2022版生物一輪人教講義：第十一單元 第38講 生物技術(shù)在食品加工及其他方面的應(yīng)用

1、PAGE18第38講生物技術(shù)在食品加工及其他方面的應(yīng)用考綱要求1利用微生物進(jìn)行發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)特定的產(chǎn)物以及微生物在其他方面的應(yīng)用。2運(yùn)用發(fā)酵加工食品的基本方法。3測(cè)定食品加工中可能產(chǎn)生的有害物質(zhì)。4酶活力測(cè)定的一般原理和方法。5酶在食品制造和洗滌等方面的應(yīng)用。6制備和應(yīng)用固相化酶。7從生物材料中提取某些特定的成分。8蛋白質(zhì)的提取和分離?？键c(diǎn)一果酒和果醋的制作1制作原理與發(fā)酵條件項(xiàng)目果酒制作果醋制作菌種酵母菌醋酸菌菌種菌變酸酒表面的菌膜發(fā)酵過(guò)程有氧條件下，酵母菌通過(guò)有氧呼吸大量繁殖：C6H12O66O2eqo,sug/g發(fā)酵時(shí)間天普通乳酸菌“優(yōu)選”乳酸菌4%5%10%4%5%10%12310推測(cè)實(shí)驗(yàn)

2、結(jié)論：與普通乳酸菌相比，“優(yōu)選”乳酸菌制作泡菜時(shí)，相同條件下產(chǎn)生的亞硝酸鹽含量低?？键c(diǎn)三酶的研究及應(yīng)用1酶的活性與影響酶活性的因素1酶的活性概念：酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。表示方法：用在一定條件下，酶所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度來(lái)表示。酶反應(yīng)速度的表示方法：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)、單位體積中反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量。2影響酶活性的因素：溫度、in左右答案B解析應(yīng)將海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，再加入已活化的酵母細(xì)胞，否則會(huì)把酵母細(xì)胞殺死，A錯(cuò)誤；應(yīng)以恒定的速度把混合液滴加到CaCl2溶液中，而不是CaSO4溶液中，C錯(cuò)誤；凝膠珠在CaCl2溶液中應(yīng)浸泡30min左右，D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)四生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用

3、1蛋白質(zhì)的提取與分離1方法及原理方法原理凝膠色譜法根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)電泳法利用了各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身大小、形狀的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度進(jìn)行分離2實(shí)驗(yàn)操作程序樣品處理：紅細(xì)胞的洗滌血紅蛋白的釋放分離血紅蛋白溶液粗分離：用透析法除去樣品中相對(duì)分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)純化：用凝膠色譜法對(duì)血紅蛋白進(jìn)行分離和純化純度鑒定：用SDS聚丙烯酰胺凝膠電脈法來(lái)測(cè)定蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量，即對(duì)血紅蛋白進(jìn)行純度鑒定2植物有效成分提取的三種常用方法提取方法水蒸氣蒸餾法壓榨法萃取法實(shí)驗(yàn)原理利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來(lái)通過(guò)機(jī)械加壓，壓榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有機(jī)溶劑中

4、，蒸發(fā)溶劑獲得芳香油方法步驟水蒸氣蒸餾分離油層除水過(guò)濾石灰水浸泡、漂洗壓榨、過(guò)濾、靜置再次過(guò)濾粉碎、干燥萃取、過(guò)濾濃縮適用范圍適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細(xì)小，能充分浸泡在有機(jī)溶劑中優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單易行，便于分離生產(chǎn)成本低，易保持原料原有的結(jié)構(gòu)和功能出油率高，易分離局限性水中蒸餾會(huì)導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解等問(wèn)題分離較為困難，出油率相對(duì)較低使用的有機(jī)溶劑處理不當(dāng)會(huì)影響芳香油的質(zhì)量1判斷蛋白質(zhì)的提取與分離的敘述1洗滌紅細(xì)胞時(shí)使用生理鹽水可防止紅細(xì)胞破裂2透析袋能使大分子自由進(jìn)出，而將小分子保留在袋內(nèi)3在凝膠色譜法分離過(guò)程中

