)在泡菜腌制过程中，经常向坛口边缘的水槽中补充水分可以防止外界氧气进入坛内。
(4)同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得的亚硝酸盐含量不同，最可能的原因是各坛中微生物的种类和数量不同。

泡菜制作的注意事项
(1)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。
(2)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，食盐用量过高，口味不佳，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；食盐用量过低，则会导致杂菌大量繁殖，泡菜腐败。盐水要煮沸后冷却，煮沸有两大作用：一是除去水中的氧气；二是杀灭盐水中的微生物。
(3)装坛
蔬菜混匀后装坛，装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料等佐料，并继续装至八成满，再徐徐注入配制好的盐水，使盐水没过全部菜料。
(4)氧气需求
①泡菜坛要选择透气性差的容器，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的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。
(5)温度
发酵过程中温度控制在室温即可，温度过高则易滋生杂菌，温度过低则发酵时间延长。
题型二 亚硝酸盐含量的测定
2．已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量，某同学设计了一个实验，实验材料、试剂及用具包括：刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。
回答相关问题：
(1)测定亚硝酸盐含量的实验原理是：在________条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色染料。
(2)请完善下列实验步骤。
①标准管的制备：用________________________________________________________________________
和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。
②样品管的制备：用刻度移液管分别吸取一定量的________________________，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管。
③将每个________分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅________的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管对应的亚硝酸钠含量。
④测定亚硝酸盐含量的方法为________法。

(3)右图表示的是泡菜中________趋势。
(4)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是________(填“醋酸菌”或“乳酸菌”)。
答案　(1)盐酸酸化　重氮化　玫瑰红
(2)①不同浓度亚硝酸钠标准溶液　②不同泡制天数的泡菜滤液　③样品管　相同(相近)　④比色
(3)亚硝酸盐含量的变化
(4)乳酸菌
解析　(1)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形成玫瑰红色染料，将显色反应后的样品与已知浓度的标准溶液进行目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
(2)在亚硝酸盐的含量测定中，用不同浓度亚硝酸钠标准溶液和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管；用刻度移液管分别吸取一定量的不同泡制天数的泡菜滤液，加到不同比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管；将每个样品管分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅相近的标准管，该试管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管对应的亚硝酸钠的含量。
(3)该图的变化趋势为先增加后减少，可表示亚硝酸盐的含量随泡制时间的变化曲线。
(4)制泡菜时使用的微生物是乳酸菌。

泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化

乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
发酵初期
少(有O2，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(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)
发酵后期
减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)
继续增多，pH继续下降
下降至相对稳定
变化曲线



注意：亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的。
考点4　　植物有效成分的提取
题型一 植物芳香油的提取方法及过程
1．(2019·河南开封一模)图1～3是植物有效成分的提取装置图。请据图回答下列有关问题：

