2023屆新高考生物備考復(fù)習(xí)：生物技術(shù)實踐

2023屆新高考生物備考復(fù)習(xí)

《生物技術(shù)實踐》

專題一傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用

課題1果酒和果醋的制作

1.酵母菌是兼性厭氧菌型微生物真菌;醋酸菌是單細胞細菌,代謝類型是異養(yǎng)需氧型。

2.制作原理

類型微生物原理

①有氧條件下，進行有氧呼吸,大量繁殖，反應(yīng)式為：C6H?+602-6C02+6H20

果酒酵母菌

②無氧條件下，進行酒精發(fā)酵,反應(yīng)式為：CeHB酶2c2Hs0H+2c

①當氧氣和糖源都很充足時,可將糖分解為醋酸②當氧氣充足，缺少糖源時,

果醋醋酸菌醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?再將乙醛轉(zhuǎn)變?yōu)橐宜帷?/p>

反應(yīng)式為：CzHQH+Oz-CH3copH+HzO

3.制作流程與條件控制

’實驗流程：挑選葡萄一沖洗一榨汁一酒精發(fā)酵f醋酸發(fā)酵

-J果酒制作：18?25℃、10?12d,先通氣，后密封

條件控制《

［的工在叫果醋制作：30?3537?8d、全程通氣

4.在葡萄酒自然發(fā)酵的過程中,起主要作用的是附著在葡萄皮表面的野生型酵母囪。在發(fā)酵過程中,隨著酒精

濃度的提高,紅葡萄皮的色素也進入發(fā)酵液,使葡萄酒呈現(xiàn)深紅色。在缺氧呈酸性的發(fā)酵液中,酵母菌可以生

長繁殖，而絕大多數(shù)其他微生物都因無法適應(yīng)這一環(huán)境而受到制約。

5.酒精檢驗：果汁發(fā)酵后是否有酒精產(chǎn)生，可以用重珞酸鉀來檢驗。在酸性條件下,重銘酸鉀與酒精反應(yīng)呈

現(xiàn)灰綠色。先在試管中加入發(fā)酵也2mL,再滴入物質(zhì)的量濃度為3moi/L的典3滴，振蕩混勻，最后滴加

常溫下飽和的重銘酸鉀溶液3滴，振蕩試管，觀察顏色。

6.實驗裝置圖分析

(1)甲、乙、丙的作用分別是通入空氣(氧氣)、排氣、取樣。

(2)圖中發(fā)酵瓶中葡萄汁的量是否恰當？為什么？不恰當，因為葡萄汁的

量不能超過發(fā)酵瓶體積的2/3,而且不能將排氣口淹沒。

(3)醋酸菌進行醋酸發(fā)酵時，無論是利用糖源還是酒精，甲都需要打開，

原因是：醋酸菌是需氧菌，在生活過程中始終需要氧氣，如果氧氣中斷則會

引起醋酸菌的死亡。

(4)果酒擱置時間過久會有酸味，原因是：醋酸菌在缺乏糖源時，可以將

酒精轉(zhuǎn)化為乙醛，再將乙醛轉(zhuǎn)化為醋酸。

7.果酒和果醋制作的注意事項

(D材料的選擇與處理：選擇新鮮的葡萄,榨汁前先將葡萄沖洗，再除去枝梗,以防葡萄汁流失及污染。

沖洗以洗去灰塵為目的，且不要太干凈，以防洗去野生型酵母菌。

(2)防止發(fā)酵液被污染：①榨汁機要清洗干凈并晾干。

②發(fā)酵瓶要洗凈并用體積分數(shù)為70%的酒精消毒,或用洗潔精洗滌“

③裝入葡萄汁后要封閉充氣口。

(3)控制好發(fā)酹的條件：

①葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時，要留約1/3空間,目的是先讓酵母菌進行有氧呼吸快速繁殖，耗盡。2后再進

行酒精發(fā)酵；防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO?造成發(fā)酵液溢出,

②嚴格控制溫度：18?25℃利于酵母菌的繁殖和酒精發(fā)酵；30?35c利于醋酸菌的繁殖和醋酸發(fā)酵。

③充氣：酒精發(fā)酵為無氧發(fā)酵，需封閉充氣口；醋酸發(fā)酵為有氧發(fā)酵，需適時通過充氣口充氣。

課題2腐乳的制作

1.多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等,其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一種絲

