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课时训练33生物技术在食品加工中的应用1.(2018浙江温州普通高中8月选考适应性测试)回答泡菜腌制与微生物分离有关的问题。(1)泡菜是利用微生物发酵制成的,为减少泡菜腌制时间,可加入一些陈泡菜汁,这相当于接种已经的发酵菌,发酵产物含有机酸和物质等,还有亚硝酸。若以光电比色法测定泡菜中亚硝酸盐含量,需将制备的待测样液与发生重氮化反应,产物再与N-1-萘基乙二胺偶联而显色。(2)现取5 mL上述陈泡菜汁用于测定其中的乳酸菌含量,可采取法进行操作:取0.5 mL泡菜汁逐级稀释至10-5,取10-4、10-5稀释液各0.1 mL,分别接种到固体培养基,置于特定环境培养48 h后,菌落计数。若培养结果如下图所示,则5 mL陈泡菜汁中乳酸菌约个。除了上述方法之外,还有和等方法可用于陈泡菜汁中乳酸菌的计数。答案(1)扩增(或扩大培养)醇类对氨基苯磺酸(2)(稀释)涂布分离7107血细胞(计数板)计数法、比浊(计)法、光电比色法、用比浊计测、测浑浊度(注:写出血细胞计数板或比浊计即可)解析(1)陈泡菜汁中有乳酸菌,加入新的泡菜中,这相当于接种已经扩大培养的发酵菌。泡菜制作中发酵产物含有机酸和醇类物质等,还有亚硝酸。若以光电比色法测定泡菜中亚硝酸盐含量,需将制备的待测样液与对氨基苯磺酸发生重氮化反应,产物再与N-1-萘基乙二胺偶联而显色。(2)计数要采用涂布分离法接种。据图可知,10-5稀释液中各有14、13、15个菌落,平均14个,根据稀释倍数和体积,可计算得5 mL陈泡菜汁中乳酸菌约7107个。计数方法还有血细胞计数板、比浊计等。2.水体富营养化是我国目前水环境面临的重大问题,而氮素是重要的污染因子。生物脱氮被认为是目前最经济有效的方法之一。部分过程如下。(1)细菌甲可产生酶,能将尿素降解为氨,同时产生。(2)以尿素为氮源的培养基中添加的鉴别指示剂是。(填选项)A.革兰氏染液B.酚红C.95%乙醇D.淀粉指示剂(3)测定亚硝酸盐含量的方法是,其原理是亚硝酸盐经过一系列反应,生成(颜色)产物,显色后再测定样品的,然后从亚硝酸盐标准曲线中读出样品的亚硝酸盐含量值。(4)固定化酶在工业生产上成功应用后,引发了人们对细胞固定化的热情,现用包埋法将硝化细菌包裹在一层半透明的囊膜中形成胶囊状,该囊膜(填“允许”或“不允许”)氨、亚硝酸和硝酸盐进入或排出胶囊。(5)游离的硝化细菌和包埋法固定化的硝化细菌对某富营养化水的处理结果如图所示。据图分析,下列叙述中,错误的是。(填选项)A.降温对两种状态的硝化细菌的影响相同B.30 条件下游离硝化细菌降解能力较强C.处理足够时间,图中不同条件下的硝化细菌能达到一样的氨氮去除效果D.15 条件下,固定化处理对硝化细菌的氨氮去除能力影响不大答案(1)脲CO2(2)B(3)光电比色法紫红色光密度值(4)允许(5)A解析(1)细菌甲可产生脲酶,能将尿素降解为氨,同时产生CO2。(2)尿素降解为氨会使培养基的pH上升,而酚红在碱性条件下显示红色,可以指示反应的发生。(3)测定亚硝酸盐含量的方法是光电比色法。亚硝酸盐与显色剂反应最后显示紫红色,再测定光密度值(OD值),然后从亚硝酸盐标准曲线中读出样品的亚硝酸盐含量值。(4)将硝化细菌包裹胶囊中是为了降解水体污染物,所以该囊膜应当允许相关物质进出胶囊,与菌体接触。(5)分析处理结果可知,在15 条件下,硝化细菌固定化与否对氨氮去除能力影响不大,而30 条件硝化细菌去除能力都增强,但游离硝化细菌降解能力较强,所以降温对游离硝化细菌降解能力影响更大。若处理时间达24 h,不同状态下的硝化细菌氨氮去除效果相同。3.樱桃番茄富含多种天然有机酸、人体必需氨基酸、维生素和多种矿物质,但因其含糖量不高,影响酒精发酵效果,经实践摸索,调整发酵工艺,樱桃番茄成为酿造保健酒的好原料。下图1是利用固定化酵母或游离酵母发酵樱桃番茄果酒的工艺流程,请分析回答下列问题。樱桃番茄清洗去梗破碎50 果胶酶处理1 h过滤加糖图1图2图3(1)发酵前,需要在樱桃番茄汁中添加适量白砂糖,那么添加白砂糖的主要目的是。(2)发酵结束后,需将上层酒液转移到另一灭菌容器中进行后发酵,为了防止醋化醋杆菌污染,加入容器中液体的量应(A.