生物選修1《生物技術(shù)實(shí)踐》教師用書(共63頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上生物技術(shù)實(shí)踐（選修1）教參課題1 果酒和果醋的制作一、課題目標(biāo)說明果酒和果醋制作的原理，設(shè)計(jì)制作果酒和果醋的裝置，完成果酒和果醋的制作。二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：說明果酒和果醋的制作原理，設(shè)計(jì)制作裝置，制作出果酒和果醋。課題難點(diǎn)：制作過程中發(fā)酵條件的控制。三、課題背景分析課題背景從人類釀酒制醋的歷史切入，說明酒與醋的制作不僅僅是發(fā)酵食品的制作加工，還是一種文化現(xiàn)象，反映了人類文明發(fā)展的足跡。教師可以充分利用這一素材，滲透“科學(xué)、技術(shù)、社會”的教育。在此基礎(chǔ)上，教材簡述了果酒和果醋的特點(diǎn)及其在日常生活中的作用，以激發(fā)學(xué)生動手制作的興趣。四、基礎(chǔ)知識分析與教學(xué)建議（一）

2、果酒制作的原理知識要點(diǎn)：1. 酵母菌的兼性厭氧生活方式；2.發(fā)酵需要的適宜條件；3.傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)所使用的酵母菌的來源。教學(xué)建議：教師在介紹傳統(tǒng)發(fā)酵釀酒時(shí)，首先應(yīng)讓學(xué)生了解酵母菌的兼性厭氧生活方式，理解發(fā)酵需要一定的條件，然后再介紹傳統(tǒng)發(fā)酵方法，分析傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)中所使用的酵母菌的來源。最后，教師可以組織學(xué)生討論，在發(fā)酵過程中，怎樣才能保證發(fā)酵液不受污染、如何控制好溫度。（二）果醋制作的原理知識要點(diǎn)：1.酒變醋的原理；2.控制發(fā)酵條件的作用；3.制醋所利用的醋酸菌的來源。教學(xué)建議：教師可采用多種形式讓學(xué)生了解由酒變醋的原理以及在制醋過程中醋酸菌的作用。例如，教師可以組織學(xué)生在查找資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行討

3、論和交流。通過學(xué)生的自主活動，讓學(xué)生了解傳統(tǒng)制醋的流程、醋酸菌的生活特點(diǎn)、醋酸菌在自然界的分布以及使果酒變?yōu)楣椎姆椒ǖ然A(chǔ)知識。五、實(shí)驗(yàn)案例制作葡萄酒和葡萄醋建議將實(shí)驗(yàn)安排在秋季的9月或10月進(jìn)行。在這段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）正值收獲季節(jié)，葡萄的價(jià)格便宜，品種多樣；（2）此時(shí)葡萄上的酵母菌數(shù)量多且生活力強(qiáng)，發(fā)酵釀酒的效果好；（3）溫度適宜，發(fā)酵現(xiàn)象非常明顯。實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下。1.對發(fā)酵瓶、紗布、榨汁機(jī)、盛葡萄汁的器皿等實(shí)驗(yàn)用具進(jìn)行清洗并消毒。先用溫水反復(fù)沖洗幾次,再用體積分?jǐn)?shù)為75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。2. 取葡萄500 g，去除枝梗和腐爛的子粒。3. 用清水沖洗葡萄

4、12遍除去污物，注意不要反復(fù)多次沖洗。4. 用榨汁機(jī)榨取葡萄汁后，將其裝入發(fā)酵瓶中（裝置參見教材圖1-4b），或?qū)⑵咸汛虺蓾{后，用潔凈的紗布過濾至發(fā)酵瓶中，蓋好瓶蓋。如果沒有合適的發(fā)酵裝置，可以用500 mL的塑料瓶替代，但注入的果汁量不要超過塑料瓶總體積的2/3。5. 將發(fā)酵瓶置于適宜的溫度下發(fā)酵。6. 由于發(fā)酵旺盛期CO2的產(chǎn)量非常大，因此需要及時(shí)排氣，防止發(fā)酵瓶爆裂。如果使用簡易的發(fā)酵裝置，如瓶子（最好選用塑料瓶），每天要擰松瓶蓋24次，進(jìn)行排氣。7. 10 d以后，可以開始進(jìn)行取樣檢驗(yàn)工作。例如，可以檢驗(yàn)酒味、酒精的含量、進(jìn)行酵母菌的鏡檢等工作。8. 當(dāng)果酒制成以后，可以在發(fā)酵液中加入

5、醋酸菌或醋曲，然后將裝置轉(zhuǎn)移至3035 的條件下發(fā)酵，適時(shí)向發(fā)酵液中充氣。如果找不到醋酸菌菌種或醋曲，可嘗試自然接種，但效果不是很好。如果沒有充氣裝置，可以將瓶蓋打開，在瓶口蓋上紗布，以減少空氣中塵土等的污染。六、課題成果評價(jià)（一）果酒的制作是否成功發(fā)酵后取樣，通過嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定。此外，還可用顯微鏡觀察酵母菌，并用重鉻酸鉀檢驗(yàn)酒精的存在。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，請學(xué)生分析失敗原因，然后重新制作。（二）果醋的制作是否成功首先通過觀察菌膜的形成、嗅味和品嘗進(jìn)行初步鑒定，再通過檢測和比較醋酸發(fā)酵前后的pH作進(jìn)一步的鑒定。此外，還可以通過在顯微鏡下觀察發(fā)酵液中是否有醋酸菌，并統(tǒng)計(jì)其數(shù)量作進(jìn)一步鑒定

6、。七、答案和提示（一）旁欄思考題1.你認(rèn)為應(yīng)該先沖洗葡萄還是先除去枝梗？為什么？答：應(yīng)該先沖洗，然后再除去枝梗，以避免除去枝梗時(shí)引起葡萄破損，增加被雜菌污染的機(jī)會。2.你認(rèn)為應(yīng)該從哪些方面防止發(fā)酵液被污染？提示：需要從發(fā)酵制作的過程進(jìn)行全面的考慮。例如，榨汁機(jī)、發(fā)酵裝置要清洗干凈；每次排氣時(shí)只需擰松瓶蓋、不要完全揭開瓶蓋等。3.制葡萄酒時(shí)，為什么要將溫度控制在1825 ？制葡萄醋時(shí)，為什么要將溫度控制在3035 ？答：溫度是酵母菌生長和發(fā)酵的重要條件。20 左右最適合酵母菌繁殖。因此需要將溫度控制在其最適溫度范圍內(nèi)。而醋酸菌是嗜溫菌，最適生長溫度為3035 ，因此要將溫度控制在3035 。4.

7、制葡萄醋時(shí)，為什么要適時(shí)通過充氣口充氣？答：醋酸菌是好氧菌，在將酒精變?yōu)榇姿釙r(shí)需要氧的參與，因此要適時(shí)向發(fā)酵液中充氣。（二）資料發(fā)酵裝置的設(shè)計(jì)討論題請分析此裝置中的充氣口、排氣口和出料口分別有哪些作用。為什么排氣口要通過一個(gè)長而彎曲的膠管與瓶身連接？結(jié)合果酒、果醋的制作原理，你認(rèn)為應(yīng)該如何使用這個(gè)發(fā)酵裝置？答：充氣口是在醋酸發(fā)酵時(shí)連接充氣泵進(jìn)行充氣用的；排氣口是在酒精發(fā)酵時(shí)用來排出CO2的；出料口是用來取樣的。排氣口要通過一個(gè)長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染，其作用類似巴斯德的鵝頸瓶。使用該裝置制酒時(shí)，應(yīng)該關(guān)閉充氣口；制醋時(shí)，應(yīng)將充氣口連接氣泵，輸入氧氣。（三）練習(xí)2.