狀真菌。代謝類型是異養(yǎng)需氧型。營腐生生活。

2.原理：毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可將脂肪水解

為甘油和脂肪酸。

3.實驗流程：讓豆腐上長出毛霉f加鹽腌制f加鹵湯裝瓶一密封腌制

4.影響腐乳品質(zhì)的因素有：鹽和酒的含量、香辛料、溫度等。

(1)鹽：食鹽的作用：①抑制微生物的生長，避免腐敗變質(zhì)②析出水分，是豆腐變硬，在后期制作過程

中不易酥爛。鹽的濃度過高，影響腐乳口味；濃度過低，不足以抑制微生物生長，導(dǎo)致腐乳腐敗變質(zhì)。裝瓶

時要分層加鹽，隨層數(shù)的增加而增加鹽量，在瓶口表面鋪鹽厚些，以防止雜菌從瓶口進入。

(2)酒：鹵湯中酒的含量控制在毀左右。酒精含量的高低與腐乳后期發(fā)酵時間的長短有很大關(guān)系。酒

精含量越高，對蛋白酶的抑制作用越大,使腐乳成熟期延長；酒精含量過低，不足以抑制微生物生長，導(dǎo)致

豆腐腐敗,難以成塊。

(3)香辛料：既可調(diào)制腐乳的風(fēng)味,又具有防腐殺菌的作用。

(4)含水量：以巡為宜，若過高則影響毛霉的有氧呼吸,且腐乳不易成形；若過低，則不利于毛霉的

代謝和生長。

(5)發(fā)酵溫度：前期的發(fā)酵溫度控制在15?18℃,利于毛霉的生長。

5.傳統(tǒng)腐乳制作與現(xiàn)代腐乳生產(chǎn)的區(qū)別

(1)條件：傳統(tǒng)腐乳制作不需要滅菌,現(xiàn)代腐乳生產(chǎn)必須在嚴格無菌條件卜進行;

(2)菌種來源：傳統(tǒng)腐乳制作，菌種來自空氣中的毛霉抱子;現(xiàn)代腐乳生產(chǎn)，菌種是經(jīng)過篩選的優(yōu)良毛

霉菌種,并且直接接種在豆腐上。

6.防止雜菌污染：①用來腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干凈后要用沸水消毒。②裝瓶時，操作要迅速小心。整齊

地擺放好豆腐、加入鹵湯后，要用膠條將瓶口密封。③封瓶時，最好將瓶口通過酒精燈的火焰,防止瓶口被

污染。

疑難解答

(1)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？

豆腐生長的白毛是毛霉的白色菌絲。嚴格地說是直立菌絲，在豆腐中還有匍匐菌絲。

(2)為什么要撒許多鹽，將長毛的豆腐腌起來？

鹽能防止雜菌污染，避免豆腐腐敗。

(3)吃腐乳時，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？

“皮”是前期發(fā)酵時在豆腐表面上生長的菌絲(匍匐菌絲)，對人體無害。它能形成腐乳的“體”，使腐

乳成形。

課題3制作泡菜

1.制作泡菜所用微生物是乳酸菌，其代謝類型是異養(yǎng)厭氧型。常見的乳酸菌有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。乳

酶

酸桿菌常用于生產(chǎn)酸奶。在無氧條件下,將糖分解為乳酸.反應(yīng)式為：CJL2O6>2CsH603+能量

2.含抗生素牛奶不能生產(chǎn)酸奶的原因是抗生素殺死乳酸菌。

3.亞硝酸鹽為白色粉末,易溶于水,在食品生產(chǎn)中用作食品添加劑。

4.膳食中的亞硝酸鹽一般不會危害人體健康，國家規(guī)定肉制品中不超過30mg/kg,醬腌菜中不超過20mg/kg,

嬰兒奶粉中不超過2mg/kg。亞硝酸鹽被吸收后隨尿液排出體外，但在亞］

適宜pH、溫度和一定微生物作用下形成致癌物質(zhì)亞硝胺。硝/\

5.在泡菜的腌制過程中，要注意控制腌制的時間、溫度和食鹽的用量。酸\

溫度過高、食鹽用量過低、腌制時間過短，容易造成細菌大量繁殖，鹽/\

含

量

發(fā)酵時間(d)

亞硝酸鹽含量增加。一般在腌制10天后亞硝酸鹽含量開始降低,故在10天之后食用最好。

6.測定亞硝酸鹽含量的方法是比色法,原理是在鹽酸酸化條件下,亞硝酸鹽與對氨基苯磺酸發(fā)生重氮化反應(yīng)

后，與NT-蔡基乙二胺鹽酸鹽結(jié)合形成玫瑰紅色染料,與已知濃度的標準顯色液目測比較,估算泡菜中亞

硝酸鹽含量。

7.測定亞硝酸鹽含量的操作：配制溶液n制備備標準顯色n制備備樣品處理n比色

主要試劑的作用：

亞硝酸鈉：制備標準顯色液氯化鎘、氯化鋼：亞硝酸鹽的提取劑

氫氧化鋁：作吸附劑，使泡菜液脫色澄清

8.泡菜制作的注意事項

(1)材料的選擇及用量：

①蔬菜應(yīng)新鮮,若放置時間過長，蔬菜中的硝酸鹽易鹽被還原成亞硝酸鹽，亞硝酸鹽含量較高。

②清水和鹽的質(zhì)量比為4：1,鹽水要煮沸后冷卻。煮沸有兩大作用，一是除去水中的氧氣，二是殺滅

鹽水中的其他細菌。

(2)防止雜菌污染：每次取樣用具要洗凈，要迅速封口。

(3)氧氣需求：

①泡菜壇要選擇透氣性差的容器，以創(chuàng)造無氧環(huán)境,有利于乳酸菌發(fā)酵，防止蔬菜腐爛。

②泡菜壇壇蓋邊沿的水槽內(nèi)注滿水,以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境,并注意在發(fā)酵過程中經(jīng)常

補水。

(4)控制適宜的溫度：以18?20℃為宜,溫度偏高有害菌活動能力強，溫度偏低不利于乳酸發(fā)酵。

專題二微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用

課題1微生物的實驗室培養(yǎng)

