1.2.1 微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用課件-高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

第一章發(fā)酵工程第2節(jié)

微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用原核類：真核類非細(xì)胞類：藍(lán)細(xì)菌（藍(lán)藻）、細(xì)菌、放線菌、支原體、衣原體真菌（如酵母菌、霉菌）原生生物（單細(xì)胞動植物如草履蟲、變形蟲、單細(xì)胞藻類等）病毒酵母菌放線菌〈一〉微生物概述1.概念：_____________________________的統(tǒng)稱,包括__________________________________等難以用肉眼觀察的微小生物細(xì)菌、真菌、病毒及一些原生生物一微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)

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，在經(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，主要原因是制作過程中有雜菌混入。那么怎么才能保證無處不在的雜菌不混入發(fā)酵物中呢？酸奶

從社會中來對制作用具和原料進(jìn)行滅菌處理；接種純的菌種；控制好發(fā)酵條件，避免雜菌進(jìn)入。〈一〉微生物概述2.研究和應(yīng)用微生物的前提(發(fā)酵工程的重要基礎(chǔ)):防止雜菌污染,獲得純凈的微生物培養(yǎng)物3.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。培養(yǎng)基無菌技術(shù)1.概念〈二〉培養(yǎng)基的配制1.培養(yǎng)基的概念：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)。培養(yǎng)皿培養(yǎng)基思考：能使用培養(yǎng)基來培養(yǎng)繁殖病毒嗎？不能，病毒需接種到動植物組織細(xì)胞中才能繁殖，常用于培養(yǎng)病毒的是活雞胚。2.培養(yǎng)基的功能：用以培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。3.培養(yǎng)基的類型（1）按物理狀態(tài)分：半固體培養(yǎng)基：加較少瓊脂，可觀察微生物的運(yùn)動；液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基常用于增菌（擴(kuò)大培養(yǎng)）、工業(yè)生產(chǎn)。液體培養(yǎng)基：不含凝固劑（如瓊脂）呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基用于菌種的分離（純化）、鑒定、活菌計數(shù)、菌種保藏等；固體培養(yǎng)基：呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基用化學(xué)成分不明確的天然物質(zhì)配制而成。用已知化學(xué)成分的化學(xué)物質(zhì)配制而成。天然培養(yǎng)基：合成培養(yǎng)基：常用于工業(yè)生產(chǎn)常用于微生物的分離、鑒定（2）按化學(xué)成分分牛肉膏：是用新鮮牛肉經(jīng)過剔除脂肪、消化、過濾、濃縮而得到的一種棕黃色至棕褐色的膏狀物。蛋白胨：是有機(jī)化合物。蛋白胨是將肉、蛋白質(zhì)等用酸或蛋白酶水解后干燥而成的外觀呈淡黃色的粉劑，具有肉香的特殊氣息。選擇培養(yǎng)基：鑒別培養(yǎng)基：在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基稱為選擇培養(yǎng)基加入能與目的菌代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑。用于鑒別不同類型的微生物。選擇分離鑒定（3）按功能分具體處理原理目的選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基

分離酵母菌、霉菌等真菌分離自生固氮菌分離自養(yǎng)微生物鑒別分解尿素的細(xì)菌鑒別纖維素分解菌加入青霉素不加氮源不加有機(jī)碳源加入酚紅加入剛果紅青霉素能抑制細(xì)菌生長，對真菌無作用固氮微生物能利用空氣中的氮?dú)庾责B(yǎng)型微生物能利用無機(jī)碳源尿素被分解產(chǎn)生氨，培養(yǎng)基呈堿性，酚紅指示劑變紅。剛果紅與纖維素能形成紅色復(fù)合物，當(dāng)纖維素被分解后，復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以菌落為中心的透明圈。加入伊紅-亞甲藍(lán)鑒別大腸桿菌大腸桿菌菌落呈現(xiàn)深紫色并有金屬光澤（3）按功能分成分來源功能碳源無機(jī)碳源：CO2、碳酸鹽（CO32-）、碳酸氫鹽（HCO3-）等有機(jī)碳源：糖類（葡萄糖）、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、石油、牛肉膏和蛋白胨等氮源無機(jī)氮源：N2、NH3、銨鹽（

