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第4講 生物技術在其他方面的應用 一、血紅蛋白的提取和分離 二、植物有效成分的提取 1．玫瑰精油的提取 2．橘皮精油的提取 3．胡蘿卜素的提取 [基礎微點全練] 1．判斷正誤 (1)用凝膠色譜法分離蛋白質時，相對分子質量大的蛋白質經過路程較長，移動速度較慢() (2)在血紅蛋白分離過程中，使用緩沖液的作用是維持溶液濃度不變() (3)紅細胞的洗滌：加入蒸餾水→緩慢攪拌→低速短時間離心() (4)提取玫瑰精油的玫瑰花應在花開的初期采取，因為此階段的花含玫瑰精油最高() (5)油水混合物中加入無水硫酸鈉，有利于分離油層() (6)提取玫瑰精油時，玫瑰與水的質量比是4∶1() (7)用柑橘皮作為材料提取橘皮精油時不適合用水中蒸餾的方法(√) (8)新鮮的胡蘿卜含水量高，干燥時可采用高溫以節(jié)省時間() 2．凝膠色譜法是分離蛋白質分子的一種常用方法，但并非所有的蛋白質都可以用此方法進行分離，能分離的蛋白質分子之間必須(　　) A．具有相同的相對分子質量 B．相對分子質量不同，但都是相對分子質量較大的分子 C．相對分子質量不同，但都是相對分子質量較小的分子 D．帶有不同的電荷數(shù) 解析：選C　若在每種凝膠分離范圍之外的分子，在不改變凝膠種類的情況下是很難分離的。對于分子大小不同，但同屬于凝膠分離范圍內的各種分子，在凝膠床中的分布情況是不同的，分子較大的只能進入孔徑較大的那一部分凝膠。 3．科研人員分別用6種不同的有機溶劑(編號為1～6)按相同的實驗步驟從枸杞中提取類胡蘿卜素時，得到的類胡蘿卜素的含量如圖所示，下列敘述錯誤的是(　　) A．以有機溶劑作為提取劑是因為類胡蘿卜素易溶于有機溶劑 B．“按相同的實驗步驟”是為了排除無關變量的干擾 C．實驗課題為探究6種有機溶劑對枸杞中類胡蘿卜素提取量的影響 D．該實驗的自變量為6種有機溶劑中類胡蘿卜素的含量 解析：選D　類胡蘿卜素易溶于有機溶劑，可以用有機溶劑提取類胡蘿卜素，A正確；實驗目的是探究6種有機溶劑對枸杞中類胡蘿卜素提取量的影響，自變量為有機溶劑種類的不同，實驗步驟為無關變量，B、C正確，D錯誤。 4．回答下列有關提取生物有效成分的問題： (1)玫瑰精油適合用水蒸氣蒸餾法提取，理由是玫瑰精油具有________________的性質。 (2)橘皮精油一般采用壓榨法從柑橘皮中提取，首先需要將新鮮的柑橘皮用石灰水浸泡，此操作目的是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在提取相關物質時，如果這種物質易溶于酸，難溶于堿，由此推測將此物質從溶液中析出的措施為__________________________________。 (4)一般選用萃取劑的熔沸點要低于胡蘿卜素的熔沸點。所以在采用蒸餾裝置濃縮萃取液時，應如何控制溫度____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)提取的胡蘿卜素樣品通過紙層析法進行鑒定的結果如圖所示，從圖中分析可知，色素帶Ⅰ為胡蘿卜素。出現(xiàn)樣品2的結果，可能原因是在操作過程中未經濃縮蒸餾或________________________。 解析：(1)由于玫瑰精油具有易揮發(fā)、難溶于水、化學性質穩(wěn)定的性質，通常采用水蒸氣蒸餾法提取。(2)橘皮精油主要儲存在橘皮部分，由于橘皮精油的有效成分在用水蒸氣蒸餾時會發(fā)生部分水解，使用水中蒸餾法又會產生原料焦糊的問題，所以一般采用壓榨法。為了提高出油率，需要將柑橘橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡破壞細胞結構，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率。(3)在提取相關物質時，如果這種物質易溶于酸，難溶于堿，由此推測將此物質從溶液中析出的措施為將溶液的pH調節(jié)至堿性環(huán)境，使物質形成沉淀而分離開來。(4)萃取胡蘿卜素時，通常選擇的有機溶劑應該具有較高的沸點，能夠充分溶解胡蘿卜素并且不與水混溶。萃取的最佳溫度和時間會影響萃取的效果，故溫度應控制在高于萃取劑的熔沸點，但低于提取物的熔沸點的溫度。(5)提取胡蘿卜素時通過紙層析法進行鑒定。色素帶Ⅰ出現(xiàn)了標準樣，說明是β胡蘿卜素。出現(xiàn)樣品2的結果，可能原因是在操作過程中干燥溫度高、時間長，也可能是未經濃縮蒸餾。 答案：(1)易揮發(fā)、難溶于水、化學性質穩(wěn)定　(2)破壞細胞結構，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率　(3)加堿將溶液調至相應的pH　(4)高于萃取劑的熔沸點，但低于提取物的熔沸點的溫度　(5)干燥溫度高、時間長(合理即可) 一、血紅蛋白的提取和分離 [試考題查欠缺] 1．(2019許昌聯(lián)考)以下關于豬血紅蛋白提純的描述，錯誤的是(　　) A．洗滌紅細胞時，使用生理鹽水可以防止紅細胞破裂 B．豬成熟紅細胞中缺少細胞器和細胞核，提純時雜蛋白較少 C．血紅蛋白的顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測 D．在凝膠色譜法分離過程中，血紅蛋白比分子質量較小的雜蛋白移動慢 解析：選D　在凝膠色譜法分離蛋白質的過程中，相對分子質量較小的分子容易進入凝膠內部的通道，路程較長，移動速度較慢；而相對分子質量較大的分子無法進入凝膠內部的通道，只能在凝膠外部移動，路程較短，移動速度較快。所以血紅蛋白比相對分子質量較小的雜蛋白移動速度要快。 2．(2019鄭州月考)某生物興趣小組在“蛋白質的提取和分離”實驗中，準備從豬的血液中初步提取血紅蛋白，設計的血紅蛋白提取、分離流程圖如下。請回答下列有關問題： (1)樣品處理中紅細胞的洗滌要用________________反復沖洗、離心。