1.培養(yǎng)基：人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求,配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)，是進行微生物培養(yǎng)

的物質(zhì)基礎(chǔ)。

(1)種類一液體培養(yǎng)基,固隹培養(yǎng)基(按物理性質(zhì)分)。在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑瓊脂(是從紅藻中

提取的一種多糖，在配制培養(yǎng)基中用作凝固劑)后，制成瓊脂固體培養(yǎng)基。微生物在固體培養(yǎng)基表面生長，

可以形成肉眼可見的菌落。

(2)成分一碳源、氮源、水、無機鹽。

培養(yǎng)基還要滿足微生物生長對PH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。例如，培養(yǎng)乳酸桿菌時需要在培養(yǎng)

基中添加維生素,培養(yǎng)霉菌時須將培養(yǎng)基的pH調(diào)至酸性,培養(yǎng)細菌是需要將pll調(diào)至中性或微堿性,培養(yǎng)厭

氧型微生物拈則需要提供無氧的條件

2.無菌技術(shù):獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的入侵。

消毒指使用較為溫和的物理或化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對人體有害的微生物(不包括芽抱

和抱子)。消毒方法常用煮沸消毒法，巴氏消毒法(對于一些不耐高溫的液體)還有化學(xué)藥劑(如酒精、氯

氣、石炭酸等)道蜜、紫外線消毒。

滅菌則是指使用強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物,包括芽抱和抱子“滅菌方法有灼燒滅菌、

干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌。實驗室常用器具的滅菌方法：①接種環(huán)、接種針、試管口等使用灼燒滅菌法；

②玻璃器皿、金屬用具等使用干熱滅菌法，所用器械是干熱滅菌箱；③培養(yǎng)基、無菌水等使用高壓

蒸汽滅菌法，所用器械是高壓蒸汽滅菌鍋。

3.制備固體培養(yǎng)基

(1)一般步驟：計算f稱量f溶化f滅菌f倒平板。

(2)倒平板操作的步驟：

①將滅過菌的培養(yǎng)皿放在火焰旁的桌面上，右手拿裝有培養(yǎng)基的錐形瓶，左手拔出棉塞。

②右手拿錐形瓶，將瓶口迅速通過火焰。

③用左手的拇指和食指將培養(yǎng)皿打開一條稍大于瓶口的縫隙,右手將錐形瓶中的培養(yǎng)基(約10?20mL)

倒入培養(yǎng)皿，左手立即蓋上培養(yǎng)皿的皿蓋。

④等待平板冷卻凝固,大約需5?lOmin。然后，將平板倒過來放置,使培養(yǎng)皿蓋在下、皿底在上。

【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，才能用來倒平板。你用什么辦法來估計培養(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,就可以進行倒平板了。

2.為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？

提示：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？

提示：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，既可以避

免培養(yǎng)基中的水分過快揮發(fā)，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，這個平板還能用來培養(yǎng)微生物

嗎？為什么？

提示：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平板培養(yǎng)微生物。

4.純化大腸桿菌

(1)微生物接種的方法最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法。

(2)平板劃線法是通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作。將聚集的菌種逐步稀釋分散到

培養(yǎng)基的表面。在數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離到由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體,這就是菌落。

(3)稀釋涂布平板法是將菌液進行一系列的梯度稀釋,然后將丕蠅程度的菌液分別涂布到瓊脂固體

培養(yǎng)基的表面，進行培養(yǎng)。分為系列稀釋操作和涂布平板操作兩步。

(4)用平板劃線法和稀釋涂布平板法接種的目的是：使聚集在一起的微生物分散成單個細胞，從而能

在培養(yǎng)基表面形成單個的菌落，以便于純化菌種。

【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，仍然需要灼燒接種環(huán)

嗎？為什么？

提示：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，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，使每次劃線時菌種的數(shù)目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結(jié)束后灼

燒接種環(huán)，能及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細菌污染環(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行劃線？

提示：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，為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？

提示：劃線后，線條末端細菌的數(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，最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落。

【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)如何進行無菌操作？

提示：應(yīng)從操作的各個細節(jié)保證“無菌”。例如，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。

5.菌種的保存

(1)對于頻繁使用的菌種，可以采用臨時保藏的方法:將菌種接種到試管的固體斜面培養(yǎng)基上，在合

適的溫度下培養(yǎng)。當菌落長成后，將試管放入4℃的冰箱中保藏。以后每3?6個月，都要重新將菌種從舊

的培養(yǎng)基上轉(zhuǎn)移到新鮮的培養(yǎng)基上。缺點：這種方法保存的時間不長，菌種容易被污染或產(chǎn)生變異。

(2)對于需要長期保存的菌種，可以采用甘油管藏的方法。在3mL的甘油瓶中，裝入1mL甘油后滅菌。

將1mL培養(yǎng)的菌液轉(zhuǎn)移到甘油瓶中，與甘油充分混勻后，放在一20'C的冷凍箱中保存。

6.確定培養(yǎng)基制作是否合格的方法

將未接種的培養(yǎng)基在恒溫箱中保溫1?2天，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。

課題2土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)

