人教版生物选修一练习专题2 课题3 分解纤维素的微生物的分离.docx
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人教版生物选修一练习专题2课题3分解纤维素的微生物的分离
课题3 分解纤维素的微生物的分离
题型一 纤维素及纤维素酶的相关知识
1．下列关于纤维素的叙述中，不正确的是（ ）
A．纤维素是由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物
B．纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，是因为这些微生物能产生纤维素酶
C．植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素
D．自然界中的各种生物均能把纤维素分解成葡萄糖，从而作为生物体的能量来源
[答案] D
[解析] 纤维素是由葡萄糖聚合形成的多聚体，属于高分子化合物，A正确；土壤中有些微生物能产生纤维素酶，将纤维素分解成葡萄糖供自身生命活动需要，B正确；纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素，C正确；自然界中只有能产生纤维素酶的生物才能把纤维素分解成葡萄糖，从而作为生物体的能量来源，D错误。
2．下列关于纤维素的说法，不正确的是（ ）
A．纤维素是白色、无味的物质
B．纤维素是不具还原性的物质
C．纤维素可以发生水解反应，水解的最终产物是葡萄糖
D．纤维素可以在人体内水解，转化为葡萄糖经过肠壁吸收进入血液
[答案] D
[解析] 纤维素为白色、无味的纤维状结构物质，属于多糖，没有还原性，其水解的最终产物是葡萄糖，A、B、C正确；人体不能消化水解纤维素，但食物中的膳食纤维具有刺激胃肠蠕动、促进消化液分泌的功能，被称为第七营养素，D错误。
3．下列关于纤维素酶的说法，错误的是（ ）
A．纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分
B．纤维素酶最终可把纤维素分解成葡萄糖
C．纤维素酶可用于去掉植物细胞的细胞壁
D．葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖
[答案] D
[解析] 纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，即C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶，A正确；纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖，B正确；植物细胞细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，因此纤维素酶可用于去掉植物细胞的细胞壁，C正确；根据酶的专一性，葡萄糖苷酶只能将纤维二糖分解成葡萄糖，D错误。
4．微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是（ ）
A．C1酶和CX酶
B．C1酶和葡萄糖苷酶
C．CX酶和葡萄糖苷酶
D．C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶
[答案] A
[解析] 纤维素酶属于复合酶，至少包含C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分，其中C1酶和CX酶可使纤维素分解成纤维二糖。
题型二 纤维素分解菌的筛选原理
5．纤维素分解菌的筛选原理是（ ）
A．刚果红可以与纤维素形成红色复合物
B．刚果红可以与水解后的纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物
C．刚果红可以与纤维素酶形成红色复合物
D．刚果红可以与纤维素分解菌结合形成红色复合物
[答案] A
[解析] 刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应，A正确，B错误；刚果红也不与纤维素酶或者纤维素分解菌结合形成红色复合物，C、D错误。
6．要将能分解纤维素的细菌从土壤中分离出来，应将它们接种在（ ）
A．加入指示剂的鉴别培养基上
B．含有蛋白胨的固体培养基上
C．只含纤维素粉而无其他碳源的选择培养基上
D．含四大营养要素的培养基上
[答案] C
[解析] 选择纤维素分解菌的培养基中应含有该种菌生长发育所需的营养条件，同时抑制或阻止其他种类微生物生长，C正确。
题型三 纤维素分解菌的筛选实验
7．从土壤中分离获得纤维素分解菌的步骤是（ ）
①土壤取样 ②梯度稀释 ③选择培养 ④涂布培养
⑤筛选菌株
A．①②③④⑤ B．①③②④⑤
C．①②④③⑤ D．①④②③⑤
[答案] B
[解析] 从土壤中分离获得纤维素分解菌的实验流程是土壤取样→选择培养（增大纤维素分解菌的浓度）→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上（即涂布培养）→挑选产生透明圈的菌落（即筛选菌株），即①③②④⑤，B正确。
8．使用液体选择培养基培养纤维素分解菌的目的是（ ）