向紅細胞懸液中加入一定量的低濃度pH＝7.0的緩沖液并充分攪拌，可以破碎紅細胞，破碎細胞的原理是________________________________________________________________________。 (2)血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是________________________，若要盡快達到理想的透析效果，可以________________________(寫出一種方法)。 (3)電泳利用了待分離樣品中各種分子的________________________________等的差異，而產生不同遷移速度，實現(xiàn)各種分子的分離。 (4)一同學通過血紅蛋白醋酸纖維薄膜電泳，觀察到正常人和鐮刀型細胞貧血癥患者的血紅蛋白電泳結果如圖所示。由圖可知攜帶者有__________種血紅蛋白，從分子遺傳學的角度作出的解釋是___________________________________________________。 解析：(1)洗滌紅細胞所用的溶液是生理鹽水，根據(jù)滲透作用原理，將紅細胞置于低滲溶液中，紅細胞會吸水漲破，釋放出血紅蛋白。(2)血紅蛋白粗分離階段，透析的目的是除去樣品中的小分子雜質；可通過增加緩沖液的量或及時更換緩沖液等方法縮短透析時間，盡快達到理想的透析效果。(3)由于各種分子帶電性質以及分子大小、形狀等的差異，在電泳過程中產生了不同的遷移速度，實現(xiàn)各種分子的分離。(4)根據(jù)圖示可知，鐮刀型細胞貧血癥的攜帶者含有2種血紅蛋白，原因是攜帶者具有(控制血紅蛋白的)一對等位基因，分別控制合成兩種不同的蛋白質。 答案：(1)生理鹽水　滲透原理(當外界溶液濃度低于動物細胞內液濃度時，細胞吸水漲破)　(2)除去小分子雜質　增加緩沖液的量或及時更換緩沖液　(3)帶電性質以及分子大小、形狀　(4)2　攜帶者具有(控制血紅蛋白的)一對等位基因，可以控制合成兩種不同的蛋白質 [強知能補欠缺] 1．常用的蛋白質分離方法 (1)凝膠色譜法 　　　蛋白質 項目　　　　 相對分子質量大 相對分子質量小 凝膠內部 不能進入 能進入 運動方式 垂直向下 垂直向下和無 規(guī)則擴散運動 經過路程 較短 較長 洗脫次序 先流出 后流出 (2)電泳法原理 ①在一定pH下，蛋白質分子的某些基團解離后帶上正電或負電。在電場的作用下，帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。 ②由于待分離樣品中各種分子帶電性質的差異以及分子本身的大小、形狀的不同，使帶電分子產生不同的遷移速度，從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。 2．血紅蛋白提取的實驗操作程序 3．比較瓊脂糖凝膠電泳和SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳 (1)從載體上看，利用瓊脂糖凝膠作為載體的是瓊脂糖凝膠電泳，利用SDS聚丙烯酰胺凝膠作為載體的是SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳。 (2)從依據(jù)上看，利用了分子帶電性質差異和分子大小的是瓊脂糖凝膠電泳，僅利用了分子大小的是SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳。 (3)從優(yōu)點上看，瓊脂糖凝膠電泳操作簡單，電泳速度快，樣品不需處理，電泳圖譜清晰，分辨率高，重復性好；SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳消除了凈電荷對遷移率的影響，使電泳遷移率完全取決于分子的大小。 [練題點全過關] 1．凝膠色譜法分離蛋白質時，凝膠的種類較多，但其作用的共同點是(　　) A．改變蛋白質分子通過凝膠時的路徑 B．吸附一部分蛋白質，從而影響蛋白質分子的移動速度 C．將酶或細胞固定在凝膠中 D．與蛋白質分子進行化學反應，從而影響其移動速度 解析：選A　凝膠的種類較多，但每種凝膠內部都有孔隙。相對分子質量不同的蛋白質通過凝膠時，相對分子質量較小的蛋白質分子可以進入凝膠內部，通過的路程較長，洗脫時從凝膠柱中出來的較晚，相對分子質量較大的蛋白質分子則可以較早地洗脫出來，從而達到分離蛋白質的目的。 2.已知某樣品中存在甲、乙、丙、丁、戊五種物質，其分子大小、電荷的性質和數(shù)量情況如圖所示。下列敘述正確的是(　　) A．將樣品裝入透析袋中透析12 h，若分子乙保留在袋內，則分子甲也保留在袋內 B．若五種物質為蛋白質，則用凝膠色譜柱分離時，甲的移動速度最快 C．將樣品以2 000 r/min的速度離心10 min，若分子戊存在于沉淀中，則分子丙也存在于沉淀中 D．若五種物質為蛋白質，用SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳分離樣品中的蛋白質分子，則分子甲和分子戊形成的電泳帶相距最近 解析：選C　乙保留在透析袋內，甲則不一定保留在袋內；用凝膠色譜柱分離時，相對分子質量小的物質路程長、移動慢，故甲移動速度最慢；離心時相對分子質量大的物質先沉淀，戊沉淀，則乙、丁、丙均已沉淀；用SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳分離蛋白質時，電泳遷移率主要取決于蛋白質分子大小。 3．如圖表示血紅蛋白提取和分離的部分實驗裝置，請據(jù)圖回答下列問題。 (1)血紅蛋白是人和其他脊椎動物紅細胞的主要組成成分，它在紅細胞中的作用體現(xiàn)了蛋白質具有________功能。 (2)甲裝置中，B是血紅蛋白溶液，則A是____________；乙裝置中，C溶液的作用是____________。 (3)甲裝置用于________，目的是__________________________。