1.尿素：是一種重要的農(nóng)業(yè)氮肥，尿素并不能直接被農(nóng)作物吸收。只有當土壤中的細菌將尿素分解成氨之后,

才能被植物利用。土壤中的細菌之所以能分解尿素，是因為他們能合成服酶。

2.篩選菌株

(1)實驗室中微生物的篩選應(yīng)用的原理

人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營養(yǎng)、溫度、pH等)，同時抑制或阻止其他微生物生長。

(2)選擇性培養(yǎng)基：在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他種類微生物

生長的培養(yǎng)基，稱作選擇培養(yǎng)基。

3.統(tǒng)計菌落數(shù)目

(1)測定微生物數(shù)量的常用方法有稀釋涂布平板法和顯微鏡直接計數(shù)。

(2)稀釋涂布平板法統(tǒng)計樣品中活菌的數(shù)目的原理

當樣品的稀釋度足夠高時,培養(yǎng)基表面生長的一個菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統(tǒng)計平

板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活細菌。為了保證結(jié)果準確，一般設(shè)置3?5個平板,選擇

菌落數(shù)在30?300的平板進行計數(shù),并取平均值。統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目低，這是因為當兩個

或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。因此，統(tǒng)計結(jié)果一般用菌落數(shù)而不是活菌數(shù)來表示。

4.設(shè)置對照

設(shè)置對照的主要目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結(jié)果的影響，提高實驗結(jié)果的可信度。對照實驗

是指除了被測試的條件以外，其他條件都相同的實驗,其作用是比照試驗組,排除任何其他可能原因的干擾，

證明確實是所測試的條件引起相應(yīng)的結(jié)果。

確定選擇培養(yǎng)基是否篩選到目的菌？

實驗組：用選擇培養(yǎng)基接種，培養(yǎng)后觀察菌落數(shù)

對照組：用牛肉膏蛋白陳培養(yǎng)基接種，培養(yǎng)后觀察菌落數(shù)

5.實驗設(shè)計

篩選方法(原理)：以尿素作為唯一的氮源,在培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑，若指示劑變紅,pH升高，說

明細菌能分解尿素

流程為：土壤取樣f樣品的稀釋一微生物的培養(yǎng)與觀察f細菌的計數(shù)

(1)土壤取樣：從富含有機物、潮濕、pHg7的土壤中取樣。鏟去表層土，在距地表約3?8cm的土壤

層取樣。

(2)樣品的稀釋：樣品的稀釋程度將直接影響平板上生長的菌落數(shù)目。在實際操作中，通常選用一定

稀釋范圍的樣品液進行培養(yǎng)，以保證獲得菌落數(shù)在30~300之間、適于計數(shù)的平板。測定土壤中細菌的數(shù)量，

一般選用IO"IO'IO,放線菌一般選用1()3I。，io,真菌一般選用IO?IO，1。

(3)微生物的培養(yǎng)與觀察

不同種類的微生物，往往需要不同的培養(yǎng)溫度和培養(yǎng)時間“細菌30~37℃廣2天，放線菌25~28℃5~7

天，霉菌25~28℃3~4天。

每隔24小時統(tǒng)計一次菌落數(shù)目，選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時的記錄作為結(jié)果,這樣可以防止因培養(yǎng)時間不足

而導(dǎo)致遺漏菌落的數(shù)目。一般來說，在一定的培養(yǎng)條件下(相同的培養(yǎng)基、溫度及培養(yǎng)時間)，同種微生物

表現(xiàn)出穩(wěn)定的菌落特征：形狀、大小、隆起程度、顏色“

(4)計數(shù)：如何從平板上的菌落數(shù)推測出每克樣品中的菌落數(shù)？

統(tǒng)計某一稀釋度下平板上的菌落數(shù)，最好能統(tǒng)計3個平板，計算出平板菌落數(shù)的平均值。每克樣品中的

菌落數(shù)=(C/V)*M其中,C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時所用的稀釋液的

體積(ml),M代表稀釋倍數(shù)。

課題3分解纖維素的微生物的分離

1.纖維素與纖維素酶

(1)棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，木材、作物秸稈等也富含纖維素。

(2)纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認為它至少包括三種組分，即3酶、Cx酶和葡萄糖甘酶，前兩種酶

使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖。纖維素最終被水解成葡萄糖，為微生物的生

長提供營養(yǎng)。

2.纖維素分解菌的篩選

(1)篩選方法：剛果紅染色法。能夠通過顏色反應(yīng)直接對微生物進行篩選。

(2)剛果紅染色法篩選纖維素分解菌的原理

剛果紅是一種染料?，它可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物,但并不和水解后的纖維二糖和

葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。當我們在含有纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅時，剛果紅能與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅

色復(fù)合物。當纖維素被纖維素酶分解后，剛果紅一纖維素的復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分

解菌為中心的透明圈。這樣，我們就可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。

3.分離分解纖維素的微生物的實驗流程

土壤取樣f選擇培養(yǎng)(此步是否需要，應(yīng)根據(jù)樣品中目的菌株數(shù)量的多少來確定)f梯度稀釋一將樣品

涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上一挑選產(chǎn)生透明圈的菌落。

(1)土壤采集：選擇富含纖維素的環(huán)境。

(2)剛果紅染色法分離纖維素分解菌的步驟：倒平板操作、制備菌懸液、涂布平板

(3)剛果紅染色法種類：一種是先培養(yǎng)微生物，再加入剛果紅進行顏色反應(yīng),另一種是在倒平板時就

加入剛果紅。

(4)對分解纖維素的微生物進行了初步的篩選后，只是分離純化的第一步，為確定得到的是纖維素分

解菌，還需要進行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的實驗。纖維素酶的測定方法，一般是對纖維素酶分解濾紙等纖維素后所

