新高考生物一轮总复习 生物技术在食品加工及其他方面的应用Word文档格式.docx
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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2mL,再滴入物质的量浓度为3mol/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。
提醒
(1)选择新鲜的葡萄,榨汁前先将葡萄冲洗,并除去枝梗,以防葡萄汁流失及污染。
冲洗以洗去灰尘为目的,且不要太干净,以防洗去野生型酵母菌。
(2)防止发酵液被污染的方法:
榨汁机要清洗干净并晾干;
发酵瓶要洗净并用体积分数为70%的酒精消毒,或用洗洁精洗涤;
装入葡萄汁后要封闭充气口。
(3)葡萄酒呈现深红色的原因是红葡萄皮的色素进入发酵液。
1.你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗?
为什么?
提示 应该先冲洗,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。
2.制葡萄酒时,为什么要将温度控制在18~25℃?
制葡萄醋时,为什么要将温度控制在30~35℃?
提示 温度是酵母菌、醋酸菌生长和发酵的重要条件。
18~25℃最适合酵母菌的繁殖,因此果酒发酵时需将温度控制在其最适温度范围内;
醋酸菌的最适生长温度为30~35℃,因此制作果醋时要将温度控制在30~35℃。
果酒和果醋制作过程的比较
1.(2020·
全国卷Ⅲ,37)[生物——选修1:
生物技术实践]
水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。
回答下列问题:
(1)制作果汁时,可以使用果胶酶、纤维素酶等提高水果的出汁率和澄清度。
果胶酶是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、______________________(答出2种即可)。
纤维素酶可以分解植物________(填“细胞膜”或“细胞壁”)中的纤维素。
(2)用果胶酶处理果泥时,为了提高出汁率,需要控制反应的温度,原因是_________________________________________________。
(3)现有甲乙丙三种不同来源的果胶酶,某同学拟在果泥用量、温度、pH等所有条件都相同的前提下比较这三种酶的活性。
通常,酶活性的高低可用________________________________________________________来表示。
(4)获得的果汁(如苹果汁)可以用来制作果酒或者果醋,制作果酒需要________菌,这一过程中也需要O2,O2的作用是____________________。
制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌属于________(填“好氧”或“厌氧”)细菌。
答案
(1)果胶分解酶、果胶酯酶 细胞壁
(2)温度对果胶酶的活性有影响,在最适温度下酶活性最高,出汁率最高
(3)在一定条件下,单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量 (4)酵母 促进有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖 好氧
解析
(1)果胶酶并不特指某一种酶,而是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
纤维素是植物细胞壁的主要组成成分之一,纤维素酶可以将其分解。
(2)用果胶酶处理果泥时,为了提高出汁率,需要控制反应的温度,这是因为温度对果胶酶的活性有影响,在最适温度下酶活性最高,出汁率最高。
(3)酶活性的高低可以用在一定条件下,单位时间内、单位体积中反应物的消耗量或者产物的增加量来表示。
(4)利用获得的果汁制作果酒时需要用酵母菌,果酒发酵前期需要O2,O2可促进酵母菌的有氧呼吸,使酵母菌大量繁殖。
制作果醋需要醋酸菌,醋酸菌是一种好氧细菌,其对氧气的含量特别敏感,当进行深层发酵时,即使只是短时间中断通入氧气,也会引起醋酸菌死亡。
果酒、果醋发酵条件的控制
①葡萄汁装入发酵瓶时,要留约1/3的空间,目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽O2后再进行酒精发酵;
防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。
②充气:
酒精发酵为无氧发酵,需关闭充气口;
醋酸发酵为有氧发酵,需适时通过充气口充气。
2.(2021·
重庆调研抽测)将水果制成果酒和果醋是为果农打开销路的重要措施,图1是果酒和果醋的制作流程,图2是其发酵装置。