用乙裝置分離蛋白質的方法叫________________，是根據(jù)________________分離蛋白質的有效方法。 (4)用乙裝置分離血紅蛋白時，待________________________________時，用試管收集流出液，每5 mL收集一管，連續(xù)收集。 解析：用透析法(如圖甲)對血紅蛋白進行粗分離，將血紅蛋白溶液裝入透析袋中，可以去除樣品中相對分子質量較小的雜質。血紅蛋白的純化采用凝膠色譜法(如圖乙)，血紅蛋白相對分子質量較大，無法進入凝膠內部的通道，只能在凝膠外部移動，路徑較短，移動速度較快，可以收集到紅色的蛋白質。 答案：(1)運輸　(2)磷酸緩沖溶液　洗脫血紅蛋白　(3)透析(粗分離)　去除樣品中相對分子質量較小的雜質　凝膠色譜法　相對分子質量的大小　(4)紅色的蛋白質接近色譜柱底端 二、植物有效成分的提取 [試考題查欠缺] 1．(2017全國卷Ⅲ)綠色植物甲含有物質W，該物質為無色針狀晶體，易溶于極性有機溶劑，難溶于水，且受熱、受潮易分解。其提取流程為：植物甲→粉碎→加溶劑→振蕩→收集提取液→活性炭處理→過濾去除活性炭→蒸餾(含回收溶劑)→重結晶→成品?；卮鹣铝袉栴}： (1)在提取物質W時，最好應選用的一種原料是________(填“高溫烘干”“晾干”或“新鮮”)的植物甲，不宜選用其他兩種的原因是__________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)提取物質W時，振蕩的作用是___________________________________________。 (3)活性炭具有很強的吸附能力，在提取過程中，用活性炭處理提取液的目的是________________________________________________________________________。 (4)現(xiàn)有丙酮(沸點56 ℃)、乙醇(沸點約78 ℃)兩種溶劑，在提取物質W時，應選用丙酮作為提取劑，理由是_____________________________________________________。 (5)該實驗操作過程中應注意的事項是________________________(答出兩點即可)。 解析：(1)依據(jù)題干信息，物質W受熱、受潮易分解，因此不宜選擇高溫烘干，而新鮮的植物甲含水量高，用于提取的極性有機溶劑會被水稀釋，進而降低對物質W的提取效果，故不應選用新鮮的植物甲。(2)提取物質W時，振蕩可以使原料和所加有機溶劑充分混勻。(3)利用活性炭的吸附能力，可以去除提取液中植物甲所含的色素，從而得到較為純凈的物質W與有機溶劑的混合物。(4)丙酮沸點低于乙醇，蒸餾時物質W分解較少。(5)物質W容易受熱分解，因此蒸餾操作適宜在較低的溫度下進行，同時因實驗中使用了有機溶劑，要注意防火。 答案：(1)晾干　高溫烘干過程中，植物甲中的物質W易被破壞；新鮮的植物甲含水量高，用于提取的極性有機溶劑會被水稀釋，進而降低對物質W的提取效果　(2)使原料和溶劑充分混勻　(3)去除提取液中的色素　(4)丙酮沸點低于乙醇，蒸餾時物質W分解較少　(5)在溫度較低的情況下操作，防火 2．(2015全國卷Ⅱ)回答與胡蘿卜素有關的問題： (1)胡蘿卜含有的胡蘿卜素中，最主要的是____________(填“α胡蘿卜素”“β胡蘿卜素”或“γ胡蘿卜素”)，該胡蘿卜素在人體內可以轉變成兩分子________，后者缺乏會引起人在弱光下視物不清的病癥，該疾病稱為________，胡蘿卜素是________(填“揮發(fā)性”或“非揮發(fā)性”)物質。 (2)工業(yè)生產上，用養(yǎng)殖的巖藻作為原料提取胡蘿卜素時，________(填“需要”或“不需要”)將新鮮的巖藻干燥。 (3)現(xiàn)有乙醇和乙酸乙酯兩種溶劑，應選用其中的________作為胡蘿卜素的萃取劑，不選用另外一種的理由是_______________________________。 解析：(1)胡蘿卜含有的胡蘿卜素有三類，其中最主要的是β胡蘿卜素，β胡蘿卜素在人體內可以轉變成維生素A，維生素A缺乏會導致夜盲癥。胡蘿卜素是非揮發(fā)性物質。(2)胡蘿卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要對材料進行干燥處理，以提高萃取的效率。(3)萃取胡蘿卜素的有機溶劑應該具有很高的沸點，能夠充分溶解胡蘿卜素，并且不與水混溶，如乙酸乙酯。乙醇是水溶性有機溶劑，因萃取過程中能與水混溶而影響萃取效果，所以不用它作萃取劑。 答案：(1)β胡蘿卜素　維生素A　夜盲癥　非揮發(fā)性 (2)需要　(3)乙酸乙酯　萃取胡蘿卜素的有機溶劑應不與水混溶，而乙醇為水溶性有機溶劑(合理即可) [強知能補欠缺] 1．植物有效成分的三種提取方法的比較 方法 水蒸氣蒸餾法 壓榨法 萃取法 實驗原理 利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的芳香油攜帶出來 通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油 使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)溶劑后即可獲得芳香油 方法步驟 ①水蒸氣蒸餾 ②分離油層 ③除水過濾 ①石灰水浸泡、漂洗 ②壓榨、過濾、靜置 ③再次過濾 ①粉碎、干燥 ②萃取、過濾 ③濃縮 適用范圍 適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油 適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取 適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶液中 優(yōu)點 簡單易行，便于分離 生產成本低，易保持原料原有的結構和功能 出油率高，易分離 局限性 水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解等問題 分離較為困難，出油率相對較低 使用的有機溶劑處理不當會影響芳香油的質量 2．