资源描述
选修一 生物技术实践
专题一传统发酵技术的应用
课题1 果酒和果醋的制作
1．果酒制作的原理
（1）人类利用微生物发酵制作果酒，该过程用到的微生物是，
它的代谢类型是，与异化作用有关的方程式有
。
生活状态：进行发酵，产生大量。
（2）果酒制作条件
传统发酵技术所使用的酵母菌的来源是。
酵母菌生长的最适温度是； PH呈；
（3）红色葡萄酒呈现颜色的原因是：酒精发酵过程中，随着的提高，红色葡萄皮的进入发酵液，使葡萄酒呈色。
（4）在、的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其它微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
2．果醋的制作原理
（1）果醋发酵菌种是，新陈代谢类型。
（2）当氧气和糖源充足时醋酸菌将糖分解成，当糖源不足时醋酸菌将变为再变成醋酸，其反应式。
3．操作过程应注意的问题
（1）为防止发酵液被污染，发酵瓶要用消毒。
（2）葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约的空间。
（3）制作葡萄酒时将温度严格控制在，时间控制在d左右，可通过对发酵的情况进行及时的监测。
（4）制葡萄醋的过程中，将温度严格控制在，时间控制在d，并注意适时在充气。
4．酒精的检验
（1）检验试剂：。
（2）反应条件及现象：在条件下，反应呈现。
5.制作果酒、果醋的实验流程
挑选葡萄→→→→
↓↓
果酒 果醋
P4旁栏思考题
1．你认为应该先洗葡萄还是先除去枝梗，为什么？
应该先冲洗葡萄，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．你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？
需要从发酵制作的过程进行全面的考虑，因为操作的每一步都可能混入杂菌。例如：榨汁机、发酵装置要清洗干净；每次排气时只需拧松瓶盖、不要完全揭开瓶盖等。
3．制作葡萄酒时，为什么要将温度控制在18～250C？制作葡萄醋时，为什么要将温度控制在30～350C？
温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。200C左右最适合酵母菌繁殖，因此需要将温度控制在其最适温度范围内。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～350C，因此要将温度控制在30～350C。
4．制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？
醋酸菌是好氧菌，再将酒精变成醋酸时需要养的参与，因此要适时向发酵液中充气。
P4:
A同学：每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖；制醋时，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。
来防止发酵液被污染，因为操作的每一步都可能混入杂菌
B同学：分析果酒和果醋的发酵装置中充气口、排气口和出料口分别有哪些作用。为什么排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接？
充气口：是在醋酸发酵时连接充气泵进行充气用的；
排气口：是在酒精发酵时用来排出二氧化碳的；
出料口：是用来取样的。
排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，其目的是防止空气中微生物的污染。使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
课题2 腐乳的制作
1.制作原理
（1）．经过微生物的发酵，豆腐中的蛋白质被分解成小分子的和，脂肪被分解成和，因而更利于消化吸收。
（2）．腐乳的发酵有多种微生物参与，如、、、等，其中起主要作用的是。它是一种丝状，常见、、、 上。
（3）．现代的腐乳生产是在严格的条件下，将优良菌种直接接种在豆腐上，这样可以避免其他菌种的，保证产品的质量。
2. 腐乳制作的实验流程：
让豆腐长出→→→密封腌制。
3.实验注意事项
（1）在豆腐上长出毛霉时，温度控制在，自然条件下毛霉的菌种来自空气中的。
（2）将长满毛霉的豆腐块分层加盐，加盐量要随着摆放层数的加高而，近瓶口的表层要。加盐的目的是使豆腐块失水，利于，同时也能的生长。盐的浓度过低，；盐的浓度过高，。
（3）卤汤中酒精的含量应控制在左右，它能微生物的生长，同时也与豆腐乳独特的形成有关。酒精含量过高，；酒精含量过低，。香辛料可以调制腐乳的风味，同时也有作用。
（4）瓶口密封时，最好将瓶口，防止瓶口污染。
P6旁栏思考题
1.你能利用所学的生物学知识，解释豆腐长白毛是怎么一回事？
豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝。严格地说是直立菌丝，在豆腐中还有匍匐菌丝。
2.王致和为什么要撒许多盐，将长毛的豆腐腌起来？
盐能防止杂菌污染，避免豆腐腐败。
3．你能总结出王致和做腐乳的方法吗？
让豆腐长出毛霉→加盐腌制→密封腌制。
P7旁栏思考题
1.我们平常吃的豆腐，哪种适合用来做腐乳？
含水量为70%左右的豆腐适于作腐乳。用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形。
2.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？
