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文档简介

1、天水市二中学案 高二年级 理科 生物 专题五 DNA和蛋白质技术课题1 DNA粗提取与鉴定【新课导学】一、基础知识1提取生物大分子的基本思路是选用一定的 或 方法分离具有不同 或 性质(简称理化性质)的 。2DNA的溶解性特点:DNA在 中溶解度不同;据图51分析:DNA在NaCl溶液浓度 时溶解度最小,使用较高浓度的NaCl溶液,可使DNA ;使用浓度为 可使DNA析出。利用DNA 酒精而蛋白质 酒精的原理,可以达到 目的。3DNA的耐受性特点: 能水解蛋白质而不能分解DNA;在 时蛋白质变性沉淀而DNA分子不变性。 能与蛋白质结合瓦解细胞膜而不破坏DNA分子。4DNA的鉴定原理:当鉴定提取

2、出的物质是否是DNA时,需要使用 进行鉴定。在 条件下,该试剂与DNA反应,呈现 色。二、实验设计1实验材料的选取:选取材料时应本着 、 、 的原则。2破碎细胞,获取含DNA的滤液:鸡血:向鸡血细胞液中加入一定量 并玻棒搅拌,用 过滤后,收集 。洋葱:向研钵中加入一定量 和 ,搅拌研磨,用 过滤后,收集滤液。思考:在以上实验中,蒸馏水的作用是 ,洗涤剂的作用是 ,食盐的作用是 。3去除滤液中的杂质:为了 提取的DNA,需要将 进一步处理。课本上三个方案的原理分别是:方案一原理: ;方案二原理: ;方案三原理: 。4DNA的析出:DNA滤液与 混合,静置一段时间后析出的 就是DNA。5DNA的鉴

3、定:取2支洁净的试管,编号甲、乙,各加入等量的 溶液。甲中放入少量白色丝状物,使之溶解。在甲、乙试管中各加4mL ,混合均匀。沸水浴5min,观察颜色变化,甲试管呈现 色。三、操作提示1在鸡血中加入 防止凝固2玻璃棒 搅拌以免 。3二苯胺试剂要 。4为提高DNA纯度,实验中通常使用的洗涤剂有 等。【基础训练】1.在研究DNA的基因样本前,采集来的血样需要蛋白水解酶处理,然后用有机溶剂除去蛋白质。用蛋白水解酶处理血样的目的是( )A.除去血浆中的蛋白质 B.除去染色体上的蛋白质 C.除去血细胞表面的蛋白质 D.除去血细胞中的所有的蛋白质,使DNA释放,便于进一步提纯2与析出DNA粘稠物有关的叙述

4、,不正确的是( )A.操作时缓缓滴加蒸馏水,降低DNA的溶解度 B.在操作A时,用玻璃棒轻缓搅拌,以保证DNA分子完整 C.加蒸馏水可同时降低DNA和蛋白质的溶解度,两者均可析出D.当丝状粘稠物不再增加时,此时NaCl的浓度相当于0.14mol/L3洗涤剂能够瓦解( ),但对DNA没有影响。A.细胞壁 B.细胞膜 C.细胞核 D.细胞质4在沸水浴的条件下,DNA遇( )会被染成蓝色。A.斐林试剂 B.苏丹染液 C.双缩脲试剂 D.二苯胺5DNA的粗提取中,将与滤液体积相等的、冷却的( ),静置23min,溶液中会出现白色丝状物。A.09%的NaCl B.0.14mol/L的NaCl溶液C.质量

5、分数15%的HCl D.体积分数为95%的酒精溶液6.以血液为实验材料时,需要向血液中加入( ),防止血液凝固。A.醋酸钠 B.龙胆紫 C.柠檬酸钠 D.醋酸洋红7.在向溶解DNA的NaCl溶液中,不断加入蒸馏水的目的是( )A.加快溶解DNA的速度 B.加快溶解杂质的速度 C.减少DNA的溶解度,加快DNA析出 D.减小杂质的溶解度,加快杂质的析出8.去除滤液中的杂质时,直接在滤液中加入嫩肉粉,利用嫩肉粉中的( )分解蛋白质。A.胃蛋白酶 B.胰蛋白酶 C.木瓜蛋白酶 D.肠肽酶9填写本实验完成下列实验操作时所用试剂。提取鸡血细胞中核物质 溶解核内DNA: 析出2mol/LNaCl溶液中的D