①用液体选择培养基可获得大量纤维素分解菌 ②用液体培养基便于稀释涂布平板 ③纤维素分解菌只能在液体培养基中生长 ④用液体培养基可鉴别纤维素分解菌
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
[答案] A
[解析] 使用液体选择培养基培养纤维素分解菌，一方面可以获得大量纤维素分解菌，另一方面便于稀释涂布平板，①②正确；纤维素分解菌也可以在固体培养基上生长，③错误；鉴别纤维素分解菌使用的是固体培养基，④错误。
因此，正确的是①②，故选A。
9．下列对刚果红染色法的叙述，不正确的是（ ）
A．可以先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应
B．可以在倒平板时就加入刚果红
C．既可以先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，也可以在倒平板时就加入刚果红
D．可以将刚果红与培养基中的其他物质混合后再灭菌倒平板
[答案] D
[解析] 刚果红染色法一般有两种：
一种是先培养微生物长出菌落后，再加入刚果红进行颜色反应；一种是配制好培养基灭菌后，倒平板时加入灭菌处理的刚果红，再接种微生物培养，直至产生透明圈，A、B、C正确，D错误。
10．在加入刚果红的培养基中会出现透明圈，产生的透明圈是（ ）
A．刚果红与纤维素形成的复合物
B．刚果红与纤维二糖形成的复合物
C．纤维素分解后形成的葡萄糖导致的
D．以纤维素分解菌为中心形成的
[答案] D
[解析] 刚果红可以与纤维素结合形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
葡萄糖不会导致透明圈形成。
11．要测定纤维素酶的活性，常用的方法是（ ）
A．对纤维素进行定量测定
B．对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定
C．对纤维素酶分解纤维素后所产生的纤维二糖进行定量测定
D．对纤维素分解菌进行定量测定
[答案] B
[解析] 鉴别培养基上形成的透明圈中的菌落只是对分解纤维素的微生物进行的初步筛选，为确定得到的是纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验，并且进行纤维素酶的测定，测定方法一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。
12．反刍动物能以富含纤维素的草料为食，是因为它们有特殊的器官——瘤胃，瘤胃中生活着许多微生物，其中有一些微生物能分解纤维素，反刍动物胃内这些分解纤维素的微生物的代谢类型最可能是（ ）
A．自养需氧型 B．异养厌氧型
C．异养需氧型 D．自养厌氧型
[答案] B
[解析] 反刍动物的瘤胃中缺氧，其中分解纤维素的微生物的代谢类型最可能是异养厌氧型，B正确。
13．回答下列有关纤维素分解菌的分离和鉴定实验的问题。
（1）将流程图补充完整。
①___________________ ②_____________________
③________________________________________________________________
④________________________________________________________________
（2）土壤取样：
采集土样时，应选择富含__________的环境。
（3）选择培养的方法是称取土样20g，在无菌条件下加入装有30mL选择培养基的锥形瓶中，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________，选择培养的目的是______________________________。
（4）为了确定分离到的是纤维素分解菌，还需要进行____________的实验，纤维素酶的发酵方法有________发酵和________发酵两种。
纤维素酶的测定方法是对纤维素酶分解滤纸等物质中的纤维素后所产生的________进行定量测定。
[答案]
（1）①选择培养 ②梯度稀释 ③将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 ④挑选产生透明圈的菌落
（2）纤维素
（3）摇床 混浊 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
（4）发酵产纤维素酶 液体 固体 葡萄糖
14．如图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工作流程，请回答相关问题：
（1）自然界中①环节需要的微生物大多分布在________________的环境中。
将从土壤中获得的微生物培养在以________为唯一碳源，并加入________的培养基上，筛选周围有________的菌落。
（2）纤维素酶是一种复合酶，至少包括____________________________三个组分，提取的酶首先要检测________，以便更好地将酶用于生产实践。
（3）在用稀释涂布平板法对分离的纤维素分解菌数目进行统计时，用菌落数估算的结果往往比实际活菌数少的原因是_____________________________。