“皮”是前期发酵时在豆腐表面上生长的菌丝（匍匐菌丝），它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。“皮”对人体无害。
P8练习
1.腌制腐乳时,为什么要随豆腐层的加高而增加盐的含量？为什么在接近瓶口的表面要将盐厚铺一些？
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。
2．怎样用同样的原料制作出不同风味的腐乳？（可以不看）
在酒和料上作变动
红腐乳：又称红方，指在后期发酵的汤料中，配以着色剂红曲，酿制而成的腐乳。
白腐乳：又称白方，指在后期发酵过程中，不添加任何着色剂，汤料以黄酒、白酒、香料为主酿制而成的腐乳，在酿制过程中因添加不同的调味辅料，使其呈现不同的风味特色，目前大致包括糟方、油方、霉香、醉方、辣方等品种。
青腐乳：又称青方，俗称“臭豆腐”，指在后期发酵过程中，以低度盐水为汤料酿制而成的腐乳，具有特有的气味，表面呈青色。
酱腐乳：又称酱方，指在后期发酵过程中，以酱曲（大豆酱曲、蚕豆酱曲、面酱曲等）为主要辅料酿制而成的腐乳。
课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
1．乳酸菌代谢类型为，在情况狂下，将葡萄糖分解为乳酸。在自然界中分布广泛，在、、、内都有分布。常见的乳酸菌有和两种，其中常用于生产酸奶。
2．亚硝酸盐为，易溶于，在食品生产中用作。一般不会危害人体健康，但当人体摄入硝酸盐总量达g时，会引起中毒；当摄入总量达到g时，会引起死亡。在特定的条件下，如、和的作用下，会转变成致癌物质——亚硝胺，亚硝胺对动物有致畸和致突变作用。
3．泡菜制作大致流程：原料处理→→装坛→→成品
（1）配制盐水：清水和盐的比例为，盐水后备用。
（2）装坛：蔬菜装至时加入香辛料，装至时加盐水，盐水要，盖好坛盖。坛盖边沿水槽中，保证坛内环境。
（3）腌制过程种要注意控制腌制的、和。温度过高、食盐用量不足10%、过短，容易造成，。
4．测亚硝酸盐含量的原理是。
将显色反应后的样品与已知浓度的进行比较，可以大致出泡菜中亚硝酸盐的含量。
测定步骤：配定溶液→→ 制备样品处理液→
P9旁栏思考题：
为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？
酸奶的制作依靠的是乳酸菌的发酵作用。抗生素能够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。
P10旁栏思考题：
1．为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜？
有些蔬菜，入小白菜和萝卜等，含有丰富的硝酸盐。当这些蔬菜放置过久发生变质（发黄、腐烂）或者煮熟后存放太久时，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。
2．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？
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，其表面氧气含量也很丰富，适合酵母菌繁殖。
P12练习：
2．你能总结果酒、果醋、腐乳、泡菜这几种发酵食品在利用微生物的种类和制作原理方面的不同吗？你能总结出传统发酵技术的共同特点吗？
果酒的制作主要利用的是酵母菌的酒精发酵，
果醋的制作利用的是醋酸菌将酒精转变成醋酸的代谢，
腐乳的制作利用的主要是毛霉分泌的蛋白酶等酶类，
泡菜的制作利用的是乳酸菌的乳酸发酵。
传统的发酵技术都巧妙的利用了天然菌种，都为特定的菌种提供了良好的生存条件，最终的发酵产物不是单一的组分，而是成分复杂的混合物。
专题知识归纳
果酒和果醋的制作
果酒和果醋的制作原理
果酒和果醋的设计制作装置
果酒和果醋的制作过程
传统发酵技术的应用
腐乳的制作
腐乳的制作原理
腐乳制作过程的控制条件
制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
泡菜制作原理
泡菜发酵条件
亚硝酸盐含量的测定
专题二微生物的培养与应用
课题1 微生物的实验室培养
1．根据培养基的物理性质可将培养基可以分为和。
2．培养基一般都含有、、、四类营养物质，另外还需要满足微生物生长对、以及的要求。
3．获得纯净培养物的关键是。
4．消毒是指
灭菌是指
5．日常生活中常用的消毒方法是，此外，人们也常使用化学药剂进行消毒，如用、等。常用的灭菌方法有、、，此外，实验室里还用或进行消毒。
6．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的方法步骤是⑴，⑵，⑶，⑷，⑸。
7．微生物接种的方法中最常用的是和。平板划线
是指。稀释涂布平板法指。
8．菌种的保藏：
（1）临时保藏：将菌种接种到试管的，在合适的温度下培养，长成后，放入冰箱中保藏，以后每3—6个月，转移一次新的培养基。
缺点是：保存时间，菌种容易被或产生变异。
（2）长期保存方法：法，放在冷冻箱中保存。
P15旁栏思考题：
无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？
无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
P16旁栏思考题：
请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。
（1） 培养细菌用的培养基与培养皿
