背誦材料第6頁共11頁高中生物選修一《生物技術實踐》背誦材料(2017版)專題一傳統發酵技術的應用課題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，代謝類型是異養需氧型。2.制作原理類型微生物原理果酒酵母菌①有氧條件下，進行有氧呼吸，大量繁殖，反應式為：C6H12O6＋6O2→6CO2＋6H2O②無氧條件下，進行酒精發酵，反應式為：C6H12O6酶2C2H5OH＋2CO2果醋醋酸菌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，醋酸菌將乙醇變為乙醛，再將乙醛轉變為乙酸。反應式為：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O3.制作流程與條件控制eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(實驗流程：挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發酵→醋酸發酵,條件控制\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(果酒制作：18～25℃、10～12d，先通氣，后密封,果醋制作：30～35℃、7～8d、全程通氣))))4.在葡萄酒自然發酵的過程中,起主要作用的是附著在葡萄皮表面的野生型酵母菌。在發酵過程中,隨著酒精濃度的提高,紅葡萄皮的色素也進入發酵液,使葡萄酒呈現深紅色。在缺氧呈酸性的發酵液中，酵母菌可以生長繁殖，而絕大多數其他微生物都因無法適應這一環境而受到制約。5.酒精檢驗：果汁發酵后是否有酒精產生，可以用重鉻酸鉀來檢驗。在酸性條件下，重鉻酸鉀與酒精反應呈現灰綠色。先在試管中加入發酵液2ｍL，再滴入物質的量濃度為3mol/L的H2SO43滴，振蕩混勻，最后滴加常溫下飽和的重鉻酸鉀溶液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，可以將酒精轉化為乙醛，再將乙醛轉化為醋酸。7．果酒和果醋制作的注意事項(1)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)防止發酵液被污染：①榨汁機要清洗干凈并晾干。②發酵瓶要洗凈并用體積分數為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)控制好發酵的條件：①葡萄汁裝入發酵瓶時，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O2后再進行酒精發酵；防止發酵過程中產生的CO2造成發酵液溢出。②嚴格控制溫度：18～25℃利于酵母菌的繁殖和酒精發酵；30～35℃利于醋酸菌的繁殖和醋酸發酵。③充氣：酒精發酵為無氧發酵，需封閉充氣口；醋酸發酵為有氧發酵，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。代謝類型是異養需氧型。營腐生生活。2.原理：毛霉等微生物產生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質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→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制4．影響腐乳品質的因素有：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，導致腐乳腐敗變質。裝瓶時要分層加鹽，隨層數的增加而增加鹽量，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12%左右。酒精含量的高低與腐乳后期發酵時間的長短有很大關系。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，導致豆腐腐敗，難以成塊。(3)香辛料：既可調制腐乳的風味，又具有防腐殺菌的作用。(4)含水量：以70%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)發酵溫度：前期的發酵溫度控制在15～18℃，利于毛霉的生長。5．傳統腐乳制作與現代腐乳生產的區別(1)條件：傳統腐乳制作不需要滅菌，現代腐乳生產必須在嚴格無菌條件下進行；(2)菌種來源：傳統腐乳制作，菌種來自空氣中的毛霉孢子；現代腐乳生產，菌種是經過篩選的優良毛霉菌種，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，3.制備固體培養基（1）一般步驟：計算→稱量→溶化→滅菌→倒平板。（2）倒平板操作的步驟：①將滅過菌的培養皿放在火焰旁的桌面上，右手拿裝有培養基的錐形瓶，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皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，右手將錐形瓶中的培養基（約10～20mL）倒入培養皿，左手立即蓋上培養皿的皿蓋。④等待平板冷卻凝固，大約需5～10min。然后，將平板倒過來放置，使培養皿蓋在下、皿底在上。【倒平板操作的討論】1.培養基滅菌后，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基的溫度？提示：可以用手觸摸盛有培養基的錐形瓶，感覺錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時，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，皿蓋上會凝結水珠，凝固后的培養基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養基表面的水分更好地揮發，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養基，造成污染。4.在倒平板的過程中，如果不小心將培養基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養微生物嗎？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基上滋生，因此最好不要用這個平板培養微生物。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在瓊脂固體培養基表面連續劃線的操作。將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面。在數次劃線后培養，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，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養基的表面，進行培養。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？在劃線操作結束時，仍然需要灼燒接種環嗎？為什么？提示：操作的第一步灼燒接種環是為了避免接種環上可能存在的微生物污染培養物；每次劃線前灼燒接種環是為了殺死上次劃線結束后，接種環上殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數的增加，使每次劃線時菌種的數目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結束后灼燒接種環，能及時殺死接種環上殘留的菌種，避免細菌污染環境和感染操作者。2.在灼燒接種環之后，為什么要等其冷卻后再進行劃線？提示：以免接種環溫度太高，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，能使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐步減少，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在火焰附近進行。結合平板劃線與系列稀釋的無菌操作要求，想一想，第2步應如何進行無菌操作？提示：應從操作的各個細節保證“無菌”。例如，酒精燈與培養皿的距離要合適、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基上，在合適的溫度下培養。