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1、纤维素生物燃料 最有希望替代石油能源 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 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 具备与60美元 桶的原油竞价的能力 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 纤维素 棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物 纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质 植物每年产生的纤维素超过70亿吨 分布植物的根 茎 叶中 JLSSYBYH 能分解纤维素的微生物 有各种细菌 真菌和少数放线菌
2、由葡萄糖相连而成的高分子化合物 由C1酶 CX酶和葡萄糖苷酶组成的复合酶 植物的根 茎 叶等器官 木材 作物秸秆等 某些微生物 与果胶构成植物的细胞壁 用于纺织业 造纸业 食品中的膳食纤维具有通便清扫的作用 纤维素酶能水解纤维素 一 了解纤维素和纤维素酶 下列生物能分解纤维素的是 人 兔 牛 蘑菇 纤维杆菌 A B C D C 取二支20mL的试管 小实验 纤维素酶分解纤维素的实验 各加入一张滤纸条 分别加入pH4 8 物质量为0 1mol L的醋酸 醋酸钠缓冲液11ml和10ml 甲乙 在乙试管中加入1mL纤维素酶 两支试管固定在锥形瓶中 放在140r min的摇床上振荡1h 结果 乙试管的
3、滤纸条消失 讨论 乙试管的滤纸条为什么会消失 甲试管的作用是什么 本实验的自变量是纤维素酶的有无自变量的操纵方法是 在一支试管中添加适量 1mL 的纤维素酶溶液 在另一支试管不添加纤维素酶 但需加入等量的缓冲液 不能加入蒸馏水 否则会影响溶液的pH 实验分析 P27的小实验中的自变量是什么 二 纤维素分解菌的筛选 1 纤维素分解菌的筛选方法 2 纤维素分解菌的筛选方法的原理 刚果红染色法 这种方法能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选 即 可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌 1 实验流程图 三 实验操作 分布环境 富含纤维素的环境中 2 注意事项 生物与环境的互相依存关系 在富含纤维素的环境
4、中纤维素分解菌的含量相对提高 因此从这种土壤中获得目的菌的几率要高于普通环境 原因 资料一 土壤取样 实例 树林中多年落叶形成的腐殖土 多年积累的枯枝败叶等 讨论 如果找不到合适的环境 可以将滤纸埋在土壤中 将滤纸埋在土壤中有什么作用 你认为滤纸应该埋在土壤中多深 将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对集中 实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境 一般应将滤纸埋于深约10cm左右的腐殖土壤中 资料二 选择培养 1 选择培养的目的 增加纤维素分解菌的浓度 以确保能够从样品中分离到所需要的微生物 2 制备选择培养基 培养基成分分析 课本问题 右边的配方是液体培养基还是固体培养基 为什么 这个培养
5、基对微生物是否具有选择作用 如果具有 是如何进行选择的 你能否设计一个对照实验 说明选择培养基的作用 液体培养基 原因是配方中无凝固剂 有选择作用 本配方中的碳源是纤维素 粉 所以能分解纤维素的微生物可以大量繁殖 自变量为培养基的种类 即普通培养基和选择培养基 可用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照 或者将纤维素改为葡萄糖 按照课题1的稀释操作方法 将选择培养后的培养基进行等比稀释101 107倍 资料三 梯度稀释 1 制备鉴别培养基 资料四 将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 2 涂布平板 将稀释度为104 106的菌悬液各取0 1ml涂布在培养基上 30 37 倒置培养 鉴别纤维素分解菌的培养
6、基 水溶性羧甲基纤维素钠 参照课本刚果红染色法 挑选产生透明圈的菌落 一般即为分解纤维素的菌落 资料五 挑选产生透明圈的菌落 方法一 先 再加入刚果红进行颜色反应 方法二 在时就加入刚果红 培养微生物 倒平板 方法一加入中NaCl溶液的作用 漂洗作用 洗去与纤维素结合不牢的刚果红 以免出现的透明圈不够清晰 思考2 思考1 这两种方法各有哪些优点与不足 颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用 1 操作繁琐2 刚果红会使菌落之间发生混杂 操作简便 不存在菌落混杂问题 1 产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈2 有些微生物能降解色素 形成明显的透明圈 在产生明显的透明圈的菌落 挑取并接种到纤维素分解菌的选
7、择培养基上 在300C 370C培养 可获得纯化培养 资料六 纯化培养 二 选择培养的操作方法 一 本课题涉及的生物技术主要有 培养基的配制 无菌操作技术 稀释涂布平板法 选择培养基的作用 土壤取样等 将土样加入装有30mL 的锥形瓶中 将锥形瓶固定在 上 在一定温度下振荡培养1 2d 直至培养液变 也可重复选择培养 选择培养基 摇床 混浊 四 操作提示 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 一 如何了解培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出
8、菌落 二 分离的结果是否一致 设置空白对照 若对照的培养基在培养过程中无菌落生长则说明培养基制作合格 如果观察到产生明显透明圈的菌落 则说明可能获得了分解纤维素的微生物 如果不同 分析产生不同结果的原因 五 结果分析与评价 为了确定分离得到的是纤维素分解菌 还需要进行 实验 纤维素酶的发酵方法有 发酵和 发酵 纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的 含量进行定量测定 发酵产纤维素酶 液体 固体 葡萄糖 六 课题延伸 将细菌涂布在只有尿素做氮源的选择培养基上 将细菌涂布在只有纤维素粉做碳源的选择培养基上 固体培养基 液体培养基 筛选菌株 选择培养 课后比较 本实验的流程与课题2中的
9、实验流程有哪些异同 在细菌分解尿素的化学反应中 细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨 氨会使培养基的碱性增强 pH升高 在培养基中加入酚红指示剂 如果pH升高指示剂会变红 刚果红可以与纤维素形成红色复合物 当纤维素被纤维素酶催化分解后红色复合物无法形成 培养基上就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈 观察菌落周围是否有着色的环带出现来鉴定尿素分解菌 观察菌落周围是否出现透明圈来筛选纤维素分解菌 脲酶检测法 刚果红染色法 课题2和课题3的鉴别方法有何区别 分解纤维素的微生物的分离 纤维素酶 种类 作用 催化活力 刚果红染色 筛选原理 实验设计 土壤取样 选择培养 涂布培养 梯度稀释 前置染色法后置染色法 富含纤维素土壤 增大分解菌含量 染色鉴别 分离出分解菌 课堂总结 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 酵母膏 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 酪素