產(chǎn)生的葡萄糖進行定量的測定。

疑難解答：

(1)為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？

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。

(2)將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認為濾紙應(yīng)該埋進土壤多深？

將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對聚集，實際上是人工設(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10cm左右腐殖土壤中。

(3)為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？

在選擇培養(yǎng)的條件下，可以使那些能夠適應(yīng)這種營養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應(yīng)這種營

養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。

專題四酶的研究與應(yīng)用

課題一果膠酶在果汁生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一，不溶于水，在果汁加工中不僅會影響出汁率還會使果

汁渾濁。

2.果膠酶是一類酶的總稱，包括多聚半乳糖醛酸酶，果膠分解酶和果膠酯酶等。果膠酶能夠分解果膠,瓦解

植物的細胞壁及胞間層使榨取果汁變得更容易,也使得渾濁的果汁變得澄清。

3.影響酶活性的因素有：溫度、PH、激活劑和抑制劑等。果膠酶作用的最適溫度為45—

50℃、最適pH范圍為3.0—6.0。Fe3+、Ca2+、Zn2+等金屬離子對酷有抑制作。

4.植物、霉菌、酵母菌和細菌均能產(chǎn)生果膠酶，通常生產(chǎn)上采用曲霉、青霉等微生物來生產(chǎn)果膠酶。食

品工業(yè)生產(chǎn)中最常用的果膠酶是通過霉菌發(fā)酵產(chǎn)生。

［思考3］果汁與果膠酶在混合之前，分裝在不同試管中用同一恒溫處理的目的是什么？

保證果汁與果膠醐混合前后的溫度相同，避免因混合導(dǎo)致溫度變化而影響果膠酶活性。

［思考4］該實驗中是否設(shè)置了對照？若設(shè)置，那么它是如何設(shè)置的？若沒有，則如何進行設(shè)置？

已經(jīng)設(shè)置了對照。不同的溫度設(shè)置之間可以相互對照。

［思考5］怎樣排除PH和其他因素對實驗結(jié)果的干擾？目的是什么？

控制PH值和其他因素相同，保證只有溫度一個變量對果膠酶的活性產(chǎn)生影響。

［思考6］教材中A、B兩個同學(xué)的實驗設(shè)計有何不同？

測定的因變量不同（A測定果汁產(chǎn)量，B測定果汁澄清度）。

拓展：

1.想一想，為什么能夠通過測定濾出的蘋果汁的體積大小來判斷果膠酶活性的高低？

提示：果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，小分子物質(zhì)可以通過濾紙，因此蘋果汁的體積大小反應(yīng)了果

膠酶的催化分解果膠的能力。在不同的溫度和pH下，果膠酶的活性越大，蘋果汁的體積就越大。

2.為什么在混合蘋果泥和果膠酶之前，要將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理？

提示：將果泥和果膠酶分裝在不同的試管中恒溫處理，可以保證底物和酶在混合時的溫度是相同的，避

免了果泥和果膠酶混合時影響混合物的溫度，從而影響果膠酶活性的問題。

課題二、探討加酶洗衣粉的洗劑效果

1.加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉，目前常用的酶制劑有四類：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶,

其中，應(yīng)用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶和堿性脂肪酶。酶制劑的特點：能夠耐酸、耐堿、忍受表面

活性劑和較高的溫度，并且通過特殊的化學(xué)物質(zhì)將酶包裹，與洗衣粉其他成分隔離。

2.堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污跡從衣物上

脫落。脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能分別將大分子的脂肪、淀粉和纖維素水解為小分子物質(zhì)，使洗衣粉具

有更好的去污能力

3.加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷無磷方向發(fā)展，減少對環(huán)境的污染。

4.影響加酶洗衣粉洗滌效果的因素有水溫、水量、水質(zhì)、洗衣粉的用量，衣物的質(zhì)料、大小及浸泡時間和洗

滌的時間等。

5.普通洗衣粉與加酶洗衣粉的比較

【補充】普通洗衣粉的化學(xué)成分有：表面活性劑、水軟化劑、堿劑、漂白粉等成分，有的洗衣粉中還含

有增白劑、香精和色素，以及填充劑等。

普通洗衣粉1加酶洗衣粉

相同點表面活性劑可以產(chǎn)生泡沫，可以將油脂分子分散開；水軟化劑可以分散污垢；等等。

不同點酶可以將大分子有機物分解為小分子有機物，小分子有機物易于溶于水，從而與纖維分開。

【思考1】含有蛋白酶的洗衣粉的洗劑效果好，可以用絲綢作為實驗材料嗎？

解析：不能?因為絲綢的主要成分是蛋白質(zhì)，它會被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，損壞衣物。

