1、 1 专题专题 1 传统发酵技术的应用传统发酵技术的应用 课题课题 1 果酒和果醋的制作果酒和果醋的制作 实验案例实验案例 制作葡萄酒和葡萄醋制作葡萄酒和葡萄醋 建议将实验安排在秋季的 9 月或 10 月进行。在这段时间内进行实验，有如下优点： （1）正 值收获季节，葡萄的价格便宜，品种多样； （2）此时葡萄上的酵母菌数量多且生活力强，发 酵酿酒的效果好； （3）温度适宜，发酵现象非常明显。实验的具体操作步骤如下。 1.对发酵瓶、纱布、榨汁机、盛葡萄汁的器皿等实验用具进行清洗并消毒。先用温水反复冲 洗几次,再用体积分数为 75%的酒精擦拭消毒，晾干待用。 2. 取葡萄 500 g，去除枝梗和腐
2、烂的子粒。 3. 用清水冲洗葡萄 12 遍除去污物，注意不要反复多次冲洗。 4. 用榨汁机榨取葡萄汁后， 将其装入发酵瓶中 （装置参见教材图 1-4b） ， 或将葡萄打成浆后， 用洁净的纱布过滤至发酵瓶中，盖好瓶盖。如果没有合适的发酵装置，可以用 500 mL 的塑 料瓶替代，但注入的果汁量不要超过塑料瓶总体积的 2/3。 5. 将发酵瓶置于适宜的温度下发酵。 6. 由于发酵旺盛期 CO2 的产量非常大，因此需要及时排气，防止发酵瓶爆裂。如果使用简 易的发酵装置，如瓶子（最好选用塑料瓶） ，每天要拧松瓶盖 24 次，进行排气。 7. 10 d 以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以检验酒味
3、、酒精的含量、进行酵母菌 的镜检等工作。 8. 当果酒制成以后， 可以在发酵液中加入醋酸菌或醋曲， 然后将装置转移至 3035 的条 件下发酵，适时向发酵液中充气。如果找不到醋酸菌菌种或醋曲，可尝试自然接种，但效果 不是很好。如果没有充气装置，可以将瓶盖打开，在瓶口盖上纱布，以减少空气中尘土等的 污染。 课题成果评价课题成果评价 （一）果酒的制作是否成功 发酵后取样，通过嗅味和品尝进行初步鉴定。此外，还可用显微镜观察酵母菌，并用重铬酸 钾检验酒精的存在。如果实验结果不理想，请学生分析失败原因，然后重新制作。 （二）果醋的制作是否成功 首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和
4、比较醋酸发酵前后的 pH 作进一步的鉴定。此外，还可以通过在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其 数量作进一步鉴定。 答案和提示答案和提示 （一）旁栏思考题 1.你认为应该先冲洗葡萄还是先除去枝梗？为什么？ 答：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.你认为应该从哪些方面防止发酵液被污染？ 提示：需要从发酵制作的过程进行全面的考虑。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.制葡萄酒时， 为什么要将温度控制在1825 ？制葡萄醋时， 为什么要将温度控制在30 35 ？ 答：温度是酵母菌生长和发酵的重
5、要条件。20 左右最适合酵母菌繁殖。因此需要将温度 2 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 3035 ，因此要将温度 控制在 3035 。 4.制葡萄醋时，为什么要适时通过充气口充气？ 答：醋酸菌是好氧菌，在将酒精变为醋酸时需要氧的参与，因此要适时向发酵液中充气。 （二） 资料发酵装置的设计讨论题 请分析此装置中的充气口、 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？结合果酒、 果醋的制作原理， 你认为应该如何使用这个发酵装置？ 答： 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 CO2 的；出料口是用来
6、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，其作用类似巴斯德的鹅颈瓶。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。 （三）练习 2.提示：大规模生产时需要进行更为全面周详的考虑，如原料的来源与选择、菌种的培育与 选择、发酵的设备、发酵条件的自动化控制，以及如何严格控制杂菌污染；等等。此外，无 论是葡萄酒或葡萄醋，实验时所检测的发酵液，并非商品意义上的产品。在实际生产中还需 沉淀过滤、 灭菌装瓶等获得成品酒或醋。 葡萄酒还需在一定设施和条件下 （如橡木桶和地窖） 进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。 3.提示：需考虑厂房、设
7、备投资、原材料采购、工人人数及工资、产品种类、生产周期、销 售渠道、利润等问题。 课题课题 2 腐乳的制作腐乳的制作 实验案例实验案例 制作腐乳制作腐乳 实验的具体操作步骤如下。 1.将豆腐切成 3cm 3cm 1cm 的若干块。所用豆腐的含水量为 70左右，水分过多则腐乳不 易成形。水分测定方法如下。 精确称取经研钵研磨成糊状的样品 510 g (精确到 0.02mg )，置于已知重量的蒸发皿中，均 匀摊平后，在 100105 电热干燥箱内干燥 4 h，取出后置于干燥器内冷却至室温后称重， 然后再烘 30 min，直至所称重量不变为止。 样品水分含量（%）计算公式如下。 (烘干前容器和样品质
