高中生物发酵与食品生产综合题

右图是两位同学制果酒和果醋时使用的装置。同学甲用A（带盖瓶子）装置制葡萄酒，在瓶中加入适量葡萄汁，发酵温度控制在18~25℃，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意不是打开瓶盖），之后再将瓶盖拧紧。当发酵产生酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，温度控制在30~35℃，进行果醋发酵。同学乙用B装置，温度控制与甲相同，不同的是除制果酒阶段充气口用夹子夹紧外，排气口的橡胶管也用夹子夹紧，并且每隔12h左右松一松夹子放出多余的气体。制果醋阶段打开夹子适时向充气口充气。经过20天左右，两位同学先后完成了自己的发酵制作。据此回答问题：

（1）从制酒和制醋两个阶段对装置的处理方式判断，酵母菌和醋酸菌的细胞呼吸类型依次是_________________和_______________。
（2）同学甲在制酒阶段，每隔12h左右就要将瓶盖拧松一次，但又不打开，这样做的目的是_____________________________________________________________________。
(3) 果酒制果醋的反应式为：__________________               _____________。
（4）B装置中排气口通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的目的是_______________________________________________________________________。
（5）腐乳是我国民间传统发酵食品，营养丰富，味道鲜美。请回答有关问题：
①腐乳制作中，起主要作用的生物是_______________，它与乳酸菌在结构上的主要区别是_________________________________________。
②有腐乳制作中，加盐的目的是（写三个）：___________________________________、_______________________________________、____________________________。
③卤汤中酒的含量为何要控制在12％左右？___________________________________
______________________________________________________________________。

请回答下面有关泡菜发酵过程中的问题。
(1)蔬菜刚入坛时，其表面带有不抗酸的大肠杆菌和酵母菌等微生物。其中的酵母菌最初的呼吸作用方式是________，请写出相关反应式________________。
(2)在发酵初期会有气泡从坛沿水槽内的水中间歇性溢出，试说明这些气泡的来源_____________________________________________________________。
(3)到发酵中期，无氧状态形成，乳酸菌开始活跃并产生大量乳酸，使乳酸积累量达到0.6%～0.8%，pH为3.5～3.8，试分析此时坛内其他微生物的活动情况及原因______________________________________________________。
(4)发酵后期，乳酸含量继续增加，当达到1.2%以上时，发酵速度逐渐变缓甚至停止，主要原因是________________。
(5)请在下列坐标图中画出该过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化趋势。

血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O₂和部分CO₂的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。
(1)将实验流程补充完整：A为________，B为________。凝胶色谱法的基本原理是根据________而达到蛋白质分离的有效方法。
(2)洗涤红细胞的目的是去除________，洗涤次数过少，无法除去；离心速度过高和时间过长会使____________一同沉淀。达不到分离的效果。洗涤干净的标志是________________。释放血红蛋白的过程中起作用的试剂是________________。
(3)在B过程中加入物质的量浓度为20m mol/L的磷酸缓冲液(pH为7.0)的目的是__________________________________________________________________。如果红色区带________________，说明色谱柱制作成功

请回答下列有关微生物及其技术的问题。
（1）在腐乳的制作过程中，有多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是        。微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的          ，         可将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
（2）在腐乳制作时，要加盐腌制，其目的是析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬不会过早酥烂，同时盐还能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。要制作出色香味俱全的腐乳，关键在于             的配制。
（3）在制作腐乳、果醋、泡菜的过程中，需要氧气的是             。
（4）苹果醋是受现代人所青睐的健康饮品之一，其生产过程中则利用了代谢类型为            的（填生物名称）发酵作用，该过程需要控制的温度条件是             。

请回答PCR方面的有关问题：
(1)引物是扩增过程中必须加入的物质，从化学本质上说，引物是一小段_______________。
(2)引物是子链合成延伸的基础，如下图。

从理论上推测。第四轮循环产物中两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段所占DNA总数的比例为        。
(3)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的一组引物(只标注了部分碱基序列)不合理(如下图)，请说明理由                                。

（4）在DNA聚合酶的作用下，两条子链的延伸方向都是                        。
（5）假如引物都用³H标记，从理论上计算，所得DNA分子中含有³H标记的占         。
（6）与体内DNA复制相比，PCR反应体系除引物外，还需加入哪种特别的物质？       。

