1.2發(fā)酵工程的無菌技術(shù) 課件高二下學(xué)期生物蘇教版選擇性必修3

第一節(jié)發(fā)酵工程的無菌技術(shù)第一章

發(fā)酵工程第1課時(shí)由于制作工藝并不復(fù)雜，一些人會(huì)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)致腸胃不適的事例屢見不鮮，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？情境導(dǎo)入19世紀(jì)中期以前，人們普遍相信生命現(xiàn)象可以隨時(shí)隨地自然發(fā)生。后來，這一觀點(diǎn)被科學(xué)家證明是錯(cuò)誤的。積極思維肉湯腐敗與微生物有什么關(guān)系？事實(shí)：1.許多科學(xué)家都想用實(shí)證的方法證明微生物的自然發(fā)生說是錯(cuò)誤的，但都無法設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)并得出有說服力的結(jié)果。直到19世紀(jì)60年代，法國科學(xué)家巴斯德（L.Pasteur，1822-1895）令人信服地解央了這一問題。他設(shè)計(jì)了一個(gè)具有彎曲瓶頸的圓底燒瓶，燒圓底燒瓶瓶里有煮沸的肉湯。一段時(shí)問后，肉湯并沒有發(fā)生煮沸后的肉湯腐敗。2.巴斯德通過高溫加熱燒瓶中的肉湯，燒瓶通過開口的曲頸和外界相通。這樣既能殺死瓶內(nèi)的各種微生物，又能阻隔外界微生物進(jìn)入燒瓶。因?yàn)闆]有污染，肉湯就沒有發(fā)生腐敗。巴斯德的這一操作也讓人們開始關(guān)注無菌操作的重要性。積極思維肉湯腐敗與微生物有什么關(guān)系？思考：1.分析

巴斯德的實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明微生物與肉湯腐敗的關(guān)系嗎？2.推測

巴斯德的成功取決于他重視實(shí)驗(yàn)的無菌操作。分析上述事實(shí)，他的無菌操作體現(xiàn)在哪些方面？巴斯德在實(shí)驗(yàn)中注意到無菌操作是他實(shí)驗(yàn)成功的保證。日常生活中，我們會(huì)用碘伏消毒液擦拭受傷破損的皮膚，從而殺滅傷口部位的部分微生物。那么，在發(fā)酵工程中無菌操作是如何開展的呢？發(fā)酵工程的滅菌方法無菌技術(shù)：指在操作過程中，保持物品與操作區(qū)域的無菌狀態(tài)并不被微生物污染的技術(shù)。核心：滅菌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)的基本內(nèi)容：（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

。（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

。（3）實(shí)驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與

接觸。（4）為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)在

并在

附近進(jìn)行。消毒滅菌周圍的物品酒精燈火焰超凈工作臺(tái)上芽孢：有些細(xì)菌在一定的條件下，細(xì)胞里面形成一個(gè)橢圓形的休眠體，叫作芽孢。

芽孢壁很厚，對干旱、低溫、高溫等惡劣的環(huán)境有很強(qiáng)的抵抗力。例如，有的細(xì)菌的芽孢，煮沸3小時(shí)以后才死亡。孢子：細(xì)菌、原生動(dòng)物、真菌和植物等產(chǎn)生的一種有繁殖或休眠作用的生殖細(xì)胞。能直接長成新個(gè)體。知識拓展發(fā)酵工程的滅菌方法發(fā)酵工程的滅菌方法問題與討論外科醫(yī)生在做手術(shù)前要對手進(jìn)行消毒處理。有人認(rèn)為，消毒是將傳播媒介上的病原微生物清除或殺滅，但并不能殺死所有微生物（如細(xì)菌的芽孢）。我們同意上述觀點(diǎn)嗎？消毒或滅菌有什么差別？能說出我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫南痉椒▎?？?xiàng)目主要方法應(yīng)用范圍消毒

巴氏消毒法

℃消毒30min或

℃處理15s或

℃處理10～15s

、啤酒、果酒和醬油等不耐高溫的液體煮沸消毒法100℃煮沸

min家庭餐具等生活用品紫外線消毒30W紫外燈照射

min(損傷細(xì)菌的DNA)化學(xué)藥物消毒

擦拭實(shí)驗(yàn)者雙手水源牛奶63～6572～76

5～630體積分?jǐn)?shù)為70%～75%的酒精氯氣接種室、接種箱或超凈工作臺(tái)80～85

消毒：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。煮沸消毒法巴氏消毒法化學(xué)藥物消毒法紫外線消毒100℃煮沸5~6min?？蓺⑺牢⑸锏臓I養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢。62~65℃煮30min或80~90℃下處理0.5~1min?？蓺⑺澜^大部分微生物，不破壞食物的營養(yǎng)成分。用70%酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等。對接種室、接種箱或超凈工作臺(tái)用紫外線照射30min，以殺死物體表面或空氣中的微生物。發(fā)酵工程的滅菌方法比較項(xiàng)理化因素的作用強(qiáng)度消滅微生物的數(shù)量芽孢和孢子能否被消滅消毒滅菌