（4）生产中可以满足④环节的常见菌种是________。
为了确保⑤环节成功，后期的发酵装置要保证________条件。
[答案]
（1）富含纤维素（其他[答案]合理也可，如落叶较多等） 纤维素 刚果红 透明圈
（2）C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶 酶的活力（或活性）
（3）当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，导致统计的菌落数往往比活菌的实际数目低
（4）酵母菌 密闭（或无氧）
[解析]
（1）自然界中①环节所需要的微生物能产生纤维素酶，这样的微生物大多分布在富含纤维素的环境中，可用纤维素为唯一碳源的选择培养基培养获得。
为鉴定纤维素分解菌，可向培养基中加入刚果红染料，刚果红能与纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，刚果红—纤维素复合物就无法形成，若存在纤维素分解菌，菌落周围会形成透明圈。
（2）纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶三个组分。
提取的酶首先要检测酶的活性。
（3）用稀释涂布平板法对分离的纤维素分解菌数目进行统计时，当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，也就是每个菌落可能不止由一个细菌形成的，导致统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。
（4）酒精发酵常用的菌种是酵母菌，酵母菌无氧呼吸产生乙醇和CO2，所以为了确保获得产物乙醇，⑤环节要注意后期使发酵装置密闭。
1．为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基（成分如表所示）。
下列关于培养基甲和乙能否用于分离和鉴别纤维素分解菌的说法，正确的是（ ）
酵母膏
无机盐
淀粉
纤维素粉
琼脂
CR溶液
水
培养基甲
＋
＋
＋
＋
－
＋
＋
培养基乙
＋
＋
＋
－
＋
＋
＋
注：
“＋”表示有，“－”表示无。
A．培养基甲能，培养基乙不能
B．培养基甲不能，培养基乙能
C．培养基甲和乙都能
D．培养基甲和乙都不能
[答案] D
[解析] 利用以纤维素作为唯一碳源的选择培养基可以筛选出分解纤维素的细菌；鉴别纤维素分解菌的培养基为含有纤维素的固体培养基，且培养基中需加入刚果红染料。
2．下列关于尿素分解菌和纤维素分解菌的分离与鉴定的叙述，错误的是（ ）
A．分离尿素分解菌需要以尿素为唯一的氮源
B．尿素分解菌能产生脲酶，纤维素分解菌能产生纤维素酶
C．两个过程中都需要梯度稀释
D．刚果红染色法也可以用于筛选尿素分解菌
[答案] D
[解析] 分离尿素分解菌的培养基以尿素为唯一氮源，A正确；尿素分解菌和纤维素分解菌分别产生脲酶和纤维素酶，B正确；由于样品中目的菌的浓度较大，所以都要进行梯度稀释，C正确；刚果红染色法仅能用于纤维素分解菌的筛选，D错误。
3．分离出的微生物还要进行鉴定，而微生物的鉴定需要鉴别培养基，下列不是鉴别培养基的是（ ）
A．加入酚红的培养基
B．加入刚果红的培养基
C．加入伊红和美蓝的培养基
D．加入纤维素粉的培养基
[答案] D
[解析] 鉴别培养基是根据微生物的代谢特点在培养基中加入一些指示剂或化学药品配制而成的，如酚红、伊红和美蓝、刚果红等，它们可与微生物的代谢产物或培养基中的成分发生特定的反应，从而鉴别目标微生物，A、B、C正确；而纤维素粉没有此种功能，由其配制而成的培养基为选择培养基，D错误。
4．下列关于分离纤维素分解菌的实验的叙述，错误的是（ ）
A．经选择培养后将样品直接涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
B．选择培养这一步可省略，但培养出的纤维素分解菌较少
C．加入刚果红可以在倒平板时和长出菌落后进行
D．鉴别纤维素分解菌的原理是纤维素分解后的产物不能和刚果红形成红色复合物
[答案] A
[解析] 经选择培养后需要进行梯度稀释才可将稀释液涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上，A错误；选择培养这一步可以省略，但培养出的纤维素分解菌较少，B正确；常用的刚果红染色法有两种：
一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应；另一种是在倒平板时就加入刚果红，C正确；鉴别纤维素分解菌的原理是纤维素分解后的产物不能和刚果红形成红色复合物，D正确。
5．下列关于纤维素分解菌分离实验的叙述，正确的是（ ）
A．分离分解纤维素的微生物时可把纤维素作为唯一氮源
B．该实验中选择培养基与鉴别培养基均为液体培养基
C．选择培养的主要目的是增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离得到所需要的微生物
D．用刚果红染色法筛选纤维素分解菌时使用到的培养基属于选择培养基
[答案] C
[解析] 分离分解纤维素的微生物时可把纤维素作为唯一碳源，A错误；该实验中鉴别培养基为固体培养基，B错误；选择培养基可以允许特定种类的微生物生长，同时抑制其他种类的微生物生长，在该实验中，选择培养的主要目的是增加纤维素分解菌的浓度，C正确；用刚果红染色法筛选纤维素分解菌时使用到的培养基属于鉴别培养基，D错误。