6、NA DNA粘稠物的再溶解 提取杂质较少的DNA白色乳状丝状物 DNA的鉴定 课题2 多聚酶链式反应扩增DNA片段【新课导学】1PCR原理填写下列表格参与的组分在DNA复制中的作用解旋酶DNA母链合成子链的原料DNA聚合酶引物DNA的两条链是反向平行的,通常将DNA的羟基末端称为 ,而磷酸基团的末端称为 。DNA聚合酶不能 开始合成DNA,而只能 ,因此,DNA复制需要引物。DNA的合成方向总是 。在DNA的复制过程中,复制的前提是 。在体外可通过控制 来实现。在 的温度范围内,DNA的双螺旋结构将解体,双链分开,这个过程称为 。PCR利用了DNA的 原理,通过控制温度来控制双链的解聚与结合。

7、由于PCR过程的温度高,导致DNA聚合酶失活,后来 的DNA聚合酶的发现和应用,大大增加了PCR的效率。PCR反应需要在一定的缓冲溶液中提供: , , , ,同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。2PCR的反应过程PCR一般要经历 循环,每次循环可以分为 、 和 三步。从第二轮循环开始,上一次循环的产物也作为模板参与反应,并且由 延伸而成的DNA单链会与 结合,进行DNA的延伸,这样,DNA聚合酶只能 ,使这段固定长度的序列成指数扩增。3实验操作在实验室中,做PCR通常使用 ,它是一种薄壁塑料管。具体操作时,用 ,按PCR反应体系的配方在 中依次加入各组分,再参照下表的设置设计好PCR仪

8、的循环程序即可。4操作提示为避免外源DNA等因素的污染,PCR实验中使用的 、 、 以及蒸馏水等在使用前必须进行 。PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份,并在 储存。使用前,将所需试剂从冰箱拿出,放在冰块上缓慢融化。在微量离心管中添加反应成分时,移液管上的枪头要 。【基础训练】1DNA分子复制时,解旋的两条链中( )A.仅一条作为复制模板 B.两条链作为模板并复制出两个不同的DNA分子C.两条链作为模板并复制出两个相同的DNA分子D.两条链作为模板,各自合成一条子链,然后两条母链重新结合,两条新链结合2.下列关于DNA复制过程的正确顺序是( )互补碱基对之间氢键断裂 互补碱基对之间形成氢键 DN

9、A分子在解旋酶的作用下解旋 以解旋后的母链为模板进行碱基互补配对 子链与母链盘旋成双螺旋状结构A. B. C. D.3.下列各项过程中,遵循“碱基互补配对原则”的有( )DNA复制 RNA复制 转录 翻译 逆转录A. B. C. D.4.实验室内模拟生物体DNA的复制必需的一组条件是( )酶 游离的脱氧核苷酸 ATP DNA分子mRNA tRNA 适宜的温度 适宜的酸碱度A. B. C. D.5.一个由15N标记的DNA分子,放在没有标记的环境中培养,利用PCR循环5次后标记的DNA分子总数的( )A. 1/10 B. 1/5 C. 1/16 D.1/256.假设PCR反应中,只有一个DNA的

10、片段作为模板,请计算在30次循环后,反应物中大约有多少这样的DNA片段( )A.215 B.230 C.260 D.2317.DNA的合成方向总是( )延伸。A.从DNA分子的左端向右端 B.从DNA分子的右端向左端C.从子链的5,端向3,端 D.从子链的3,端向5,端8.要使PCR反应在体外的条件下顺利地进行,需要严格的控制( )A.氧气的浓度 B.酸碱度 C.温度 D.大气的湿度9.DNA分子经PCR反应循环一次后,新合成的那条子链的脱氧核苷酸的序列应与( )A.模板母链相同 B.非模板母链相同C.两条模板母链相同 D.两条模板母链都不相同10PCR技术是把某一DNA片段在实验条件下,合成