（2） 玻棒、试管、烧瓶和吸管
（3） 实验操作者的双手
（1）、（2）需要灭菌；（3）需要消毒。
P17倒平板操作的讨论
1.培养基灭菌后，需要冷却到50 ℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？
可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。
2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？
通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
4.在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？
空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最好不要用这个平板培养微生物。
P18平板划线操作的讨论
1.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？
操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？
以免接种环温度太高，杀死菌种。
3.在作第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？
划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
P19涂布平板操作的讨论
涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求，想一想，第2步应如何进行无菌操作？
应从操作的各个细节保证“无菌”。例如，酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围；等等。
P20六、课题成果评价
1.培养基的制作是否合格
如果未接种的培养基在恒温箱中保温1～2 d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。
2.接种操作是否符合无菌要求
如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合大肠杆菌菌落的特点，则说明接种操作是符合要求的；如果培养基上出现了其他菌落，则说明接种过程中，无菌操作还未达到要求，需要分析原因，再次练习。
3.是否进行了及时细致的观察与记录
培养12 h与24 h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同，及时观察记录的同学会发现这一点，并能观察到其他一些细微的变化。这一步的要求主要是培养学生良好的科学态度与习惯。
P20练习
1.提示：可以从微生物生长需要哪些条件的角度来思考。例如，微生物的生长需要水、空气、适宜的温度，食品保存可以通过保持干燥、真空的条件，以及冷藏等方法来阻止微生物的生长。
2.提示：可以从这三种培养技术的原理、操作步骤等方面分别进行总结归纳。例如，这三种培养技术都需要为培养物提供充足的营养，但无土栽培技术的操作并不需要保证无菌的条件，而其他两种技术都要求严格的无菌条件。
3.提示：这是一道开放性的问题，答案并不惟一，重点在于鼓励学生积极参与，从不同的角度思考问题。例如，正是由于证明了微生物不是自发产生的，微生物学才可能发展成为一门独立的学科；巴斯德实验中用到的加热灭菌的方法导致了有效的灭菌方法的出现，而这一灭菌原理也适用于食品的保存等。
课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．尿素只有被分解成之后，才能被植物吸收利用。选择分解尿素细菌的培养基特点：惟一氮源，按物理性质归类为培养基。
2．．PCR（）是一种在体外将。此项技术的自动化，要求使用耐高温的DNA聚合酶。
3实验室中微生物的筛选应用的原理是：人为提供有利于生长的条件（包括等），同时抑制或阻止其他微生物生长。
4．选择培养基是指。
5．常用来统计样品中活菌数目的方法是。即当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。为了保证结果准确，一般选择菌落数在
的平板进行计数，计数公式是。利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是。另外，也是测定微生物数量的常用方法。
6．一般来说，统计的菌落数往往比活菌的实际数目。这是因为
。因此，统计结果一般用而不是活菌数来表示。
7．设置对照实验的主要目的是，提高实验结果的可信度。对照实验是。满足该条件的称为，未满足该条件的称为。
8．实验设计包括的内容有：、、和，具体的实验步骤以及时间安排等的综合考虑和安排。
9．不同种类的微生物，往往需要不同的培养和培养。在实验过程中，一般每隔24小时统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以。
10．土壤有“”之称，同其他生物环境相比，土壤中微生物、。
11．土壤中的微生物约是细菌，细菌适宜在酸碱度接近潮湿土壤中生长。土壤中微生物的数量不同，分离不同微生物采用的的稀释度不同。
12．一般来说，在一定的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征。这些特征包括菌落的 、 、和等方面。
13．在进行多组实验过程中，应注意做好标记，其目的是。