8、提示：大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)需要進(jìn)行更為全面周詳?shù)目紤]，如原料的來源與選擇、菌種的培育與選擇、發(fā)酵的設(shè)備、發(fā)酵條件的自動化控制，以及如何嚴(yán)格控制雜菌污染；等等。此外，無論是葡萄酒或葡萄醋，實(shí)驗(yàn)時(shí)所檢測的發(fā)酵液，并非商品意義上的產(chǎn)品。在實(shí)際生產(chǎn)中還需沉淀過濾、滅菌裝瓶等獲得成品酒或醋。葡萄酒還需在一定設(shè)施和條件下（如橡木桶和地窖）進(jìn)行后續(xù)發(fā)酵，以獲得特定的風(fēng)味和色澤。3.提示：需考慮廠房、設(shè)備投資、原材料采購、工人人數(shù)及工資、產(chǎn)品種類、生產(chǎn)周期、銷售渠道、利潤等問題。八、參考資料1.葡萄酒的釀造傳統(tǒng)的葡萄酒釀造，都是采用自然發(fā)酵的工藝。所謂自然發(fā)酵，就是葡萄破碎入罐以后，不去人為地添加任何菌種，靠葡萄本身

9、攜帶的自然界的酵母菌，在葡萄漿或分離后的葡萄汁里自發(fā)地繁殖，最終發(fā)酵成葡萄酒。溫度對發(fā)酵的影響 酵母菌只能在一定溫度下生活。溫度低于10 ，酵母菌發(fā)育很緩慢。隨著溫度的升高，繁殖速度加快，20 時(shí)為最佳繁殖溫度，此時(shí)酵母菌生殖速度快、生活力強(qiáng)。超過35 ，酵母菌生長受到抑制，繁殖速度迅速下降，到40 酵母菌停止出芽，開始出現(xiàn)死亡。如果想要獲得高酒精濃度的發(fā)酵液、減少酒精的損耗，必須控制好發(fā)酵溫度?？諝鈱Πl(fā)酵的影響 酵母菌繁殖需要空氣。在完全隔絕空氣的情況下，酵母菌繁殖幾代就停止了。稍微與空氣接觸，酵母菌又能繼續(xù)繁殖。如果長時(shí)間得不到空氣，大部分的酵母菌就會死亡。要維持酵母菌長時(shí)間發(fā)酵，必須供給

10、微量的氧氣。葡萄汁中酵母菌的種類 葡萄汁中酵母菌的種類大致可以分為以下四類。第一類是在發(fā)酵中起主要作用的酵母，即葡萄酒酵母或叫啤酒酵母。這種酵母發(fā)酵力強(qiáng)，產(chǎn)酒的風(fēng)味好，生成有益的副產(chǎn)物多。在葡萄汁還沒發(fā)酵之前，這種酵母占的比例很?。辉诎l(fā)酵的過程中，這種酵母很快地繁殖起來，由它完成主要的發(fā)酵任務(wù)。第二類在葡萄汁中數(shù)量很大，但發(fā)酵力很弱，其代表是尖端酵母。在新壓榨的葡萄汁中，尖端酵母和葡萄酒酵母的比例約為1 0001。在發(fā)酵開始時(shí)，這種發(fā)酵力弱的酵母先引起發(fā)酵。在以后的發(fā)酵過程中，它的作用逐漸被葡萄酒酵母所代替。第三類是一種產(chǎn)膜的好氣性酵母菌。當(dāng)發(fā)酵容器未灌滿時(shí)，產(chǎn)膜酵母便會在葡萄汁液面生長繁殖，

11、使葡萄汁變質(zhì)。發(fā)酵是釀造葡萄酒最重要的過程。葡萄汁變成葡萄酒的過程就是酵母菌的酒精發(fā)酵過程。發(fā)酵過程非常復(fù)雜，其主要產(chǎn)物是乙醇和二氧化碳，此外還有其他的副產(chǎn)物。不難設(shè)想，如果發(fā)酵的最終產(chǎn)物只是乙醇和二氧化碳，而不產(chǎn)生有香味和有口味的物質(zhì)，那么發(fā)酵而成的酒，口味就太單調(diào)了。2.對葡萄酒有害的微生物產(chǎn)膜酵母 由于產(chǎn)膜酵母是好氣性真菌，所以在衛(wèi)生條件差的情況下，如貯酒容器不滿、暴露在空氣中的表面積很大時(shí)，很容易產(chǎn)生產(chǎn)膜酵母。產(chǎn)膜酵母又叫酒花菌，最初在酒面繁殖時(shí)，形成雪花狀的斑片，然后連成灰色薄膜，時(shí)間長了，就會在酒的液面上形成一個(gè)膜蓋。產(chǎn)膜酵母能把乙醇分子氧化成乙醛，又把乙醛分子氧化成水和二氧化碳，

12、從而使葡萄酒的酒精含量降低，酒味變淡薄。乳酸菌 葡萄酒里的糖，為大多數(shù)細(xì)菌的繁殖提供了良好的營養(yǎng)物質(zhì)，所以含糖的葡萄酒是最容易被細(xì)菌感染的。葡萄酒中有一種有害的乳酸菌，它不分解蘋果酸，專門分解葡萄酒中的糖、甘油、酒石酸，使優(yōu)質(zhì)的葡萄酒完全變質(zhì)。醋酸菌 是一種好氣性細(xì)菌，在有氧的條件下才能進(jìn)行旺盛的代謝活動。葡萄汁中的糖，是醋酸菌重要的碳源和能源。在有氧的情況下，醋酸菌能把葡萄汁中的糖分解成醋酸。在葡萄酒中缺少糖源的情況下，酒精便是醋酸菌的碳源和能源，它將乙醇變?yōu)橐胰?，再變?yōu)榇姿帷?.果醋的生產(chǎn)制作過程清洗 將水果或果皮、果核等投入池中，用清水沖洗干凈，揀去腐爛部分與雜質(zhì)等，取出瀝干。蒸煮 將上

13、述洗凈的果物放入蒸氣鍋內(nèi)，在常壓下蒸煮12 h。在蒸煮過程中，可上下翻動二三次，使其均勻熟透。然后降溫至5060 ，加入為原料總重量10%的用黑曲霉制成的麩曲，或加入適量的果膠酶，在4050 溫度下，糖化2 h。榨汁 糖化后，用壓榨機(jī)榨出糖化液，然后泵入發(fā)酵用的木桶或大缸,并調(diào)整濃度。發(fā)酵 糖化液溫度保持在2830 ，加入酒母液進(jìn)行酒精發(fā)酵，接種量（酒母液量）為糖化液的5%8%。發(fā)酵初的510 d，需用塑料布密封容器。當(dāng)果汁含酸度為1%1.5%、酒精度為58度時(shí)，酒精發(fā)酵已基本完成。接著將果汁的酒精濃度稀釋至56度，然后接入5%10%的醋酸菌液，攪勻，將溫度保持在30 ，進(jìn)行醋酸靜置發(fā)酵。經(jīng)過

