名師課件：高中生物人教版 選擇性必修三第一章第2節(jié)（一）微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)

第2節(jié)微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用一微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)第1章發(fā)酵工程2023/1/132023/1/13？問題探討

向經(jīng)過殺菌處理的牛奶中添加某些對人體有益的細(xì)菌，再經(jīng)過發(fā)酵就可以制成酸奶，由于制作工藝并不復(fù)雜，一些人會在家里自制酸奶，自制酸奶雖然方便，但是食用自制酸奶導(dǎo)致腸胃不適的事件屢見不鮮，主要原因是在制作過程中有雜菌混入。那么，怎樣才能保證無處不在的雜菌不混入發(fā)酵物中呢？酸奶

應(yīng)該先對制作用具和原料進(jìn)行滅菌處理，再接種純的菌種，并控制發(fā)酵條件，避免雜菌進(jìn)入。2023/1/13微生物：難以用肉眼觀察的微小生物的統(tǒng)稱。無細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物原核生物真核生物病毒：SARS病毒、新冠病毒等RNA病毒；T2噬菌體等DNA病毒。細(xì)菌：藍(lán)細(xì)菌、大腸桿菌、乳酸菌等；放線菌：衣氏放線菌等。真菌：酵母菌、毛霉等；原生生物：草履蟲、變形蟲等。2023/1/13

防止雜菌污染，獲得純凈的微生物培養(yǎng)物是研究和應(yīng)用微生物的前提，也是發(fā)酵工程的重要基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物的條件：①要為人們需要的微生物提供合適的營養(yǎng)和環(huán)境條件；②要確保其他微生物無法混入，并將需要的微生物分離出來。2023/1/13一、培養(yǎng)基的配置1.培養(yǎng)基的概念和類型（1）概念：人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)，即培養(yǎng)基。（2）培養(yǎng)基的作用：用以培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。2023/1/13（3）培養(yǎng)基的類型標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基種類培養(yǎng)基特點(diǎn)作用物理性質(zhì)固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂微生物的分離與鑒定，活菌計(jì)數(shù)，保藏菌種半固體培養(yǎng)基容器放倒不致流出，劇烈震動則破散觀察微生物的運(yùn)動、分類鑒定液體培養(yǎng)基不加凝固劑常用于工業(yè)生產(chǎn)功能選擇培養(yǎng)基根據(jù)某種微生物的特殊營養(yǎng)要求配置選擇分離鑒別培養(yǎng)基加入能與目的菌的代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑鑒定成分來源天然培養(yǎng)基含化學(xué)成分不明確的天然物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基用已知的化學(xué)物質(zhì)配制分類鑒定2023/1/132.培養(yǎng)基的配制（1）基本成分：水、碳源、氮源、無機(jī)鹽。碳源無機(jī)碳源：CO2、CO32-、HCO3-。有機(jī)碳源：葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等。自養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物氮源無機(jī)氮源：NH4＋、NO3-、NH3等。有機(jī)氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等。注意：含C、H、O、N的有機(jī)物是異養(yǎng)型微生物的碳源、氮源、能源。如氨基酸等。2023/1/13

為什么培養(yǎng)基需要氮源？

培養(yǎng)基中的氮元素是微生物合成蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)所必需的。2023/1/13（2）特殊需求：某些微生物對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及O2的需求。特殊營養(yǎng)物質(zhì)：維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等。（牛肉膏、酵母膏、蛋白胨中含有）①培養(yǎng)乳酸桿菌時，需要在培養(yǎng)基中添加維生素；②培養(yǎng)霉菌時，需要將培養(yǎng)基調(diào)至酸性；③培養(yǎng)細(xì)菌時，需要將培養(yǎng)基調(diào)至中性或弱堿性；④培養(yǎng)厭氧微生物時，需要提供無氧的條件。2023/1/13二、無菌技術(shù)獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染。

無菌技術(shù)應(yīng)圍繞著如何避免雜菌的污染展開，主要包括消毒和滅菌。

消毒和滅菌工作的兩個方面：（1）對實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手，進(jìn)行清潔和消毒。（2）將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進(jìn)行滅菌。注意：避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸。為了避免周圍環(huán)境中微生物的污染，操作都應(yīng)在超凈工作臺并在酒精燈火焰附近進(jìn)行。2023/1/13