6．利用农作物秸秆等纤维质原料生产的乙醇，经加工可制成燃料乙醇，从而减少了对石油资源的依赖，如图为生产燃料乙醇的简要流程，据图分析错误的一项是（ ）
A．要得到微生物A，最好选择富含纤维素的土壤采集土样
B．图中②过程常用的微生物B是酵母菌
C．微生物A和微生物B可利用的碳源相同
D．可用纤维素酶制剂代替微生物A起作用
[答案] C
[解析] 根据图解可知，微生物A的碳源是纤维素，故要想获得微生物A，最好选择富含纤维素的土壤采集土样，A正确；图中②过程表示生产乙醇的过程，常用的微生物是酵母菌，B正确；微生物A所用碳源为纤维素，微生物B所用碳源为纤维素降解物，C错误；微生物A之所以能利用纤维质原料是因为其含有纤维素酶，故可用纤维素酶制剂代替微生物A起作用，D正确。
7．下列关于刚果红染色法的说法，正确的是（ ）
A．先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，不需用氯化钠溶液洗去浮色
B．倒平板时加入刚果红，可在灭菌后按照每100mL培养基加入1mL的比例加入刚果红溶液，混匀后倒平板
C．刚果红染色后，纤维素分解菌菌落周围出现红色
D．倒平板时就加入刚果红，长期培养，刚果红有可能被其他微生物分解形成透明圈
[答案] D
[解析] 先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，需用氯化钠溶液洗去浮色，若在倒平板时加入刚果红，则不需要用氯化钠溶液洗去浮色，A错误；倒平板时加入刚果红，可配制质量浓度为10mg/mL刚果红溶液，灭菌后按照每200mL培养基加入1mL的比例加入刚果红溶液，混匀后倒平板，B错误；在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，C错误；倒平板时就加入刚果红，因为有些微生物能降解色素，长期培养，刚果红有可能被其他微生物分解形成透明圈，D正确。
8．原油中含有大量有害的、致癌的多环芳烃。
土壤中有些细菌可以以原油中的多环芳烃为碳源，在培养基中形成分解圈。
为筛选出能高效降解原油的菌种，某小组同学设计了相关实验。
下列有关叙述不正确的是（ ）
A．应配制被原油污染土壤的土壤稀释液备用
B．配制以多环芳烃为唯一碳源的选择培养基
C．将土壤稀释液灭菌后接种到选择培养基上
D．在选择培养基上能形成分解圈的为所需菌种
[答案] C
[解析] 筛选能够利用多环芳烃为碳源的菌种，则在被原油污染的土壤中应该含有，所以配制来源于被原油污染的土壤稀释液，A正确；配制选择培养基，该培养基与通用培养基成分的主要区别是以原油（多环芳烃）为唯一碳源，B正确；在无菌环境下，将土壤稀释液接种到选择培养基上，将土壤稀释液灭菌后会杀死原有菌种，C错误；题干有个信息“有些细菌可以以原油中的多环芳烃为碳源，在培养基中形成分解圈”，所在选择培养基上能形成分解圈的即为所需菌种，D正确。
9．如图为纤维素分解菌培养基的配方，请回答下列问题：
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
（1）根据图中配方配制的培养基是________（填“液体”或“固体”）培养基，原因是________________。
（2）这个培养基通过______________________实现对纤维素分解菌的选择作用，此外在培养过程中要将培养瓶放置在摇床上，其目的是_________________。
（3）据图分析培养基的配方中添加了多种无机盐成分，其作用包括________________________________。
（4）若将此培养基配方改为纤维素分解菌的鉴别培养基，还需要在配制培养基时添加的成分有________________。
在选择培养后，要将样品接种在鉴别培养基上，请简述接种过程：
________________________________________。
[答案]
（1）液体 没有添加凝固剂
（2）以纤维素粉为唯一碳源 增加溶氧量，促进菌体与营养物质充分接触，利于菌体快速繁殖
（3）提供氮源，作为缓冲物质调节酸碱平衡，提供无机营养
（4）刚果红、琼脂 在无菌操作条件下，取菌液进行梯度稀释后，将不同稀释度的菌液分别用涂布器均匀涂布在固体平板上
[解析]
（1）图中配方内不含琼脂等凝固剂，按图中配方配制的培养基属于液体培养基。
（2）配方中的碳源只有纤维素粉，通过纤维素粉这一碳源对纤维素分解菌进行选择；将培养瓶放置在摇床上培养可以增加培养基内的溶氧量，同时使菌体与培养液充分接触，有利于菌体快速繁殖。
（3）培养基中添加的无机盐的作用有：
提供氮源，提供无机营养，作为缓冲物质调节培养基的酸碱平衡。
（4）若要将此培养基改为纤维素分解菌的鉴别培养基，需要在制备培养基时添加刚果红染液，并加入琼脂制成固体培养基，接种后观察透明圈的情况。
接种过程如下：
在无菌操作条件下，将菌液进行梯度稀释后，将不同稀释度的菌液分别用涂布器均匀涂布在培养基的表面。
10．纤维素酶是一种复合酶，能将纤维素分解为葡萄糖，刚果红能够和纤维素结合形成一种红色的复合物，当纤维素被分解时，红色物质消失，形成透明圈，过程如图甲所示。
