特训16 生物技术实践的综合应用1．(2022·武昌元月调研)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可从胡萝卜或产生胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下，请回答下列问题：(1)筛选产生胡萝卜素的酵母菌R时，可选用__________________或平板划线法接种；采用平板划线法接种时需要先灼烧接种环，其目的是________________。(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖可为酵母菌R提供________；作为无机盐的硝酸盐还可提供________。(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________，以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用________加热方式以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是________________。(4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素，鉴定过程中需要用胡萝卜素标准样品作为________。答案 (1)稀释涂布平板法 灭菌(防止杂菌污染)(2)碳源 氮源 (3)时间 水浴 滤去不溶物(4)(实验)对照解析 (1)微生物接种的方法有稀释涂布平板法和平板划线法。用平板划线法接种用到的工具为接种环，接种前灼烧接种环的目的是对接种环进行灭菌。(2)蔗糖为微生物生长提供碳源；硝酸盐分子中含有N元素，它可为微生物生长提供无机盐和氮源。(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和时间，以防止胡萝卜素因高温和时间太长而分解；萃取剂是有机溶剂，有机溶剂是易燃物，不能用明火加热，否则易燃烧和爆炸。过滤的目的是除去不溶的物质。(4)鉴定提取的胡萝卜素时需用胡萝卜素标准样品作为对照。2．(2022·河南五校联考)玫瑰精油被称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料。工业上常以玫瑰花瓣为原料，采用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油。请回答下列问题：(1)水蒸气蒸馏法是利用__________将挥发性较强的玫瑰精油携带出来，形成油水混合物。在油水混合物中加入NaCl的目的是________________。(2)分离出油层后，一般可加入一些____________，以吸收油层中的水分。之后进行过滤的目的是__________________________________________。6\n(3)当蒸馏装置中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响玫瑰精油提取量的主要因素有________和蒸馏时间。如图是当玫瑰花瓣与清水的质量比为1∶4时，出油率与蒸馏时间的变化关系，一般蒸馏时间最好控制在______小时。(4)用传统的水蒸气蒸馏法，玫瑰花瓣出油率较低。科研人员在适宜条件下用不同的辅助方法探究玫瑰精油的最优提取方法，结果如下表。不同处理无辅助方法超声波、微波酶高压脉冲电场出油率(%)0.08020.09300.09000.1050达到最高出油率的蒸馏时间(h)42.532据实验结果，水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油的最优辅助方法为________________，依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)水蒸气 加速油水分层 (2)无水Na2SO4 除去固体硫酸钠 (3)蒸馏温度 4 (4)高压脉冲电场 高压脉冲电场辅助提取玫瑰精油时，出油率较高，达到最高出油率的蒸馏时间较短解析 (1)水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物会重新分离出油层和水层。在油水混合物中加入NaCl可增加盐的浓度，使玫瑰精油与水出现明显的分层。(2)在分离出的油层中加入无水Na2SO4可吸收多余的水分，再通过过滤除去固体硫酸钠，即可得到玫瑰精油。(3)蒸馏时许多因素都会影响产品的提取量，如蒸馏温度、蒸馏时间等。据图分析，在蒸馏时间为4小时时，出油率刚好达到最大值，因此蒸馏时间最好控制在4小时。(4)分析实验目的，该实验的自变量是不同的辅助方法，根据实验结果可得出使用高压脉冲电场辅助提取玫瑰精油时，出油率较高，达到最高出油率的蒸馏时间较短，故本实验中水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油的最优辅助方法为高压脉冲电场。3．(2022·安徽重点中学联考)利用紫外线诱变选育高产β胡萝卜素的三孢布拉霉负菌，未突变菌不能在含有一定浓度的β紫罗酮的培养基上生长，菌体随β胡萝卜素含量的增加从黄色加深至橙红色。图甲为选育菌株及提取、获得β胡萝卜素的流程，请回答下列问题：6\n(1)用紫外线照射三孢布拉霉负菌的目的是________________________。为选出高产突变菌株，还应在培养基中添加________________________，在接入菌种前，应对培养基进行________________，以避免杂菌污染。(2)某同学进行正确的接种操作，平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是________________(填“稀释涂布平板法”或“平板划线法”)；由于______________________________________________________________________________________，所以培养基上只有少数菌能生长形成菌落。(3)进行③过程时，应选取________色的菌落接种至液体培养基；过程⑥是________。答案 (1)诱导其发生基因突变 一定浓度的β紫罗酮 高压蒸汽灭菌 (2)稀释涂布平板法 基因突变频率很低，只有少数发生基因突变的菌才能生长、繁殖(3)橙红 浓缩解析 (1)利用紫外线处理三孢布拉霉负菌的目的是诱导其发生基因突变。由于未突变菌不能在含有一定浓度的β紫罗酮的培养基上生长，所以为选出高产突变菌株，还应在培养基中添加一定浓度的β紫罗酮。在接入菌种前，应对培养基进行高压蒸汽灭菌，以避免杂菌污染。(2)使用稀释涂布平板法接种，培养后的菌落分布符合题图乙所示；由于基因突变的频率很低，只有少数发生基因突变的菌才能生长、繁殖，所以培养基上只有少数菌能生长形成菌落。(3)菌体随β胡萝卜素含量的增加从黄色加深至橙红色，所以进行③过程时，应选取橙红色的菌落接种至液体培养基。分析题图可知，过程⑥为浓缩。4．(2022·龙岩一模)工业生产中，利用红酵母等微生物进行发酵，经过菌体裂解、离心后进行萃取，是提取天然β胡萝卜素的方法之一。