(1)在制作果酒和果醋时,为防止发酵液被污染,需将榨汁机和发酵瓶清洗干净,发酵瓶还需________处理,或者用洗洁精洗涤。
(2)在制作果醋的过程中,要将温度严格控制在________℃,并注意适时通过充气口充气,充气的目的是________________________。
图2装置中长而弯曲的胶管除能防止外界杂菌的进入外,还有______________________的作用。
(3)某生物兴趣小组欲筛选高效生产果醋的醋酸杆菌,思路如下:
实验目的:
筛选出高酒精耐受度、高酸性耐受度、高产量的醋酸杆菌。
实验原理:
通过在培养基中加入不同物质,筛选出能满足生产或实验所需的工程菌。
实验步骤:
①配制不同酒精浓度梯度和不同醋酸浓度梯度的培养基。
灭菌后的培养基须冷却到一定温度再加入酒精,以免温度过高引起________。
②接种,可采用________________________法进行接种,接种后置于适宜的条件下培养。
③一段时间后,观察菌落的生长情况,初步选取生长良好、产生较大菌落的细菌接种到果酒里进行实验,培养一段时间,定期检测________________,记录相应的结果。
④根据实验的实际结果,筛选出可耐受高酒精度、高酸度,且醋酸产量高的醋酸杆菌。
(4)筛选出来的醋酸杆菌,部分需长期保藏,部分需频繁使用。
频繁使用的醋酸杆菌可采用临时保藏的方法,这种方法的缺点是 。
答案
(1)(用体积分数为70%的酒精)消毒
(2)30~35 为醋酸杆菌发酵提供氧气 排出发酵过程中产生的气体 (3)①酒精燃烧 ②平板划线法或稀释涂布平板 ③果醋中醋酸的含量 (4)保存时间不长,菌种容易被污染或产生变异
解析
(1)对制作果酒和果醋的发酵瓶需要进行消毒处理。
(2)制作果醋所利用的醋酸杆菌的最适生长温度为30~35℃。
醋酸杆菌是好氧菌,制作果醋时充气的目的是为其提供充足的氧气,图2装置中长而弯曲的胶管除了能够防止杂菌进入发酵瓶外,还能排出发酵过程中产生的气体。
(3)①酒精是易燃物质,温度太高可能会引起酒精燃烧。
②微生物接种常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法。
③醋酸杆菌能将酒精(乙醇)转化为醋酸,在其培养过程中,应定期检测醋酸的含量。
(4)对频繁使用的菌种可采用临时保藏的方法保存,这种方法的缺点是保存时间不长,菌种容易被污染,也容易产生变异。
考点二 腐乳的制作
1.菌种 主要是毛霉。
2.原理
毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶,作用如下:
3.腐乳的制作流程
提醒 腐乳制作过程中各种物质的作用
4.腐乳制作的注意事项
1.吃腐乳时,你会发现腐乳外部有一层致密的“皮”。
这层“皮”是怎样形成的呢?
它对人体有害吗?
它的作用是什么?
提示 “皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝(匍匐菌丝),对人体无害。
它能形成腐乳的“体”,使腐乳成形。
2.腌制腐乳时,为什么要随着豆腐层的加高而增加盐的用量?
为什么在接近瓶口的表面要将盐铺厚一些?
提示 越接近瓶口,杂菌污染的可能性越大,因此要随着豆腐层的加高增加盐的用量,在接近瓶口的表面,盐要铺厚一些,以有效防止杂菌污染。
(2021·
上海奉贤一模)腐乳以其独特的工艺、细腻的品质、丰富的营养、可口的风味而深受广大群众的喜爱,被西方誉为东方奶酪。
腐乳制作主要步骤如下:
→
(1)在腐乳制作过程中需接种菌种,这些菌种中起主要作用的是毛霉菌(属于真菌),与细菌相比主要差异是________。
A.有无核糖体B.有无细胞结构
C.有无成形的细胞核D.有无细胞质
(2)晾制的豆腐块为毛霉菌的生长提供的主要营养物质是________。
(3)菌种是发酵的关键,如果有杂菌污染则表现出生化功能的变化从而影响腐乳品质,因此配制培养基挑选出所需的毛霉菌菌落显得尤为重要,配制的培养基是________。
A.低盐的液体培养基B.高盐的液体培养基
C.低盐的固体培养基D.高盐的固体培养基
(4)根据菌落特征鉴别毛霉菌时,能够观察的菌落特征有________。
(多选)
A.形状B.颜色
C.边缘D.表面
(5)腐乳的营养丰富,是因为大分子物质经过发酵作用分解成易于消化吸收的小分子物质,下列属于水解反应的是________。
①蛋白质+水→氨基酸 ②ATP→ADP ③核苷酸→核酸 ④葡萄糖→乳酸
A.①②B.②③C.①④D.②④
(6)不同的毛霉菌都能分泌脂肪酶,但研究发现以每克菌体计算,两种菌降解脂肪的能力有所不同,对此现象合理的假设是 。
答案
(1)C
(2)碳源、氮源 (3)D (4)ABCD (5)A (6)两种菌分泌的酶量不同、两种菌中合成酶的基因的结构(酶结构)不同
解析
(1)在腐乳制作过程中需接种菌种,这些菌种中起主要作用的是毛霉菌(属于真菌),其与细菌的主要差异是有无成形的细胞核。