14．对所需的微生物进行初步筛选，只是分离纯化菌种的第一步，要对分离的菌种进行一步的鉴定，还需要借助的方法。
15．在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的将尿素分解成了。氨会使培养基的碱性，PH。因此，我们可以通过检测培养基变化来判断该化学反应是否发生。 在以为唯一氮源的培养基中加入指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变，说明该细菌能够。
P22旁栏思考题
1.想一想，如何从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？
答：统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计3个平板，计算出平板菌落数的平均值，然后按课本旁栏的公式进行计算。
P22
两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数106的培养集中，得到以下两种统计结果：1.第一位同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230；2.第二位同学在该浓度下涂布了三个平板……
第一位同学只涂布了一个平板，没有设置重复组，因此结果不具有说服力。第二位同学考虑到设置重复组的问题，涂布了3个平板，但是，其中1个平板的计数结果与另2个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，因此，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值。
P22设置对照
A同学的结果与其他同学不同，可能的解释有两种。一是由于土样不同，二是由于培养基污染或操作失误。究竟是哪个原因，可以通过实验来证明。实验方案有两种。一种方案是可以由其他同学用与A同学一样的土样进行实验，如果结果与A同学一致，则证明A无误；如果结果不同，则证明A同学存在操作失误或培养基的配制有问题。另一种方案是将A同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养，作为空白对照，以证明培养基是否受到污染。通过这个事例可以看出，实验结果要有说服力，对照的设置是必不可少的。
P24旁栏思考题
为什么分离不同的微生物要采用不同的稀释度？测定土壤中细菌的总量和测定土壤中能分解尿素的细菌的数量，选用的稀释范围相同吗？
这是因为土壤中各类微生物的数量（单位：株/kg）是不同的，例如在干旱土壤中的上层样本中：好氧及兼性厌氧细菌数约为2 185万，放线菌数约为477万，霉菌数约为23.1万。因此，为获得不同类型的微生物，就需要按不同的稀释度进行分离，同时还应当有针对性地提供选择培养的条件。
P25 结果分析与评价
1．培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选出菌落
对照的培养皿在培养过程中没有菌落生长，说明培养基没有被杂菌污染。牛肉膏培养基的菌落数目明显大于选择培养基的数目，说明选择培养基已筛选出一些菌落。
2．样品的稀释操作是否成功
如果得到了2个或2个以上菌落数目在30～300的平板，则说明稀释操作比较成功，并能够进行菌落的计数。
3．重复组的结果是否一致
如果学生选取的是同一种土样，统计的结果应该接近。如果结果相差太远，教师需要引导学生一起分析产生差异的原因。
P26练习
2.提示：反刍动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为厌氧菌，接触空气后会死亡，因此分离其中能分解尿素的微生物除了需要准备选择培养基外，还应参照厌氧菌的培养方法进行实验设计。
课题3 分解纤维素的微生物的分离
1．纤维素是类物质，是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。
2．纤维素酶是一种酶，一般认为它至少包括三种组分，即、和，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成。正是在这三种酶的协同作用下，纤维素最终被水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养，同样，也可以为人类所利用。
3．筛选纤维素分解菌可以用法，这种方法能够通过直接对微生物进行筛选。可以与像纤维素这样的多糖物质形成，但并不和水解后的和发生这种反应。纤维素分解菌能产生分解纤维素，从而使菌落周围形成。
4．分离分解纤维素的微生物的实验流程图如下：→→梯度稀释→→。
5．为确定得到的菌是否是纤维素分解菌，还学进行的实验。纤维素酶的发酵方法有发酵和发酵。测定方法一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的进行定量测定。
P28旁栏思考题
1.本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？
本实验流程与课题2的流程的区别如下。课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为惟一氮源的选择性培养基上，直接分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本一致。
2.为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境。