14、23 d，液面有薄膜出現(xiàn)，說明醋酸菌膜形成，一般1度酒精能產(chǎn)生1%的醋酸，發(fā)酵結(jié)束時(shí)的總酸度可達(dá)3.5%6%。過濾滅菌 在醋液中加入適量的硅藻土作為助濾劑，用泵打入壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，得到清醋。濾渣加清水洗滌1次，將洗滌液并入清醋，調(diào)節(jié)其酸度為3.5%5%。然后將清醋經(jīng)蒸氣間接加熱至80 以上，趁熱入壇包裝或灌入瓶內(nèi)包裝，即為成品果醋。上述液體發(fā)酵工藝，能保持水果原有香氣。但應(yīng)注意，酒精發(fā)酵完畢后，應(yīng)立即投入醋酸菌，最好保持30 恒溫進(jìn)行醋酸發(fā)酵，溫度高低相差太大，會使發(fā)酵不正常。如果在糖化液中加入適量飴糖或糖類混合發(fā)酵，效果更好。課題2 腐乳的制作一、課題目標(biāo)以制作腐乳為例了解傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

15、，說明腐乳制作過程的科學(xué)原理，設(shè)計(jì)并完成腐乳的制作，分析影響腐乳品質(zhì)的條件。二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：說明腐乳制作過程的科學(xué)原理，設(shè)計(jì)并完成腐乳的制作。課題難點(diǎn)：在實(shí)踐中摸索影響腐乳品質(zhì)的條件。三、課題背景分析課題背景首先介紹了腐乳是一種發(fā)酵的大豆食品，其制作在我國已有悠久的歷史。豆腐中的蛋白質(zhì)和脂肪經(jīng)微生物分解為小分子肽、氨基酸和甘油、脂肪酸等，再經(jīng)加工腌制成為腐乳，其主要生產(chǎn)過程離不開微生物的發(fā)酵。教師教學(xué)時(shí)可從學(xué)生熟悉的腐乳類型入手，逐步引入制作腐乳需經(jīng)一定種類微生物的發(fā)酵。有條件的學(xué)校還可以組織學(xué)生到腐乳生產(chǎn)廠家進(jìn)行參觀，了解腐乳的制作過程，然后自己動手制作腐乳。教師還可以發(fā)動學(xué)生在

16、課外查閱資料，了解更多的有關(guān)腐乳生產(chǎn)的背景知識。四、基礎(chǔ)知識分析與教學(xué)建議知識要點(diǎn)：相關(guān)的微生物，如毛霉等在腐乳制作中的作用。教學(xué)建議：教師可以利用關(guān)于腐乳制作方法的傳說，結(jié)合旁欄思考題，組織學(xué)生討論，認(rèn)識微生物的發(fā)酵作用，總結(jié)腐乳制作的大致過程。五、實(shí)驗(yàn)案例制作腐乳實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下。1.將豆腐切成3cm×3cm×1cm的若干塊。所用豆腐的含水量為70左右，水分過多則腐乳不易成形。水分測定方法如下。精確稱取經(jīng)研缽研磨成糊狀的樣品510 g (精確到0.02mg )，置于已知重量的蒸發(fā)皿中，均勻攤平后，在100105 電熱干燥箱內(nèi)干燥4 h，取出后置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫

17、后稱重，然后再烘30 min，直至所稱重量不變?yōu)橹埂悠匪趾浚?）計(jì)算公式如下。(烘干前容器和樣品質(zhì)量-烘干后容器和樣品質(zhì)量)/烘干前樣品質(zhì)量2.將豆腐塊平放在鋪有干粽葉的盤內(nèi)，粽葉可以提供菌種，并能起到保溫的作用。每塊豆腐等距離排放，周圍留有一定的空隙。豆腐上面再鋪上干凈的粽葉。氣候干燥時(shí)，將平盤用保鮮膜包裹，但不要封嚴(yán)，以免濕度太高，不利于毛霉的生長。3.將平盤放入溫度保持在1518 的地方。毛霉逐漸生長，大約5 d后豆腐表面叢生著直立菌絲。4.當(dāng)毛霉生長旺盛，并呈淡黃色時(shí)，去除包裹平盤的保鮮膜以及鋪在上面的粽葉，使豆腐塊的熱量和水分能夠迅速散失，同時(shí)散去霉味。這一過程一般持續(xù)36 h

18、以上。5.當(dāng)豆腐涼透后，將豆腐間連接在一起的菌絲拉斷，并整齊排列在容器內(nèi)，準(zhǔn)備腌制。6.長滿毛霉的豆腐塊（以下稱毛坯）與鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為51。將培養(yǎng)毛坯時(shí)靠近平盤沒長直立菌絲的一面統(tǒng)一朝向玻璃瓶邊，將毛坯分層盤立擺放在容器中。分層加鹽，并隨層加高而增加鹽量，在瓶口表面鋪鹽厚些，以防止雜菌從瓶口進(jìn)入。約腌制8 d。7.將黃酒、米酒和糖，按口味不同而配以各種香辛料（如胡椒、花椒、八角茴香、桂皮、姜、辣椒等）混合制成鹵湯。鹵湯酒精含量控制在12左右為宜注。注酒精含量的高低與腐乳后期發(fā)酵時(shí)間的長短有很大關(guān)系。酒精含量越高，對蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延長；酒精含量過低，蛋白酶的活性高，加快蛋

19、白質(zhì)的水解，雜菌繁殖快，豆腐易腐敗，難以成塊。8.將廣口玻璃瓶刷干凈后，用高壓鍋在100 蒸汽滅菌30 min。將腐乳咸坯擺入瓶中，加入鹵湯和輔料后，將瓶口用酒精燈加熱滅菌，用膠條密封。在常溫情況下，一般六個(gè)月可以成熟。六、課題成果評價(jià)（一）是否完成腐乳的制作學(xué)生是否完成腐乳的制作依據(jù)是：能夠合理地選擇實(shí)驗(yàn)材料與用具；前期發(fā)酵后豆腐的表面長有菌絲，后期發(fā)酵制作基本沒有雜菌的污染。（二）腐乳質(zhì)量的評價(jià)制作成功的腐乳應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：色澤基本一致、味道鮮美、咸淡適口、無異味、塊形整齊、厚薄均勻、質(zhì)地細(xì)膩、無雜質(zhì)。（三） 能否總結(jié)不同條件對腐乳風(fēng)味和質(zhì)量的影響。學(xué)生能從鹽、酒的用量、發(fā)酵的溫度、發(fā)酵

20、時(shí)間的長短，以及香辛料等因素中的某一因素來說明其對腐乳風(fēng)味或質(zhì)量的影響。七、答案和提示（一）旁欄思考題1.你能利用所學(xué)的生物學(xué)知識，解釋豆腐長白毛是怎么一回事？答：豆腐上生長的白毛是毛霉的白色菌絲。嚴(yán)格地說是直立菌絲，在豆腐中還有匍匐菌絲。2.王致和為什么要撒許多鹽，將長毛的豆腐腌起來？答：鹽能防止雜菌污染，避免豆腐腐敗。3.我們平常吃的豆腐，哪種適合用來做腐乳？答：含水量為70%左右的豆腐適于作腐乳。用含水量過高的豆腐制腐乳，不易成形。4.吃腐乳時(shí)，你會發(fā)現(xiàn)腐乳外部有一層致密的“皮”。這層“皮”是怎樣形成的呢？它對人體有害嗎？它的作用是什么？答：“皮”是前期發(fā)酵時(shí)在豆腐表面上生長的菌絲（匍匐

21、菌絲），它能形成腐乳的“體”，使腐乳成形。“皮”對人體無害。（二）練習(xí)1.答：越接近瓶口，雜菌污染的可能性越大，因此要隨著豆腐層的加高增加鹽的用量，在接近瓶口的表面，鹽要鋪厚一些，以有效防止雜菌污染。八、參考資料1.豆腐的營養(yǎng)成份大豆是一種富含蛋白質(zhì)的植物性食物資源，其蛋白質(zhì)含量達(dá)到3640。經(jīng)常食用大豆或大豆制品，可有效補(bǔ)充食物中的蛋白質(zhì)。同時(shí)，大豆中含有約18的脂肪、還含有硫胺素、尼克酸、維生素等多種維生素以及鈣、磷、鐵等礦物質(zhì)，對人體具有良好的保健作用。2.毛霉菌毛霉是一種低等絲狀真菌，屬接合菌亞門、接合菌綱、毛霉目、毛霉科。毛霉的種類很多，在自然界廣泛分布。毛霉生長迅速，能產(chǎn)生發(fā)達(dá)的白