注满B.2/3C.1/3D.1/2),以保证果酒品质。(3)图2是固定化酵母发酵与游离酵母发酵的对比结果,从图中可以看出,两者发酵速率相近,但发酵前期游离发酵比固定化发酵产生的乙醇量多,主要原因是;后期游离酵母发酵速度减慢,除了底物浓度降低外,还可能是因为。(4)为探究固定化酵母重复使用的效果,对固定化酵母进行了两次连续的重复发酵实验,图3是实验的结果,试分析在第二次发酵前期,酵母降糖速度明显加快的原因。实验结果说明固定化细胞具有的优点。答案(1)提高酒精的生成量(2)A(3)游离酵母和营养液的接触更充分,酒精排出更快酒精对游离酵母的抑制作用更强(4)固定化材料中的活酵母数量比第一次多(或细胞增殖了)可反复利用解析(1)为了提高酒精的生成量,发酵前,需要在樱桃番茄汁中添加适量的白砂糖。(2)果酒后发酵速度缓慢,时间较长,为形成厌氧环境,避免醋杆菌等耗氧菌的污染,应将容器中的发酵液装满。(3)发酵前期,由于游离酵母和营养液的接触更充分,酒精排出更快,所以游离发酵比固定发酵产生的乙醇多。发酵后期,由于乙醇对游离酵母的抑制作用更强、底物浓度更低,使得游离酵母发酵速率减慢。(4)由图可知,由于第二次固定化材料中的活酵母细胞数量比第一次多,第二次酵母降糖速度明显加快。实验结果说明固定化细胞可反复利用。4.某研究小组用梨酿制醋,具体流程如图所示,请回答下列问题。梨浑浊的梨汁澄清的梨汁酒精发酵醋酸发酵(1)图中乙过程可加入酶,为证明该酶的效果,可分别取等量浑浊的梨汁和澄清的梨汁,各加入等量的,预计后者出现的沉淀物比较少。(2)适宜条件下进行酒精发酵,发酵完毕的标志是,待沉淀后,可用(方法)将上清液(即果酒)取出。若培养液酒精浓度超过时,酵母菌会死亡。(3)下图表示不同醋化醋杆菌接种量(5%、10%、15%)与醋酸发酵的关系,据图判断,下列叙述中错误的是()A.发酵液中的醋化醋杆菌进行需氧呼吸B.培养时间越长,培养液的pH越低C.接种后20 h,接种量为5%的醋酸产量最少,主要是因为发酵速度较慢D.接种后70 h,接种量为15%的醋酸产量最少,与菌体生长繁殖消耗较多营养物质有关答案(1)果胶95%乙醇(2)停止产生气泡虹吸法16%(3)B解析(1)图中乙过程可以用果胶酶分解果胶,有利于生产果汁。可分别取等量浑浊的梨汁和澄清梨汁,各加入等量的95%乙醇,溶解有机物。(2)酒精发酵,可以产生二氧化碳和酒精,因此发酵完毕的标志是停止产生气泡。待沉淀后,可用虹吸法将果酒取出,培养液酒精浓度超过16%时,酒精浓度太高,酵母菌会死亡。(3)醋化醋杆菌属于需氧型细菌,A项正确;随着培养时间的延长,醋酸含量越来越高,会抑制醋化醋杆菌的活性,最终醋酸含量保持不变,培养液的pH保持不变,B项错误;接种量为5%,醋酸菌量少,因此接种后20 h发酵速度较慢,C项正确;接种量为15%,其发酵速度快,营养物质消耗快,因此接种后70 h,接种量为15%的醋酸产量最少,D项正确。5.回答与果酒、果醋制作有关的问题。(1)在酿酒过程中,酵母菌只有在无氧条件下才能进行。发酵开始时,发酵瓶内看不到气泡冒出的原因可能是酵母菌的使发酵瓶内出现负压。(2)下列各项中,与果酒中的酒精浓度有关的是(多选)。A.发酵时间B.发酵温度C.培养液中糖的含量D.酵母菌对酒精浓度的耐受程度(3)不同地域所酿制的葡萄酒风味会有一定的差异,风味出现差异的原因除了与当地相应的土壤、气候等地理环境因素和葡萄品种有关外,还可能与不同地域酿酒时所用的等生物因素有关。(4)在利用果酒制作果醋过程中,如果已获得醋化醋杆菌菌种,可先在液体培养基中进行培养,然后接种到发酵瓶中。发酵瓶下口直角玻璃管内塞有松紧合适的脱脂棉球,其作用是。开始收集果醋前,应检测发酵瓶流出液的。答案(1)酒精发酵需氧呼吸(2)ABCD(3)菌种(4)扩大过滤空气pH解析(1)酵母菌需氧呼吸的产物是水和二氧化碳,厌氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。因此在酿酒过程中,酵母菌只有在无氧条件下才能进行酒精发酵。发酵开始时,发酵瓶内看不到气泡冒出的原因可能是酵母菌的需氧呼吸使发酵瓶内出现负压。