無菌技術(shù)除用來防止實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么作用？

無菌技術(shù)還能有效避免操作者被微生物感染。2023/1/131.消毒（1）概念：指使用較為溫和的物理、化學(xué)或生物等方法殺死物體表面或內(nèi)部一部分微生物。（2）常用的消毒方法①煮沸消毒法：100℃煮沸5～6min，可以殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢。②巴氏消毒法：62～65℃下消毒30min或80～90℃處理30s～1min，適合一些不耐高溫的液體，如牛奶?？梢詺⑺琅Ｄ讨械慕^大多數(shù)微生物，并且不破壞牛奶的營養(yǎng)成分。③化學(xué)藥劑消毒法：用70%酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等。④紫外線消毒法：接種室、接種箱或超凈工作臺在使用前可用紫外線照射30min。在照射前，適量噴灑石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加強(qiáng)消毒效果。2023/1/132.滅菌（1）概念：指使用強(qiáng)烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。（2）常用的滅菌方法①濕熱滅菌：利用沸水、流通蒸汽或高壓蒸汽進(jìn)行滅菌的方法。高壓蒸汽滅菌效果最好，100kPa、121℃下維持15～30min，常用于培養(yǎng)基、無菌水等的滅菌。②干熱滅菌：將滅菌物品放入密閉容器如干熱滅菌箱，在160～170℃的熱空氣中維持2～3h。常用于耐高溫的和需要保持干燥的物品（如玻璃器皿、金屬用具等）。③灼燒滅菌：將微生物的接種工具，如涂布器、接種環(huán)、接種針或其它金屬用具，直接在酒精燈火焰的充分燃燒層（外焰）灼燒，可以迅速徹底地滅菌。此外，在接種過程中，試管口、瓶口等容易被污染的部位，也可以通過火焰灼燒來滅菌。2023/1/13三、微生物的純培養(yǎng)

在微生物學(xué)中，將接種于培養(yǎng)基內(nèi)，在合適條件下形成的含特定種類微生物的群體稱為培養(yǎng)物。2.微生物的純培養(yǎng)步驟：（1）配置培養(yǎng)基；（2）滅菌；（3）接種；（4）分離和培養(yǎng)。1.微生物的純培養(yǎng)的概念：由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物，獲得純培養(yǎng)物的過程就是純培養(yǎng)。2023/1/13探究·實(shí)踐·酵母菌的純培養(yǎng)1.培養(yǎng)原理

菌落：分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體，這就是菌落。微生物群分散或稀釋單個細(xì)胞單個菌落繁殖2.獲得單菌落的方法：采用平板劃線法和稀釋涂布平板法將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上，之后得到的單菌落一般是由單個微生物形成的純培養(yǎng)物。2023/1/133.方法步驟（1）制備培養(yǎng)基配制培養(yǎng)基滅菌倒平板稱取去皮馬鈴薯200g，切成小塊，加水1000ml，加熱煮沸至馬鈴薯軟爛，用紗布過濾。向?yàn)V液中加入20g葡萄糖、15～20g瓊脂，用蒸餾水定容至1000ml。將配制好的培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，加棉塞，包上牛皮紙，并用皮筋勒緊，再放入高壓蒸汽滅菌鍋中，在壓力為100kPa、溫度為121℃的條件下，滅菌15～30min。將5～8套培養(yǎng)皿包成一包，用幾層牛皮紙包緊，放入干熱滅菌箱內(nèi)，在160～170℃滅菌2h。待培養(yǎng)基冷卻到50℃左右時，在酒精燈火焰附近倒平板。2023/1/13倒平板的具體操作步驟1①拔出錐形瓶的棉塞2②將瓶口迅速通過火焰③用拇指和食指將培養(yǎng)皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，將培養(yǎng)基（10～20mL）倒入培養(yǎng)皿，立即蓋上皿蓋3④等待培養(yǎng)基冷卻凝固后，將培養(yǎng)皿倒轉(zhuǎn)過來放置4既可以防止培養(yǎng)基表面的水分揮發(fā)；又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。2023/1/13（2）接種和分離酵母菌