22、色菌絲。毛霉菌絲呈棉絮狀，無膈膜，有多個(gè)細(xì)胞核，可以通過孢囊孢子進(jìn)行無性繁殖。毛霉是食品加工業(yè)中的重要微生物，它可以產(chǎn)生能夠分解大豆蛋白的蛋白酶，常用于制作腐乳和豆豉。3.腐乳的生產(chǎn)工序及發(fā)酵機(jī)理以大豆為原料釀制腐乳的過程主要是豆腐所含蛋白質(zhì)發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)的過程。研究這一過程所涉及的學(xué)科，除了生物化學(xué)之外，還包括物理化學(xué)、膠體化學(xué)和高分子物理學(xué)等。釀造腐乳的主要生產(chǎn)工序是將豆腐進(jìn)行前期發(fā)酵和后期發(fā)酵。前期發(fā)酵所發(fā)生的主要變化是毛霉在豆腐（白坯）上的生長。發(fā)酵的溫度為1518 ，此溫度不適于細(xì)菌、酵母菌和曲霉的生長，而適于毛霉慢慢生長。毛霉生長大約5 d后使白坯變成毛坯。前期發(fā)酵的作用，一是使

23、豆腐表面有一層菌膜包住，形成腐乳的“體”；二是毛霉分泌以蛋白酶為主的各種酶，有利于豆腐所含有的蛋白質(zhì)水解為各種氨基酸。后期發(fā)酵主要是酶與微生物協(xié)同參與生化反應(yīng)的過程。通過腌制并配入各種輔料（紅曲、面曲、酒釀），使蛋白酶作用緩慢，促進(jìn)其他生化反應(yīng)，生成腐乳的香氣。課題3 制作泡菜并檢測亞硝酸鹽含量一、課題目標(biāo)嘗試制作泡菜，并嘗試用比色法測定泡菜中亞硝酸鹽含量的變化。討論與此相關(guān)的食品安全問題。二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：制作泡菜并測定泡菜中亞硝酸鹽含量。課題難點(diǎn)：泡菜中亞硝酸鹽含量的測定。三、課題背景分析課題背景通過日常生活中人們喜愛的泡菜食品，引入主題制作泡菜并測定泡菜中亞硝酸鹽含量，引導(dǎo)學(xué)生

24、關(guān)注食品安全，維護(hù)身體健康。教師教學(xué)時(shí)，可以讓學(xué)生列舉一些自己喜歡的泡菜，以充分調(diào)動學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲，從而順利進(jìn)入本課題的研究。四、基礎(chǔ)知識分析與教學(xué)建議(一)乳酸菌發(fā)酵知識要點(diǎn)：1. 乳酸菌在自然界的分布；2. 乳酸菌發(fā)酵的原理。教學(xué)建議：教師在介紹乳酸菌的相關(guān)知識時(shí)，可以利用教材上的圖片，也可以發(fā)動學(xué)生搜集資料，以增進(jìn)學(xué)生對乳酸菌的感性認(rèn)識，使學(xué)生能夠有效地將生物學(xué)知識與日常生活相聯(lián)系。（二）亞硝酸鹽知識要點(diǎn)：1.亞硝酸鹽的有關(guān)知識；2.我國食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的亞硝酸鹽含量標(biāo)準(zhǔn)；3.亞硝酸鹽的危害。教學(xué)建議：講解亞硝酸鹽的知識時(shí)，教師可引導(dǎo)學(xué)生將生物學(xué)內(nèi)容與有關(guān)化學(xué)知識結(jié)合起來思

25、考，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識亞硝酸鹽的危害，啟發(fā)學(xué)生利用已有知識尋求簡單而有效的鑒定亞硝酸鹽的方法。五、實(shí)驗(yàn)安排及注意事項(xiàng)氫氧化鋁乳液的配制將125 g 硫酸鋁Al2(SO4)3 ·18H2O溶解在1 000 mL 蒸餾水中，形成氫氧化鋁膠狀物（為促進(jìn)膠狀物的形成，可適當(dāng)加入氨水溶液，使pH為4）。利用真空抽濾瓶對膠狀物進(jìn)行真空抽濾，并用蒸餾水反復(fù)洗滌沉淀，直至洗滌液分別用氯化鋇或硝酸銀溶液檢驗(yàn)不發(fā)生混濁為止。取下沉淀物，加適量蒸餾水，將膠狀物沉淀調(diào)至稀漿糊狀，搗勻備用。制備的氫氧化鋁膠體能吸附泡菜汁液中的雜質(zhì)，使泡菜汁透明澄清，以便進(jìn)行后續(xù)的顯色反應(yīng)。六、課題成果評價(jià)（一）泡菜腌制的質(zhì)量如何可

26、以根據(jù)泡菜的色澤和風(fēng)味進(jìn)行初步的評定，還可以在顯微鏡下觀察乳酸菌形態(tài)，比較不同時(shí)期泡菜壇中乳酸菌的含量。（二）亞硝酸鹽含量的測定配制的亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)使用液與樣品液顯色后，目測比色效果如何，是否與標(biāo)準(zhǔn)液的濃度相吻合。如果不吻合，還應(yīng)在已知濃度范圍內(nèi)，改變濃度梯度，進(jìn)一步配制標(biāo)準(zhǔn)使用液。（三）是否進(jìn)行了及時(shí)細(xì)致的觀察與記錄在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，應(yīng)及時(shí)對泡菜中亞硝酸鹽含量進(jìn)行鑒定，比較不同時(shí)期亞硝酸鹽含量的變化及其對泡菜質(zhì)量的影響。七、答案和提示（一）旁欄思考題1.為什么含有抗生素的牛奶不能發(fā)酵成酸奶？答：酸奶的制作依靠的是乳酸菌的發(fā)酵作用?？股啬軌驓⑺阑蛞种迫樗峋纳L，因此含有抗生素的牛奶不能發(fā)酵成

27、酸奶。2.為什么日常生活中要多吃新鮮蔬菜，不吃存放時(shí)間過長、變質(zhì)的蔬菜？答：有些蔬菜，如小白菜和蘿卜等，含有豐富的硝酸鹽。當(dāng)這些蔬菜放置過久發(fā)生變質(zhì)（發(fā)黃、腐爛）或者煮熟后存放太久時(shí)，蔬菜中的硝酸鹽會被微生物還原成亞硝酸鹽，危害人體健康。3.為什么泡菜壇內(nèi)有時(shí)會長一層白膜？你認(rèn)為這層白膜是怎么形成的？答：形成白膜是由于產(chǎn)膜酵母的繁殖。酵母菌是兼性厭氧微生物，泡菜發(fā)酵液營養(yǎng)豐富，其表面氧氣含量也很豐富，適合酵母菌繁殖。（二）練習(xí)2.答：果酒的制作主要利用的是酵母菌的酒精發(fā)酵，果醋的制作利用的是醋酸菌將酒精轉(zhuǎn)變?yōu)榇姿岬拇x，腐乳的制作利用的主要是毛霉分泌的蛋白酶等酶類，泡菜的制作利用的是乳酸菌的乳

