高考生物复习夺标学案：专题17 生物技术在食品加工及其他方面的应用

这是一份高考生物复习夺标学案：专题17 生物技术在食品加工及其他方面的应用，共13页。学案主要包含了考纲解读，热点题型分析等内容，欢迎下载使用。
一、考纲解读
二、热点题型分析
热点题型1 以微生物发酵原理为基础，解答与果酒、果醋、腐乳及其泡菜制作有关的试题
【例1】图甲是果醋发酵装置。发酵初期不通气，溶液中有气泡产生；中期可以闻到酒香；后期接种醋酸菌，适当升高温度并通气，酒香逐渐变成醋香。图乙中能表示整个发酵过程培养液pH变化的曲线是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
【例2】在果酒、果醋和腐乳制作中，都要防止微生物污染，有关叙述正确的是（ ）
A．果醋发酵阶段应封闭充气口，防止杂菌进入
B．腌制腐乳的卤汤中应含有12％左右的酒精以抑制细菌的增殖
C．利用自然菌种发酵果酒时，将封有葡萄汁的发酵瓶进行高压灭菌
D．将长满毛霉的豆腐放在瓶中，并逐层加盐，接近瓶口部分的盐要铺薄一些
【例3】葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题：
（1）利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）该微生物通过无氧呼吸可分解＿＿＿＿＿，产生的终产物是＿＿＿＿和＿＿＿＿。
（3）甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是＿＿＿＿＿＿，导致发酵中出现的主要异常现象是＿＿＿＿＿＿＿＿。丙同学的错误是＿＿＿＿＿＿＿，导致发酵中出现的主要异常现象是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。
（4）在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作错误是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
【解析】：本题考查制作果酒所用的微生物、发酵装置和发酵过程中应注意的问题。从葡萄酒生产所用的微生物的代谢特点、发酵过程中装置充气口和放气口的控制入手解答该题。酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和CO2，是葡萄酒制作过程中发挥作用的微生物。酵母菌只有在无氧条件下，才能进行无氧呼吸产生酒精；甲装置的充气口始终开放，不能创造瓶内无氧环境，不能用来生产果酒；在有氧条件下，醋酸菌可以能利用葡萄糖产生醋酸。酵母菌在发酵过程中产生的CO2导致乙装置中气压升高，要定期打开排气管进行放气。丙装置瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，不利于放气；同时导致瓶内氧气过少，不利于发酵前期酵母菌的大量繁殖。
题型攻略
【方法技巧】①从醋酸菌和酵母菌的代谢类型、生存条件及两者在代谢上的联系等角度去理解果酒和果醋的制作原理；从材料的选择和处理、发酵液和发酵用具清洁度的保持、发酵条件的控制等角度综合理解果酒和果醋的制作过程；从微生物的数目、代谢产物产量、产品的色泽口味、装置内发生的能用肉眼观察到的变化及用设置对照实验的方法等角度对果酒和果醋制作结果进行分析和评价。如在果醋的制作时，根据醋酸菌属好氧性细菌的特征，在发酵时，应通入无菌空气；根据菌膜的形成情况对结果进行评价。②注意传统方法在腐乳制作过程中的应用及其原理，如腌制腐乳的过程要加盐，加盐可以抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质；在初期也可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期制作过程中不会过早酥烂有调味作用。从乳酸菌的代谢特征入手解答制作过程中的条件控制；从具体过程的作用、乳酸菌和其他微生物间的关系入手解答泡菜制作的过程中出现的一些异常现象。如根据乳酸菌属厌氧性细菌的特征，在制作泡菜式时，应将装置密封；泡菜的制作方法不当，很容易造成泡菜变质，甚至发霉变味，可能的原因是泡菜坛子密封不严或取菜工具不卫生或盐的比例过小，都会引起杂菌滋生、泡菜变质。
【易错指导】（1）关于腐乳制作的某些知识辨析不清，应通过熟记相关知识点来避免错误的发生。易错点如下：a没弄清楚参与腐乳形成的微生物，参与的微生物很多，但主要是毛霉；b水量的控制不适宜，含水量70%为宜，过高、过低都影响腐乳的品质——形状、口味等；c对卤汤的成分和作用不熟，卤汤中盐、酒、香辛料都有杀菌、防腐与调味的功能；d对制作原理不熟，制作原理是毛霉产生蛋白酶和脂肪酶，将豆腐中的蛋白质、脂肪分解为多肽、甘油和脂肪酸等物质。（2）对微生物发酵过程中灭菌措施考虑得不够全面，应该从原料、装置和实验过程三个层次进行无菌操作。如a果酒与果醋制作中原料的消毒：①榨汁前葡萄应先冲洗再去枝梗，因为在去梗的同时会使一些微生物侵入果实内部，给消毒带来一定的困难；②体积分数为70%的酒精杀菌效果最强，其原因是浓度过低，杀菌力弱；浓度过高，使菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其内，因此杀菌效果受影响。b腐乳制作过程中的杀菌消毒： ①制作腐乳的玻璃瓶用温水冲洗并用酒精消毒；②酒、盐、香辛料都有杀菌作用；③接种、封瓶时都要进行无菌操作。
热点题型2 掌握物质提取原理，解答从生物材料中提取特定成分的相关试题
【例1】请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：
（1）植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、 和 。
（2）芳香油溶解性的特点是不溶于 ，易溶于 ，因此可用 作为提取剂来提取芳香油。
（3）橘子果实含有芳香油，通常可用 作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是 。
（4）对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是 。
（5）得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的 层，原因是 。加入氯化钠的作用是 。
（6）从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠，此剂的作用是 。
【例2】下列是与芳香油提取有关的问题，请回答：