11、许许多多相同片段的一种方法,利用这种技术能快速而特异的扩增任何要求的目的基因或者DNA分子片段,“人类基因组计划”的研究中常用到这种技术。请结合有关知识,回答有关此技术的一些问题:PCR技术能把某一DNA片段进行扩增,依据的原理是: 。在实验条件下,DNA分子进行扩增,除了所要扩增的DNA片段处,还需要 、和 、 等条件。某DNA片段有160个碱基,其中有腺嘌呤35个,若让该DNA分子扩增三次(即复制三次)至少需要腺嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤脱氧核苷酸的数目分别是 和 个。11将大肠杆菌置于含15N的培养基上培养。这样,后代大肠杆菌细胞中的DNA双链均被15N标记。然后将被15N标记的大肠杆菌作为

12、亲代转到普通培养基中,繁殖两代。第一代大肠杆菌DNA贮存的遗传信息与亲代大肠杆菌DNA贮存的遗传信息完全相同的原因是 。如果将第二代大肠杆菌的DNA分子总量作为整体1,其中,带有15N的第二代大肠杆菌DNA分子约占总量的 %。如果将第二代大肠杆菌的DNA含量作为整体1,其中含15N标记的第二代大肠杆菌的DNA含量(脱氧核苷酸单链)约占总量的 %课题3 血红蛋白的提取和分离【新课导学】1凝胶色谱法凝胶色谱法也称做 ,是根据 分离蛋白质的有效方法。凝胶实际上是一些由 构成的多孔球体,在小球体内部有许多贯穿的通道,相对分子质量不同的蛋白质分子通过凝胶时速度不同,相对分子质量较小的蛋白质 进入凝胶内部

13、的通道,路程 ,移动速度 ;而相对分子质量 的蛋白质无法进入凝胶内部的通道,只能在 移动,路程 ,移动速度 。相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。2缓冲溶液缓冲溶液的作用是 。缓冲溶液通常由 溶解于水中配制而成的。生物体内进行的各种生物化学反应都是在一定的pH下进行的,例如:血浆的pH是 ,要在实验条件下准确模拟生物体内的过程,必须保持体外的pH与体内的基本一致。3电泳电泳是指 。许多重要的生物大分子,如多肽、核酸等都具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团会带上 。在电场的作用下,这些带电分子会向着与其所带电荷 的电极移动。电泳利用了待分离样品中各分子 以及分子本身的 、 的不同,使

14、带电分子产生不同的 ,从而实现样品中各种分子的分离。两种常用的电泳方法是 和 ,在测定蛋白质分子量时通常使用 。蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶中的迁移率取决于 以及 等因素。4蛋白质的提取和分离蛋白质的提取和分离一般分为四步: 、 、 和 。5样品处理血液由 和 组成,其中红细胞最多。红细胞中有一种非常重要的蛋白质 ,血红蛋白由 条肽链组成,包括 ,其中每条肽链环绕一个 ,磁基团可携带 。血红蛋白因含有 呈现红色。红细胞的洗涤 洗涤的目的是除去 中的 ,以利于后续步骤的分离纯化。为防止血液凝固,应预先在采血容器中加入 ,采集的血样要及时采用 分离红细胞,然后用胶头吸管吸出上层透明的 ,将下层暗红色的

15、倒入烧杯,再加入 ,缓慢搅拌 ,低速短时间离心,如此重复洗涤三次,直至 ,表明红细胞已洗涤干净。血红蛋白的释放 在 和 作用下,红细胞破裂释放出血红蛋白。分离血红蛋白溶液 将搅拌好的混合溶液离心后,试管中的溶液分为4层。第一层为无色透明的 ,第2层为白色薄层固体,是 ,第3层是红色透明液体,这是 ,第4层是其他杂质的暗红色沉淀物。将试管中的液体用滤纸过滤,除去脂溶性沉淀层,于分液漏斗中静置片刻后,分出下层的红色透明液体。透析 取1mL的血红蛋白溶液装入 中,将透析袋放入盛有300mL的物质的量的浓度为20mmol/L的 中,透析12h。透析可以去除样品中 的杂质,或用于更换样品的 。6凝胶色谱