NH4＋）、硝酸鹽（NO3-）等有機(jī)氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸、核苷酸等水外界攝入(培養(yǎng)基、代謝產(chǎn)物)無機(jī)鹽無機(jī)化合物如K2HPO4、MgSO4、

NaCl、Ca(NO3)2、

FeSO4(1)主要營養(yǎng)物質(zhì)（自養(yǎng)微生物）（異養(yǎng)微生物）4.培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成①構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物；②有機(jī)碳既是碳源又是能源合成蛋白質(zhì)、核酸等良好的溶劑;參與化學(xué)反應(yīng)等；①提供無機(jī)營養(yǎng)；②調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH；③維持滲透壓思考：是否所有培養(yǎng)基都必須添加碳源、氮源？不是。例如光能自養(yǎng)型生物可以利用空氣中的CO2，因此不需要碳源，分離固氮菌不需要額外添加氮源，其可以直接利用空氣中的氮?dú)?。?試從碳源和氮源的角度分析不同類型微生物所需的培養(yǎng)基成分的特點(diǎn)微生物代謝類型碳源氮源能源藍(lán)細(xì)菌硝化細(xì)菌圓褐固氮菌大腸桿菌NH4+、NO3-等自養(yǎng)需氧型異養(yǎng)需氧型CO2CO2糖類等有機(jī)物糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)物NH3N2蛋白質(zhì)等光能NH3的氧化有機(jī)物有機(jī)物(2)其他條件：滿足微生物對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)、氧氣的需求④培養(yǎng)厭氧微生物時，需要提供無氧的條件。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；(1)主要營養(yǎng)物質(zhì)4.培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成1.關(guān)于微生物的營養(yǎng)，下列說法正確的是（）A.同一種物質(zhì)不可能既作碳源又作氮源B.凡是碳源都能提供能量C.除水以外的無機(jī)物僅提供無機(jī)鹽D.無機(jī)氮源也可能提供能量課堂檢測D2.(2023·江蘇宿遷高二期中)下列有關(guān)微生物培養(yǎng)基種類及配制原則的敘述，不正確的是（

）A.培養(yǎng)基配方中一般都含有碳源、氮源、水、無機(jī)鹽等營養(yǎng)物質(zhì)B.一般固體培養(yǎng)基可用于觀察菌落，液體培養(yǎng)基可用于工業(yè)生產(chǎn)C.微生物的生長除受營養(yǎng)因素影響外，還受pH、O2、滲透壓等的影響D.淀粉可作為所有微生物的碳源課堂檢測D〈三〉無菌技術(shù)1.目的旁欄思考：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。(1)防止雜菌污染，獲得純凈的微生物培養(yǎng)物。（2）有效避免操作者被微生物感染。（3）防止環(huán)境污染

項(xiàng)目消毒滅菌作用強(qiáng)度

消滅微生物數(shù)量能否消滅芽孢、孢子適用對象較為溫和的物理、化學(xué)或生物方法

強(qiáng)烈的理化方法物體表面或內(nèi)部一部分微生物物體內(nèi)外的所有微生物消滅部分芽孢能消滅全部芽孢和孢子2.消毒和滅菌的比較芽孢有些細(xì)菌在一定的條件下，細(xì)胞里面形成一個橢圓形的休眠體，叫作芽孢。芽孢壁很厚，含水量低，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小時以后才死亡。孢子細(xì)菌、原生動物、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。能直接長成新個體。知識拓展（休眠體）（繁殖體）項(xiàng)目消毒滅菌作用強(qiáng)度