8、量-烘干后容器和样品质量)/烘干前样品质量 2.将豆腐块平放在铺有干粽叶的盘内，粽叶可以提供菌种，并能起到保温的作用。每块豆腐 等距离排放，周围留有一定的空隙。豆腐上面再铺上干净的粽叶。气候干燥时，将平盘用保 鲜膜包裹，但不要封严，以免湿度太高，不利于毛霉的生长。 3.将平盘放入温度保持在 1518 的地方。毛霉逐渐生长，大约 5 d 后豆腐表面丛生着直 立菌丝。 4.当毛霉生长旺盛，并呈淡黄色时，去除包裹平盘的保鲜膜以及铺在上面的粽叶，使豆腐块 的热量和水分能够迅速散失，同时散去霉味。这一过程一般持续 36 h 以上。 5.当豆腐凉透后，将豆腐间连接在一起的菌丝拉断，并整齐排列在容器内，准备
9、腌制。 6.长满毛霉的豆腐块（以下称毛坯）与盐的质量分数比为 51。将培养毛坯时靠近平盘没长 直立菌丝的一面统一朝向玻璃瓶边，将毛坯分层盘立摆放在容器中。分层加盐，并随层加高 而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。约腌制 8 d。 7.将黄酒、米酒和糖，按口味不同而配以各种香辛料（如胡椒、花椒、八角茴香、桂皮、姜、 3 辣椒等）混合制成卤汤。卤汤酒精含量控制在 12左右为宜注 。 注酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精含量越高，对蛋白酶的 抑制作用也越大， 使腐乳成熟期延长； 酒精含量过低， 蛋白酶的活性高， 加快蛋白质的水解， 杂菌繁殖快，豆腐易腐败，难以成
10、块。 8.将广口玻璃瓶刷干净后，用高压锅在 100 蒸汽灭菌 30 min。将腐乳咸坯摆入瓶中，加 入卤汤和辅料后，将瓶口用酒精灯加热灭菌，用胶条密封。在常温情况下，一般六个月可以 成熟。 课题成果评价课题成果评价 （一）是否完成腐乳的制作 学生是否完成腐乳的制作依据是： 能够合理地选择实验材料与用具； 前期发酵后豆腐的表面 长有菌丝，后期发酵制作基本没有杂菌的污染。 （二）腐乳质量的评价 制作成功的腐乳应该具有以下特点：色泽基本一致、味道鲜美、咸淡适口、无异味、块形整 齐、厚薄均匀、质地细腻、无杂质。 （三） 能否总结不同条件对腐乳风味和质量的影响。 学生能从盐、酒的用量、发酵的温度、发酵时
11、间的长短，以及香辛料等因素中的某一因素来 说明其对腐乳风味或质量的影响。 答案和提示答案和提示 （一）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？ 答：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？ 答：盐能防止杂菌污染，避免豆腐腐败。 3.我们平常吃的豆腐，哪种适合用来做腐乳？ 答：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。 4.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？ 答：“皮”是前期发酵
12、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。 （二）练习 1.答：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。 课题课题 3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量制作泡菜并检测亚硝酸盐含量 课题成果评价课题成果评价 （一）泡菜腌制的质量如何 可以根据泡菜的色泽和风味进行初步的评定， 还可以在显微镜下观察乳酸菌形态， 比较不同 时期泡菜坛中乳酸菌的含量。 （二）亚硝酸盐含量的测定 配制的亚硝酸盐标准使用液与样品液显色后， 目测比色效果如何， 是否与标准液的浓度相吻 合。如果不吻
13、合，还应在已知浓度范围内，改变浓度梯度，进一步配制标准使用液。 4 （三）是否进行了及时细致的观察与记录 在实验进行过程中， 应及时对泡菜中亚硝酸盐含量进行鉴定， 比较不同时期亚硝酸盐含量的 变化及其对泡菜质量的影响。 答案和提示答案和提示 （一）旁栏思考题 1.为什么含有抗生素的牛奶不能发酵成酸奶？ 答：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。 2.为什么日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不吃存放时间过长、变质的蔬菜？ 答：有些蔬菜，如小白菜和萝卜等，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，
14、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。 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？ 答：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。 （二）练习 2.答：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 为醋酸的代谢， 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。 传统发酵技术都巧妙地利用了天然菌种， 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。 专题专题 2 微生物的