5、，血紅蛋白比分子量較小的雜蛋白移動(dòng)慢4凝膠色譜法和電泳法的原理相同2判斷植物有效成分提取的敘述2油水混合物中加入無(wú)水硫酸鈉，有利于分離油層4由于胡蘿卜素易溶于石油醚等有機(jī)溶劑中，所以可以采用萃取的方法進(jìn)行提取5影響萃取效率的因素除了萃取劑的性質(zhì)和使用量之外，還有原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時(shí)間等1凝膠色譜法1結(jié)合上圖，根據(jù)凝膠色譜法的分離原理，填表分析不同大小的分子洗脫后的次序。相對(duì)分子質(zhì)量大相對(duì)分子質(zhì)量小直徑大小較大較小運(yùn)動(dòng)方式垂直向下運(yùn)動(dòng)無(wú)規(guī)則的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)路程較短較長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)速度較快較慢洗脫次序先流出后流出2結(jié)合上圖，分析為什么相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)會(huì)先從色譜柱中洗脫出來(lái)

6、答案相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)由于擴(kuò)散作用進(jìn)入凝膠顆粒內(nèi)部，而被滯留；相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)被排阻在凝膠顆粒外面，在顆粒之間迅速通過(guò)。3凝膠色譜法分離蛋白質(zhì)時(shí)通過(guò)一次洗脫能否將所需蛋白質(zhì)與其他雜質(zhì)徹底分離答案不能。相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)無(wú)法進(jìn)入凝膠顆粒內(nèi)部，移動(dòng)距離較近，移動(dòng)速度較快，先洗脫出來(lái)；但相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)可能進(jìn)入凝膠顆粒內(nèi)部，也可能不進(jìn)入，導(dǎo)致部分相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)可能與相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)一起洗脫出來(lái)。2下圖是提取植物有效成分的水蒸氣蒸餾裝置，據(jù)圖分析：1圖提示圖中a為出水口，b為進(jìn)水口，這與蒸氣流方向相反；加熱時(shí)向液體中加入幾片碎石或瓷片的目的是防止液體暴沸。

7、2玫瑰精油為什么適合用水中蒸餾法進(jìn)行提取提示因?yàn)槊倒寰偷幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，能隨水蒸氣一同蒸餾，且不會(huì)導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解等，所以適合用水中蒸餾法進(jìn)行提取。3為何常采用水浴加熱在燒瓶口安裝冷凝回流裝置的目的是什么提示采用水浴加熱的原因：有機(jī)溶劑都是易燃物，直接使用明火加熱容易引起燃燒、爆炸。在燒瓶口安裝冷凝回流裝置的目的是防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑揮發(fā)。命題點(diǎn)一蛋白質(zhì)的提取與分離的原理和過(guò)程分析1將經(jīng)處理破裂后的紅細(xì)胞混合液以2000r/min的速度離心10min后，離心管中的溶液分為四層，從上到下的順序依次是A血紅蛋白、甲苯層、脂溶性物質(zhì)層、沉淀層B甲苯層、沉淀層、血紅蛋

8、白、脂溶性物質(zhì)層C脂溶性物質(zhì)層、血紅蛋白、甲苯層、沉淀層D甲苯層、脂溶性物質(zhì)層、血紅蛋白、沉淀層答案D解析混合液經(jīng)離心后，按密度大小排列，在離心管中從上到下的順序依次是：第1層為無(wú)色透明的甲苯層；第2層為白色薄層固體，是脂溶性物質(zhì)沉淀層；第3層為紅色透明液體，這是血紅蛋白的水溶液；第4層為暗紅色沉淀物，主要是紅細(xì)胞破碎物沉淀。2凝膠色譜技術(shù)是六十年代初發(fā)展起來(lái)的一種快速而又簡(jiǎn)單的分離技術(shù)，由于設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，不需要有機(jī)溶劑，對(duì)高分子物質(zhì)有很好的分離效果，目前已經(jīng)被生物化學(xué)、分子生物學(xué)、生物工程學(xué)、分子免疫學(xué)以及醫(yī)學(xué)等有關(guān)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，不但應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，而且已經(jīng)大規(guī)模地用于工業(yè)生產(chǎn)。據(jù)