请回答以下有关问题：(1)若要得到纯化的红酵母菌株，将菌种接种于固体培养基上常用的一种方法是____________法，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________。在配制培养基时，除了必要的营养物质外，还需要满足红酵母菌生长对________的要求。(2)碳源的种类对β胡萝卜素的产量有着一定的影响，有关研究结果如下表：碳源麦芽糖蔗糖淀粉β胡萝卜素含量(mg·L－1)3.254.811.686\n据表分析，最佳碳源是________。若要进一步探究最佳氮源，请简要写出实验设计思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)有科研人员尝试利用紫外线处理红酵母，以获得高产菌株。对处理所得菌株分别进行培养并经裂解、离心后，进行萃取。获得的萃取液经过滤后可用______________进行浓缩。对萃取产物通过__________法进行鉴定，鉴定过程需要用标准样品进行比对。经定量分析后，若得到高产菌株，要对其进行长期保存，可采用____________的方法在－20℃的冷冻箱中保存。答案 (1)平板划线(或稀释涂布平板) 在数次划线后培养，可以分离得到由一个细胞繁殖而来的菌落(或在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落)(后一个答案与前面对应才可) pH (2)蔗糖 以蔗糖为碳源，分别用不同氮源进行实验，检测并比较β胡萝卜素含量 (3)蒸馏装置 纸层析 甘油管藏解析 (1)纯化菌种可用平板划线法(或稀释涂布平板法)，在数次划线后培养，可以分离得到由一个细胞繁殖而来的菌落(或在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落)；配制培养基时，除了必要的营养物质外，还要求pH适宜。(2)因为蔗糖组β胡萝卜素含量较高，可作为最佳碳源。若要进一步探究最佳氮源，可以蔗糖为碳源，分别用不同氮源进行实验，检测并比较β胡萝卜素含量。(3)萃取液经过滤后可用蒸馏装置进行浓缩。对萃取产物通过纸层析法进行鉴定，鉴定过程需要用标准样品进行比对。经定量分析后，若得到高产菌株，要对其进行长期保存，可采用甘油管藏的方法在－20℃的冷冻箱中保存。5．(2022·厦门一模)下面是对大肠杆菌进行数量测定的实验，请回答有关问题：(1)制备稀释倍数为102、103、104、105、106的系列稀释液。(2)为了得到更加准确的结果，选用适宜的方法接种样品：下图是利用____________法进行微生物接种，把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面，为达到这一目的，操作上应注意________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在适宜温度下培养。结果分析：①甲同学在稀释倍数为105的培养基中测得平板上菌落数的平均值为524个，那么每毫升样品中的细菌数是(接种时所用稀释液的体积为0.1mL)________个。6\n②用这种方法所得的数量比实际活菌数量要________，因为______________________________________________________________________________________________。(4)乙、丙同学测定同一样品中的细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果：乙同学在该浓度下涂布了1个平板，统计的菌落数为47；丙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为43、54、326，然后取其平均值141作为统计结果。请评价这两位同学的实验结果的有效性。①乙同学的结果________，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。②丙同学的结果________，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。(5)丁同学采用血细胞计数板计数(规格为16×25，0.1mm3)，统计4个中格中的细菌数，计算出每个小格所含细菌的平均数为2个，则每毫升样品中的细菌数是(稀释倍数为103)_______个。答案 (2)平板划线 第二次及以后每次线划前均要灼烧接种环，冷却后从上一区划线末端开始划，首尾区不重叠，以便于分散菌种 (3)①5.24×108 ②少 两个或多个细胞在一起的时候，平板上观察到的是一个菌落(4)①无效 没有设置重复组实验，结果不具有说服力 ②无效 一个平板上的菌落计数结果与另外两个相差太大 (5)8×109解析 (2)根据给出的图示可知，此接种方法为平板划线法，为达到稀释的目的，从第二次划线开始，接种环每一次划线前均要灼烧并冷却，且从上一区划线末端开始划，首尾不能重叠。(3)每毫升样品中的细菌数为524/0.1×105＝5.24×108个，用这种方法所得的数量比实际活菌数量要少，因为两个或多个细胞在一起时平板上观察到的是一个菌落。(4)乙同学未设重复实验，结果无效；丙同学涂布的3个平板计数结果差距太大，可能存在操作失误，结果无效。(5)每毫升样品中的细菌数是(2×25×16)/0.1×103×103＝8×109个。6．根据植物芳香油提取的相关知识，回答下列问题：(1)玫瑰精油的提取可使用如图所示装置，这种方法叫________法；蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，而是____________________。进水口是图中的________(填图中的编号)。(2)柠檬芳香油的提取常用________法。(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是_______________，便于油水分离。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是__________________，除去固体硫酸钠的常用方法是________。6\n答案 (1)(水蒸气)蒸馏 玫瑰精油和水的混合物 ③(2)压榨 (3)增加水层的密度 吸收残留的水分 过滤解析 (1)分析题图装置可知，该图是蒸馏装置，用该装置提取玫瑰精油的方法叫(水蒸气)蒸馏法；锥形瓶中收集到的液体不是纯净的玫瑰精油，是玫瑰精油和水的混合物，图中冷凝管中的水是由下到上流动的，故进水口为③。(2)柠檬精油主要储存在柠檬皮部分，用水中蒸馏法提取柠檬精油时容易导致原料焦糊，水蒸气蒸馏还会导致柠檬精油的有效成分部分分解，因此不适宜用蒸馏法，通常采用压榨法。(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是增加水层的密度，便于油水分离。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是吸收薄荷油中残留的水分，除去固体硫酸钠的常用方法是过滤。6