(1)橘皮精油的提取一般用图1装置，而不用图2装置，理由是__________________________________________________。对所获压榨液进行一系列处理的目的是______________________________________________。
(2)利用图2装置提取玫瑰精油，冷凝管内水流方向与蒸汽的流向________。再将锥形瓶内乳浊液中的玫瑰精油和大部分水分离开，需要用到________(填仪器)。
(3)因胡萝卜素具有________的特点，可用图3装置来萃取。用石油醚作为萃取剂的理由是________________________________。所获萃取液的浓缩________(填“能”或“不能”)直接使用图2装置进行。用纸层析法对提取的胡萝卜素粗品进行鉴定时，用________________点样，若________________________________(层析结果)，则说明胡萝卜素提取成功。
答案　(1)橘皮精油用水蒸气蒸馏会发生部分水解、用水中蒸馏会产生原料焦糊　把橘皮精油与水、糊状杂质等分离开
(2)相反　分液漏斗
(3)易溶于有机溶剂　石油醚是水不溶性有机溶剂且沸点高，能够充分溶解胡萝卜素　能　标准样品和提取样品　提取样品的层析液中有和标准样品一样的层析带
解析　(1)图1为手动压榨装置，因为橘皮精油用水蒸气蒸馏会发生部分水解、用水中蒸馏会产生原料焦糊等问题，不宜选用蒸馏法，应使用压榨法提取；对所获压榨液进行一系列处理的目的是把橘皮精油与水、糊状杂质等分离开。
(2)图2是蒸馏装置，蒸汽的方向由上往下，而冷凝管内水流方向是由下往上，二者方向相反。常用分液漏斗将锥形瓶内乳浊液中的玫瑰精油和大部分水分离开。
(3)因胡萝卜素具有易溶于有机溶剂的特点，可采用有机溶剂萃取的方法提取。用石油醚作为萃取剂的理由是石油醚沸点高且是水不溶性有机溶剂，能充分溶解胡萝卜素，提高萃取效率。能直接使用图2装置对所获萃取液进行浓缩。用纸层析法对提取的胡萝卜素粗品进行鉴定时，应同时用标准样品和提取样品进行点样，若提取样品的层析液中有和标准样品一样的层析带，则说明胡萝卜素提取成功。
2．生物组织中存在多种有机物，不同的有机物的提取与鉴定方法不尽相同。根据所学知识，回答下列问题。
(1)玫瑰精油素有“液体黄金”之称，要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是水蒸气蒸馏法。将鲜玫瑰花瓣和清水进行水蒸气蒸馏后收集到的产物是________，需加入一定量的氯化钠使其分层，玫瑰油将分布于液体的________层，用分液漏斗分离的油层中还需要加入________以除去水分。
(2)橘皮精油是食品、化妆品和香水配料的优质原料，具有很高的经济价值，一般提取橘皮精油的方法是__________法，不采取水蒸气蒸馏法的原因是__________________________________。
(3)用萃取法提取胡萝卜素，萃取的效率主要取决于________________________________________，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响；提取的胡萝卜素粗品可通过________进行鉴定；萃取过程采用水浴加热，不用明火加热的原因是________________。
答案　(1)油水混合物　上　无水硫酸钠
(2)压榨　水蒸气蒸馏会导致有效成分水解，水中蒸馏又会导致原料焦糊
(3)萃取剂的性质和使用量　纸层析法　有机溶剂易燃
解析　(1)用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，蒸馏后收集到的产物是油水混合物，需加入一定量的氯化钠使其分层，玫瑰油将分布于液体的上层，用分液漏斗分离的油层中还需要加入无水硫酸钠以除去残留的水分。
(2)由于水蒸气蒸馏会导致有效成分水解，水中蒸馏又会导致原料焦糊，因此一般采用压榨法提取橘皮精油。

植物有效成分提取的三种常用方法比较
提取方法
水蒸气蒸馏法
压榨法
萃取法
实验原理
利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来
通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油
方法步骤
①水蒸气蒸馏
②分离油层
③除水过滤
①石灰水浸泡、漂洗
②压榨、过滤、静置
③再次过滤
①粉碎、干燥
②萃取、过滤
③浓缩
适用范围
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的芳香油提取
适用范围广，适用于有效成分能充分溶解在有机溶剂中的原料
优点
简单易行，便于分离
生产成本低，易保持原料原有的结构和功能
出油率高、易分离
局限性
水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题
分离较为困难，出油率相对较低
使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量
题型二 胡萝卜素的提取实验
3．(2019·湖北襄阳一调)胡萝卜素可以维持眼睛和皮肤的健康，改善夜盲症、皮肤粗糙的状况，有助于身体免受自由基的伤害。请根据其提取过程及胡萝卜素的性质，回答下列问题。
(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是________。不采用蒸馏法的原因是__________________________________________。
(2)以下为提取胡萝卜素的实验流程：胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素，其中B过程叫________。从胡萝卜中提取胡萝卜素时，常用________作为溶剂。在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将温度和时间控制在一定范围，原因是________________________________________________________________________。
(3)下图甲为提取胡萝卜素的装置示意图，请指出图中一处错误并改正：________________________________________________________________________。