28、酸發(fā)酵。傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)都巧妙地利用了天然菌種，都為特定的菌種提供了良好的生存條件，最終的發(fā)酵產(chǎn)物不是單一的組分，而是成分復(fù)雜的混合物。八、參考資料泡菜發(fā)酵的階段泡菜在發(fā)酵期間，由于乳酸菌的發(fā)酵作用，發(fā)酵產(chǎn)物乳酸不斷累積，因此可以根據(jù)微生物的活動情況和乳酸積累量，將泡菜發(fā)酵過程分為三個(gè)階段。發(fā)酵初期 蔬菜剛?cè)雺瘯r(shí)，其表面帶入的微生物，主要以不抗酸的大腸桿菌和酵母菌等較為活躍，它們進(jìn)行異型乳酸發(fā)酵和微弱的酒精發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)物為乳酸、乙醇、醋酸和二氧化碳等。由于有較多的二氧化碳產(chǎn)生，氣泡會從壇沿水槽內(nèi)的水中間歇性地放出，使壇內(nèi)逐漸形成嫌氣狀態(tài)。此時(shí)泡菜液的含酸量約為0.3%0.4%，是泡菜初熟階段，其菜

29、質(zhì)咸而不酸、有生發(fā)酵中期 由于初期乳酸發(fā)酵使乳酸不斷積累，pH下降，嫌氣狀態(tài)形成，乳酸桿菌開始活躍，并進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵。這時(shí)乳酸的積累量可達(dá)到0.6%0.8%。pH為3.53.8。大腸桿菌、腐敗菌、酵母菌和霉菌的活動受到抑制。這一期間為泡菜完全成熟階段，泡菜有酸味而且清香。發(fā)酵后期 在此期間繼續(xù)進(jìn)行的是同型乳酸發(fā)酵，乳酸含量繼續(xù)增加，可達(dá)1.0%以上。當(dāng)乳酸含量達(dá)到1.2%以上時(shí)，乳酸桿菌的活性受到抑制，發(fā)酵速度逐漸變緩甚至停止。此階段泡菜酸度過高、風(fēng)味不協(xié)調(diào)。從乳酸的含量、泡菜的風(fēng)味品質(zhì)來看，在初期發(fā)酵的末期和中期發(fā)酵階段，泡菜的乳酸含量為0.4%0.8%，風(fēng)味品質(zhì)最好，因此，常以這個(gè)階段作

30、為泡菜的成熟期。專題2 微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用微生物與人類的關(guān)系極為密切。目前，微生物已經(jīng)在醫(yī)療、環(huán)保、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，形成了大規(guī)模的發(fā)酵工程，為人類創(chuàng)造出了巨大的財(cái)富。本專題在必修課基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)微生物培養(yǎng)的基本技術(shù)，以增進(jìn)學(xué)生對微生物的了解。專題分析一、 教學(xué)目的要求本專題的三個(gè)課題均依照課程標(biāo)準(zhǔn)制定的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)編排，其對應(yīng)關(guān)系如下表。具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)課題進(jìn)行微生物的分離和培養(yǎng)課題1、課題2、課題3測定某種微生物的數(shù)量課題2研究培養(yǎng)基對微生物的選擇作用課題2、課題3探討微生物的利用課題1、課題2、課題3學(xué)生通過本專題的學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)掌握培養(yǎng)基、消毒滅菌等有關(guān)微生物培養(yǎng)

31、的基礎(chǔ)知識，應(yīng)當(dāng)掌握培養(yǎng)基的制備、高壓蒸汽滅菌和平板劃線法等基本操作技術(shù)，并可以運(yùn)用相關(guān)技術(shù)解決生產(chǎn)生活中有關(guān)微生物計(jì)數(shù)、微生物的分離與培養(yǎng)等實(shí)際問題。二、技術(shù)要項(xiàng)本專題圍繞微生物技術(shù)展開，主要技術(shù)歸納如下。1.培養(yǎng)基的制備。2.高壓蒸汽滅菌和干熱滅菌。3.倒平板操作。4.平板劃線操作和稀釋涂布平板法。5.應(yīng)用選擇培養(yǎng)基分離某種特定的微生物（課題2和課題3）。三、設(shè)備條件完成本專題需要配置高壓蒸汽滅菌鍋、干熱滅菌箱以及培養(yǎng)微生物的常規(guī)材料用具，如培養(yǎng)皿、接種環(huán)、涂布器等。四、教學(xué)安排在本專題的3個(gè)課題中，課題1介紹了最基本的微生物技術(shù)，是開展其他2個(gè)課題的基礎(chǔ)。學(xué)生只有掌握了課題1所介紹的基本

32、技術(shù)，才可能完成本專題的其他課題。課題2和課題3要求分離某種特定的微生物，難度較大、探究性也更強(qiáng)。此外，本專題中所強(qiáng)調(diào)的無菌操作技術(shù)，將有助于“專題3 植物組織培養(yǎng)技術(shù)”的順利完成。培養(yǎng)微生物的實(shí)驗(yàn)，操作本身所需時(shí)間并不長，但是，由于操作前通常需要制備培養(yǎng)基、對培養(yǎng)基和其他材料用具進(jìn)行滅菌，操作后通常需要幾天的培養(yǎng)時(shí)間和對微生物進(jìn)行觀察，因此，教師在安排教學(xué)的時(shí)候，要注意將課上與課下的時(shí)間統(tǒng)籌安排。此外，微生物技術(shù)的掌握需要一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建議教師先通過預(yù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行摸索，積累經(jīng)驗(yàn)后，再安排教學(xué)。參考書目1.微生物實(shí)驗(yàn)。沈萍編著，北京：高等教育出版社，1991年。2.微生物學(xué)基礎(chǔ)知識與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。錢

33、存柔、董碧虹編著，科學(xué)出版社，1979年。課題1 微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)一、課題目標(biāo)了解有關(guān)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)知識，進(jìn)行無菌技術(shù)的操作，進(jìn)行微生物的培養(yǎng)。二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：無菌技術(shù)的操作。課題難點(diǎn)：無菌技術(shù)的操作。三、課題背景分析課題背景通過生產(chǎn)中的實(shí)例，首先引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識在微生物的培養(yǎng)過程中，保持培養(yǎng)物純凈的重要性。教師不必拘泥于教材中列舉的實(shí)例，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，讓學(xué)生搜集列舉更多的生產(chǎn)生活中的實(shí)例，從中體會培養(yǎng)物純凈對于微生物培養(yǎng)的重要性。在此基礎(chǔ)上，教材讓學(xué)生進(jìn)一步明確培養(yǎng)微生物的要領(lǐng)，是為所需要的微生物提供良好的生存環(huán)境，同時(shí)阻止或抑制其他微生物的生長。四、基礎(chǔ)知識分析與教學(xué)建

34、議（一）培養(yǎng)基知識要點(diǎn)：1.培養(yǎng)基的用途和種類，指出培養(yǎng)基可分為液體和固體兩大類；2.不同的微生物往往需要采用不同的培養(yǎng)基配方；3.盡管培養(yǎng)基的配方各不相同，但是其基本成分都包括水、碳源、氮源和無機(jī)鹽。教學(xué)建議：教師在介紹液體和固體培養(yǎng)基時(shí)，宜結(jié)合教材提供的圖片進(jìn)行講解，以增進(jìn)學(xué)生的感性認(rèn)識。教材以表格的形式提供了一個(gè)培養(yǎng)基配方的實(shí)例。教師可以采用資料分析的形式，讓學(xué)生通過主動的分析，認(rèn)識培養(yǎng)基的基本組成成分，并結(jié)合必修模塊“分子與細(xì)胞”中的知識，讓學(xué)生從生物體構(gòu)成的基本元素這一角度理解培養(yǎng)基中為什么都需要具備這些基本成分。（二）無菌技術(shù)知識要點(diǎn)：1.無菌技術(shù)的拍睿?.消毒與滅菌的概念及兩者的