15、培养与应用微生物的培养与应用 课题课题 1 微生物的实验室培养微生物的实验室培养 课题成果评价课题成果评价 （一）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 12 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。 （二）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。 （三）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
16、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。 答案和提示答案和提示 （一）旁栏思考题 1.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？ 答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。 2.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 5 （2） 玻棒、试管、烧瓶和吸管 （3） 实验操作者的双手 答： （1） 、 （2）需要灭菌； （3）需要消毒。 （二）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
17、基 的温度？ 提示：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？ 答：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？ 答：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？ 答： 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
18、物。 （三）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？ 答： 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？ 答：以免接种环温度太高，杀死菌种。 3.在
19、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？ 答：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。 （四）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？ 提示：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。 （五）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
20、、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 6 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。 课题课题
21、2 土壤中土壤中分解尿素的细菌分解尿素的细菌的分离与计数的分离与计数 实验案例实验案例 土壤中某样品细菌的分离与计数土壤中某样品细菌的分离与计数 实验的具体操作步骤如下。 1.土壤取样 从肥沃、湿润的土壤中取样。先铲去表层土 3 cm 左右，再取样，将样品装入事 先准备好的信封中。 2.制备培养基 准备牛肉膏蛋白胨培养基和选择培养基将菌液稀释相同的倍数，在牛肉膏蛋 白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目， 因此， 牛肉膏蛋白胨培养基 可以作为对照，用来判断选择培养基是否起到了选择作用。由于初次实验，对于稀释的范围 没有把握，因此选择了一个较为宽泛的范围：稀释倍数为 103107
22、。每个稀释度下需要 3 个选择培养基，1 个牛肉膏蛋白胨培养基，因此共需要 15 个选择培养基，5 个牛肉膏蛋白胨 培养基。此外，还需要准备 8 个灭菌的试管和 1 个灭菌的移液管。 3.微生物的培养与观察 参考课本中图 2-7 的实验流程示意图，将 10 g 土样加入盛有 90 mL 无菌生理盐水的锥形瓶中（锥形瓶体积为 250 mL） ，充分摇匀，吸取上清液 1 mL，转移至 盛有 9 mL 的生理盐水的无菌大试管中，依次等比稀释至 107 稀释度，并按照由 107103 稀释度的顺序分别吸取 0.1 mL 进行平板涂布操作。按照浓度从低到高的顺序涂布平板，不 必更换移液管。 将涂布好的培
