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课题3专题2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。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）。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。生物燃料可以用植物或植物制品为原材料。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）。用可食用作物制造生物燃料是最简单可行的，因为把这些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2008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“grass”（草），就组成了形象生动的专有名词“草油”（grassoline）。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C1酶、CX酶纤维二糖葡萄糖苷酶葡萄糖纤维素酶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。实验设计一、实验目的二、实验原理三、所需仪器、材料、用具和药品四、实验的方法和步骤五、分析结果实验设计一、实验目的1、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。2、掌握刚果红染色的机理和操作。实验设计1、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。2、刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。二、实验原理实验设计三、所需仪器、材料、用具和药品1、实验仪器与用具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。2、材料与药品四、实验的方法和步骤实验设计1、配培养基2、灭菌3、土壤取样5、样品稀释6、涂布接种4、选择培养7、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3、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左右腐殖土壤中。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。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）实验设计4、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