35、區(qū)別；3.常用的消毒與滅菌的方法，接種環(huán)灼燒滅菌的方法。教學(xué)建議：教師可以首先結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生意識到日常的生活環(huán)境中，每時(shí)每刻每處都存在著微生物，任何一個(gè)不經(jīng)意的動作都可能將某種微生物引入到培養(yǎng)物中，然后再強(qiáng)調(diào)無菌操作的重要性。無菌操作泛指在培養(yǎng)微生物的操作中，所有防止雜菌污染的方法。無論是隨后將要學(xué)到的倒平板、平板劃線操作，還是平板稀釋涂布法，其操作中的每一步都需要做到“無菌”，即防止雜菌污染。只有熟練、規(guī)范地進(jìn)行無菌操作，才可能成功地培養(yǎng)微生物。教材中提供了閱讀材料“實(shí)驗(yàn)室常用的消毒和滅菌方法”，教師可以讓學(xué)生通過閱讀了解這些常用方法，并回答旁欄中的兩道思考題，根據(jù)回答的情況，檢

36、查學(xué)生是否真正理解了上述內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，教師再介紹無菌操作的具體內(nèi)容，讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉培養(yǎng)微生物的規(guī)范操作，以及實(shí)驗(yàn)中將要用到的材料與器具。五、實(shí)驗(yàn)安排及注意事項(xiàng)（一）從菌種保藏中心購買菌種后，教師首先需要用平板劃線法純化培養(yǎng)所得菌種，并根據(jù)學(xué)生小組的數(shù)目，準(zhǔn)備好數(shù)個(gè)平板。（二）第1課時(shí)完成基礎(chǔ)知識的教學(xué)，學(xué)習(xí)各種操作方法，并制備培養(yǎng)基。高壓蒸汽滅菌所需要的時(shí)間較長，因此需要利用課下時(shí)間完成。課下完成后，再于第2課時(shí)完成大腸桿菌的純化培養(yǎng)。此后安排學(xué)生連續(xù)觀察記錄34 d。（三）配制培養(yǎng)基時(shí)，教師需要提示學(xué)生按照每個(gè)培養(yǎng)基消耗1520 mL的量來估算總用量。全班同學(xué)的培養(yǎng)基可以集中起來，分批

37、滅菌。（四）滅菌后，培養(yǎng)基冷卻到55 后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行倒平板操作。如果不能及時(shí)操作，需要將培養(yǎng)基放到55 左右的電熱箱中保溫，以防止瓊脂凝固。（五）如果打算做本專題的第2或第3課題，建議此課題不僅要練習(xí)平板劃線操作，還要練習(xí)稀釋涂布平板法操作。為此，教師需要提前1天用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，培養(yǎng)一夜后，于第2天將培養(yǎng)液分發(fā)到各小組。（六）實(shí)驗(yàn)后，所有用過的培養(yǎng)基、培養(yǎng)液等都需要統(tǒng)一進(jìn)行高壓蒸汽滅菌后再丟棄，否則將會造成環(huán)境污染。六、課題成果評價(jià)（一）培養(yǎng)基的制作是否合格如果未接種的培養(yǎng)基在恒溫箱中保溫12 d后無菌落生長，說明培養(yǎng)基的制備是成功的，否則需要重新制備。（二）接種操作是否符合無菌要求如

38、果培養(yǎng)基上生長的菌落的顏色、形狀、大小基本一致，并符合大腸桿菌菌落的特點(diǎn)，則說明接種操作是符合要求的；如果培養(yǎng)基上出現(xiàn)了其他菌落，則說明接種過程中，無菌操作還未達(dá)到要求，需要分析原因，再次練習(xí)。（三）是否進(jìn)行了及時(shí)細(xì)致的觀察與記錄培養(yǎng)12 h與24 h后的大腸桿菌菌落的大小會有明顯不同，及時(shí)觀察記錄的同學(xué)會發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)，并能觀察到其他一些細(xì)微的變化。這一步的要求主要是培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度與習(xí)慣。七、答案和提示（一）旁欄思考題1.無菌技術(shù)除了用來防止實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么目的？答：無菌技術(shù)還能有效避免操作者自身被微生物感染。2.請你判斷以下材料或用具是否需要消毒或滅菌。如

39、果需要，請選擇合適的方法。（1） 培養(yǎng)細(xì)菌用的培養(yǎng)基與培養(yǎng)皿（2） 玻棒、試管、燒瓶和吸管（3） 實(shí)驗(yàn)操作者的雙手答：（1）、（2）需要滅菌；（3）需要消毒。（二）倒平板操作的討論1.培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到50 左右時(shí)，才能用來倒平板。你用什么辦法來估計(jì)培養(yǎng)基的溫度？提示：可以用手觸摸盛有培養(yǎng)基的錐形瓶，感覺錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時(shí)，就可以進(jìn)行倒平板了。2.為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？答：通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。3.平板冷凝后，為什么要將平板倒置？答：平板冷凝后，皿蓋上會凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā)，

40、又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。4.在倒平板的過程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個(gè)平板還能用來培養(yǎng)微生物嗎？為什么？答：空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生，因此最好不要用這個(gè)平板培養(yǎng)微生物。（三）平板劃線操作的討論1.為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結(jié)束時(shí)，仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？答：操作的第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物；每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后，接種環(huán)上殘留的菌種，使下一次劃線時(shí)，接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數(shù)的增加，使每次劃線時(shí)菌種的

41、數(shù)目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結(jié)束后灼燒接種環(huán)，能及時(shí)殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者。2.在灼燒接種環(huán)之后，為什么要等其冷卻后再進(jìn)行劃線？答：以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。3.在作第二次以及其后的劃線操作時(shí)，為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？答：劃線后，線條末端細(xì)菌的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細(xì)菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個(gè)細(xì)菌繁殖而來的菌落。（四）涂布平板操作的討論涂布平板的所有操作都應(yīng)在火焰附近進(jìn)行。結(jié)合平板劃線與系列稀釋的無菌操作要求，想一想，第2步應(yīng)如何進(jìn)行無菌操作？提示：應(yīng)從操作的各個(gè)細(xì)節(jié)保證“無菌”。例

42、如，酒精燈與培養(yǎng)皿的距離要合適、吸管頭不要接觸任何其他物體、吸管要在酒精燈火焰周圍；等等。（五）練習(xí)1.提示：可以從微生物生長需要哪些條件的角度來思考。例如，微生物的生長需要水、空氣、適宜的溫度，食品保存可以通過保持干燥、真空的條件，以及冷藏等方法來阻止微生物的生長。2.提示：可以從這三種培養(yǎng)技術(shù)的原理、操作步驟等方面分別進(jìn)行總結(jié)歸納。例如，這三種培養(yǎng)技術(shù)都需要為培養(yǎng)物提供充足的營養(yǎng)，但無土栽培技術(shù)的操作并不需要保證無菌的條件，而其他兩種技術(shù)都要求嚴(yán)格的無菌條件。3.提示：這是一道開放性的問題，答案并不惟一，重點(diǎn)在于鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，從不同的角度思考問題。例如，正是由于證明了微生物不是自發(fā)產(chǎn)生