16、操作第一步要制作 ;第二步要 ,因为 ,所以装柱前需要根据色谱柱的内体积计算所需要的凝胶量。实验所用凝胶是交联葡聚糖凝胶(G75),其中G表示 ;75表示凝胶 ,即每克凝胶膨胀时吸水 g。将凝胶用 充分溶胀后,配成凝胶悬浮液,一次性缓慢倒入色谱柱内,使凝胶装填 并不能有 存在。然后用 充分洗涤平衡12h,使凝胶装填 ;第三步是 。用吸管沿 将样品缓慢加入色谱柱内,不要破坏 。待红色的蛋白质接近 时,用试管连续收集,每试管收集 mL流出液。7.操作提示洗涤红细胞时,离心速度过高或离心时间过长,会使 等一同沉淀。为了加快凝胶膨胀,可以将加入 的湿凝胶用 加热,不仅节约时间,还能除去凝胶中的 和 。

17、凝胶色谱柱中不能存在气泡,原因是气泡会 。【基础训练】1.用凝胶色谱法分离蛋白质时,分子量大的蛋白质( )A.路程较长,移动速度较慢 B.路程较长,移动速度较快C.路程较短,移动速度较慢 D.路程较短,移动速度较快2凝胶色谱法是根据( )分离蛋白质的有效方法。A.分子的大小 B.相对分子质量的大小 C.带电荷的多少 D.溶解度3缓冲液的作用是:在一定范围内,抵制外界的影响来维持( )基本不变。A.温度 B. pH C.渗透压 D.氧气浓度4电泳是指带电粒子在电场的作用下向着与其所带电荷( )的电极移动。A.相同 B.相反 C.相对 D.相向5.哺乳动物和人的成熟的红细胞中的( )与氧气的运输有

18、关。A.血红蛋白 B.肌红蛋白 C.肌动蛋白 D.肌球蛋白6血液由血浆和各种血细胞组成,其中( )的含量最多。A.白细胞 B.血小板 C.红细胞 D.淋巴细胞7为防止血液凝固,在采血容器中要预先加入抗凝血剂( )。A. NaCl B.甲苯 C.蒸馏水 D.柠檬酸钠8将搅拌好的混合液转移到离心管中,离心后,可以明显看到试管中的溶液分为4层,其中第3层是( )A.无色透明的甲苯层 B.脂溶性物质的沉淀层 C.血红蛋白的水溶液 D.其他杂质的暗红色沉淀物9.选用红细胞作分离蛋白质的实验材料,下列是其优点的是(多选) ( )A血红蛋白是有色蛋白 B红细胞无细胞核C红细胞蛋白质含量高 D红细胞DNA含量

19、高10.下列操作正确的是( )A. 分离红细胞时采用低速长时间离心 B. 红细胞释放出血红蛋白只需要加入蒸馏水就可C. 分离血红蛋白溶液是低速短时间离心 D. 透析时要用20mmol/l的磷酸缓冲液,透析12h11.在装填凝胶柱时,不能有气泡存在的原因是 ( )A.气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分离效果 B.气泡阻碍蛋白质的运动C.气泡与蛋白质发生化学反应 D.气泡在装填凝胶的时候,使凝胶不紧密12.科学家发现家蝇体内存在一种抗菌活性蛋白。这种蛋白质具有极强的抗菌能力,受到研究者重视。(1)分离该抗菌蛋白可用电泳法,其原理是根据蛋白质分子的 、大小及形状不同,在电场中的 不同而实现分

20、离。 (2)可用金黄色葡萄球菌来检验该蛋白的体外抗菌特性。抗菌实验所用培养基中的牛肉膏和蛋白胨主要为细菌生长提供 和 。 (3)分别在加入和未加入该抗菌蛋白的培养基中接种等量菌液。培养一定时间后,比较两种培养基中菌落的 ,确定该蛋白质的抗菌效果。(4)细菌培养常用的接种方法有 和 。实验结束后,对使用过的培养基应进行 处理。专题六 植物有效成分的提取课题1 植物芳香油的提取【新课导学】一、基础知识1.天然香料的主要来源是 和 ,另外还有 。2植物芳香油的特点是 ,易溶于 溶剂,成分复杂,以 化合物及其衍生物为主。3植物芳香油的提取方法有 、 、 等,而具体采用哪种提取方法要根据 来决定。4 是