比較消毒和滅菌對微生物作用效果的差異發(fā)酵工程的滅菌方法較為溫和強(qiáng)烈部分微生物全部微生物一般不能能滅菌：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。器具：電熱鼓風(fēng)干燥箱（干熱滅菌箱）條件：140－160℃下加熱

2－3h原理：使微生物細(xì)胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性和原生質(zhì)干燥等對象：耐高溫，需保持干燥的物品，適用于玻璃器皿(如試管、

培養(yǎng)皿、移液管、注射器)、金屬器具(如針頭、鑷子、

剪刀等)的滅菌。干熱滅菌發(fā)酵工程的滅菌方法干熱滅菌——灼燒滅菌器具：酒精燈條件：酒精燈外焰灼燒效果：最徹底原理：使微生物燃燒對象：接種工具如接種環(huán)、接種針，以及接種過程中的試管口或瓶口等易被污染部位發(fā)酵工程的滅菌方法將接種環(huán)放在火焰上灼燒，直到接種環(huán)的金屬絲燒紅。濕熱滅菌（效果最好：高壓蒸汽滅菌）器具：高壓蒸汽滅菌鍋條件：100kPa、121℃下維持15-20min原理：高溫蒸汽破壞蛋白質(zhì)、核酸等結(jié)構(gòu)使其變性優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，效果可靠，可以殺滅所有的生物，包括最耐熱的某些微生物的休眠體?；颈３峙囵B(yǎng)基的營養(yǎng)成分不被破壞。對象：培養(yǎng)基、多種器材、物品等發(fā)酵工程的滅菌方法發(fā)酵工程的滅菌方法過濾除菌法

概念：通過濾膜過濾阻留微生物從而達(dá)到除菌目的的方法。

器具：空氣除菌設(shè)備

對象：空氣、料液，及在高溫下不穩(wěn)定的物質(zhì)（大于濾膜孔徑的細(xì)菌等微生物顆粒阻留）

應(yīng)用：（1）在工業(yè)生產(chǎn)上制備無菌空氣，用于好氧微生物的發(fā)酵；（2）在產(chǎn)品提取過程中，也可以利用過濾除菌法處理料液，以獲得無菌產(chǎn)品。類型適用范圍操作方法消毒滅菌較為溫和理化方法，殺死部分微生物（不包括芽孢、孢子）強(qiáng)烈的理化方法，殺死所有微生物（包括芽孢、孢子）煮沸消毒法日常生活100℃煮沸5～6min巴氏消毒法不耐高溫的液體62～65℃煮30min或80-90℃煮30s-1min化學(xué)藥劑生物活體、水源等擦拭等,如用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源紫外線紫外線照射30min灼燒滅菌接種的金屬工具、接種時(shí)用的試管口或瓶口等直接在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒干熱滅菌耐高溫、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金屬用具等物品放入干熱滅菌箱,160～170℃加熱2～3h濕熱滅菌培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿等,生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室常用高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi),100kPa,溫度121℃,15～30min接種室、接種箱，超凈工作臺(tái)發(fā)酵工程的滅菌方法下列物品所采用的滅菌或消毒方法依次是

培養(yǎng)基

培養(yǎng)皿

接種環(huán)

實(shí)驗(yàn)操作者的雙手

實(shí)驗(yàn)室

牛奶

濕熱滅菌（高壓蒸汽滅菌）干熱滅菌灼燒滅菌化學(xué)藥劑消毒（酒精）紫外線消毒巴氏消毒法發(fā)酵工程的滅菌方法發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備加水