43、的，微生物學(xué)才可能發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科；巴斯德實(shí)驗(yàn)中用到的加熱滅菌的方法導(dǎo)致了有效的滅菌方法的出現(xiàn)，而這一滅菌原理也適用于食品的保存等。課題2 土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)一、課題目標(biāo)研究培養(yǎng)基對微生物的選擇作用，進(jìn)行微生物數(shù)量的測定。二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：對土樣的選取和選擇培養(yǎng)基的配制。課題難點(diǎn)：對分解尿素的細(xì)菌的計(jì)數(shù)。三、課題背景分析教材從尿素在農(nóng)業(yè)上的重要用途切入，介紹了土壤中能分解尿素的細(xì)菌，進(jìn)而說明這種細(xì)菌的作用是能夠合成分解尿素的酶。教學(xué)中，教師可以聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，使學(xué)生對尿素以及分解尿素的細(xì)菌形成一定的感性認(rèn)識。教材還簡要地介紹了尿素的發(fā)現(xiàn)過程以及尿素合成的歷史，這

44、些都是“科學(xué)、技術(shù)、社會”教育的豐富素材。最后，教材明確指出了本課題的目的，有助于學(xué)生準(zhǔn)確把握課題的方向。四、研究思路（一）篩選菌株微生物的選擇培養(yǎng)，是指利用培養(yǎng)基的組成使適宜生長的特定微生物得到較快繁殖的技術(shù)，也稱為微生物的“選擇培養(yǎng)”。在本課題提供的選擇培養(yǎng)基的配方中，尿素是培養(yǎng)基中的惟一氮源，因此，原則上只有能夠利用尿素的微生物才能夠生長。但實(shí)際上，微生物的培養(yǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，有些微生物可以利用其他微生物的代謝產(chǎn)物生長繁殖，因此能夠在選擇培養(yǎng)基上生長的微生物不一定是所需要的微生物，還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。（二）統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的理論依據(jù)是：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長

45、的一個(gè)菌落，來源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。因此，恰當(dāng)?shù)南♂尪仁浅晒Φ亟y(tǒng)計(jì)菌落康墓丶吮峁既罰父魷投認(rèn)碌木憾紀(jì)坎莢諂槳逕希嘌笤傺窬涫?0300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。教材中用楷體字編排的實(shí)例是為了說明設(shè)置重復(fù)組的重要性。第一位同學(xué)只涂布了一個(gè)平板，沒有設(shè)置重復(fù)組，因此結(jié)果不具有說服力。第二位同學(xué)考慮到設(shè)置重復(fù)組的問題，涂布了3個(gè)平板，但是，其中1個(gè)平板的計(jì)數(shù)結(jié)果與另2個(gè)相差太遠(yuǎn)，說明在操作過程中可能出現(xiàn)了錯(cuò)誤，因此，不能簡單地將3個(gè)平板的計(jì)數(shù)值用來求平均值。這個(gè)實(shí)例啟示學(xué)生，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要涂布至少3個(gè)平板，作為重復(fù)組，才能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說服力與準(zhǔn)確性。在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，一定要考慮所設(shè)置的重復(fù)組的結(jié)果是否

46、一致，結(jié)果不一致，意味著操作有誤，需要重新實(shí)驗(yàn)。（三）設(shè)置對照A同學(xué)的結(jié)果與其他同學(xué)不同，可能的解釋有兩種。一是由于土樣不同，二是由于培養(yǎng)基污染或操作失誤。究竟是哪個(gè)原因，可以通過實(shí)驗(yàn)來證明。實(shí)驗(yàn)方案有兩種。一種方案是可以由其他同學(xué)用與A同學(xué)一樣的土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果結(jié)果與A同學(xué)一致，則證明A無誤；如果結(jié)果不同，則證明A同學(xué)存在操作失誤或培養(yǎng)基的配制有問題。另一種方案是將A同學(xué)配制的培養(yǎng)基在不加土樣的情況下進(jìn)行培養(yǎng)，作為空白對照，以證明培養(yǎng)基是否受到污染。通過這個(gè)事例可以看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果要有說服力，對照的設(shè)置是必不可少的。五、實(shí)驗(yàn)案例土壤中某樣品細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下。1.土壤取樣

47、  從肥沃、濕潤的土壤中取樣。先鏟去表層土3 cm左右，再取樣，將樣品裝入事先準(zhǔn)備好的信封中。2.制備培養(yǎng)基  準(zhǔn)備牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基將菌液稀釋相同的倍數(shù)，在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上生長的菌落數(shù)目應(yīng)明顯多于選擇培養(yǎng)基上的數(shù)目，因此，牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基可以作為對照，用來判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用。由于初次實(shí)驗(yàn)，對于稀釋的范圍沒有把握，因此選擇了一個(gè)較為寬泛的范圍：稀釋倍數(shù)為103107。每個(gè)稀釋度下需要3個(gè)選擇培養(yǎng)基，1個(gè)牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，因此共需要15個(gè)選擇培養(yǎng)基，5個(gè)牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。此外，還需要準(zhǔn)備8個(gè)滅菌的試管和1個(gè)滅菌的移液管。3.微生物的培養(yǎng)與觀

48、察  參考課本中圖2-7的實(shí)驗(yàn)流程示意圖，將10 g土樣加入盛有90 mL無菌生理鹽水的錐形瓶中（錐形瓶體積為250 mL），充分搖勻，吸取上清液1 mL，轉(zhuǎn)移至盛有9 mL的生理鹽水的無菌大試管中，依次等比稀釋至107稀釋度，并按照由107103稀釋度的順序分別吸取0.1 mL進(jìn)行平板涂布操作。按照濃度從低到高的順序涂布平板，不必更換移液管。將涂布好的培養(yǎng)皿放在30 溫度下培養(yǎng)。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，會有不同的菌落產(chǎn)生。比較牛肉膏培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基中菌落的數(shù)量、形態(tài)等，并做好記錄。挑選選擇培養(yǎng)基中不同形態(tài)的菌落接入含酚紅培養(yǎng)基的斜面中，觀察能否產(chǎn)生如課本中圖2-10的顏色反應(yīng)。4.細(xì)

49、菌的計(jì)數(shù)  當(dāng)菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)，選取菌落數(shù)在30300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。在同一稀釋度下，至少對3個(gè)平板進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)，然后求出平均值，并根據(jù)平板所對應(yīng)的稀釋度計(jì)算出樣品中細(xì)菌的數(shù)目。六、課題成果評價(jià)（一）培養(yǎng)物中是否有雜菌污染以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落對照的培養(yǎng)皿在培養(yǎng)過程中沒有菌落生長，說明培養(yǎng)基沒有被雜菌污染。牛肉膏培養(yǎng)基的菌落數(shù)目明顯大于選擇培養(yǎng)基的數(shù)目，說明選擇培養(yǎng)基已篩選出一些菌落。（二）樣品的稀釋操作是否成功如果得到了2個(gè)或2個(gè)以上菌落數(shù)目在30300的平板，則說明稀釋操作比較成功，并能夠進(jìn)行菌落的計(jì)數(shù)。（三）重復(fù)組的結(jié)果是否一致如果學(xué)生選取的是同一種土樣，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果應(yīng)該接近

50、。如果結(jié)果相差太遠(yuǎn)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生一起分析產(chǎn)生差異的原因。七、答案和提示（一）旁欄思考題1.想一想，如何從平板上的菌落數(shù)推測出每克樣品中的菌落數(shù)？答：統(tǒng)計(jì)某一稀釋度下平板上的菌落數(shù)，最好能統(tǒng)計(jì)3個(gè)平板，計(jì)算出平板菌落數(shù)的平均值，然后按課本旁欄的公式進(jìn)行計(jì)算。2.為什么分離不同的微生物要采用不同的稀釋度？測定土壤中細(xì)菌的總量和測定土壤中能分解尿素的細(xì)菌的數(shù)量，選用的稀釋范圍相同嗎？答：這是因?yàn)橥寥乐懈黝愇⑸锏臄?shù)量（單位：株/kg）是不同的，例如在干旱土壤中的上層樣本中：好氧及兼性厭氧細(xì)菌數(shù)約為2 185萬，放線菌數(shù)約為477萬，霉菌數(shù)約為23.1萬。因此，為獲得不同類型的微生物，就需要按不同