21、植物芳香油提取的常用方法。原理:水蒸气可将 的芳香油携带出来形成 混合物,冷却后水和油分层。方法:根据原料放置位置,水蒸气蒸馏法划分为 、 、 。不足:有些原料不适宜于水蒸气蒸馏,如柑橘、柠檬等易 ,有效成分容易水解。5萃取法:原理:芳香油易溶于有机溶剂, 挥发后得到芳香油。如 、酒精、乙醚等。方法:原料浸泡在溶剂中得到浸泡液 挥发芳香油。不足:有机溶剂必须事先 ,除去其中的 ,否则会影响芳香油的质量。二、实验设计1.玫瑰精油化学性质稳定,难溶于 ,易溶于 ,能随 一同蒸馏。2.填写下列实验流程图:加入氯化钠的目的是: 。加入无水硫酸钠的目的是: ,再通过 方法去除。3.橘皮精油的主要成分是

22、,其有效成分在用 法提取时容易发生部分水解,使用 法提取时原料容易焦糊,所以一般采用 法提取橘皮精油。4填写下列实验流程图:新鲜的橘皮中含有大量的 ,如果直接压榨,出油率较低。为了提高出油率,需要将柑橘皮 ,并用 。浸泡好的橘皮用 彻底漂洗干净、沥干。压榨时要加入 和 ,目的是促进 。三、操作提示1.蒸馏时许多因素都会影响产品的品质。例如, ,产品品质就比价差。如果要提高品质,就需要 2.橘皮在石灰水中的浸泡时间为 以上。橘皮要浸透,这样压榨时 。【基础训练】1.下面不能用于提取芳香化合物的是( )A.杏仁 B.真菌 C.玫瑰花 D.细菌2.玫瑰精油提取的最适方法是( )A.萃取法 B.水蒸气

23、蒸馏法 C.压榨法 D.离心法3.如果植物的有效成分易水解,则不宜采用哪种提取方法( )A.压榨法 B.萃取法 C.蒸馏法 D.渗析法4.芳香油的提取方法主要分为三种:蒸馏法、萃取法和压榨法。以下关于提取方法的选取认识中,错误的是( )A.水蒸气蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油B.压榨法适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取C.若植物有效成分易水解,应采用水蒸气蒸馏法D.提取玫瑰精油和橘皮精油的实验流程中共有的操作是分液5.蒸馏时要提高产品质量,应采取的措施是( 双选) ( )A提高蒸馏温度 B严控蒸馏温度C缩短蒸馏时间 D延长蒸馏时间 6.柑橘、柠檬芳香油的制备通常不采用水蒸气蒸

24、馏法,是因为()水中蒸馏会导致原料焦糊 柑橘、柠檬芳香油易溶于水会使芳香油的有效成分水解 所需实验装置复杂A B C D7.在用水蒸气蒸馏法制取玫瑰乳浊液提纯过程中,先后使用NaCl、无水Na2SO4,其作用分别是()A分层、吸水B溶解、吸水 C吸水、分层 D分层、萃取8.下列不属于橘皮精油提取中应注意事项的是()A橘皮在石灰水中浸泡时间为10小时以上B橘皮要浸透,从而压榨时不会滑脱C压榨液的黏稠度要高,从而提高出油率D为了使橘皮油与水分离,可加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4,并调节pH为789柠檬油是植物芳香油中的一种,它是一种广谱性的杀虫剂,它可杀死蚊子、苍蝇

25、、蟑螂和臭虫等传染病的害虫,以及危害粮食、蔬菜的常见害虫,包括幼虫、蛹等,被称为一种绿色杀虫剂。(1)柠檬油的挥发性 ,易溶于 ,比重较 。(2)提取柠檬油常见的原料是柠檬花与柠檬果皮,嫩的花朵在蒸馏过程中,精油易被水蒸气分子破坏。所以可采用 法。柠檬果皮香精油的提取适宜采用 法,此种方法是通过 将液相从固液两相混合物中分离出来,必经步骤为:柠檬皮 A B 水洗浸泡清洗装料压榨和喷淋糊状压出液C高速离心静止分层分液柠檬精油A是 ,目的是 。B是 ,目的是 。(3)采用柠檬油作为杀虫剂,可以解决其他杀虫剂给人类带来的隐患,其突出的优点是 。 (4)从生产绿色食品的要求出发,写出防治害虫的三种方法