【思考2】你打算使用什么方法和標準判斷洗滌效果？

提示：可在洗滌后比較污物的殘留狀況，如：已消失、顏色變淺、面積縮小等，最好能進行定量的比較。

課題三酵母細胞的固定化

一、實驗原理

1.使用固定化酶技術(shù)，將這種酶固定在一種顆粒狀的載體上，再將這些酶顆粒裝到一

個反應(yīng)柱內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無法通過篩板的小孔，而

反應(yīng)溶液卻可以自由出入。生產(chǎn)過程中，將葡萄糖溶液從反應(yīng)柱的上端注入，使葡萄

糖溶液流過反應(yīng)柱，與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應(yīng)柱的下端流出。

反應(yīng)柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。

2.固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學(xué)方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù),

包括包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。一般來說，酶更適合采用化學(xué)結(jié)合法和物理

吸附法固定，而細胞多采用包埋法固定化。這是因為細胞個大，而醐分子很??；個大

的難以被吸附或結(jié)合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出。

固定化酶優(yōu)點：使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以被反復(fù)利用。

固定化細胞優(yōu)點：成本更低，操作更容易，可以催化一系列的化學(xué)反應(yīng)。

二、實驗步驟

1.細胞的活化稱取1g干酵母，放入50mL的小燒杯中，加人蒸儲水10mL,用玻璃棒攪拌，使酵

母細胞混合均勻，成糊狀，放置lh左右，使其活化。

【注】活化：讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)

2.配制物質(zhì)的量濃度為0.05mol/L的CaCk溶液稱取無水CaCL0.83g。放人200mL的燒杯中，加入

150mL的蒸儲水，使其充分溶解，待用。

3.配制海藻酸鈉溶液稱取0.7g海藻酸鈉，放入501nL小燒杯中。加人10mL水，用酒精燈加熱，邊加

熱邊攪拌，將海藻酸鈉調(diào)成糊狀，直至完全溶化，用蒸儲水定容至10mL。注意，加熱時要用小火，或者間

斷加熱，反復(fù)幾次，直到海藻酸鈉溶化為止。

4.海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加人已活化的醉母細胞，進

行充分攪拌，使其混合均勻，再轉(zhuǎn)移至注射器中。

【注】冷卻至室溫的目的：防止殺死酵母菌

5.固定化酵母細胞

以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的CaCb溶液中，觀察液滴在CaCb溶液中形成凝

膠珠的情形。將這些凝膠珠在CaCh溶液中浸泡30min左右。

【注】CaCl2溶液的作用：使膠體聚沉

6.使用固定化酵母細胞發(fā)酵

a)將固定好的酵母細胞(凝膠珠)用蒸鐳水沖洗2-3次。

b)將150mL質(zhì)量分數(shù)為10%的葡萄糖溶液轉(zhuǎn)移到200mL的錐形瓶中，再加入固定好的

酵母細胞，置于25℃下發(fā)酵24h。

三、注意事項

1.配制海藻酸鈉溶液：小火、間斷加熱、定容，如果加熱太快，海藻酸鈉會發(fā)生焦糊。

2.海藻酸鈉溶液與酶母細胞混合：冷卻后再混合，注意混合均勻，不要進入氣泡

3.制備固定化酵母細胞：高度適宜，并勻速滴入

4.剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCL2溶液中浸泡一段時間，以便Ca2+與Na+充分交換，形成的凝膠珠穩(wěn)定。

檢驗?zāi)z珠是否形成，可用下列方法：用鏡子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，如果不容易破裂，沒

有液體流出就表明成功地制成了凝膠珠，還可以用手將凝膠珠在實驗桌上用力摔打，如果凝膠珠很容易彈起,

也表明制備的凝膠珠是成功的。

5.凝膠珠的顏色和形狀

如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數(shù)目較少；如果形成

的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。

專題五血紅蛋白的提取和分離

一、實驗原理

蛋白質(zhì)的物化理性質(zhì)：形狀、大小、電荷性質(zhì)和多少、溶解度、吸附性質(zhì)、親和力等千差萬別，由此提

取和分離各種蛋白質(zhì)。

1.凝膠色譜法(分配色譜法)：

(1)原理：分子量大的分子通過多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動快；分子量小的分子穿過多孔凝

膠顆粒內(nèi)部，路程長，流動慢。

(2)凝膠材料：多孔性，多糖類化合物，如葡聚糖、瓊脂糖。

(3)分離過程：

混合物上柱f洗脫一大分子流動快、小分子流動慢一收集大分子f收集小分子

【注】｝洗脫：從色譜柱上端不斷注入緩沖液，促使蛋白質(zhì)分子的差速流動。

(4)作用：分離蛋白質(zhì)，測定生物大分子分子量，蛋白質(zhì)的脫鹽等。

2.緩沖溶液

(1)原理：由弱酸和相應(yīng)的強堿弱酸鹽組成(如H￡0s—NaHCO：”NaH2P04/NazHPO”等)，調(diào)節(jié)酸和鹽的用

量，可配制不同pH的緩沖液。

（2）緩沖液作用：抵制外界酸、堿對溶液pH的干擾而保持pH穩(wěn)定。

3.凝膠電泳法：

（1）原理：不同蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)、電量、形狀和大小不同,在電場中受到的作用力大小、方向、阻