植物芳香油提取成功的關鍵點 (1)水蒸氣蒸餾要適當延長蒸餾時間，溫度不能太高。 (2)用于萃取的有機溶劑必須事先精制，除去雜質。 (3)壓榨時原料必須要浸透，這樣壓榨時不會滑脫，出油率高，不堵塞篩眼；使用石灰水充分浸泡原料的目的是破壞細胞結構，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率。 3．影響胡蘿卜素萃取的因素及解決措施 影響因素 解決措施 萃取劑的性質 用水不溶性有機溶劑 原料的顆粒大小、緊密程度 粉碎 材料的含水量 干燥 萃取溫度 探索最佳萃取溫度，嚴格控制溫度 萃取時間 適當延長萃取時間 4．胡蘿卜素粗品鑒定過程中的5個易錯點 (1)層析時沒有選擇干凈的濾紙，導致實驗現(xiàn)象不明顯。為了防止操作時對濾紙的污染，應盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進行操作。 (2)點樣時點樣圓點太大(直徑大于2 mm)會導致最終在濾紙上形成一條線，無法辨認被提取的色素。點樣圓點的直徑應為2 mm。 (3)將點好樣的濾紙卷成圓筒狀，卷紙時不能將濾紙兩邊相互接觸，以避免由于毛細現(xiàn)象導致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，溶劑前沿不齊，影響結果。 (4)層析液不可沒及樣品原點，以免色素溶解于層析液中，使鑒定失敗。 (5)應設置標準樣品作對照。層析液中是否提取到胡蘿卜素，可通過與標準樣品中的β胡蘿卜素作對比予以確認。 [練題點全過關] 1．(2019常德一模)類胡蘿卜素中的β胡蘿卜素作為維生素A原，具有抗氧化、著色、防癌和抗癌、增強機體免疫力等功效。利用紅酵母、光合細菌等微生物發(fā)酵獲取類胡蘿卜素是如今的熱門。以下是某生物小組進行微生物培養(yǎng)的兩組配方。請分析回答以下問題： 培養(yǎng)基配方1 培養(yǎng)基配方2 葡萄糖 40 g/L 乙酸鈉 1.5 g/L 丙酸鈉 0.5 g/L 酵母粉 25 g/L 氯化鈉 0.5 g/L 氯化胺 0.8 g/L MgSO4 0.5 g/L 磷酸二氫鈉 0.5 g/L 磷酸氫二鈉 0.5 g/L 維生素B1 0.5 g/L 酵母膏 0.5 g/L 氯化鈣 0.3 g/L 維生素B2 1.5 g/L 硫酸鎂 0.2 g/L (1)表中兩種培養(yǎng)基從物理性質來看屬于________培養(yǎng)基。培養(yǎng)基中的酵母粉可為微生物的生長提供___________________________________________。兩種配方中用于培養(yǎng)光合細菌的是配方________。 (2)取10 mL菌種原液用無菌水制成100 mL樣品溶液，再將樣品溶液稀釋104倍后，各取樣品溶液0.1 mL在5個細菌培養(yǎng)基平板上接種，培養(yǎng)一段時間后，平板上長出的細菌菌落數(shù)分別為22、158、478、160和162。則1 mL菌種原液中的細菌數(shù)量為________個。 (3)區(qū)分紅酵母與釀酒酵母不需要使用鑒別培養(yǎng)基，其依據(jù)是________________。 (4)要從微生物的細胞中提取類胡蘿卜素，可以采用_________法。某同學用紙層析法鑒定提取的色素：A點滴加β胡蘿卜素標準樣液，D點滴加葉黃素標準樣液，B點和C點滴加提取的色素，結果如圖所示。該同學得到的結論是_________________________________________________________。 解析：(1)表中兩種培養(yǎng)基均不含有瓊脂成分，從物理性質來看屬于液體培養(yǎng)基。酵母粉含有較多的蛋白質，可為微生物的生長提供碳源、氮源。光合細菌屬于自養(yǎng)型細菌，不需要提供葡萄糖，配方2可用于光合細菌的培養(yǎng)。(2)應選擇菌落數(shù)在30～300之間的平板進行計數(shù)，并取其平均值，平板上平均菌落數(shù)為(158＋160＋162)/3＝160，則每毫升菌種原液中的細菌數(shù)量為1600.110410＝1.6108(個)。(3)紅酵母能產生類胡蘿卜素，菌落本身有顏色，釀酒酵母菌落無顏色，借此可區(qū)分紅酵母與釀酒酵母，不需要使用鑒別培養(yǎng)基。(4)據(jù)圖可知，提取的色素經層析后，出現(xiàn)胡蘿卜素和葉黃素的色素帶，同時還出現(xiàn)其他色素帶，說明提取的色素中既有葉黃素和胡蘿卜素，也有其他色素(或雜質)。 答案：(1)液體　碳源、氮源　2　(2)1.6108　(3)紅酵母能產生類胡蘿卜素，菌落本身有顏色　(4)萃取　提取的色素中既有葉黃素和胡蘿卜素，也有其他色素(或雜質) 2．(2019太原期末)請回答下列問題： (1)橘皮精油的提取一般選用________法，在得到的液體中加入硫酸鈉的目的是________________________________________________________________________。 (2)根據(jù)胡蘿卜素易溶于有機溶劑的特點，選用__________(填“水溶性”或“水不溶性”)有機溶劑進行萃取。萃取過程中應避免__________________，以防止有機溶劑燃燒、爆炸。 (3)淀粉分解菌是能分解淀粉的一類微生物，在自然條件下，淀粉分解菌和其他各種細菌混雜生活在土壤中。某實驗小組利用培養(yǎng)基將土壤中的淀粉分解菌篩選出來，回答下列問題： ①將土壤中的淀粉分解菌篩選出來的培養(yǎng)基應添加_______作為唯一的碳源，此外還需要添加的成分有________________________________。 ②稀釋涂布平板法可用于微生物的接種和計數(shù)，該實驗小組將樣液分別稀釋了10倍、102倍、103倍、104倍，然后將102倍、103倍、104倍的稀釋液分別涂布在不同的平板上，涂布多個稀釋倍數(shù)的稀釋液的目的是_______________________。