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基上轉移到新鮮的培養基上。缺點：這種方法保存的時間不長，菌種容易被污染或產生變異。（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培養的菌液轉移到甘油瓶中，與甘油充分混勻后，放在－20℃的冷凍箱中保存。6.確定培養基制作是否合格的方法將未接種的培養基在恒溫箱中保溫1～2天，無菌落生長，說明培養基的制備是成功的，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1.尿素：是一種重要的農業氮肥，尿素并不能直接被農作物吸收。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，是因為他們能合成脲酶。2.篩選菌株（1）實驗室中微生物的篩選應用的原理人為提供有利于目的菌株生長的條件（包括營養、溫度、pH等），同時抑制或阻止其他微生物生長。（2）選擇性培養基：在微生物學中，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基，稱作選擇培養基。3.統計菌落數目（1）測定微生物數量的常用方法有稀釋涂布平板法和顯微鏡直接計數。（2）稀釋涂布平板法統計樣品中活菌的數目的原理當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統計平板上的菌落數，就能推測出樣品中大約含有多少活細菌。為了保證結果準確，一般設置3～5個平板，選擇菌落數在30～300的平板進行計數，并取平均值。統計的菌落數往往比活菌的實際數目低，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，統計結果一般用菌落數而不是活菌數來表示。4.設置對照設置對照的主要目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結果的影響，提高實驗結果的可信度。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的結果。確定選擇培養基是否篩選到目的菌？實驗組：用選擇培養基接種，培養后觀察菌落數對照組：用牛肉膏蛋白胨培養基接種，培養后觀察菌落數5.實驗設計篩選方法（原理）：以尿素作為唯一的氮源，在培養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→樣品的稀釋→微生物的培養與觀察→細菌的計數（1）土壤取樣：從富含有機物、潮濕、pH≈7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，以保證獲得菌落數在30~300之間、適于計數的平板。測定土壤中細菌的數量，一般選用104105106放線菌一般選用103104105真菌一般選用102103104（3）微生物的培養與觀察不同種類的微生物，往往需要不同的培養溫度和培養時間。細菌30~37℃1~2天，放線菌25~28℃5~7天，霉菌25~28℃3~4天。每隔24小時統計一次菌落數目，選取菌落數目穩定時的記錄作為結果，這樣可以防止因培養時間不足而導致遺漏菌落的數目。一般來說，在一定的培養條件下（相同的培養基、溫度及培養時間），同種微生物表現出穩定的菌落特征：形狀、大小、隆起程度、顏色。（4）計數：如何從平板上的菌落數推測出每克樣品中的菌落數？統計某一稀釋度下平板上的菌落數，最好能統計3個平板，計算出平板菌落數的平均值。每克樣品中的菌落數=（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，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。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物，木材、作物秸稈等也富含纖維素。（2）纖維素酶是一種復合酶，一般認為它至少包括三種組分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，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。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形成紅色復合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發生這種反應。當我們在含有纖維素的培養基中加入剛果紅時，剛果紅能與培養基中的纖維素形成紅色復合物。當纖維素被纖維素酶分解后，剛果紅－纖維素的復合物就無法形成，培養基中會出現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→選擇培養（此步是否需要，應根據樣品中目的菌株數量的多少來確定）→梯度稀釋→將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養基上→挑選產生透明圈的菌落。（1）土壤采集：選擇富含纖維素的環境。（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：一種是先培養微生物，再加入剛果紅進行顏色反應，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，還需要進行發酵產纖維素酶的實驗。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境中尋找纖維素分解菌？由于生物與環境的相互依存關系，在富含纖維素的環境中，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境。（2）將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認為濾紙應該埋進土壤多深？將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對聚集，實際上是人工設置纖維素分解菌生存的適宜環境。一般應將紙埋于深約10cm左右腐殖土壤中。（3）為什么選擇培養能夠“濃縮”所需的微生物？在選擇培養的條件下，可以使那些能夠適應這種營養條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應這種營養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：揮發性強，成分復雜，以萜類化合物及其衍生物為主。3.芳香油的提取方法：蒸餾、壓榨、萃取等。（1）水蒸氣蒸餾法：原理：水蒸汽可將揮發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水中蒸餾：原料放在沸水中加熱蒸餾。②水上蒸餾：原料隔放在沸水上加熱蒸餾。③水汽蒸餾：利用外來高溫水蒸氣加熱蒸餾。不足：有些原料不適宜于水中蒸餾，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，溶劑揮發后得到芳香油。方法：原料浸泡在溶劑中→得到浸泡液→有機溶劑揮發→芳香油。不足：有機溶劑中的雜質影響芳香油的品質。4．提取玫瑰精油實驗（1）玫瑰精油的化學性質穩定，難溶于水，易溶于有機溶劑，能隨水蒸氣一同蒸餾。（2）方法：水蒸氣蒸餾法。（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Na2SO4的目的是吸收精油中殘留的水分。注意事項：蒸餾時間不能過短，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）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：浸泡好的橘皮用流水徹底漂洗干凈，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：橘黃色結晶，化學性質比較穩定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有機溶劑。依據碳碳雙鍵的數目劃分為α、β、γ三類。其中最主要的組成成分為β-胡蘿卜素。2.作用：①治療夜盲癥、幼兒生長發育不良、干皮癥等疾病；②常用于食品色素；③使癌變細胞恢復成正常細胞。3.提取β－胡蘿卜素的方法主要有三種：①從植物中提取；②從大面積養殖的巖藻