23、养皿放在 30 温度下培养。随着培养时间的延长，会有不同的菌落产生。比 较牛肉膏培养基和选择培养基中菌落的数量、形态等，并做好记录。 挑选选择培养基中不同形态的菌落接入含酚红培养基的斜面中，观察能否产生如课本中图 2-10 的颜色反应。 4.细菌的计数 当菌落数目稳定时，选取菌落数在 30300 的平板进行计数。在同一稀释度 下，至少对 3 个平板进行重复计数，然后求出平均值，并根据平板所对应的稀释度计算出样 品中细菌的数目。 课题成果评价课题成果评价 （一）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
24、 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。 （二）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 30300 的平板， 则说明稀释操作比较成功， 并能够 进行菌落的计数。 （三）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。 答案和提示答案和提示 （一）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， 7 然后按课本旁栏的公式进行计算。 2.为什么分离不
25、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？ 答：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。 （二）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，
26、还应参照厌氧菌的培养方法进行实验设计。 课题课题 3 分解纤维素的微生物的分离分解纤维素的微生物的分离 实验案例实验案例 土壤中土壤中纤维素分解菌的分离纤维素分解菌的分离 实验的具体操作步骤如下。 1.土样采集 土样采集的方法与本专题课题 2 类似。土样的采集要选择富含纤维素的环境， 这是因为在纤维素含量丰富的环境， 通常会聚集较多的分解纤维素的微生物。 如果找不到合 适的环境，可以将滤纸埋在土壤中，过一个月左右也会有能分解纤维素的微生物生长。 2.选择培养 选择培养需要的仪器有：250 mL 锥形瓶、无菌称量瓶、药匙、1 mL 和 10 mL 的移液管、天平、摇床、温度计等。 培养基的制备参
27、照课本旁栏中的比例配制。在 250 mL 锥形瓶中装入 30 mL 培养基，用 8 层 纱布做成瓶塞， 将瓶口塞紧， 再在瓶塞外包裹两层包装纸 （或报纸） ， 用线绳扎紧， 在 121 下高压蒸汽灭菌 20 min。 选择培养的操作：称取土样 20 g，在无菌条件下加入装有 30 mL 培养基的摇瓶中。将摇瓶 置于摇床上，在 30 下振荡培养 12 d，至培养基变混浊。此时可以吸取 0.1 mL 培养液 进行梯度稀释和涂布平板，也可以按课本中所述，重复选择培养的步骤一次，然后再进行梯 度稀释和涂布平板。 3.刚果红染色法分离 纤维素分解菌这一步所需要的仪器有：无菌培养皿、涂布器、1 mL 移
28、液管，装有 9mL 无菌水的 20 mL 大试管，温箱等。 培养基的制备参照课本旁栏中的比例配制。在 500 mL 三角瓶中装入 200 mL 培养基，在 121 下高压蒸汽灭菌 20 min。 倒平板操作： 将灭菌后的固体培养基熔化， 按无菌操作的要求， 在无菌的培养皿中倒入 15 20 mL 培养基，凝固后待用。 制备菌悬液：按照本专题课题 1 的稀释操作方法，将选择培养后的培养基进行等比稀释，稀 释最大倍数至 106。 涂布平板：将稀释度为 104106 的菌悬液各取 0.1 mL，滴加在平板培养基上，用涂布器将 菌液涂布均匀，在 30 倒置培养，至菌落长出。每个稀释度下需涂布 3 个平
29、板，并注意设 置对照。刚果红染色的具体操作步骤参照课本资料三 。 课题成果评价课题成果评价 （一） 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 8 解纤维素的微生物。 （二）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。 答案和提示答案和提示 （一）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？ 答： 本实验流程与课题 2 的流程
30、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？ 答：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？ 答： 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
31、。 4.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？ 提示：参看本课题参考资料的内容。 5.为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？ 答：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。 （二）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 专题专题 3 植物的组织培养技术植物的组织培养技术 课题课题 1 菊花的组织培养菊花的组织培养 课题成果评价课题成果评价