通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基表面。經(jīng)數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離得到單菌落。平板劃線法的具體操作①灼燒接種環(huán)，直至接種環(huán)金屬絲燒紅②在火焰旁冷卻接種環(huán)，拔出酵母菌培養(yǎng)液試管的棉塞③試管口通過火焰④在火焰附近用接種環(huán)蘸取一環(huán)菌液⑤試管口通過火焰，并塞上棉塞⑥將皿蓋打開一條縫隙，用接種環(huán)在培養(yǎng)基表面迅速劃三至五條平行線，蓋上皿蓋⑦灼燒接種環(huán)，待其冷卻后，從第一次劃線的末端開始作第二次劃線。重復(fù)以上操作，作第三、四、五次劃線2023/1/13平板劃線法的具體劃法注意：①接種環(huán)只蘸一次菌液,但要在培養(yǎng)基不同位置連續(xù)劃線多次；②劃線首尾不能相接；③每次劃線前接種環(huán)進(jìn)行滅菌；④劃線后,培養(yǎng)皿倒置培養(yǎng)。2023/1/13

為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結(jié)束時,仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？灼燒時期目的取菌種前每次劃線前接種結(jié)束后殺死接種環(huán)上原有微生物殺死上次劃線時殘留菌種，使下一次劃線的菌種直接來源上次劃線的末端，從而使每次劃線時菌種數(shù)目逐漸減少，直至得到單個細(xì)胞殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者2023/1/13（3）培養(yǎng)酵母菌

完成平板劃線后，待菌液被培養(yǎng)基吸收，將接種后的平板和一個未接種的平板倒置，放入28℃左右（培養(yǎng)溫度因酵母菌種類的不同而稍有差異）的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24～48h。2023/1/13結(jié)果分析與評價(jià)1.在未接種的培養(yǎng)基表面是否有菌落生長？如果有，說明了什么？2.在接種酵母菌的培養(yǎng)基上，你是否觀察到了單菌落？這些菌落的顏色、形狀和大小是否一致？如果你觀察到了不同形態(tài)的菌落，你能分析出可能是由哪些原因引起的嗎？

在未接種的培養(yǎng)基表面應(yīng)該沒有菌落生長，如果有，說明培養(yǎng)基被雜菌污染。

如果觀察到了不同形態(tài)的菌落，可能是接種的菌種不純或者無菌操作不規(guī)范等原因引起的。2023/1/13思維訓(xùn)練·評估論點(diǎn)的可信程度

所謂“酵素”，就是“酶”的另一種說法。“酵素”制作就是利用微生物進(jìn)行無氧呼吸的原理，進(jìn)行像制作泡菜一樣的發(fā)酵。這樣制作的“酵素”中可能有糖類(包括-些簡單的糖和膳食纖維等)、蛋白質(zhì)(包括多種酶)、有機(jī)酸等成分，不存在它獨(dú)有的、特殊的營養(yǎng)物質(zhì)，其中甚至可能含有微生物發(fā)酵產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，食用后可能會危害人體健康。因此，“吃水果酵素可以美容、減肥、促進(jìn)消化和提高免疫力”的論點(diǎn)值得懷疑。1.下列有關(guān)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的敘述中，正確的是（）A.是碳源的物質(zhì)不可能同時是氮源B.凡碳源都提供能量C.除水以外的無機(jī)物只提供無機(jī)鹽D.無機(jī)氮源也能提供能量2.下列關(guān)于滅菌和消毒的說法不正確的是()A.滅菌是指殺死環(huán)境中的所有微生物，包括芽孢和孢子B.滅菌和消毒實(shí)質(zhì)上是相同的C.接種環(huán)用灼燒法滅菌D.常用的滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌等D2023/1/13課堂練習(xí)B3.養(yǎng)殖池中存在的有毒物質(zhì)，主要是氨及亞硝酸，這兩種物質(zhì)可被硝化細(xì)菌吸收利用。在“養(yǎng)殖池底泥中硝化細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)”實(shí)驗(yàn)中，說法正確的是（）A.需要配制添加一定濃度氨鹽的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，以篩選硝化細(xì)菌B.應(yīng)對采集底泥使用的工具進(jìn)行滅菌，全部接種過程均需在酒精燈火焰旁進(jìn)行C.可以采用平板劃線法進(jìn)行接種，還需與未接種的空白培養(yǎng)基同時培養(yǎng)D.應(yīng)