51、的稀釋度進(jìn)行分離，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)有針對性地提供選擇培養(yǎng)的條件。（二）練習(xí)2.提示：反芻動物的瘤胃中含有大量的微生物，其中也包括分解尿素的微生物。由于瘤胃中的微生物多為厭氧菌，接觸空氣后會死亡，因此分離其中能分解尿素的微生物除了需要準(zhǔn)備選擇培養(yǎng)基外，還應(yīng)參照厭氧菌的培養(yǎng)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。課題3 分解纖維素的微生物的分離一、課題目標(biāo)簡述纖維素酶的種類及作用，從土壤中分離出分解纖維素的微生物，討論這類微生物的應(yīng)用價(jià)值。二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：從土壤中分離分解纖維素的微生物。課題難點(diǎn)：從土壤中分離分解纖維素的微生物。三、課題背景分析教材首先說明了纖維素的化學(xué)組成以及纖維素在生物圈的廣泛分布，由此轉(zhuǎn)入到

52、如何對纖維素進(jìn)行有效利用的問題。接著，教材介紹了產(chǎn)纖維素酶的微生物能夠分解纖維素，因此，對纖維素的利用離不開對分解纖維素的微生物的研究。最后，教材點(diǎn)明了本課題的研究主題，即從土壤中分離能夠分解纖維素的微生物。四、基礎(chǔ)知識分析與教學(xué)建議（一） 纖維素與纖維素酶知識要點(diǎn)： 1.纖維素在生物圈的分布；2.纖維素酶的作用。教學(xué)建議：有關(guān)纖維素的知識，教師可以聯(lián)系必修模塊分子與細(xì)胞中多糖的知識并安排學(xué)生通過閱讀進(jìn)行自學(xué)，學(xué)生自學(xué)后應(yīng)該能夠說出纖維素的化學(xué)組成以及在生物圈中的分布狀況。關(guān)于纖維素酶的作用，教師可以參照課本的楷體字部分做演示實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象明顯，能使學(xué)生對纖維素酶的作用留下深刻的印象。如果

53、不做實(shí)驗(yàn)，也可以參照課本中圖2-12來了解纖維素酶的作用。（二）纖維素分解菌的篩選知識要點(diǎn)： 1.剛果紅染色法；2.剛果紅染色法的原理。教學(xué)建議：教材在介紹剛果紅染色法之前，首先用“篩子篩沙”這一形象的比喻來說明篩選微生物的基本思想方法。教師還可以結(jié)合本專題課題2介紹選擇培養(yǎng)基的有關(guān)內(nèi)容，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生深入認(rèn)識分離微生物的基本思想。剛果紅染色法的知識難度并不大，學(xué)生通過自學(xué)就能夠理解。五、實(shí)驗(yàn)案例土壤中纖維素分解菌的分離實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下。1.土樣采集 土樣采集的方法與本專題課題2類似。土樣的采集要選擇富含纖維素的環(huán)境，這是因?yàn)樵诶w維素含量豐富的環(huán)境，通常會聚集較多的分解纖維素的微生物。如

54、果找不到合適的環(huán)境，可以將濾紙埋在土壤中，過一個(gè)月左右也會有能分解纖維素的微生物生長。2.選擇培養(yǎng) 選擇培養(yǎng)需要的儀器有：250 mL錐形瓶、無菌稱量瓶、藥匙、1 mL和10 mL的移液管、天平、搖床、溫度計(jì)等。培養(yǎng)基的制備參照課本旁欄中的比例配制。在250 mL錐形瓶中裝入30 mL培養(yǎng)基，用8層紗布做成瓶塞，將瓶口塞緊，再在瓶塞外包裹兩層包裝紙（或報(bào)紙），用線繩扎緊，在121 下高壓蒸汽滅菌20 min。選擇培養(yǎng)的操作：稱取土樣20 g，在無菌條件下加入裝有30 mL培養(yǎng)基的搖瓶中。將搖瓶置于搖床上，在30 下振蕩培養(yǎng)12 d，至培養(yǎng)基變混濁。此時(shí)可以吸取0.1 mL培養(yǎng)液進(jìn)行梯度稀釋和涂

55、布平板，也可以按課本中所述，重復(fù)選擇培養(yǎng)的步驟一次，然后再進(jìn)行梯度稀釋和涂布平板。3.剛果紅染色法分離 纖維素分解菌這一步所需要的儀器有：無菌培養(yǎng)皿、涂布器、1 mL移液管，裝有9mL無菌水的20 mL大試管，溫箱等。培養(yǎng)基的制備參照課本旁欄中的比例配制。在500 mL三角瓶中裝入200 mL培養(yǎng)基，在121 下高壓蒸汽滅菌20 min。倒平板操作：將滅菌后的固體培養(yǎng)基熔化，按無菌操作的要求，在無菌的培養(yǎng)皿中倒入1520 mL培養(yǎng)基，凝固后待用。制備菌懸液：按照本專題課題1的稀釋操作方法，將選擇培養(yǎng)后的培養(yǎng)基進(jìn)行等比稀釋，稀釋最大倍數(shù)至106。涂布平板：將稀釋度為104106的菌懸液各取0.1

56、 mL，滴加在平板培養(yǎng)基上，用涂布器將菌液涂布均勻，在30 倒置培養(yǎng)，至菌落長出。每個(gè)稀釋度下需涂布3個(gè)平板，并注意設(shè)置對照。剛果紅染色的具體操作步驟參照課本資料三。六、課題成果評價(jià)（一）培養(yǎng)基的制作是否合格以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落：對照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過程中沒有菌落生長則說明培養(yǎng)基制作合格。如果觀察到產(chǎn)生透明圈的菌落，則說明可能獲得了分解纖維素的微生物。（二）分離的結(jié)果是否一致：由于在土壤中細(xì)菌的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真菌和放線菌的數(shù)量，因此最容易分離得到的是細(xì)菌。但由于所取土樣的環(huán)境不同，學(xué)生也可能得到真菌和放線菌等不同的分離結(jié)果。七、答案和提示（一）旁欄思考題1.本實(shí)驗(yàn)的流程與課題2中的實(shí)驗(yàn)流程

57、有哪些異同？答：本實(shí)驗(yàn)流程與課題2的流程的區(qū)別如下。課題2是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為惟一氮源的選擇性培養(yǎng)基上，直接分離得到菌落。本課題通過選擇培養(yǎng)，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在選擇培養(yǎng)基上。其他步驟基本一致。2.為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？答：由于生物與環(huán)境的相互依存關(guān)系，在富含纖維素的環(huán)境中，纖維素分解菌的含量相對提高，因此從這種土樣中獲得目的微生物的幾率要高于普通環(huán)境。3.將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進(jìn)土壤多深？答：將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對聚集，實(shí)際上是人工設(shè)置纖維素分解菌生存的適宜環(huán)境。一般應(yīng)將紙埋于深約10 cm左右腐殖土壤中。4.想一想，這兩種方法各有哪些優(yōu)點(diǎn)與不足？你打算選用哪一種方法？提示：參看本課題參考資料的內(nèi)容。5.為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？答：在選擇培養(yǎng)的條件下，可以使那些能夠適應(yīng)這種營