(2)影响果酒中酒精浓度的因素包括发酵时间、发酵温度、培养液中糖的含量、酵母菌对酒精浓度的耐受程度等。(3)不同地域所酿制的葡萄酒风味会有一定的差异,风味出现差异的原因除了与当地相应的土壤、气候等地理环境因素和葡萄品种有关外,还可能与不同地域酿酒时所用的菌种等生物因素有关。(4)在利用果酒制作果醋过程中,如果已获得醋化醋杆菌菌种,可先在液体培养基中进行扩大培养,然后接种到发酵瓶中。发酵瓶下口直角玻璃管内塞有松紧合适的脱脂棉球,其作用是过滤空气。开始收集果醋前,应检测发酵瓶流出液的pH。6.某研究小组欲用苹果汁为原料,利用发酵瓶制作果酒和果醋,请分析回答问题。(1)将苹果汁放入发酵瓶,要预留约的空间,为得到酒精和糖含量较高的果酒,可在果汁中加入一定比例的。若发酵瓶内持续无气泡产生,则需加入更多的,使发酵作用尽快发生。(2)变酸的果酒表面有一层醋杆菌形成的菌膜,若要在该菌膜中筛选高表达量的醋杆菌菌株,可通过获得的方法来分离筛选。若要统计获得菌种的数目,则常采用法。对获得的优质醋杆菌菌种常用划线分离法接种在固体培养基上低温保存。(3)下图是果酒和果醋的发酵装置,下列关于果醋发酵的叙述,错误的是。A.发酵前,瓶内酒水混合物的pH需调至7.0B.发酵过程中,充气口要适时适量充气C.发酵过程中,排气口排出醋酸发酵产生的CO2D.发酵完成后,出料口的pH不再减小答案(1)1/3蔗糖酵母菌(2)单菌落涂布分离斜面(3)C解析(1)将苹果汁装入发酵瓶,要留出大约1/3的空间,并封闭充气口。为得到酒精和糖含量较高的果酒,可在果汁中加入一定比例的蔗糖。若发酵瓶内持续无气泡产生,则需加入更多的酵母菌,使发酵作用尽快发生。(2)变酸的果酒表面有一层醋杆菌形成的菌膜,若要在该菌膜中筛选高表达量的醋杆菌菌株,可通过获得单菌落的方法来分离筛选。接种微生物常用划线分离法和涂布分离法,其中涂布分离法可以统计获得菌种的数目。对获得的优质醋杆菌菌种常用划线分离法接种在固体培养基斜面上低温保存。(3)将酒水混合物pH调至7.0有利于醋杆菌生长与繁殖,缩短发酵时间,因此发酵前,瓶内酒水混合物的pH需调至7.0,A项正确。醋杆菌是好氧菌,因此发酵过程中,充气口要适时适量充气,B项正确。醋杆菌发酵不会产生CO2,C项错误。发酵完成后,不会有醋酸再产生,因此出料口的pH不再减小,D项正确。7.泡菜是深受市场欢迎的腌制食品,下图是一般的生产流程,据图回答下列有关问题。(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料,原因是。(2)腌制过程加入的盐水量不能太多,否则会出现溢坛现象,其原因是。(3)发酵过程主要利用了乳酸菌和菌。在生产过程中可通过多种措施控制其他杂菌的繁殖,以保证产品的质量,下列不属于此种措施的是。A.加盐B.加白酒C.加水密封D.加糖答案(1)亚硝酸盐的含量低(2)蔬菜会在盐水中发生渗透失水现象(3)假丝酵母D解析(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料,原因是亚硝酸盐的含量低。(2)蔬菜会在盐水中发生渗透失水现象,所以腌制过程加入的盐水量不能太多,否则会出现溢坛现象。(3)发酵过程主要利用了乳酸菌和假丝酵母菌。在生产过程中可通过多种措施控制其他杂菌的繁殖,如加盐、加白酒和加水密封,以保证产品的质量。8.回答与阳桃果醋发酵工艺研究有关的问题。阳桃果实洗净去皮切块破碎榨汁调整成分澄清巴氏杀菌X酒精发酵Y醋酸发酵过滤杀菌成品(1)工艺流程X中需要接种菌。选择不同的该菌种分别加入等量的阳桃汁中,若发酵开始因导致发酵瓶内出现负压,应加入更多的该菌种。(2)发酵性能测定:将N1、N2、N3三种品系的该菌种分别接种于含有相同发酵液的发酵瓶后,称重发酵瓶。称重前拧松瓶盖,轻轻摇晃瓶子,随着发酵时间的延续,瓶重逐渐减轻,测定结果如下图所示。瓶重减轻量即为该菌种在酒精发酵中产生的的量。据图分析,N1比N3更适合作为生产阳桃酒的菌种,理由是。答案(1)酵母需氧呼吸(2)CO2N1菌在14天(或前期)的失重量(或产生CO2的量)大于N3(或N3前期发酵能力不如N1)
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