根据相关知识回答下面的问题。
(1)家庭酿造米酒过程中，会发现坛内总是先“来水”后“来酒”。先“来水”的原因是____________；后“来酒”的原因是________，“来酒”过程的反应式可表示为________。
(2)制作过程并未对用具专门进行灭菌，坛口也未严格密封，但一般情况下，坛内的米饭不会被杂菌污染，试简要阐明理由：
①发酵前期(初始阶段)：  __________________________________________。
②发酵过程中：  _______________________________________________。
(3)根据推测，在此酿制过程中，坛内物质的重量会________，原因是_________________________________________________________________。
(4)俗语“一坛子好酒叫你弄酸了”常用来形容一个人不会做事，这句话背后蕴含了什么生物学原理？
_________________________________________________________________。

下面是古代家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，待冷却至30℃时，加少许水和一定量的酒酿（做实验是用酵母菌菌种）与米饭混用后置于一瓷坛内（其他容器也可），在中间要挖一个洞，加盖后置于适当的地方保温（28℃），12h即成。现请你从以下几个方面对其发酵过程作一个简单的分析：
（1）在中间挖一个洞的目的是                                      。
（2）发酵坛没有密封，那么坛内无氧发酵的环境是由什么造成的？
                                                                    。
写出发酵反应式                                               。
（3）在具体操作过程中，要根据米饭的多少加适量的酒酿，如把握不住，宁多而不能少，                                         
如果加少了将引起什么后果？                                。

酵母菌在氧气充足条件下不能进行酒精发酵，有的同学认为是氧气抑制了酵母菌无氧呼吸，也有同学认为是有氧呼吸产生的ATP抑制了酵母菌无氧呼吸。设计实验探究其原因：
一、供选的实验试剂：
5%葡萄糖溶液、酵母菌培养液、上清液（只含酵母菌细胞质基质）、沉淀物（只含酵母菌细胞器）、ATP溶液、蒸馏水
二、实验步骤：
（1）取1、2、3号锥形瓶各三只组装如下装置三套，依次编号为A、B、C。1号锥形瓶中都加入10%的NaOH溶液，2号都加入了10mL的5%葡萄糖溶液，3号都加入澄清的石灰水。

（2）向A装置2号锥形瓶中加入：10mL的酵母菌培养液和2mL蒸馏水。
向B装置2号锥形瓶中加入：10mL的试剂________和2mL________。
向C装置2号锥形瓶中加入：10mL的试剂________和2mL________。
（3）A、B、C三套装置均先持续通入氮气5min，目的是__________________________，再将三套装置分别处理：A装置持续通入N₂，B装置持续通入_________，C装置持续通入空气。
（4）将三套装置放在温度适宜的相同条件下培养相同时间。
（5）观察___________________________________，判断是否进行无氧呼吸。
三、分析与结论：
（6）A装置的作用是___________________。
（7）实验预期结果有_______种不同的类型。若实际结果为A装置变浑浊，B装置________，C装置________，结论是酵母菌的无氧呼吸不受ATP抑制，受氧气抑制。

选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白。请回答下列有关问题：
(1)该实验___________次用到磷酸缓冲液，___________次用到蒸馏水。
（2）实验在　　  　　　　　　　　时要用到生理盐水
(3)收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透析，透析的原理是                           。
(4)然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，样品纯化的目的是______                 __   ____。血红蛋白分子是含　　　　　　条肽链的分子。
（5）电泳利用了待分离样品中各种分子                的差异以及分子本身的大小，形状的不同，而产生不同迁移速度，实现各种分子的分离。

【生物——选修1：生物技术实践】
根据下面的实验装置图（图甲、乙）和果酒的生产工艺流程图（图丙）回答问题：

（1）图甲所示装置可用于提取           （填“橘皮精油”“玫瑰精油”或“胡萝卜”）。
（2）制作果酒时可选用图乙的装置。为适当提高果酒的生产速率，进气口应       ；排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的原因是        。
（3）图丙为樱桃果酒生产工艺流程图，其中冲洗的目的是              。樱桃榨汁前需要除去果柄，此操作是在冲洗之             进行的。
（4）若是从混杂的微生物中分离酵母菌应使用     （填“选择”或“鉴别”）培养基。从微生物培养的角度分析，樱桃果汁能够为酵母菌的生长提供水、无机盐和       。
（5）樱桃果酒制作是否成功，发酵后可在酸性条件下用           溶液来鉴定。在酒精发酵旺盛时，醋酸菌           （填“能”或“不能”）将果汁中的糖发酵成醋酸，乳酸菌           （填“能”或“不能”）将乳酸分解成CO₂和水。