(4)上图乙是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图。该鉴定方法的名称是________法。在图乙的胡萝卜素的结果示意图中，A、B、C、D四点中，属于提取样品的样点是________。
答案　(1)萃取　胡萝卜素挥发性较差，不能随水蒸气蒸馏出来
(2)浓缩　石油醚(水不溶性有机溶剂)　温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解
(3)错误在于使用明火加热，应该采用水浴加热
(4)纸层析　B和C
解析　(1)提取胡萝卜素常用萃取的方法，而不能使用蒸馏法是因为胡萝卜素挥发性较差，不能随水蒸气蒸馏出来。
(2)提取胡萝卜素的实验流程：胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素，故A过程为萃取，B过程为浓缩。提取胡萝卜素常用水不溶性有机溶剂，如石油醚。在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将温度和时间控制在一定范围，原因是温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。
(3)图甲中萃取过程不能使用明火加热，容易引起爆炸，应改为水浴加热。
(4)乙是纸层析法进行鉴定，A和D都只有一个点，是标准样品，而B和C含有其他色素带，说明是提取样品。

1.植物芳香油提取成功的关键点
(1)水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间，温度不能太高。
(2)用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质。
(3)使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率防止堵塞筛眼。
2．影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施
影响因素
解决措施
萃取剂的性质
用水不溶性有机溶剂
原料的颗粒大小、紧密程度
粉碎
材料的含水量
干燥
萃取温度
探索最佳萃取温度，严格控制温度
萃取时间
适当延长萃取时间
方向真题体验
1.(2017·江苏高考)下列关于“腐乳的制作”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　控制发酵温度的主要目的是提供毛霉生长的适宜温度，A错误；腐乳制作后期加入香辛料和料酒既有防腐作用，又可增加风味，B正确；毛霉可产生蛋白酶和脂肪酶，主要作用是分解蛋白质和脂肪，C错误；成品腐乳表面的粘性物质是真菌生长产生的菌丝，D错误。
2．(2017·全国卷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________________。
(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
解析　(1)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，因此，原料应选用晾干的植物甲。
(2)提取物质W时，振荡的作用是使粉碎的颗粒与有机溶剂充分混匀，从而使物质W充分溶解于极性有机溶剂中。
(3)绿色植物甲中含有色素，色素也能溶于有机溶剂，用活性炭处理提取液的目的是去除提取液中的色素，以增加成品的纯度。
(4)与乙醇相比，丙酮的沸点较低，因物质W受热易分解，故应选用丙酮作为提取剂，蒸馏时物质W分解较少。
(5)在该实验操作过程中应注意的事项是在温度较低的情况下操作，防火，控制处理的时间等。
3．(2016·全国卷Ⅱ)苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题：
(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的______________中进行，其产物乙醇与____________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的________中进行。与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度________。

(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，该过程需要在________条件下才能完成。
(3)在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度________(填“低于”或“高于”)第二阶段的。
(4)醋酸杆菌属于________核生物，其细胞结构中________(填“含有”或“不含有”)线粒体。
答案　(1)细胞质基质　重铬酸钾　线粒体　快
(2)有氧
(3)低于
(4)原　不含有
解析　(1)图中过程①和②表示酵母菌无氧呼吸的第一、二阶段，发生场所是细胞质基质；乙醇可在酸性条件下与重铬酸钾试剂发生颜色反应；过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段，发生在线粒体中；与无氧呼吸相比，有氧呼吸过程释放的能量多，所以在有氧条件下酵母菌的繁殖速度较快。
(2)醋酸杆菌是好氧菌，所以乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。
(3)酵母菌和醋酸杆菌的最适生长温度分别是20 ℃和30～35 ℃。
(4)醋酸杆菌属于细菌，是原核生物，原核细胞中不含有线粒体。
4．(2016·天津高考)天津独流老醋历史悠久、独具风味，其生产工艺流程如下图。

(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酵法，发酵30天。工艺如下。

①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________________________。

②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。
③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)①先快速增长后趋于稳定　氧气、营养物质、pH
②颠倒前的B层和颠倒后的A(或不翻动或下)
③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。