若有三個平板均涂布了稀釋倍數(shù)為103倍的稀釋液 1 mL，分別形成了68、70和72個菌落，則原樣液中每毫升含有淀粉分解菌______________個，該方法測量值一般比實際值______________。 (4)纖維素分解菌的接種方法常見的有________________和______________________，其中不能用于計數(shù)的方法是____________，原因是_______________________。 解析：(1)由于水中蒸餾會導致橘皮焦糊和有效成分水解等問題，所以提取橘皮精油一般選用壓榨法，在得到的液體中加入硫酸鈉和碳酸氫鈉的目的是使橘皮油易與水分離。(2)根據(jù)胡蘿卜素易溶于有機溶劑的特點，選用水不溶性有機溶劑進行萃取。萃取過程中應避免明火加熱，使用水浴加熱，以防止有機溶劑燃燒、爆炸。(3)①淀粉分解菌是能分解淀粉的一類微生物，將土壤中的淀粉分解菌篩選出來的培養(yǎng)基中應添加淀粉作為唯一的碳源；由于淀粉分解菌是異養(yǎng)微生物，因此培養(yǎng)基中還需要添加的成分有氮源、水和多種無機鹽等。②稀釋涂布平板法可用于微生物的接種和計數(shù)，該實驗小組將樣液分別稀釋了10倍、102倍、103倍、104倍，然后將102倍、103倍、104倍的稀釋液分別涂布在不同的平板上，涂布多個稀釋倍數(shù)的稀釋液的目的是在平板上獲得數(shù)量適中的菌落。若有三個平板均涂布了稀釋倍數(shù)為103倍的稀釋液1 mL，分別形成了68、70和72個菌落，則原樣液中每毫升含有淀粉分解菌(68＋70＋72)3103＝7104(個)；由于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，因此該方法測量值一般比實際值偏小。(4)纖維素分解菌的接種方法常見的有稀釋涂布平板法和平板劃線法，其中不能用于計數(shù)的方法是平板劃線法，原因是所用菌液的量未知，并且剛開始的劃線一般是多個菌體集中在一起，不能形成由單個菌體形成的菌落，而對微生物計數(shù)是根據(jù)在平板上由單個菌體形成的菌落數(shù)量，同時結合菌液的濃度和使用量進行的。 答案：(1)壓榨　使橘皮油易與水分離　(2)水不溶性　明火加熱，使用水浴加熱　(3)①淀粉　氮源、水和多種無機鹽?、谠谄桨迳汐@得數(shù)量適中的菌落　7104　偏小　(4)稀釋涂布平板法　平板劃線法　平板劃線法　所用菌液的量未知，并且剛開始的劃線一般是多個菌體集中在一起，不能形成由單個菌體形成的菌落，而對微生物計數(shù)是根據(jù)在平板上由單個菌體形成的菌落數(shù)量，同時結合菌液的濃度和使用量進行的 1．(2019成都模擬)在玫瑰精油和橘皮精油提取過程中，下列相關敘述正確的是(　　) A．玫瑰精油和橘皮精油都可用蒸餾、壓榨和萃取的方法提取 B．分離出的玫瑰精油油層還會含有一定的水分，可加入無水Na2SO4吸水 C．新鮮的橘皮中含有大量的果蠟、果膠等，為了提高出油率，需用CaCO3水溶液浸泡 D．玫瑰精油和橘皮精油都有很強的揮發(fā)性，易溶于有機溶劑，其成分都是萜類化合物 解析：選B　橘皮易焦糊適宜用壓榨法提取，不能用蒸餾法提取，A錯誤；提取玫瑰精油過程中，向油水混合物中加入NaCl以加速油水分層，分離的油層中還含有一定的水分，需加入無水Na2SO4將水除去，B正確；新鮮的橘皮中含有大量的果蠟、果膠等，如果直接壓榨，出油率低，為了提高出油率，需用石灰水溶液浸泡，C錯誤；大部分植物芳香油的主要成分是萜類化合物及其衍生物，但橘皮精油的主要成分是檸檬烯，D錯誤。 2．(2019運城模擬)胡蘿卜素可用于治療因缺乏維生素A而引起的各種疾病，如圖是提取胡蘿卜素的實驗流程示意圖。下列相關敘述正確的是(　　) →→→→→→ A．在目前的技術條件下，只能從植物中提取天然胡蘿卜素 B．圖中干燥處理時的溫度越高、時間越長越利于胡蘿卜素的提取 C．圖中甲過程表示萃取，此過程用到的有機溶劑具有較低的沸點 D．圖中乙過程表示濃縮，之前進行過濾的目的是除去萃取液中的不溶物 解析：選D　天然胡蘿卜素可以從胡蘿卜或產胡蘿卜素的微生物菌體中提取獲得，A錯誤；干燥處理時溫度不能太高，否則會導致胡蘿卜素分解，B錯誤；萃取過程中加入可提高胡蘿卜素溶解度的有機溶劑，用到的有機溶劑應具有較高的沸點，C錯誤；通過過濾除去萃取液中的不溶物，然后通過蒸餾濃縮獲得胡蘿卜素，D正確。 3．在蛋白質的提取和分離中，關于對樣品處理過程的分析正確的是(　　) A．洗滌紅細胞的目的是去除血漿中的葡萄糖、無機鹽 B．洗滌時離心速度過小，時間過短，白細胞等會沉淀，達不到分離的效果 C．洗滌過程選用0.1%的生理鹽水 D．透析的目的是去除樣品中相對分子質量較小的雜質 解析：選D　洗滌紅細胞的目的是去除血漿中除血紅蛋白以外的雜蛋白；洗滌時離心速度過大，時間過長，白細胞等會沉淀，達不到分離的效果；洗滌過程選用0.9%的生理鹽水。 4．胡蘿卜素作為一種重要的天然色素在人們的日常生活中有著廣泛的應用。胡蘿卜素可以通過微生物發(fā)酵的方法獲得。研究小組嘗試用橙色粘球菌生產胡蘿卜素，請回答下列問題： (1)從富含有機質的土壤中取樣后，要進行選擇培養(yǎng)，其目的是_________________。 (2)用平板劃線法純化橙色粘球菌，通常使用的劃線工具是________，其滅菌方法是________。某個平板共劃線5個區(qū)域，則該過程中需要從試管中沾取________次菌液。培養(yǎng)一段時間后，挑取平板上形態(tài)大小和隆起程度等一致的、橙黃色的________進行重復培養(yǎng)，直到分離出單一菌株。 (3)用萃取法從該微生物菌體中提取胡蘿卜素時，應采用________加熱的方法。加熱時需安裝冷凝回流裝置，其目的是防止__________________________。 (4)鑒定萃取物中是否含有胡蘿卜素時，通常采用__________________法，該方法也可用于分離色素，其原理是______________________________。 解析：(1)從富含有機質的土壤中取樣后，要進行選擇培養(yǎng)，以增加橙色粘球菌的濃度。(2)平板劃線法常用的接種工具是接種環(huán)，一般用灼燒滅菌的方法滅菌。平板劃線法每一次劃線都是從上一次劃線的末端開始的，所以無論劃過多少次線，都只需要從試管中沾取1次菌液。(3)用萃取法從該微生物菌體中提取胡蘿卜素時，應采用水浴加熱的方法。加熱時為了防止有機溶劑揮發(fā)，需安裝冷凝回流裝置。(4)胡蘿卜素鑒定通常用紙層析法。分離色素利用的原理通常是色素在層析液中的溶解度不同，溶解度越大擴散速率越快，反之越慢。 答案：(1)增加橙色粘球菌濃度　(2)接種環(huán)　灼燒滅菌　1　菌落　(3)水浴　有機溶劑揮發(fā)　(4)紙層析　 不同色素在有機溶劑中的溶解度不同 5．(2019濮陽一模)精油不僅能美容養(yǎng)顏，還具有防腐、抗感染以及防癌治癌等功能，故精油取代抗生素或成為發(fā)展趨勢。請回答下列相關問題： (1)玫瑰精油是最經典的精油，具有揮發(fā)性強和易溶于有機溶劑等特點，故提取的方法可以用________________________________________________________________________。 在食品加工業(yè)和護膚產品中，純度是提取精油所必須考慮和追求的，提取精油過程中，________的混入將是影響精油品質的主要因素。 (2)利用精油延長食品保質期和消炎，屬于無菌技術中的________。在使用抗生素的過程中，抗生素對細菌起到了________的作用，從而使細菌的抗藥性基因頻率升高。精油代替抗生素的優(yōu)越性在于_________________________________。 (3)人體正常細胞發(fā)生癌變的根本原因是________________________________________ ______________________，用光學顯微鏡觀察到的癌細胞與正常體細胞的區(qū)別是________________________________________________________________________。 據(jù)研究，精油中的有些成分具有促進DNA損傷修復的功能，據(jù)此推斷精油能防癌治癌的可能原因是__________________________________________________________________ ________________________。 解析：(1)玫瑰精油化學性質穩(wěn)定，難溶于水，揮發(fā)性較強，適宜采用水蒸氣蒸餾法或萃取法進行提?。辉谔崛【瓦^程中，影響精油品質的主要因素是混入的雜質。(2)利用精油延長食品保質期和消炎，屬于無菌技術中的消毒；在使用抗生素的過程中，抗生素對細菌起到了定向選擇的作用，從而使細菌的抗藥性基因頻率升高；精油代替抗生素，可解決日漸嚴重的細菌的抗生素耐藥性問題。(3)細胞癌變的根本原因是原癌基因和抑癌基因發(fā)生了突變；突變后的癌細胞形態(tài)結構發(fā)生了改變，常變?yōu)榍蛐?；精油中的有些成分具有促進DNA損傷修復的功能，說明精油能防癌治癌的可能原因是使損傷的DNA被修復，阻止了癌細胞的增殖。 答案：(1)水中蒸餾法(或水蒸氣蒸餾法)和萃取法　雜質　(2)消毒　定向選擇(或自然選擇)　精油可解決日漸嚴重的細菌的抗生素耐藥性問題(合理即可)　(3)原癌基因和抑癌基因發(fā)生了突變　形態(tài)結構發(fā)生變化，常變?yōu)榍蛐?合理即可)　使損傷的DNA被修復，阻止了癌細胞的增殖 6．紅細胞含有大量血紅蛋白，血紅蛋白的主要功能是攜帶O2或CO2，我們可以選用豬、牛、羊或其他脊椎動物的血液進行實驗，來提取和分離血紅蛋白，請回答下列有關問題： (1)實驗前取新鮮的血液，要切記在采血容器中預先加入檸檬酸鈉，取血回來，馬上進行離心，收集血紅蛋白溶液。 ①加入檸檬酸鈉的目的是__________________________________________________。 ②以上所述的過程即是樣品處理，它包括______________、________________、收集血紅蛋白溶液。 (2)洗滌紅細胞的目的是__________________________________________________。 (3)你如何知道紅細胞已洗滌干凈？______________________________________。 (4)分離紅細胞時的離心速度及離心時間分別是_____________________________ ________________________________________________________________________。 (5)若離心速度過高和時間過長結果會怎樣？_______________________________ ________________________________________________________________________。 (6)將收集的血紅蛋白溶液放在透析袋中進行透析，即樣品的粗分離。 ①透析的目的是___________________________________________________________。 ②透析的原理是__________________________________________________________。 解析：人或哺乳動物成熟的紅細胞中無細胞核和細胞器，雜質相對較少，提取血紅蛋白相對較容易，而其他動物如鳥類、兩棲類等動物紅細胞中含細胞核及大量的細胞器，不易提取血紅蛋白。為防止血液凝固，在采血容器中要預先加入抗凝血劑檸檬酸鈉。樣品的處理包括紅細胞洗滌、血紅蛋白的釋放、分離血紅蛋白溶液。洗滌紅細胞的目的是去除雜質蛋白，以利于后續(xù)步驟分離純化。重復洗滌三次，直至上清液中沒有黃色，表明紅細胞已洗滌干凈。