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1、课题课题3 3 专题专题2 2 微生物的培养与应用微生物的培养与应用 纤维素生物燃料 最有希望替代石油能源 l现在 我们都应该清醒 地认识到 对石油过分 依赖 会让国家安全 经济安全及环境安全遭 受威胁 l科学家正致力于研究 怎样将农业废弃物 木 材及生长更为迅速的草 本植物 转化为种类繁 多的生物燃料 甚至是 航空燃油 l在这些新一代生物燃料 完全替代传统化石能源 之前 它们必须具备与 60美元 桶的原油竞价的 能力 l生物燃料可以用植物或植物制品为原材料 l目前 第一代生物燃料以可食用作物为原料 主要包 括玉米 大豆 美国 甘蔗 巴西 l用可食用作物制造生物燃料是最简单可行的 因为把 这些
2、可食用作物转化为燃料的技术是现成的 然而 第一代生物燃料并非长久之计 原因很简单 没有足 够的耕地能够满足发达国家10 的液态燃油原料需求 这种对粮食作物的额外需求还使2019年家畜饲料价格 大幅上升 虽然没有达到去年媒体所预言的 近似歇 斯底里的高价 但部分粮食价格还是有一定上涨 一 旦将玉米生长 收获及加工期间的所有排放纳入经济 成本预算 第一代生物燃料显然并不是我们所期望的 对环境安全具有积极影响的能源形式 纤维素生物燃料 最有希望替代石油能源 l第二代生物燃料主要以纤维素质材料为原料 如富含 纤维素 生长迅速的草本植物 因此将英文汽油 gasoline 单词中前缀 gas 去掉 引入
3、grass 草 就组成了形象生动的专有名词 草油 grassoline l可转化为草油的原料有很多 从木材废料 锯木屑 木质建筑残片 到农业废弃物 玉米秸秆 小麦茎秆 再到 能源作物 这些原料作物耕作成本低 与每桶石油有等价能效的草油为10到40美元 量大 更关键的是 这些作物的种植生产不会干扰和危及 粮食生产 大多数能源作物能够在不能用作农田的边 际土地上快速生长 还有一些能够在被废水或者重金 属污染的土壤中生长并净化土壤 如生长周期较短的 灌木柳树 纤维素生物燃料 最有希望替代石油能源 纤维素纤维素 C C1 1 酶 酶 C C X X 酶酶 纤维二糖纤维二糖 葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 葡萄糖
4、葡萄糖 纤维素酶纤维素酶 2 比较分离分解纤维素的微生物实验 流程与分离分解尿素的细菌的实验流程 有何异同 1 请根据实验流程图和教材的资料 进 行实验设计 并写出完整的实验方案 实验设计实验设计 一 实验目的一 实验目的 二 实验原理二 实验原理 三 所需仪器 材料 用具和药品三 所需仪器 材料 用具和药品 四 实验的方法和步骤四 实验的方法和步骤 五 分析结果五 分析结果 实验设计实验设计 一 实验目的一 实验目的 1 1 利用特定的选择培养基和鉴别培养 利用特定的选择培养基和鉴别培养 基从土壤中分离分解纤维素的微生物 基从土壤中分离分解纤维素的微生物 2 2 掌握刚果红染色的机理和操作
5、掌握刚果红染色的机理和操作 实验设计实验设计 1 1 以纤维素为碳源的选择培养基能选 以纤维素为碳源的选择培养基能选 择出分解纤维素的微生物 择出分解纤维素的微生物 2 2 刚果红可以与像纤维素这样的多糖 刚果红可以与像纤维素这样的多糖 物质形成红色复合物 而不与水解后的物质形成红色复合物 而不与水解后的 纤维二糖和葡萄糖发生这种反应 纤维二糖和葡萄糖发生这种反应 二 实验原理二 实验原理 实验设计实验设计 三 所需仪器 材料 用具和药品三 所需仪器 材料 用具和药品 1 1 实验仪器与用具 实验仪器与用具 除了分离分解尿素的细菌中用到的除了分离分解尿素的细菌中用到的 外 还需要恒温振荡培养箱
6、 外 还需要恒温振荡培养箱 2 2 材料与药品 材料与药品 四 实验的方法和步骤四 实验的方法和步骤 实验设计实验设计 1 1 配培养基 配培养基 2 2 灭菌 灭菌 3 3 土壤取样 土壤取样 5 5 样品稀释 样品稀释 6 6 涂布接种 涂布接种 4 4 选择培养 选择培养 7 7 筛选菌落 筛选菌落 思考 1 为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维 素分解菌 2 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 实验设计实验设计 3 3 土壤取样 土壤取样 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 一般将纸埋于深约10cm左 右腐殖土
7、壤中 l将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中 将锥形瓶固定在摇床上 在一定温度下振 荡培养1 2d 直至培养液变混浊 l吸取一定量的培养液 转移至另一瓶新鲜的 选择培养基中 以同样的方法培养到培养液 变混浊 富集培养 富集培养 实验设计实验设计 4 4 选择培养 选择培养 根据样品中目的菌株数量来确定是否需要 配培养基配培养基 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 18 采用新鲜牛肉经剔除脂肪 消化 过滤 浓缩得到的一种棕黄色至棕褐色膏状物 有牛肉自然香味 易溶于水 水溶液呈淡黄 色 牛肉膏当中含有肌酸 肌酸酐 多肽类 氨基酸类 核苷酸类 有机酸类 矿物质 类及维生素类的
8、水溶性物质 广泛应用于生 物制药发酵及各种培养基的制备 在当中它起的主要作用是补充蛋白胨以 及其它氮源的营养不足 一般的用量为0 3 0 5 1 牛肉膏 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 19 是微生物培养基的主要基础成分 蛋 白胨是由蛋白质经酶 酸 碱水解而获得 的一种胨 肽 氨基酸组成的水溶性混合 物 主要作用提供氮源 除此处 还可以 提供C源和生长因子 其来源由 动物组 织蛋白 植物组织蛋白 微生物蛋白质 2 蛋白胨 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 20 酵母膏实际上是膏状的酵母抽提物 酵 母抽提物是国家行业标准的规定名称 酵母抽提物以酵母为原料 采用自溶法 或加酶水解法工艺 经分离 脱色 或精制 浓缩 喷雾干燥 而成的 含氨基酸 肽 多肽及酵母细胞水溶性成分的产品 包含粉 状 与膏状的产品 酵母膏可以有食品调味与生物发酵培养 基两大类用途 在生物发酵行业应用还有一 种习惯叫法是酵母浸膏 3 酵母膏 l微生物培养基的氨基酸氮源 由酪蛋白 水解得到 常见商品名称为水解酪素或 酶解酪素 酪蛋白水解后富含21种氨基 酸 氨基酸种类齐全 因此常用于制备 培养基 4 酪素