(2)晾制的豆腐块为毛霉菌的生长提供的主要营养物质是碳源、氮源。
(3)为挑选出所需的毛霉菌菌落,配制的培养基应该是高盐的固体培养基。
(4)根据菌落特征鉴别毛霉菌时,能够观察的菌落特征有形状、颜色、边缘、表面。
(5)腐乳的营养丰富,是因为大分子物质经过发酵作用分解成易于消化吸收的小分子物质,题述选项中属于水解反应的是①蛋白质+水→氨基酸、②ATP→ADP,而③核苷酸→核酸的反应属于合成反应,④葡萄糖→乳酸,该反应是葡萄糖转化成乳酸的过程,不属于水解反应。
(6)不同的毛霉菌都能分泌脂肪酶,但研究发现以每克菌体计算,两种菌降解脂肪的能力有所不同,对此现象合理的假设是两种菌分泌的酶量不同、两种菌中合成酶的基因的结构(酶结构)不同。
考点三 泡菜的制作及亚硝酸盐含量的测定
1.泡菜的制作原理
(1)菌种来源:
附着在蔬菜上的乳酸菌。
(2)原理:
乳酸菌的无氧呼吸。
(3)制作流程
(4)泡菜制作中的注意事项
2.亚硝酸盐含量的测定
(1)原理
注 亚硝酸盐溶液的浓度高,颜色深些;
浓度低,颜色浅些。
(2)操作步骤
(3)泡菜腌制过程中,乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐相对含量(或数量)的变化
注 亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的,而不是硝化细菌氧化氨形成的。
1.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶?
提示 酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用,抗生素能够将乳酸菌杀死或抑制乳酸菌的生长,因此含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶。
2.为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜,不宜多吃腌制蔬菜?
提示 在腌制过程中,蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐,亚硝酸盐摄入过量或在特定条件下,会危害人体健康。
3.为什么泡菜坛内有时会长一层白膜?
你认为这层白膜是怎么形成的?
提示 泡菜坛内形成白膜是由于产膜酵母的繁殖。
酵母菌是兼性厌氧微生物,泡菜发酵液营养丰富,其表面氧气含量也较丰富,适合酵母菌繁殖。
1.(2016·
全国卷Ⅲ,39)某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。
分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳
酸钙。
(1)分离纯化乳酸菌时,首先需要用________对泡菜滤液进行梯度稀释,进行梯度稀释的理由是__________________________________________________。
(2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有____________和________________。
分离纯化时应挑选出____________的菌落作为候选菌。
(3)乳酸菌在-20℃长期保存时,菌液中常需要加入一定量的________(填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。
答案
(1)无菌水 泡菜滤液中菌的浓度很高,直接培养很难分离得到单菌落
(2)鉴别乳酸菌 中和产生的乳酸(或酸) 具有透明圈 (3)甘油
解析
(1)分离纯化乳酸菌时,首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释;
进行梯度稀释的理由是在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的乳酸菌将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面形成单个的菌落。
(2)在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有中和乳酸菌代谢过程中产生的乳酸和利于乳酸菌的识别和分离;
分离纯化时应挑选出在平板上有透明圈的菌落作为候选菌。
(3)乳酸菌在-20℃长期保存时应使用甘油管藏法,故菌液中常需要加入一定量的甘油。
重庆七校联考)制作泡菜与酸奶时均采用乳酸菌进行发酵,现有研究人员打算从泡菜中获取可用于酸奶发酵的乳酸菌菌种,回答下列问题:
(1)测定泡菜中亚硝酸盐的含量可以用________法。
食物中的亚硝酸盐绝大部分随人体尿液排出,只有在特定条件下,才可以转变为致癌物________。
(2)使用________法将少量泡菜汁接种于培养基上,经厌氧培养后得到菌落。