32、 （一）对接种操作中污染情况的分析 接种 34 d 后，在接种操作中被杂菌污染的培养物会表现出被污染的现象。请学生适时统 计污染率，分析接种操作是否符合无菌要求。 （二）是否完成了对植物组织的脱分化和再分化 观察实验结果，看看是否培养出了愈伤组织，记录多长时间长出愈伤组织。统计更换培养基 后愈伤组织进一步分化成根和芽的比例和时间。 （三）是否进行了统计、对照与记录 做好统计和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。从实验的第一步开始就要求学生 做好实验记录，可以让学生分组配制不同培养基，如诱导愈伤或直接分化丛芽的培养基，然 后做不同配方的比较。 （四）生根苗的移栽是否合格 生根苗移栽技术的关
33、键是既要充分清洗根系表面的培养基， 又不能伤及根系。 一般使用无土 栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为 5%的高锰酸钾，并用 9 塑料薄膜覆盖 12 h。掀开塑料薄膜后 24 h 才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天， 等壮苗后再定植大田或进行盆栽。 学生可以在课后统计自己移栽的成活率， 看看移栽是否合 格。 答案和提示答案和提示 （一）旁栏思考题 1.你能说出各种营养物质的作用吗？同专题 2 中微生物培养基的配方相比，MS 培养基的配 方有哪些明显的不同？ 答：微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持 细胞的渗透压； 甘氨酸、
34、 维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一 定影响后所产生的特殊营养需求。微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同， MS 培养基则需提供大量无机营养，无机盐混合物包括植物生长必须的大量元素和微量元素 两大类。 2.你打算做几组重复？你打算设置对照实验吗？ 答：教师可以安排学生分组，做不同的材料或配方，最后分别汇报成果。但每种材料或配方 至少要做一组以上的重复。 设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶， 与 接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作合格，没有被杂菌污染。 （二）练习 1.答：植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求
35、较高。用于植物 组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一 旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。 2.答： 外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一。 生长旺盛的嫩枝生理状况好， 容易诱导脱分化和再分化。 课题课题 2 月季的花药培养月季的花药培养 课题成果评价课题成果评价 （一）选材是否恰当 选材是否成功是花药培养成功的关键。学生应学会通过显微镜观察处于适宜发育期的花粉。 （二）无菌技术是否过关 如果出现了污染现象，说明某些操作步骤，如培养基灭菌、花蕾消毒或接种等有问题。 （三）接种是否成功 如果接种的花药长出愈伤
36、组织或释放出胚状体， 花药培养的第一步就成功了。 要适时转换培 养基，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。 答案和提示答案和提示 （一）旁栏思考题 为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？ 答：花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。 （二）练习 1.答：F2 代紫色甜玉米的基因型组成可能为 Aasusu 或 AAsusu。如果运用常规育种方法，将 F2 代中的紫色甜玉米与白色甜玉米（aasusu）进行测交，可以选择出基因型为 AAsusu 纯种 紫色甜玉米。但这种方法比较繁琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。如果利 用花药培养的技术，在 F1 代产生的花粉中就
37、可能有 Asu 的组合，再将花粉植株进行染色体 10 加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体（AAsusu） 。这种方法可以大大缩短育种周期。 2.答：植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种 操作等基本相同。两者的不同之处在于：花药培养的选材非常重要，需事先摸索时期适宜的 花蕾； 花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基； 花药培养对培养基配方 的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加。 专题专题 4 酶的研究与应用酶的研究与应用 课题课题 1 果胶酶在果汁生产中的作用果胶酶在果汁生产中的作用 课题成果评价课题成果评价 本课题评价的重点应放