26、: 、 、 。10.分析下面的图,回答有关问题。(1)写出上图中数字所代表的含义。1: ; 2: ;3: 。(2)在上图中用箭头表示水的流向。(3)该装置为 蒸馏装置,其原理是 ,按原料放置的位置,对于玫瑰精油的提取,属于 蒸馏。此过程中,使用的有机溶剂为 。(4)分离后的油层中,有一定的水分,此时可加入 进行吸水,放置过夜。(5)某同学采用1.5 kg的玫瑰花瓣,出油为45 g,则出油率为 。专题2 胡萝卜素的提取一、基础知识1.胡萝卜素是 ,化学性质比较 ,不溶于水,微溶于 ,易溶于 等有机溶剂。根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为、三类。 其中 是最主要的组成成分。与-胡萝卜素化学结构类似

27、的胡萝卜素约有100多种,它们大多存在于蔬菜中。 等蔬菜是提取天然-胡萝卜素的原料。2.工业生产上,提取天然-胡萝卜素的方法主要有三种,一是从 中提取,二是从 中获得,三是利用 生产。本课题所提供的方法只能提取胡萝卜素的 ,若要获得-胡萝卜素,还需要进一步的 。二、实验设计1.提取胡萝卜素的实验流程有 、 、 、 、 、 。2.有机溶剂分为 和 两种。 和 能够与水混溶,是水溶性有机溶剂;石油醚、 、乙醚、苯、 等不能与水混溶,称为水不溶性有机溶剂。3.萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有 ,能够充分溶解胡萝卜素,并且 。此外还需要考虑 、 、是否易燃、有机溶剂是否能从 、 等问题。4.萃取的效率主

28、要取决于 ,同时还受到 。一般来说 。因此萃取前,要将胡萝卜进行 。5.萃取过程应该避免 采用 。这是因为 ,直接使用明火加热容易引起 。为了防止加热时有机溶剂挥发,还要在加热瓶口安装 。萃取液的浓缩可直接使用 。在浓缩之前,还要进行 ,除去 。三、操作提示1.新鲜的胡萝卜含有大量的水分,在干燥时要注意 ,温度太高、干燥时间太长会导致 。2.胡萝卜干燥的速度和效果与 、 有关。如果有条件,可以使用 ,也可以用 。3.将提取的胡萝卜素粗品通过 进行鉴定。在滤纸下端距底边 处做一基线,在基线上取四点,用最细的 分别吸取 溶解在石油醚中的 和 ,在A、D和B、C点上点样。点样应该 ,每次点样后,可用

29、 ,注意保持 。等滤纸上的点样液 ,将 ,置于装有1cm深的 的 玻璃瓶中。等各种色素完全分开后,取出滤纸,让石油醚自然挥发后,观察结果。植物芳香油提取三种方法的比较比较项目实验原理方法步骤适用范围水蒸气蒸馏法利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来水蒸汽蒸馏分离油层除水过滤提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中,蒸发后得到芳香油粉碎、干燥萃取、过滤浓缩原料颗粒尽可能细小,能充分浸泡在有机溶剂中压榨法通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油石灰水浸泡、漂洗压榨过滤静置再次过滤适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取【基础训练】1.当人体缺乏某种维生素时,胡萝卜素可在体内转化形成,这种维生素是( )A.维生素A B.维生素B C.维生素C D.维生素D2.下列有关胡萝卜素的叙述,错误的是( )A.胡萝卜素是一种化学性质稳定,溶于水,不溶于乙醇的物质B.胡萝卜是提取天然胡萝卜素的原料C.微生物的发酵生产是工业提取胡萝卜素的方法之一D.提取后,干燥过程中,时间不能太长,温度不能太高3.对胡萝卜素的提取

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