3.将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？
将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。一般应将纸埋于深约10 cm左右腐殖土壤中。
P29旁栏思考题
1．想一想，这两种方法各有哪些优点与不足？你打算选用哪一种方法？（两种刚果红染色法的比较）
方法一是传统的方法，缺点是操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。
方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应。但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与纤维素酶产生的透明圈相区分。方法二的另一缺点是：有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。
2.为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。
P29六、课题成果评价
1.培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落：对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。
2.分离的结果是否一致：由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是细菌。但由于所取土样的环境不同，学生也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。
P30练习
2.答：流程图表示如下。
土壤取样→选择培养（此步是否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定）→梯度稀释→将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基上→挑选单菌落→发酵培养
专题知识归纳
结果分析与评价
培养基
培养基的类型
培养基的营养物质
无菌技术
避免杂菌污染的方法
实验室常用的消毒方法
实验室常用的灭菌方法
制备牛肉膏蛋白
胨固体培养基
计算
称量
溶化
灭菌
倒平板
纯化大肠杆菌
平板划线法
称释涂布法
课题延伸
微
生
物
的
培
养
与
应
用
微
生
物
的
实
验
室
培
养
土壤
中分
解尿
素的
细菌
的分
离与
计数
筛选菌株
PCR技术
实验室中筛选微生物的原理
选择培养基
统计菌落数目
稀释涂布平板法
显微镜直接计数法
设置对照
设置对照的目的
对照实验的概念
实验设计
土壤取样
样品的稀释
微生物的培养与观察
无菌操作
做好标记
规划时间
操作提示
结果分析与评价
课题延伸
分解
纤维素
的微生
物的
分离
纤维素与纤维素酶
纤维素酶的组成成分
纤维素酶分解纤维素的实验
纤维素分解菌的筛选
刚果红染料
筛选纤维素分解菌的依据
实验设计
土壤取样
选择培养
刚果红染色法
操作提示
复习微生物技术
选择培养的操作方法
结果分析与评价
课题延伸
专题4 酶的研究与应用
课题1果胶酶在果汁生产中的作用
一、基础知识
1．果胶酶的作用
(1)果胶的成分及作用：果胶是植物________以及________的主要组成成分之一，它是由________________聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。
(2)果胶酶的作用：果胶酶能够把果胶分解成可溶性的________________。
(3)果胶酶的组成：果胶酶并不特指某一种酶，而是____________的一类酶的总称，包括________________、________________和____________等。
提醒 由于原核生物的细胞壁的主要成分是肽聚糖，真菌细胞壁的主要成分是几丁质，因此这两类生物的细胞壁均不能用纤维素酶和果胶酶除去。
(4)果胶酶的来源：______、________、________和________均能产生果胶酶。由________发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量最大的酶制剂之一，被广泛地应用于果汁加工业。
2．酶的活性与影响酶活性的因素
(1)酶的活性：是指酶________________的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的____________来表示。
(2)酶的反应速度：用____________内、____________中反应物的________或产物的________来表示。
影响酶活性的因素主要有________、________和____________等。
3．酶的用量
酶用量过多，会导致酶的________；酶用量过少，会________酶促反应的速度。因此要得到适宜的酶用量，需通过设计实验进行探究。
二、实验设计
1．探究温度对酶活性的影响
(1)实验原理
①果胶酶活性受温度影响。在一定范围内，随着温度的升高，酶的活性逐渐________；超过一定温度之后，随着温度的升高，酶的活性逐渐降低；当达到一定温度后，酶的活性____________。酶的活性随温度的升高而变化的趋势可用下图表示：