消滅微生物數(shù)量能否消滅芽孢、孢子適用對象較為溫和的物理、化學(xué)或生物方法

強(qiáng)烈的理化方法物體表面或內(nèi)部一部分微生物物體內(nèi)外的所有微生物消滅部分芽孢能消滅全部芽孢和孢子2.消毒和滅菌的比較操作空間、操作者的衣著和手等用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等類型適用范圍操作方法效果消毒滅菌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，如牛奶63-65℃消毒30min或72-76℃處理15s或80-85℃處理10-15s化學(xué)藥物消毒法生物活體、水源等用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源紫外線消毒法紫外線照射30min灼燒滅菌涂布器、接種環(huán)、接種針或其他金屬用具、接種時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（如吸管、培養(yǎng)皿）、金屬用具等物品放入干熱滅菌箱,在160-170℃熱空氣中維持2-3h濕熱滅菌培養(yǎng)基等高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi),以水蒸汽為介質(zhì)，壓力為100kPa,溫度121℃,維持15-30min接種室、接種箱，超凈工作臺3.常用的消毒和滅菌方法生物消毒法可以殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢可以殺死牛奶中的絕大多數(shù)，并且不會破壞牛奶的營養(yǎng)成分殺死物體表面和空氣中的微生物殺死物體內(nèi)外所有微生物，包括芽孢和孢子污水、污泥接種環(huán)接種針涂布器思考：“無菌操作”與人們的生活息息相關(guān)，無時無處不在。在日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐、自身健康防護(hù)中，有哪些“無菌操作”的例子？(1)被褥、鞋襪要常曬；肉制品儲存時用鹽腌等。(2)家畜閹割后，要在其傷口處涂抹一些酒精或白酒；初冬楊樹樹干涂刷生石灰水等。(3)打針時，注射部位要用酒精棉球擦洗，一般要在其傷口處涂抹一些碘酒。4.注意事項(xiàng)（1）做好消毒和滅菌工作后，要注意避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸（2）為了避免周圍環(huán)境中微生物的污染，接下來的許多操作都應(yīng)在超凈工作臺上并在酒精燈火焰附近進(jìn)行。下列有關(guān)無菌技術(shù)的說法，正確的是()A.無菌技術(shù)的關(guān)鍵是殺滅實(shí)驗(yàn)室中所有的微生物B.培養(yǎng)微生物的試劑和器具都要進(jìn)行濕熱滅菌C.經(jīng)巴氏消毒法處理的食品因微生物未被徹底消滅，不能在常溫下長期保存D.無菌技術(shù)中，若處理對象為液體，則只能消毒，不能滅菌課堂檢測C4.(2023·山西陽泉高二期中)無菌技術(shù)圍繞著如何避免雜菌的污染展開。下列說法正確的是()A.在100℃條件下煮沸5～6min屬于滅菌方法B.對接種室、涂布器、操作者的衣著和雙手只需要進(jìn)行消毒處理C.培養(yǎng)基可借助高壓蒸汽滅菌鍋或干熱滅菌箱進(jìn)行滅菌D.利用某些寄生于細(xì)菌體內(nèi)的微生物裂解細(xì)菌來凈化污水屬于生物消毒法課堂檢測D1.相關(guān)概念（1）培養(yǎng)物：（2）純培養(yǎng)物：由單一個體繁殖所獲得的微生物群體在微生物學(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。〈四〉微生物的純培養(yǎng)（3）純培養(yǎng)：獲得純培養(yǎng)物的過程微生物群分散或稀釋單個細(xì)胞單個菌落繁殖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。（4）菌落：念珠菌霉菌酵母菌放線菌1.相關(guān)概念（1）培養(yǎng)物：（2）純培養(yǎng)物：由單一個體繁殖所獲得的微生物群體在微生物學(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。〈四〉微生物的純培養(yǎng)（3）純培養(yǎng)：獲得純培養(yǎng)物的過程微生物群分散或稀釋單個細(xì)胞單個菌落繁殖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。（4）菌落：2.純培養(yǎng)步驟配制培養(yǎng)基滅菌接種分離培養(yǎng)1.原理采用平板劃線法和稀釋涂布平板法，能將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上，之后經(jīng)培養(yǎng)得到的單菌落一般是由單個微生物繁殖而形成的純培養(yǎng)物。〈五〉探究?實(shí)踐：酵母菌的純培養(yǎng)酵母菌培養(yǎng)液、馬鈴薯、葡萄糖（或蔗糖）、瓊脂、蒸餾水、天平、小刀、紗布、燒杯、錐形瓶、棉塞、報紙、皮筋、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、酒精燈、超凈工作臺、高壓蒸汽滅菌鍋、干熱滅菌箱和恒溫培養(yǎng)箱。2.目的要求(1)制備培養(yǎng)基：(2)接種和分離酵母菌(3)培養(yǎng)酵母菌4.