采集的血樣要及時分離紅細胞，分離時采取低速短時間離心，如500 r/min離心2 min。若離心速度過高和時間過長會使白細胞和淋巴細胞一起沉淀，得不到純凈紅細胞，影響后續(xù)血紅蛋白提取的純度。 答案：(1)①防止血液凝固?、诩t細胞的洗滌　血紅蛋白的釋放　(2)去除血漿蛋白　(3)離心后的上清液沒有黃色　(4)低速500 r/min；短時間如2 min　(5)離心速度過高和時間過長會使白細胞等一同沉淀，得不到純凈的紅細胞，影響后續(xù)血紅蛋白的提取純度　(6)①去除分子量較小的雜質?、谕肝龃苁剐》肿幼杂蛇M出，而大分子則保留在袋內 7．圖1是在發(fā)酵罐內利用三孢布拉氏霉發(fā)酵生產β胡蘿卜素過程中，菌體生物量及β胡蘿卜素產量隨時間變化的曲線圖。圖2是樣品層析結果及與β胡蘿卜素標樣的比對。請回答下列問題： (1)發(fā)酵罐內三孢布拉氏霉培養(yǎng)基按物理形態(tài)分應為________，玉米粉和豆餅為微生物的生長分別主要提供________，在接入菌種前，應對培養(yǎng)基進行___________________，以避免雜菌污染。 (2)圖1中，菌體的最快增長出現(xiàn)在第________h，菌體的生物量到達最大值后下降，其原因是_________________________________________，為保證連續(xù)的生產，應采取的措施是______________________________。 (3)β胡蘿卜素常用的提取方法為________法，實驗表明，石油醚的提取效果遠好于丙酮和酒精。原因是________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)將萃取的胡蘿卜素樣品與β胡蘿卜素標樣層析后進行比對，結果如圖2，從圖中分析可知，色帶________為β胡蘿卜素，其余兩色帶的極性比β胡蘿卜素________。 答案：(1)液體培養(yǎng)基　碳源和氮源　高壓蒸汽滅菌 (2)100　營養(yǎng)物質缺乏，有害代謝產物積累　連續(xù)加入新的培養(yǎng)液，同時排出代謝產物　(3)萃取　石油醚為水不溶性有機溶劑，萃取效果好　(4)Ⅰ　高 8．(2019昆明高三檢測)回答下列玫瑰精油提取中的有關問題： (1)用于提取精油的玫瑰花一般在花開的盛期采收，原因是 ________________________________________________________________________。 (2)可用萃取法提取玫瑰精油，依據(jù)是________________。要使有機溶劑不與水混溶，最好選用________(填“乙酸乙酯”或“乙醇”)作為萃取劑。 (3)也可用水蒸氣蒸餾法提取玫瑰精油，依據(jù)是_________________________________。蒸餾獲得乳化液后需加入________，促進油水分層。 (4)用傳統(tǒng)的水蒸氣蒸餾法，玫瑰精油出油率較低?？蒲腥藛T在適宜條件下用不同的輔助方法探究最優(yōu)提取方法，結果如下表。 不同處理 無輔助方法 超聲波、微波 酶 高壓脈沖電場 出油率(%) 0.080 2 0.093 0 0.090 0 0.105 0 蒸餾時間(h) 4 2.5 3 2 該實驗的自變量是______________，據(jù)實驗結果，水蒸氣蒸餾法提取玫瑰精油的最優(yōu)輔助方法為________________，依據(jù)是___________________。 解析：(1)玫瑰花開的盛期，花朵中含油量最高，最適合提取玫瑰精油。(2)玫瑰精油難溶于水，易溶于有機溶劑，所以一般用萃取法提取玫瑰精油；乙醇可以溶于水，所以要使有機溶劑不與水混溶，最好選用乙酸乙酯作為萃取劑。(3)玫瑰精油的化學性質穩(wěn)定，難溶于水，能隨水蒸氣一同蒸餾，所以也可以用水蒸氣蒸餾法提取玫瑰精油；蒸餾獲得乳化液后需加入NaCl，以促進油水分層。(4)根據(jù)表格分析，該實驗的自變量是不同的輔助方法，因變量是出油率和時間；根據(jù)實驗結果分析，高壓脈沖電場輔助提取方法下，出油率最高，用的時間最短，說明該方法最好。 答案：(1)此階段花朵含油量最高　(2)玫瑰精油難溶于水，易溶于有機溶劑　乙酸乙酯　(3)玫瑰精油的化學性質穩(wěn)定，難溶于水，能隨水蒸氣一同蒸餾　NaCl　(4)不同的輔助方法　高壓脈沖電場輔助提取　高壓脈沖電場輔助提取玫瑰精油出油率較高，達到最高出油率的蒸餾時間較短 9．(2019廣東六校聯(lián)考)辣椒紅素是從成熟的茄科紅辣尖椒中提取的。作為一種天然著色劑，可應用于各類食品的著色。請回答下列問題： (1)辣椒紅素可采用萃取法提取，說明辣椒紅素具有___________________________的特性，萃取過程中應采用______________以防止有機溶劑燃燒、爆炸。 (2)取等量的辣椒粉與不同萃取劑按1∶2的比例在萃取裝置中不同溫度下萃取1小時，然后利用分光法測定提取液的吸光值(已知色素提取液的吸光值與色素含量呈正相關)，結果如下表。 　　　試劑(g) 溫度(℃)　　　 四氯化碳 石油醚 乙醚 丙酮 30 ℃ 0.236 0.254 0.212 0.100 40 ℃ 0.238 0.260 0.198 0.101 50 ℃ 0.243 0.268 0.190 0.118 60 ℃ 0.244 0.273 0.169 0.122 ①由表可知，提取辣椒紅素最理想的萃取劑是________，原因是________________________________________________________________________。 ②總體上四氯化碳、石油醚、乙醚和丙酮提取辣椒紅素的產率隨溫度的增加而____________，但由于乙醚__________，故隨溫度升高反而產率越低。 ③在此實驗基礎上，為進一步提高辣椒紅素的產率，可以通過改變________________________________________________________________________等來進行探究。