②通过测定____________内滤出的________________大小来判断果胶酶的活性的原理是：果胶酶将果胶分解为可溶性的半乳糖醛酸，半乳糖醛酸可通过滤纸，因此________________和________________反映了果胶酶催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH条件下，果胶酶的活性越高，苹果汁的体积就________，同时果汁也越________。
(2)实验操作流程
各取一支分9组，分别放入30℃、35℃、40℃、45℃、
50℃、55℃、60℃、65℃和70℃的恒温水箱中恒温加热
↓
↓
恒温保持10 min
↓
比较果汁的澄清度，或过滤果汁，用量筒测量果汁的
量，并记录结果
(3)记录结果
实验温度
30℃
35℃
40℃
45℃
50℃
55℃
60℃
65℃
70℃
果汁量
(mL)
(4)实验分析
①本实验的实验对象是____________，温度为________，属于探究性的定量实验。这类实验的自变量通常是通过设置梯度来确定最适值。第一轮实验设置的梯度差通常较大，缩小范围后，在第二轮实验中可设置较小的梯度差。酶遇高温变性后，很难再恢复活性，不宜再回收利用。
②在混合苹果泥和果胶酶之前，要将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，其目的是____________________________相同，避免苹果泥与果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶的活性。
提醒 (1)探究不同温度(或pH)对果胶酶活性的影响，温度(或pH)为自变量，且应严格控制其他无关变量均相同，通过设置合理的温度(或pH)梯度来确定最适值。
(2)在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶先达到相同的条件(温度或pH)，避免混合后条件发生变化，以确保实验结果的准确性。
2．探究pH对酶活性的影响
(1)实验原理
大部分酶的活性受pH的影响，在一定pH下，酶促反应具有最大速度，高于或低于此pH，反应速度都下降，通常称此pH为酶反应的________。
pH对酶活性的影响可用下图表示：
(2)实验流程及注意问题
①用搅拌器搅拌制取苹果泥，苹果泥来源要________(最好是同一个苹果)。
注意 制取苹果泥时，可先将苹果切成小块放入搅拌器中，加入适量的水后再进行搅拌；如果用橙子做实验，不必去皮。
②将分别装有________和________的试管在恒温水浴中保温。
注意 a．苹果泥的用量和果胶酶的用量比例要适当。
b．恒温水浴的温度可用上一实验测出的最适温度。
③将苹果泥和果胶酶分别加入9组实验用的试管中(pH梯度可设置为5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)，并快速混合调节pH。
注意 a．在探究不同pH对果胶酶活性的影响时，可以用体积分数为0.1%的NaOH溶液或盐酸调节pH。
b．在用果胶酶处理苹果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应用玻璃棒不时地搅拌反应混合物。
④放进恒温水浴中反应一段时间。
⑤将试管中混合物过滤，并用量筒量取果汁体积，比较果汁多少。
⑥记录实验结果，确定最适pH。
pH
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
果汁量(mL)
3.探究果胶酶的用量
(1)实验原理
实验中如果随着酶的用量增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的____________；当酶的用量增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积____________，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的____________。
(2)实验流程
①准确称取纯的果胶酶1 mg、2 mg、3 mg、4 mg、5 mg、6 mg、7 mg、8 mg、9 mg，配制成________体积的酶的水溶液，取等量放入9支试管中，依次编号为1～9号。
制取苹果泥并称45 g苹果泥，分装入9支试管中，每支试管中分装5 g，依次编号为1～9号。
②将上述分别装有果胶酶和苹果泥的试管放入37℃的恒温水浴中平衡内外温度。
③一段时间后将不同浓度的果胶酶分别迅速与各试管的苹果泥混合，然后再放入恒温水浴中。
④记录反应时间，约20 min。
⑤过滤后测量果汁体积。
试管
1
2
3
4
5
6
7
8
9
果汁量(mL)
(3)结果分析及评价
①温度和pH在很大程度上对酶的空间结构会产生巨大的影响。
②因有其他无关变量影响，实际用量比理论值稍多。一般为50 mg/L左右，因为用此浓度处理果汁2～4 h后出汁率增加10%后不再增加。当然，不同果汁的使用量有较大差别。
③实验中所用的果胶酶尽量使用其纯酶制剂或不含抑制物的粗酶制剂，以免影响对酶用量的估算。
课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
一、基础知识
1．加酶洗衣粉
(1)概念：是指含有________的洗衣粉。
(2)种类：目前常用的酶制剂有__________、________、________和____________四类。