38、在对学生探究报告的评价上。 报告的主要内容应该包括： 根据实验数 据绘制出的温度和 pH 对果胶酶活性影响的曲线图；不同果胶酶用量对出汁量影响的曲线图 （在浓度和体积相同的条件下） ；并最终得到果胶酶最适温度、pH 以及果胶酶的最适用量。 答案和提示答案和提示 （一）旁栏思考题 1为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？ 提示： 将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理， 可以保证底物和酶在混合时的温度是 相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的问题。 2 在探究温度或 pH 的影响时， 是否需要设置对照？如果需要， 又应该如何
39、设置？为什么？ 提示：需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的 pH 梯度之间就可以作为对照，这 种对照称为相互对照。 3A 同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B 同学呢？ 提示：A 同学将温度或 pH 作为变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应 的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。B 同学对 于变量的处理应该与 A 同学相同，只是观察因变量的角度不同。 4想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？ 提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小
40、反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和 pH 下，果胶酶的活性越大，苹果汁 的体积就越大。 5当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？ 提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的 pH 等所有 其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。 （二）练习 答：大规模生产与实验室制备的主要不同点是： 1.有两次瞬间高温灭菌； 2.酶处理的时间相对较长； 3.有离心分离步骤和浓缩步骤。 课题课题 2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 实验方案的设计实验方案的设计 实验材料：添加了复合酶的洗衣粉
41、，大小相同的白棉布 4 块（在上面分别滴加 4 滴同种的植 物油，放置至干燥） 。 11 水温、水质及水量：水温的温度梯度为 5 、15 、25 和 35 （其中 5 可以通过 冰箱冷藏室来控制，其他温度可以通过水浴控制） ；水质为自来水；水量为 500 mL。 实验仪器：1 000 mL 的烧杯、玻璃棒等。 子课题二不同种类的洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果的比较 比较子课题一与子课题二：在子课题一中，水温是变量，其他因素在实验中保持不变；而在 子课题二中，水温则应保持不变。在实施子课题二时，通常应采用当地的常温，如果是冬季 水温过低，就应采用水浴的方法，使温度达到 25 35 。 市场中
42、的洗衣粉有多种类型， 应选择不同种类的加酶洗衣粉和普通洗衣粉。 污物的选择也应 该多样化，只有这样才具有实践指导意义。表 4-2 的选择供参考，表中的“”号表示可以进 行实验。此外，学生也可以针对污渍相同、布料（如化纤或棉布）的不同情况，探究不同种 类洗衣粉的洗涤效果。 不同种类的洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果的列表比较 污染物 蛋白酶洗衣粉 复合酶洗衣粉 普通洗衣粉 油渍 血渍 奶渍 果汁渍 课题成果评价课题成果评价 本课题的评价可以分为三个方面：一是设计的实验方案是否思路清晰、科学性和操作性强； 二是实验报告是否全面， 是否涵盖了本课题所要求达到的目标； 三是能否根据自己的探究成 果，
43、结合生活中的实际情况，设计一份宣传板报或有关加酶洗衣粉的使用说明材料，供家人 或本校的教职员工参考。学生完成课题后，应该得出以下三方面的结论。 1加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的比较分析。 2各种不同品牌的加酶洗衣粉对油渍、血渍和奶渍等污物的不同的洗涤效果分析。 3使用加酶洗衣粉时应注意的一些事项。 答案和提示答案和提示 （一）旁栏思考题 1查阅资料，看看普通洗衣粉中包含哪些化学成分？ 提示：普通洗衣粉中通常包含有：表面活性剂、水软化剂、碱剂、漂白剂等成分，有的洗衣 粉中还含有增白剂、香精和色素，以及填充剂等。 2在本课题中你打算使用什么方法和标准判断洗涤效果？ 提示：可在洗涤后比较污物的残留