(3)因为菌种相同,部分研究人员猜测制作酸奶的过程中可能会产生亚硝酸盐,进而测出酸奶中的亚硝酸盐含量为1mg/kg,于是他们认为制作酸奶的过程中会产生亚硝酸盐,但是另一些研究人员认为这个结论不可靠,其理由是________________________。
请给出改进实验的思路,进一步确定此结论的可靠性。
方案改进:
。
预期结果和结论:
若 ,则说明酸奶发酵过程中会产生亚硝酸盐。
答案
(1)比色 亚硝胺
(2)平板划线(或稀释涂布平板) (3)亚硝酸盐可能来自原料 增设一组实验,测定鲜奶中的亚硝酸盐的含量 酸奶中亚硝酸盐含量高于鲜奶中亚硝酸盐的含量
解析
(1)测定泡菜中亚硝酸盐的含量时,要将显色后的样品与已知浓度的标准显色液进行比色,估算出泡菜中亚硝酸盐的含量,这种方法叫比色法。
食物中的亚硝酸盐绝大部分随人体尿液排出,亚硝酸盐在特定条件下可以转变为致癌物——亚硝胺。
(2)若想经厌氧培养后得到菌落,可以使用平板划线法(或稀释涂布平板法),将少量泡菜汁(含有乳酸菌)接种于培养基上。
(3)酸奶中测出的亚硝酸盐可能是在制作酸奶的过程中产生的,也可能是原料(鲜奶)中本来就有的,想要探究这一问题,可以测定鲜奶中的亚硝酸盐的含量,若酸奶中亚硝酸盐含量高于鲜奶中亚硝酸盐含量,则可以说明酸奶发酵过程中会产生亚硝酸盐。
考点四 植物有效成分的提取
1.玫瑰精油的提取
(1)方法
常用水蒸气蒸馏法:
根据蒸馏过程中原料放置的位置,可以分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏。
提醒 ①水中蒸馏设备简单、成本低、易操作,而水上蒸馏和水气蒸馏时间短,出油率高。
②水中蒸馏对于柑橘和柠檬等原料不适用。
因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解。
③水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性的,能随水蒸气蒸馏而不被破坏,与水不发生反应,且难溶或不溶于水的成分的提取。
(2)提取原理
利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来,形成油水混合物,冷却后,混合物又会重新分出油层和水层。
(3)提取步骤
(4)提取装置及注意事项
蒸馏装置
注 ①安装仪器一般按照自下而上、从左到右的顺序(拆卸顺序与安装时相反);
②蒸馏时许多因素都会影响产品的品质,比如蒸馏温度、时间等。
2.橘皮精油的提取
(1)方法:
一般用压榨法。
橘皮精油的有效成分是柠檬烯,其在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解,使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题,因此一般采用压榨法,提取出果皮中的芳香油。
3.胡萝卜素的提取
萃取法。
胡萝卜素不溶于水,微溶于乙醇,易溶于石油醚等有机溶剂。
―→
提醒 影响萃取的因素
①主要因素:
萃取剂的性质和使用量;
②次要因素:
原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度、萃取的时间等。
总之,溶解越充分,效果就越好。
注 ①乙醇和丙酮都是水溶性有机溶剂,与水混合会影响萃取效果;
②乙醚沸点太低,苯和CCl4有毒,因此不能作为萃取剂;
③石油醚不能与水混溶,且它的沸点很高,加热萃取时不易挥发,因此选择石油醚作为萃取剂;
④用于萃取的有机溶剂必须事先精制,除去杂质,否则会影响芳香油的质量;
⑤萃取温度高,有利于植物有效成分溶于有机溶剂,但是温度过高,会影响植物有效成分的品质,因此萃取时应严格控制温度,适当延长萃取时间;
⑥萃取剂的选择原则:
沸点高、不与水相溶、毒性小、不易燃、萃取效率高。
(5)纸层析法鉴定胡萝卜素
1.薄荷油易挥发,提取薄荷油时常选用新鲜薄荷叶作原料,而不是烘干的薄荷叶作为材料,你能说出原因吗?
用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,在油水混合物中为什么加入氯化钠?
分离出的油层中为什么加入无水硫酸钠?
提示 薄荷油易挥发,烘干薄荷叶的过程中会使薄荷油挥发掉。
油水混合物中加入氯化钠可以增加盐的浓度,使油水分层更明显。
分离出的油层中加入无水硫酸钠可以吸收油层中的水分。
2.乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗?
提示 不能。
胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮,但它们是水溶性有机溶剂,因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。
3.在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中,哪种最适宜用来提取胡萝卜素?