力不同，導(dǎo)致不同蛋白質(zhì)在電場中的運動方向和運動速度不同。

（2）分離方法：瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳等。

（3）分離過程：在一定pH下，使蛋白質(zhì)基團帶上正電或負電；加入帶負電荷多的SDS,形成

“蛋白質(zhì)一SDS復(fù)合物”，使蛋白質(zhì)遷移速率僅取決于分子大小。

二、實驗步驟

1.樣品處理

①紅細胞的洗滌

洗滌紅細胞的目的是去除雜蛋白,采集的血樣要及時采用低速短時間離心分離紅細胞，然后用膠頭吸管

吸出上層透明的黃色血漿,將下層暗紅色的紅細胞液體倒入燒杯,再加入五倍體積的生理鹽水,緩慢攪拌

lOmin,低速短時間離心，如此重復(fù)洗滌三次，直至上清液中沒有黃色,表明紅細胞已洗滌干凈。

②血紅蛋白的釋放

在蒸儲水和甲苯作用下,紅細胞破裂釋放出血紅蛋白。

注：加入蒸儲水后紅細胞液體積與原血液體積要相同。加入甲苯的目的是溶解細胞膜，有利于血紅蛋白

的釋放和分離。

2.粗分離

①分離血紅蛋白溶液

將攪拌好的混合溶液離心后，試管中的溶液分為4層。第一層為無色透明的甲苯層,第2層為白色薄層

固體，是脂溶性物質(zhì)的沉淀層,第3層是紅色透明液體，這是血紅蛋白的水溶液,第4層是其他雜質(zhì)的暗紅

色沉淀物。將試管中的液體用濾紙過濾，除去之溶性沉淀層，于分液漏斗中靜置片刻后，分出下層的紅色透

明液體。

②透析

取1mL的血紅蛋白溶液裝入透析袋中,將透析袋放入盛有300mL的物質(zhì)的量的濃度為20mmol/L的磷酸

緩沖液中,透析12h。透析可以去除樣品中分子量較小的雜質(zhì),或用于更換樣品的緩沖液。

3.純化

調(diào)節(jié)緩沖液面：打開色譜柱下端的流出口，使柱內(nèi)凝膠面上的緩沖液緩慢下降到與凝

I膠面平齊，關(guān)閉出口。

加入蛋白質(zhì)樣品：用吸管將透析后的樣品沿管壁環(huán)繞移動加到色譜柱的頂端。加樣后，

I打開下端出口，使樣品滲入凝膠床內(nèi)，等樣品完全滲入凝膠層后，

I關(guān)閉出口。

調(diào)節(jié)緩沖液面：加入20mmol/L的磷酸緩沖液到適當高度

I

洗脫：連接緩沖液洗脫瓶，打開下端出口，進行洗脫。

I

收集分裝蛋白質(zhì)：待紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱底端時，用試管收集。

4.純度鑒定----SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳（選做）

三、注意事項

1.電泳技術(shù)

電泳技術(shù)就是在電場的作用下，利用待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)以及分子本身大小、形狀等性

質(zhì)的差異，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而達到對樣品進行分離、鑒定或提純的目的。