(3)作用：加酶洗衣粉中的蛋白酶可将________最终水解为________________________；脂肪酶可将________最终水解为________________；淀粉酶可将________最终水解为________，以达到去污的目的。________________能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的________或________________，使污迹容易从衣物上脱落。
2．影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素
使用加酶洗衣粉时，影响酶活性的因素有______、________和____________等，为此科学家通过____________生产出了能够________、________、____________和____________的酶，并制成酶制剂，使其与洗衣粉的其他成分________。
提醒 使用加酶洗衣粉时必须注意以下几点：
(1)碱性蛋白酶能使蛋白质水解，因此，蛋白质类纤维(羊毛、蚕丝等)织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤，以免使纤维受到破坏；(2)使用加酶洗衣粉时，必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在35～50℃时活性最强，在低温下或70℃以上就会失效；(3)加酶洗衣粉也不宜长期存放，存放时间过长会导致酶活性损失；(4)加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存，否则酶的活性将会丧失；(5)添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质，而使人患过敏性皮炎、湿疹等，因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。
二、实验设计
1．探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果
(1)实验分析
探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果的区别时，________________为自变量，要控制其他条件一致，同时普通洗衣粉处理污渍与加酶洗衣粉处理污渍形成________实验；在控制变量时需要将科学实验与生活经验区别开。
(2)实验准备
①带有污染物的实验用布的制取：称取一定量的污染物制成溶液，取等量污染物滴加在大小、质地相同的新布上。
②称取等量的洗衣粉：用天平准确称取等量普通洗衣粉和加酶洗衣粉。
(3)实验过程
①取大烧杯两只，用量筒量取等量水倒入其中。
②将制好的污染布块和洗衣粉(一组为污染布块与普通洗衣粉，一组为污染布块与加酶洗衣粉)分别放入两只烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌相同的时间，搅拌可重复进行。
④经过相同的时间后观察洗涤效果。
2．探究使用加酶洗衣粉时的最适温度
(1)实验分析
在探究加酶洗衣粉的最适温度时，________是自变量，其他条件一致，不同的实验组之间形成________；变量的范围应考虑____________。
(2)实验步骤
①将等量相同的污染物滴加在相同大小、质地的白棉布上(8块)。
②取8只大烧杯，分别注入500 mL自来水，编号为1、2、3、4、5、6、7、8，温度均控制在37℃。
③将8只大烧杯中的水温分别调节为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃；然后分别向各烧杯中加入等量的加酶洗衣粉。
④取制好的污染布块分别放入8只烧杯中，用玻璃棒同时充分搅拌。
⑤相同的时间后观察洗涤效果。
(3)结果分析
①洗衣粉的洗涤效果可以根据污染物消失的时间或相同时间内白棉布上的污渍的消失情况进行判断。
②在探究加酶洗衣粉使用时的最适温度时，若测出在40℃时洗涤效果比其他条件下好，可设置温度梯度差更小的实验变量，如35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃，进行重复实验，直至测出具体的最适温度。
3．探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)实验分析：在探究不同种类的加酶洗衣粉的洗涤效果时，自变量是____________________________，污渍应该是____________的，其他条件均一致。
(2)实验步骤
①在相同大小、质地的白棉布(3块)上滴加等量的牛奶。
②取大烧杯3只，分别注入500 mL自来水，编号A、B、C，温度均控制在37℃。
③在A中加入一定量的加入蛋白酶的洗衣粉，在B中加入等量的加入复合酶的洗衣粉，在C中加入等量的加入脂肪酶的洗衣粉。
④取制好的污染布块分别放入3只烧杯中，用玻璃棒同时充分搅拌。
⑤相同的时间(5 min)后观察洗涤效果。
提醒 (1)该实验设计可有两条思路：
①探究同一种加酶洗衣粉对于不同污渍的洗涤效果。
②探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果。
(2)洗涤效果可在洗涤后比较污物的残留程度(如：已消失、颜色变浅、面积缩小等)，还可以比较达到同样效果所用的时间长短。
(3)该实验的自变量是洗衣粉的种类，要保证其他无关变量相同。
专题六 植物有效成分的提取
课题1 植物芳香油的提取
【导学诱思】
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