（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有 的性质。蒸馏时收集的蒸馏液 （是、不是）纯的玫瑰精油，原因是 。
（2）当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和 。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是 。
（3）如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油的提取量会 ，原因是 。
（4）密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好放在温度 的地方，目的是 。
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如下图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为 天左右。
（6）从薄荷叶中提取薄荷油时 （能、不能）采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是 。
摘花的最适时间为花中精油的相对含量最高的时间，即a天左右。（6）因薄荷油和玫瑰精油的化学性质相似，易挥发、难溶于水等；故也可用于玫瑰精油相同的方法提取。
【例3】Ⅰ.下面图一为胡萝卜素粗品鉴定装置示意图，图二为胡萝卜素的纸层析结果示意图，请据图回答下列问题。
（1）图一中b的名称是 ，a的作用是 ，e为 ，对于e实验时应注意 ，f为 ，常用 ，如果层析液没及e会导致 。
（2）图二中A、B、C、D四点中，属于标准样品的样点是_____，属于提取样品的样点是_____。基线一般距底边________cm；在图中的层析谱中，①代表的物质是_______，②代表的物质是___________。
Ⅱ.为了探讨提取溶剂系统对类胡萝卜素提取的影响，科研人员分别用六种不同的溶剂系统按相同的提取步骤进行提取，比较类胡萝卜素的含量，以寻找不同植物品种的最佳的提取溶剂，请据图表作答：。
（1）表中所用的提取溶剂，均为有机溶剂，原因是____________。
（2）在本实验中，提取步骤必需相同，理由：________________。
（3）请依据图一，写出它的实验课题：______________________________，其实验自变量为__________，因变量为___________。
（4）从图一和图二及两者比较中，你能得出哪两个结论？_________________________。
【答案】：Ⅰ.（1）色谱容器，防止层析液挥发 ，样品原点，点样应该快速细致并保持滤纸干燥，溶液 石油醚 ，胡萝卜素溶解在层析液中，导致鉴定失败；（2）A和D；B和C；2 ，胡萝卜素；其他色素和杂质。 Ⅱ.（1）有机溶剂能充分溶解类胡萝卜素；（2）确保单一变量；（3）探究六种溶剂系统对枸杞中类胡萝卜素提取的影响；六种溶剂；类胡萝卜素量；（5）结论一：六种溶剂对同一品种的类胡萝卜素的提取量影响不同；结论二：不同品种的最佳提取的溶剂种类不同。
题型攻略
【知识储备】蒸馏、压榨和萃取三种方法的比较
特别注意： 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压榨时原料必须要浸透，这样压榨时不会滑脱，出油率高，不堵塞筛眼；使用石灰水充分浸泡原料，破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。
【易错指导】①层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显；为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以带手套进行操作。②点样时点样斑点太大（直径应大于0.5 cm），导致最终在滤纸形成一条线，无法辨认被提取的色素；点样斑点的直径应小于0.5 cm。③将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时将滤纸两边相互接触，由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果；为避免这种现象的发生，卷纸时不能将滤纸两边相互接触。④层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败；层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。⑤没设置标准样品作对照；层析是否提取到胡萝卜素，通过与标准样品中的β-胡萝卜素作对比予以确认。
热点题型3 掌握原理和流程，正确解答DNA和蛋白质技术的相关问题
【例1】下列关于DNA和蛋白质提取与分离实验的叙述，正确的有
A．提取细胞中的DNA和蛋白质都需用蒸馏水涨破细胞
B．用不同浓度NaCl溶液反复溶解与析出DNA可去除蛋白质
C．蛋白质提取和分离过程中进行透析可去除溶液中的DNA
D．蛋白质和DNA都可以用电泳的方法进行分离纯化
【例2】PCR（多聚酶链式反应）技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，下图表示合成过程，请据图分析回答：
（1）A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述，正确的是 。
A.该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键
B.该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键
C.该过程不需要解旋酶的作用
D.该过程与人体细胞的过程完全相同
（2）C过程要用到的酶是。这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以 加入, （需要/不需要）再添加。PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有: 。
（3）如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“94℃~55℃~72℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占 。
（4）如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸个 。