→

裝鍋

→

加熱排氣

→

保溫保壓

→

出鍋不要裝得過滿壓力表中指針降至“0”點(diǎn)、溫度降至60℃以下，打開排氣閥，開蓋，取出物品103kPa；121℃；保持壓力，維持15—20min使冷空氣徹底排出然后將排氣閥關(guān)閉發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備水位標(biāo)記線排氣閥冷空氣103kPa121“0”溫度無菌操作的對象是什么？培養(yǎng)皿接種環(huán)培養(yǎng)基操作的空間、操作者的衣著和手等發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備1.接種器具①接種：在無菌條件下將微生物接入培養(yǎng)基的操作過程。②常用接種器具包括玻璃涂布器、接種針、接種環(huán)等。③應(yīng)用：玻璃涂布器常用于平板稀釋涂布接種，接種針用于穿刺接種，接種環(huán)用于斜面接種或在平板培養(yǎng)基上劃線接種。發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備2.轉(zhuǎn)移器具①移液管的應(yīng)用：一般用于轉(zhuǎn)移部分液體培養(yǎng)物、系列稀釋微生物或分裝化學(xué)試劑。②刻度移液管：具有刻度的直形玻璃管，在需要控制試劑加入量時(shí)使用。使用移液管的要點(diǎn)是以拇指及中指捏住管頸標(biāo)線以上的地方，將移液管插入待取溶液液面下約1cm。（移液管不應(yīng)伸入太多，以免管尖外壁粘有過多溶液）發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備③微量取液器

取液量很少時(shí)

(如0.1mL)使用。3.超凈工作臺(tái)概念：超凈工作臺(tái)是一種經(jīng)過空氣凈化而形成高潔凈操作環(huán)境的設(shè)備。凈化原理：是利用工作臺(tái)內(nèi)紫外線燈的殺菌作用，并通過空氣過濾器過濾確保工作臺(tái)內(nèi)空氣的無菌、無污染。發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備隨堂訓(xùn)練1.微生物培養(yǎng)時(shí)常利用無菌技術(shù)避免雜菌的污染。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.配制好的培養(yǎng)基應(yīng)放入干熱滅菌箱中進(jìn)行干熱滅菌B.實(shí)驗(yàn)中避免已滅菌處理的材料用具與周圍物品接觸C.接種前后的接種環(huán)都要在酒精燈火焰上進(jìn)行灼燒D.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對實(shí)驗(yàn)室噴灑苯酚或煤酚皂溶液同時(shí)配合紫外線照射答案：A解析：A、對培養(yǎng)基滅菌的方法是高壓蒸汽滅菌法，A錯(cuò)誤；B、為避免雜菌污染，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)避免已滅菌處理的材料用具與周圍物品接觸，B正確；C、為了防止雜菌污染，每次接種前后，接種環(huán)都要進(jìn)行灼燒滅菌，C正確；D、紫外線能破壞DNA結(jié)構(gòu)，密閉空間內(nèi)的空氣常采用紫外線照射消毒，噴灑石炭酸或煤酚皂溶液同時(shí)配合紫外線照射可提高對密閉空間的消毒效果，D正確。故選A。隨堂訓(xùn)練2.微生物培養(yǎng)過程中，要十分重視無菌操作，現(xiàn)代生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的許多方面也要進(jìn)行無菌操作，防止雜菌污染，下列操作中錯(cuò)誤的是(

)①煮沸消毒可以殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢②接種操作要在酒精燈火焰附近進(jìn)行③家庭制作葡萄酒時(shí)要將容器和葡萄進(jìn)行滅菌④培養(yǎng)基要在干熱滅菌箱中進(jìn)行干熱滅菌⑤滅菌后的培養(yǎng)基要先調(diào)試pH值，然后在酒精燈火焰附近接種A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.③④⑤答案：D解析：①100℃煮沸5~6min可以殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢，因而能起到消毒的作用，①正確；②酒精燈火焰附近存在一個(gè)無菌區(qū)，無菌操作時(shí)，接種操作要在酒精燈火焰附近進(jìn)行，②正確；③利用葡萄制作葡萄酒利用的是附著于葡萄皮表面的野生型酵母菌，所以家庭制作葡萄酒時(shí)將容器進(jìn)行滅菌，但葡萄不進(jìn)行滅菌，以免殺死酵母菌，③錯(cuò)誤；④培養(yǎng)基的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌，該滅菌方法屬于濕熱滅菌，④錯(cuò)誤；⑤滅菌后的培養(yǎng)基要需要進(jìn)行倒平板，而調(diào)試pH值操作應(yīng)該在滅菌前，接種操作需要在酒精燈火焰附近進(jìn)行，⑤錯(cuò)誤。故選D。隨堂訓(xùn)練3.微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)要進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌和消毒。下列關(guān)于無菌技術(shù)的敘述錯(cuò)誤的是(

)A.通過煮沸