(至少兩項) 解析：(1)萃取法是將粉碎、干燥的植物原料用有機溶劑浸泡，使芳香油溶解在有機溶劑中的方法，辣椒紅素可采用萃取法提取，說明辣椒紅素具有溶于有機溶劑的特性，萃取過程中應采用水浴加熱以防止有機溶劑燃燒、爆炸。(2)①由表格數(shù)據(jù)分析可知，相同溫度下，用石油醚作萃取劑時提取液的吸光值最大，說明提取到的辣椒紅素最多，因此石油醚是提取辣椒紅素最理想的萃取劑。②由表格數(shù)據(jù)分析可知，隨溫度的增加，四氯化碳、石油醚、丙酮作萃取劑時提取液的吸光值都在增大，說明提取到的辣椒紅素的量隨溫度升高而增加，但乙醚由于沸點低，較易揮發(fā)，隨溫度升高反而產率越低。③萃取的效率主要取決于萃取劑的性質和使用量，同時還受到原料顆粒的大小、萃取的溫度和時間、原料與萃取劑的比例等影響。 答案：(1)易溶于有機溶劑　水浴加熱　(2)①石油醚　用石油醚作萃取劑時提取液的吸光值最大，說明提取到的辣椒紅素最多?、谠黾印》悬c低，更易揮發(fā)　③辣椒粉與萃取劑的比例、萃取時間、萃取劑的量、萃取溫度等 10．下面是與植物芳香油的提取有關的問題，請回答下列問題： (1)玫瑰精油的提取可使用圖1所示裝置，這種方法叫__________蒸餾法。蒸餾時收集的蒸餾液______(填“是”或“不是”)純的玫瑰精油。 (2)胡蘿卜素是________色的結晶。從胡蘿卜中提取胡蘿卜素常用的是__________法，采用________加熱。一般情況下，提取胡蘿卜素時，提取效率與原料顆粒的含水量呈__________相關。經萃取、過濾得到的液體是____________________，之后還需進行濃縮處理，濃縮是指______________________________。 (3)圖2為胡蘿卜素的紙層析鑒定結果示意圖，請據(jù)圖回答。 A、B、C、D四點中，屬于標準樣品的樣點是__________。甲代表的物質是__________，乙代表的物質是____________________。 解析：(1)圖中裝置為蒸餾裝置，提取玫瑰精油可用水蒸氣蒸餾法。蒸餾時，玫瑰精油和水蒸氣一起蒸餾出來，經冷凝后得到的是油水混合物，不是純的玫瑰精油。(2)胡蘿卜素是橘黃色的結晶。由于胡蘿卜素易溶于有機溶劑，因此提取胡蘿卜素常用萃取法。由于有機溶劑易燃易爆，因此為了加快胡蘿卜素的溶解，常采用水浴加熱。由于原料的含水量影響提取效率，因此提取效率與原料顆粒的含水量呈負相關。萃取、過濾得到的液體是溶有胡蘿卜素的萃取劑，由于胡蘿卜素不易揮發(fā)，而萃取劑易揮發(fā)，因此可以通過蒸發(fā)掉萃取劑進行濃縮。(3)由于標準的胡蘿卜素只有一種色素，而提取樣品中會含有其他色素和雜質，根據(jù)紙層析的結果可知，A、C擴散的結果只有一種色素，應為標準樣品樣點，而B、D層析的結果有兩種物質，應為提取樣品樣點，其中與A、C層析結果相同的是物質甲，為胡蘿卜素，乙為其他色素和雜質。 答案：(1)水蒸氣　不是　(2)橘黃　萃取　水浴　負 溶有胡蘿卜素的萃取劑　去除萃取劑　(3)A和C　胡蘿卜素　其他色素和雜質 11．(2019石家莊模擬)利用柑橘皮提取橘皮精油是提高柑橘經濟價值的重要途徑。請分析回答提取過程的有關問題： (1)提取橘皮精油，常采用________法而不用蒸餾法，原因是________________________________________________________________________。 (2)提取橘皮精油時，為了提高出油率，首先將橘皮____，并用石灰水浸泡，石灰水的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)參照手動壓榨原理示意圖，設計壓榨方案時要考慮容器_______________。為了使橘皮油易與水分離，常加入____________________，并調節(jié)pH至_______________________ _________________。 (4)得到壓榨液后，用普通布袋過濾除去固體物和殘渣，然后________進一步除去質量較小的殘留固體物，再用分液漏斗或吸管將________分離出來。此時，橘皮油中含有少量的水和果蠟，需在5～10 ℃下靜止5～7天，用吸管吸出上層澄清橘皮油，其余部分過濾，____________________合并，成為最終的橘皮精油。 解析：(1)橘皮精油主要存在于橘皮中，由于橘皮精油的有效成分在水蒸氣蒸餾過程中會發(fā)生部分水解，同時水中蒸餾會導致原料焦糊的問題，因此一般采用壓榨法提取橘皮精油。(2)提取橘皮精油時，為了提高出油率，首先將橘皮去水干燥，然后用石灰水浸泡，石灰水的作用是破壞細胞結構，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率。(3)設計壓榨方案時要考慮容器能夠承受的壓力范圍，壓榨過程中常加入相當于橘皮質量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并將pH調至7～8，作用是促進橘皮油和水分離。(4)得到壓榨液后，用普通布袋過濾除去固體物和殘渣，對濾液進行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將上層的橘皮油分離出來，然后在5～10 ℃下靜止5～7天，使果蠟等雜質沉淀，用吸管吸出上層澄清橘皮油，其余部分過濾，濾液與吸出的上層橘油合并，成為最終的橘皮精油。 答案：(1)壓榨　橘皮精油的有效成分在用水蒸氣蒸餾時會發(fā)生部分水解，水中蒸餾會導致原料焦糊等　(2)干燥去水　破壞細胞結構，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率　(3)能夠承受的壓力范圍　相當于橘皮質量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4　7～8　(4)離心　上層的橘皮油　濾液與吸出的上層橘油