[生物——选修1：生物技术实践]
某实验小组以洋葱组织为实验材料，进行DNA粗提取和鉴定的实验，实验主要过程如下图，回答下列问题：

（1）步骤一中需加入一定量的洗涤剂和    对洋葱组织进行处理，加入前者是为了瓦解细胞膜结构，加入后者的目的是____。将搅拌和研磨后的物质进行过滤，即可得到含有DNA的滤液。
（2）步骤二是DNA纯化过程中的关键步骤，可以采用以下几种不同的方法：
①滤液中NaCl浓度在0．14 mol／L时可分离出DNA，若要再次提纯，需要将其溶解在mol／L的NaCl溶液中；
②通常会向DNA粗提取物中加入嫩肉粉，其目的是____；
③将得到的DNA粗提取物放在60～75℃水浴中保温10～15 min，蛋白质被破坏，但仍能得到纯度较高的DNA，说明了DNA             ．
（3）步骤三中向滤液中加入DNA体积分数为95%的酒精的目的是___      _，依据的原理是          。得到纯净的DNA后，可利用DNA与             在沸水浴条件下发生显色反应，来对其进行鉴定。

乳酸菌常用于制作酸奶等发酵食品。研究发现，乳酸菌还可产生乳酸菌素，抑制肉制品中致病菌和腐败菌的生长，起到生物防腐的作用。请回答
（1）制作酸奶是利用乳酸菌在   （填“有氧”或“无氧”）条件下，将牛奶中葡萄糖、乳糖分解成乳酸，同时将奶酪蛋白水解为短肽和    ，不仅易被人体吸收，也适用于乳糖不耐症人群。若牛奶中含有抗生素，会影响酸奶的制作效果，原因是                       。
（2）纯化乳酸菌时可选用平板划线法或          接种，还需要设置未接种乳酸菌的培养基作为对照，若对照组培养基表面没有菌落生长，说明                            。
（3）为探究不同种乳酸菌的抑菌效果，将稀释倍数相同的等量乳酸菌培养液滴加在长满致病菌的平板上，一段时间后，会出现以滴点为中心的抑菌圈，实验结果如下表。

① 实验的自变量是                    。
②由实验结果可知，乳酸菌对________（填致病菌）的抑菌效果比较突出；在生产应用中，不宜采用      号菌株进行防腐。

下图一是在发酵罐内利用三孢布拉氏霉发酵生产β—胡萝卜素过程中，菌体生物量及β—胡萝卜素产量随时间变化曲线图。图二是样品层析结果及与β—胡萝卜素标准样的
比对图。请回答下列问题：

（1）发酵罐内三孢布拉氏霉培养基按物理形态应称为__________，玉米粉和豆饼为微生物的生长分别主要提供____________________。在接人菌种前，应对培养基进行__________，以避免杂菌污染。
（2）图一中，菌体的增长最快出现在__________h，菌体的生物量达到最大值后下降，其原因是_____________。
（3）常用的提取β—胡萝卜素的方法是__________法溶解。实验表明，石油醚的提取效果远好于丙酮和酒精，原因是___________________________。
（4）将萃取的胡萝卜素样品与β—胡萝卜素标样层析后进行比对，结果如图二，从图中分析可知，色带__________为β—胡萝卜素。

利用不同微生物的发酵作用来制作腐乳、酸奶、泡菜、果酒和果醋等食品的历史悠久，遍布民间，一般称作传统发酵技术。根据传统发酵技术相关知识，回答以下问题：
（1）腐乳的制作：
①腐乳制作有多种微生物参与，其中起主要作用的是           ，主要是利用这些微生物产生的           水解豆腐中营养物质，将豆腐转变成风味独特的腐乳。
②腐乳制作过程中加盐的作用是            。
（2）乳酸发酵：

①测定泡菜中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      色染料。
②据图可知泡菜在腌制     天后食用最佳。
（3）果酒和果醋的制作：
①鉴定发酵液中有酒精生成：用试管取发酵液少量，加入                ，如果出现灰绿色，则鉴定有酒精生成。
②为获得高纯度的果酒、果醋等发酵产品，需要对所用的微生物进行分离和纯化，其过程为：
第一步：配制培养基。虽然各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、无机盐、      （写两项）。培养基需要进行灭菌操作，常用的灭菌方是           。
第二步：接种。微生物常用的接种方法有平板划线法和                。 
第三步：培养。
第四步：挑选符合要求的菌落。

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。请据图示回答下列问题：

(1)完成图甲中的实验流程，则矩形框内应为__________________________________。
(2)果酒和果醋的制作分别利用了________和________(填生物名称)两种微生物的发酵原理。由果酒转变成果醋的制作时，需要改变的环境条件是____________和______________，主要原因是______________________________________________
_________________________________________________________________(答出两点)。
(3)图乙装置中的充气口在____________过程中要关闭，而排气口在该过程中应开放，目的是用来排出____________产生的________。排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是__________________________________________________________。
(4)果汁发酵后是否有酒精产生，可用____________来检验，在酸性条件下呈现________色证明有酒精产生。
(5)葡萄是否需要灭菌？为什么？
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