44、状况，如：已消失、颜色变浅、面积缩小等，最好能进行 定量的比较。 （二）练习 1.答：列表比较如下。 普通洗衣粉 加酶洗衣粉 相同 点 表面活性剂可以产生泡沫，可以将油脂分子分散开；水软化剂可以分散污垢；等等。 不同 点 酶可以将大分子有机物分解为小分子有机物， 小分子有机物易于溶于水， 从而与纤维分开。 2.答：不合适。因为丝绸的主要成分是蛋白质，它会被加酶洗衣粉中的蛋白酶分解，损坏衣 12 物。 课题课题 3 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 课题成果评价课题成果评价 （一）观察凝胶珠的颜色和形状 如果制作的凝胶珠颜色过浅、 呈白色， 说明海藻酸钠的浓度偏低， 固定的酵母细胞数目较少； 如
45、果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏高，制作失败，需要再作尝 试。 （二）观察发酵的葡萄糖溶液 利用固定的酵母细胞发酵产生酒精，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒味。 教师不仅要对学生制作的固定化酵母细胞进行评价， 还要对学生的操作过程进行评价。 此外， 对酵母细胞固定化原理和实验操作方法的理解，也应是评价的有机组成部分。 答案和提示答案和提示 练习 1.答：直接使用酶、固定化酶和固定化细胞催化的优缺点如下表所示。 类型 优点 不足 直 接 使 用 酶 催化效率高，低耗能、低污染等。 对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收， 不能被再次利用，提高了生产成本；反应后
46、酶会混在产物 中，可能影响产品质量。 固 定 化酶 酶既能与反应物接触，又能与产物分 离，同时，固定在载体上的酶还可以 被反复利用。 一种酶只能催化一种化学反应，而在生产实践中，很多产 物的形成都通过一系列的酶促反应才能得到的。 固 定 化 细 胞 成本低，操作更容易。 固定后的酶或细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效 果下降等。 3.提示：可以从酶的结构的多样性，对理化条件的敏感程度等角度思考。 专题专题 5 DNA 和蛋白质技术和蛋白质技术 课题课题 1 DNA 的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定 实验案例实验案例 案例一案例一 以鸡血为实验材料进行以鸡血为实验材料进行 DNA 的粗提取的粗提
47、取 课前准备 本实验用鸡血细胞做实验材料有两个原因。一是因为鸡血细胞核的 DNA 含量丰富，材料易 得；二是鸡血细胞极易吸水胀破，而用动物肝脏细胞作实验材料常常需要匀浆和离心，对设 备要求较高，操作繁琐，历时较长。 教师可以到市场售活鸡处索取鸡血， 所带烧杯中必须提前放入抗凝剂柠檬酸钠溶液。 具体制 备方法如下。取质量浓度为 0.1 g/mL 的柠檬酸钠溶液 100 mL，置于 500 mL 烧杯中，注入 新鲜的鸡血（约 180 mL） ，同时用玻璃棒搅拌，使血液与柠檬酸钠溶液充分混合，以免血液 凝结。将烧杯中的血液置于冰箱内，静置 1 d，使血细胞自行沉淀。有条件的学校也可以将 血液倒入离心
48、管内进行离心，用 2 000 r/min 或 3 000 r/min 的转速，离心 2 min，使血细胞沉 淀于离心管底部，这样可以使血细胞沉淀更完全。用吸管除去上部的澄清液，就可以得到鸡 13 血细胞液。值得注意的是鸡血细胞破碎以后释放出的 DNA，容易被玻璃容器吸附，所以在 提取过程中为了减少 DNA 的损失，最好使用塑料的烧杯和试管盛放鸡血细胞液。 提取 DNA 的具体步骤 1.破碎细胞，释放 DNA 鸡血细胞中的 DNA 与核蛋白结合，位于鸡血细胞的细胞核中，正常情况下是不会释放出来 的。为了使 DNA 从细胞核中释放出来，需要向鸡血细胞液中加入蒸馏水，并且搅拌，从而 使血细胞膜和核膜
49、胀破。用玻璃棒搅拌可以加速细胞的破裂。注意应沿一个方向快速搅拌， 但也不能太快太猛，防止打碎 DNA。 一般 510 mL 的鸡血细胞液加入 20 mL 蒸馏水搅拌 5 min。释放出来的大量 DNA 和 RNA 往往与蛋白质结合在一起，应用 34 层纱布进行过滤， 除去一些颗粒较大的杂质。 2溶解细胞核内的 DNA 在浓度较高的 NaCl 溶液中核蛋白容易解聚，游离出的 DNA 溶解在溶液中。在溶液中加入 两倍体积的浓度为 2 mol/L 的 NaCl 溶液，搅拌 1 min。注意应沿一个方向搅拌，使 DNA 充 分溶解。 3DNA 的析出 将溶液中的 DNA 与其他杂质分离，这一步骤是实验成败的关键。教材中列举了提取 DNA 的三种方案，本案例选取方案一。加蒸馏水降低 NaCl 溶液浓度，使 DNA 析出。实验中应 该缓慢贴壁加入蒸馏水，并轻轻地沿一个方向不停地均匀搅拌，以利于 DNA 分子的附着和 缠绕。同时应注意控制加水量，使 NaCl 溶液的终浓度为 0.10.2 mol/L。加水过程一般分 三次进行，当总加水量为 300 mL 左右时，DNA 已基本析出。