9、圖回答問(wèn)題：1a、b均為蛋白質(zhì)分子，其中先從層析柱中洗脫出來(lái)的是_，原因是_。2自己制作凝膠色譜柱時(shí)，在色譜柱底部d位置相當(dāng)于多孔板的結(jié)構(gòu)可由_替代。3裝填凝膠色譜柱時(shí)，色譜柱內(nèi)不能有氣泡存在，原因是_。4若選用Semol/L的磷酸緩沖液pH為的目的是_。如果紅色區(qū)帶_，說(shuō)明色譜柱制作成功。答案1血紅蛋白的釋放樣品的加入和洗脫相對(duì)分子質(zhì)量的大小2雜蛋白血漿蛋白血漿蛋白白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞離心后的上清液中沒(méi)有黃色蒸餾水和甲苯3準(zhǔn)確模擬生物體內(nèi)的生理環(huán)境，保持體外的pH和體內(nèi)一致均勻一致地移動(dòng)解析凝膠色譜法是根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法，在蛋白質(zhì)分離與提取過(guò)程中包括樣品的處理、粗分離、純

10、化和純度鑒定四步，每一步均應(yīng)用了不同的操作技術(shù)，需要注意。10回答下列有關(guān)酶工程的問(wèn)題：固定化酶是從20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種技術(shù)。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)科研人員利用雙重固定法，即采用戊二醛作交聯(lián)劑使酶相互連接，海藻酸鈉作為包埋劑來(lái)固定小麥酯酶，研究固定化酶的性質(zhì)，并對(duì)其最佳固定條件進(jìn)行了探究。下圖顯示的是部分研究結(jié)果注：酶活力為固定化酶催化化學(xué)反應(yīng)的總效率，包括酶活性和酶的數(shù)量。1酶的固定化技術(shù)的應(yīng)用最主要的目的是_。2從對(duì)溫度變化適應(yīng)性和應(yīng)用范圍的角度分析，甲圖所示結(jié)果可以得出的結(jié)論是_。3乙圖曲線表明濃度為_的海藻酸鈉包埋效果最好，當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時(shí)，酶活力較低的原因可能是_。4固定化酯

11、酶的活力隨使用次數(shù)的增多而下降，由丙圖可知，固定化酯酶一般重復(fù)使用_次后酶活力明顯下降。5研究人員固定小麥酯酶不采用海藻酸鈉直接包埋，而是同時(shí)用戊二醛作為交聯(lián)劑，這是因?yàn)開。6根據(jù)介紹，科研人員所采用的固定化技術(shù)可用下圖中的_表示。答案1解決酶的回收和再利用的困難2固定化酯酶比游離酯酶對(duì)溫度變化適應(yīng)性更強(qiáng)，且應(yīng)用范圍較廣33%海藻酸鈉濃度較低時(shí)包埋不緊密，酶分子容易漏出，數(shù)量不足435酶分子過(guò)小，很容易從包埋材料中漏出6BC解析2通過(guò)分析甲圖可知，固定化酶與游離酶相比，固定化酶對(duì)溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng)且應(yīng)用范圍較廣。3乙圖曲線表明濃度為3%的海藻酸鈉包埋效果最好，此時(shí)的酶活力最高。當(dāng)海藻酸鈉濃度較低時(shí)包埋不緊密，酶分子容易漏出，數(shù)量不足，因此酶活力較低。