2.紅細胞的洗滌

如果分層不明顯，可能是洗滌次數(shù)少、未能除去血漿蛋白的原因。此外，離心速度過高和時間過長，會

使白細胞和淋巴細胞一同沉淀，也得不到純凈的紅細胞，影響后續(xù)血紅蛋白的提取純度。

3.如何檢測凝膠色譜柱的裝填是否成功

由于凝膠是一種半透明的介質(zhì)，因此可以在凝膠柱旁放一支與凝膠柱垂直的日光燈，檢查凝膠是否裝填

得均勻。

止匕外，還可以加入大分子的有色物質(zhì)，觀察色帶移動的情況。如果色帶均勻、狹窄、平整，說明凝膠色

譜柱的性能良好。如果色譜柱出現(xiàn)紋路或是氣泡，輕輕敲打柱體以消除氣泡，消除不了時要重新裝柱。

4.為什么凝膠的裝填要緊密、均勻？

如果凝膠裝填得不夠緊密、均勻，就會在色譜柱內(nèi)形成無效的空隙，使本該進入凝膠內(nèi)部的樣品分子從

這些空隙中通過，攪亂洗脫液的流動次序，影響分離的效果。

5.沸水浴處理加入洗脫液的濕凝膠的目的？

不但節(jié)約時間，還能除去凝膠中可能帶有的微生物和排除凝膠內(nèi)的空氣。

6.G-75“G”代表凝膠的交聯(lián)程度，膨脹程度及分離范圍，75表示凝膠得水值，即每克凝膠膨脹時吸

水7.5g。

7.裝填完后，立即用洗脫液洗脫的目的：使凝膠裝填緊密

8.加入檸檬酸鈉有何目的？為什么要低速、短時離心？為什么要緩慢攪拌？

防止血液凝固；防止白細胞沉淀；防止紅細胞破裂釋放出血紅蛋白。

9.與其他真核細胞相比，紅細胞的特點及這一特點對進行蛋白質(zhì)的分離的意義

哺乳動物及人的成熟的紅細胞是雙面凹圓餅狀，沒有細胞核和細胞器。其含有的血紅蛋白是有色蛋白，

因此在凝膠色譜分離時可以通過觀察顏色來判斷什么時候應(yīng)該收集脫液。這使血紅蛋白的分離過程非常直觀,

大大簡仆T室哈操作

io.如何檢測血ic蛋白的分離是否成功

如果凝膠色譜柱裝填得很成功、分離操作也正確的話，能清楚地看到血紅蛋白的紅色區(qū)帶均勻、狹窄、

平整，隨著洗脫液緩慢流出；如果紅色區(qū)帶歪曲、散亂、變寬，說明分離的效果不好，這與凝膠色譜柱的裝

填有關(guān)。

專題六植物有效成分的提取

課題1植物芳香油的提取

1.天然香料的來源：植物、動物

2.芳香油的性質(zhì)：揮發(fā)性強，成分復(fù)雜，以苗類化合物及其衍生物為主。

3.芳香油的提取方法：蒸毛、壓榨、萃取等。

（1）水蒸氣蒸儲法：

原理：水蒸汽可將揮發(fā)性較強的芳香油攜帶出來形成油水混合物，冷卻后水油分層。

方法：①水中蒸儲：原料放在沸水中加熱蒸儲。②水上蒸儲：原料隔放在沸水上加熱蒸儲。③水汽蒸鐳:

利用外來高溫水蒸氣加熱蒸館。

不足：有些原料不適宜于水中蒸儲，如柑橘、檸檬等易焦糊,有效成分容易水解。

（2）壓榨法：通過機械壓縮力將液相物從液固兩相混合物中分離出來的一種簡單操作。

（3）萃取法:

原理：芳香油易溶于有機溶劑，溶劑揮發(fā)后得到芳香油。

方法：原料浸泡在溶劑中f得到浸泡液=有機溶劑揮發(fā)f芳香油。

不足：有機溶劑中的雜質(zhì)影響芳香油的品質(zhì)。

4.提號玫鮮玫瑰花+清水=水蒸汽蒸鏘=油水混合物」^f分離油層實驗

（1）玫瑰精油的化學(xué)性質(zhì)

穩(wěn)定，難溶于水,――.檎水3^玫瑰油

易溶于有機溶

劑，能隨水蒸氣一同蒸儲。

（2）方法：水蒸氣蒸儲法。

（3）實驗流程：（熟記）

①采集玫瑰花：采集盛花期（5月中上旬）的玫瑰花，清水清洗瀝干。

②加入NaCl的目的是增加鹽的密度，有利于玫瑰油與水的分層。

③加入無水Na2sol的目的是吸收精油中殘留的水分。

注意事項：蒸儲時間不能過短，溫度不能過高。

5.提取橘皮精油的實驗：（熟記）

（1）提取出的橘皮精油，無色透明，主要成分為檸檬烯，主要分布在橘皮中。

（2）方法：一般用壓榨法。

（3）實驗流程：（熟記）

干燥去水n石灰水浸泡n漂洗n壓榨n過濾（普通布袋過濾）n靜置

=再次過濾（濾紙過濾）n橘皮油

①石灰水浸泡：用石灰水浸泡橘皮10h以上。石灰水：防止壓榨時滑脫，提高出油率。

②清水漂洗：浸泡好的橘皮用遮水徹底漂洗干凈，瀝干。

③粉碎和壓榨：將橘皮粉碎，加入小蘇打和硫酸鈉后,用壓榨機壓榨得到壓榨液。小蘇打、硫酸鈉：促

進油和水的分離（用量分別為橘皮質(zhì)量的0.25%和5%）。

④過濾壓榨液：用布袋過濾,除去固體物和殘渣。濾液離心進一步除去質(zhì)量較小的殘留固體物。再用分

液漏斗或吸管分離出上層橘皮油。

⑤靜置處理：將橘皮油在5?10℃冰箱中靜置5?7d,分離出上層澄清橘皮油。目的：除去果蠟和水分。

⑥再次過濾：將下層橘皮油用濾紙過濾，濾液與上層橘皮油合并，得到橘皮精油。

課題2胡蘿卜素的提取

1.胡蘿卜素性質(zhì)：橘黃色結(jié)晶,化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水,微溶于乙醇,易溶于石油酸等有機溶劑。依

據(jù)碳碳雙鍵的數(shù)目劃分為a、B、y三類。其中最主要的組成成分為8-胡蘿卜素。

2.作用：①治療夜盲癥、幼兒生長發(fā)育不良、干皮癥等疾??；②常用于食品色素；③使癌變細胞恢復(fù)成正常

細胞。

3.提取B—胡蘿卜素的方法主要有三種：①從植物中提??；②從大面積養(yǎng)殖的巖藻中獲得；③利用微生物的

發(fā)酵生產(chǎn)。

4.實驗設(shè)計

（1）方法：萃取法,石油酸最適宜作萃取劑。

（2）實驗流程：（熟記）

原料n粉碎n干燥n萃取n過濾=濃縮n胡蘿卜素

①粉碎：使原料與有機溶劑充分接觸，增大溶解度。

②干燥：脫水溫度太高，干燥時間太長會導(dǎo)致胡蘿卜素分解。

③萃取

I、萃取劑的選擇

水溶性的：乙醇、丙酮。

水不溶性的：石油酸、乙酸乙酯、