据此，某实验小组为了研究pH对纤维素分解菌产生的纤维素酶活性的影响，将纤维素分解菌分别接种在pH不同的刚果红—纤维素培养基中，通过观察出现透明圈的最早时间和24h后透明圈直径的大小来判断纤维素酶活性的高低，实验流程如图乙所示：
根据题意，回答下列问题：
（1）实验流程中，选择培养的目的是________________________。
选择培养基中应该加入________作为唯一的碳源，另外还要加入的基本营养物质有______________________________________。
（2）为了说明选择培养基对纤维素分解菌起到了选择的作用，应怎样设置对照实验？
__________________________________。
（3）根据流程图可知，将纤维素分解菌接种到培养基上所用的方法为________________________。
本实验中该接种方法所用的培养基从物理状态看，属于________培养基。
（4）该实验小组设置了pH分别为6、7、8的三组实验进行观察，得到了如下的实验结果：
pH
出现透明圈的最早时间/h
24h后透明圈的直径/cm
6
6
4.42
7
10
3.66
8
24
1.33
通过上述结果可知，该实验的自变量是______，因变量是________________，纤维素分解菌更适合在偏________（填“酸”“碱”或“中”）性环境下生长。
[答案]
（1）增加纤维素分解菌的浓度 纤维素 氮源、水和无机盐
（2）将培养基中纤维素改为葡萄糖，其他条件都相同
（3）稀释涂布平板法 固体
（4）pH 出现透明圈的最早时间以及24h后透明圈的直径大小 酸
[解析]
（1）筛选纤维素分解菌要使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基进行筛选，培养基中营养物质主要有：
碳源、氮源、水和无机盐等，选择培养的目的是富集纤维素分解菌，增加纤维素分解菌的浓度。
（2）将培养基中的纤维素改为葡萄糖，其他条件与筛选纤维素分解菌的选择培养基相同，这样的培养基大多数微生物都可以生存，可以利用葡萄糖为碳源或能源，与选择培养基对照即可说明选择培养基对纤维素分解菌起到了选择的作用。
（3）固体培养基上的接种方法有稀释涂布平板法和平板划线法。
根据流程图可知，将纤维素分解菌接种到培养基上所用的是稀释涂布平板法。
（4）据表分析：
该实验的自变量是pH，因变量是出现透明圈的最早时间及24h后透明圈直径的大小，根据出现透明圈的时间和大小可以判断纤维素分解菌更适合在偏酸性的环境中生存。
11．人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃，可用来发酵处理秸秆，提高秸秆的营养价值。
为了增强发酵效果，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究。
请回答下列问题：
（1）在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是________（填序号）。
①酒精灯 ②培养皿 ③显微镜 ④无菌水
（2）在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是__________________________________________。
（3）向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是______________________________。
（4）刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。
研究人员在刚果红培养基平板上，筛选到了几株有透明降解圈的菌落（如图）。
图中降解圈大小与纤维素酶的______________有关。
图中降解纤维素能力最强的菌株是________（填图中序号）。
（5）研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4，在不同温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果如图所示，推测菌株________更适合用于人工瘤胃发酵，理由是__________________________________________________。
[答案]
（1）③
（2）培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果
（3）避免培养基污染棉塞
（4）量与活性 ①
（5）J4 发酵过程会产热和产酸，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高
[解析]
（1）样品稀释需要无菌水，涂布平板需要培养皿，均需在酒精灯火焰附近操作，两者都不需要显微镜，③符合题意。
（2）涂布平板时只能取少量菌悬液滴加到培养基表面，菌悬液量过多会导致菌体堆积，影响分离效果。
（3）分装培养基时，试管口若粘附有培养基，则需用酒精棉球擦净，以免污染棉塞。
（4）当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素红
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