提示 在这五种有机溶剂中,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来提取胡萝卜素。
1.植物有效成分提取方法的选择原则
(1)挥发性强、热稳定性高的提取物可以用水蒸气蒸馏法提取;
(2)提取物含量高,且不宜采用蒸馏法的材料一般采用压榨法提取;
(3)易溶于有机溶剂的提取物可以采用萃取法提取。
2.植物有效成分提取的基本方法的比较
3.影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施
1.(2019·
海南卷,30)回答下列问题。
(1)玫瑰精油可用玫瑰花瓣为原料,采用水蒸气蒸馏法提取。
水蒸气蒸馏法的原理是 。
在进行蒸馏时,冷凝管的进水口比出水口________(填“高”或“低”)。
蒸馏收集到的乳浊液是玫瑰精油和水的混合物,要得到玫瑰精油,需要向乳浊液中加入NaCl,其目的是________________;
得到的油层还需要加入无水Na2SO4,其目的是____________________________________________________________。
(2)某同学在通过发酵制作果酒时,发现在制作原料中添加一定量的糖,可以提高酒精度,原因是_______________________________________。
在家庭以葡萄为原料制作葡萄酒时,可以不添加酵母菌,原因是 ;
在制作葡萄酒的过程中,如果密封不严混入空气,发酵液会变酸,可能的原因是_______________________________________________________________。
答案
(1)利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来,形成油水混合物,冷却后,混合物又会重新分离出油层和水层 低 促进油和水的分离 吸去芳香油中残留的水分
(2)糖类是主要的能量,可以为酵母菌的生长、繁殖提供能量,还可以作为酒精发酵的原料 葡萄皮上附着有野生的酵母菌 醋酸菌大量增殖,进行醋酸发酵
解析
(1)水蒸气蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来,形成油水混合物,冷却后,混合物又会重新分离出油层和水层。
在进行蒸馏时,为了避免冷凝管炸裂,并且使冷水与热水蒸气的接触面积大,接触时间长,进水口应比出水口低。
蒸馏收集到的乳浊液是玫瑰精油和水的混合物,要得到玫瑰精油,需要向乳浊液中加入NaCl,可以促进油和水的分离;
得到的油层还需要加入无水Na2SO4,可以吸去芳香油中残留的水分。
(2)糖类是主要的能源物质,可以为酵母菌的生长、繁殖提供能量,还可以作为酒精发酵的原料,故在通过发酵制作果酒时,在制作原料中添加一定量的糖,可以提高酒精度。
在家庭以葡萄为原料制作葡萄酒时,由于葡萄皮上附着有野生的酵母菌,故可以不添加酵母菌;
在制作葡萄酒的过程中,如果密封不严混入空气,会造成醋酸菌大量增殖,进行醋酸发酵,发酵液会变酸。
黑龙江哈尔滨调研)根据装置图,回答有关问题:
(1)玫瑰精油是制作高级香水的主要成分,通常采用装置甲即________________法提取。
________(填“能”或“不能”)采用此法从薄荷叶中提取薄荷油,理由是 。
(2)装置乙常用于果酒、果醋的制作,在果酒制作时起作用的微生物是________,它与果醋制作的微生物相比,最主要的结构特点是________________________。
如果该装置用于制作酸奶,对该装置如何处理?
________________________。
(3)装置丙表示的方法为________,在加热的瓶口安装了回流冷凝装置,其作用是________________________。
要想取得好的效果,必须保证原料颗粒小、温度高、时间长,目的是让提取的物质________。
答案
(1)水蒸气蒸馏(水中蒸馏) 能 薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似,都具有易挥发、难溶于水等性质
(2)酵母菌 具有成形的细胞核(有核膜) 关闭进气口和排气口 (3)萃取法 防止加热时有机溶剂(萃取剂)的挥发 充分溶解
解析
(1)装置甲为蒸馏装置,表示的是植物芳香油提取中的水蒸气蒸馏法,利用此方法是依据提取物具有化学性质稳定、易挥发、难溶于水,能随水一同蒸馏出来等特点。
(2)在果酒制作时起作用的微生物是酵母菌,果醋制作时起作用的微生物是醋酸杆菌,前者为真核细胞,与原核细胞最大的区别是具有成形的细胞核。
制作酸奶利用的是乳酸菌,不消耗且不产生气体,所以该装置中的进气口和排气口都应关闭。
(3)装置丙是萃取装置,所以其表示的方法为萃取法,装置的瓶口安装了回流冷凝装置,其作用是防止加热时有机溶剂(萃取剂)的挥发。
萃取法要求原料颗粒小、温度高、时间长,目的是可以让萃取物充分溶解。
3.(2021·
重庆一中期末)番茄红素是一种类胡萝卜素,易溶
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