（5）PCR中由碱基错配引起的变异属于 。假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配，则扩增若干次后检测所用DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占 。
【例3】某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下：
材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份，每份l0g。剪碎后分成两组，一组置于20℃、另一组置于一20℃条件下保存24 h。
DNA粗提取：
第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入l5 mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤。取滤液备用。
第二步：先向6只小烧杯中分别注入10mL滤液，再加入20 mL体积分数为95％的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步：取6支试管，分别加入等量的2 ml／L NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测：在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂。混合均匀后，置于沸水中加热5 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如下表。
分析上述实验过程，回答下列问题：
(1)该探究性实验课题名称是 。
(2)第二步中”缓缓地”搅拌，这是为了减少 。
(3)根据实验结果，得出结论并分析。
①结论1：与20℃相比，相同实验材料在-20℃条件下保存，DNA的提取量较多。
结论2： 。
②针对结论I．请提出合理的解释： 。
(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性．在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是： ，然后用体积分数为95％的冷酒精溶液使DNA析出。
题型攻略
【知识储备】1.生物体内DNA复制与PCR反应的区别
2.血红蛋白的分离方法及相关原理
3. DNA粗提取与鉴定不同试剂用途及原理比较
【方法技巧】①不同生物的组织中DNA含量不同。在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。②材料不同，所采用的提取方法不同：a植物组织，取材→研磨→过滤→沉淀。b鸡血，制备鸡血细胞液→提取核DNA→溶解细胞核内DNA→析出并滤取DNA→DNA再溶解→提取较纯净的DNA。
考纲下载
考纲解读
命题规律
命题趋势
1.利用微生物发酵来生产特定的产物
1.掌握制作果酒、果醋、腐乳的原理和方法；理解发酵的条件及控制；学会运用比色法测定泡菜中亚硝酸盐的含量。
2.了解利用乳酸菌发酵制作酸奶等。
3.了解血红蛋白提取的原理。
4.知道RCR技术与DNA体内复制的区别，了解PCR技术的基本操作方法。
5.掌握DNA粗提取的原理、方法和注意事项，理解DNA鉴定的原理。
从近几年新课标地区高考命题分析，本专题知识点考查主要体现在以下三个方面：
（1）传统发酵技术的应用，果酒、果醋和腐乳的制作是考查的重点。
（2）生物材料中特定成分的提取和蛋白质的分离在高考中也有体现。[来源:学*科*网]
（3）PCR技术在高考中也有所涉及。
命题角度：本专题与生产生活实际联系紧密，在考查时注重与实践、实验相结合。
考查形式：在新课标地区以简答题形式为主，江苏、广东则简答、选择均有出现。
“传统发酵技术的应用”中“果酒、果醋、泡菜、腐乳的制作原理与技术流程”试题较多，为今后高考命题热点。但命题难度不会太大，难度系数一般在0.75左右。
“生物材料中有效成分提取”将在今后高考命题中也有出现，但往往以选择题形式出现，难度系数也在0.75左右。
2. 微生物在其他方面的应用
3.蛋白质的提取和分离
4. PCR技术的基本操作和应用
5. DNA的粗提取与鉴定
6.植物有效成分的提取
提取方法
水蒸气蒸馏
压榨法
有机溶剂萃取
实验原理
利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来
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，蒸发溶剂后就可获得芳香油
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提取
适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中
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
材料保存温度
花菜
辣椒
蒜黄
20℃
+ +
+
+ + +
-20℃
+ + +
+ +
+ + + +
比较项目
体内复制
PCR反应
解旋
在解旋酶作用下，细胞提供能量，部分解开
加热至90℃，双链全部解开，不需要解旋酶
引物
一小段RNA
可以是RNA或单链DNA分子片段
特点
边解旋边复制，半保留复制
体外迅速扩增
TaqDNA聚合酶
不需要（只需DNA聚合酶）
需要
循环次数
受生物体自身控制
30多次
相同点
生物体内的DNA复制或PCR体外DNA扩增都需要模板，四种脱氧核苷酸，且都需要在一定的缓冲液中进行，都遵循半保留复制。
方法
原理
凝胶色谱法
根据相对分子质量的大小分离蛋白质
电泳法
根据各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同进行分离
试剂
浓度
用 途
原理（“△”为实验的主要原理）
NaCl
溶液
2ml/L
溶解DNA
DNA在氯化钠溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变，溶解度在2ml/L时最大、0.14ml/L时最小
△
0.14ml/L
析出DNA
0.015ml/L
鉴定时的溶媒
该浓度下也能溶解DNA
酒精
95%（体积分数）
除杂以提纯DNA
DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精溶液
△
二苯胺
鉴定剂
DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成蓝色
△
柠檬酸钠
0.1g/mL
抗凝剂
除去血液中的钙离子，防止血液凝固