方法步驟制備培養(yǎng)基→滅菌→倒平板。3.材料用具稱取去皮馬鈴薯200g，切成小塊，加水1000ml，加熱煮沸至馬鈴薯軟爛用紗布過濾用蒸餾水定容至1000ml加入20g葡萄糖15-20g瓊脂獲取濾液(1)制備培養(yǎng)基：配制培養(yǎng)基→滅菌→倒平板。4.方法步驟5-8套培養(yǎng)皿，用幾層牛皮紙包緊，放入干熱滅菌箱內(nèi)，160-170℃滅菌2h.配制好的培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到錐形瓶加棉塞，包上牛皮紙，用皮筋勒緊，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.配制培養(yǎng)基→滅菌→倒平板。(1)制備培養(yǎng)基：4.方法步驟配制培養(yǎng)基→滅菌→倒平板。①拔出錐形瓶的棉塞②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。④等待培養(yǎng)基冷卻凝固后，將培養(yǎng)皿倒過來放置。(1)制備培養(yǎng)基：4.方法步驟灼燒滅菌，防止瓶口微生物污染培養(yǎng)基防止皿蓋上的冷凝水落入培養(yǎng)基造成污染3.怎么檢測培養(yǎng)基的制作是否合格(未被雜菌污染）？如果未接種的培養(yǎng)基在恒溫箱中保溫1～2d后無菌落生長，說明培養(yǎng)基的制備是成功的，否則需要重新制備。思考：1.培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到50℃左右時，才能用來倒平板。你用什么辦法來估計培養(yǎng)基的溫度？可以用手觸摸盛有培養(yǎng)基的錐形瓶，感覺溫度下降到剛剛不燙手即可。2.在倒平板的過程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養(yǎng)微生物嗎？為什么？不能。防止空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生。4.如果需要調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的PH,應(yīng)該在滅菌之前還是滅菌之后呢？5.用記號筆標(biāo)記培養(yǎng)皿中應(yīng)標(biāo)記在皿蓋還是皿底？皿底上應(yīng)該在定容完成后，滅菌之前進(jìn)行操作。(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)基的表面。經(jīng)數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離得到單菌落。①原理：分區(qū)劃線法12345連續(xù)劃線法（平板劃線法）①將接種環(huán)放在火焰上灼燒，直到接種環(huán)燒紅。②在火焰旁冷卻接種環(huán)，同時拔出裝有酵母菌的棉塞。③將試管口通過火焰。④在火焰附近用接種環(huán)蘸取一環(huán)菌液。⑤將試管口通過火焰，并塞上棉塞。⑥在火焰附近將培養(yǎng)皿打開一條縫隙，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，作三、四、五次劃線。注意不要將最后一次的劃線與第一次的劃線相連。⑧劃線后在皿底做好標(biāo)記并將平板倒置放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。②操作步驟（已冷卻）③注意事項(xiàng)灼燒時期目的取菌種前殺死接種環(huán)上_____________每次劃線前殺死上次劃線時殘留的菌種，使下一次劃線的菌種直接來源于

，從而使______________________________，直至得到_________接種結(jié)束后殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者原有的微生物上次劃線的末端每次劃線時菌種數(shù)目逐漸減少單個細(xì)胞a.灼燒接種環(huán)的時期及目的(創(chuàng)P11)思考：若要按照如圖進(jìn)行劃線，那么在接種劃線的操作過程中，共灼燒了幾次接種環(huán)？圖中共劃了5次，在每次劃線前后均需要對接種環(huán)灼燒滅菌，因此共需要灼燒接種環(huán)6次。b.在第二次以及其后的劃線操作時，總是從上一次劃線的末端開始劃線的原因(創(chuàng)P12)劃線后，線條末端酵母菌的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使酵母菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個細(xì)胞繁殖而來的菌落45123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℃左右的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24～48h。將接種后的平板未接種的平板(3)培養(yǎng)酵母菌空白對照3個（重復(fù)實(shí)驗(yàn)）判斷培養(yǎng)基是否被污染或者滅菌是否徹底（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？如果有，說明培養(yǎng)基被雜菌污染或滅菌不徹底。5.結(jié)果分析與評價（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？如果培養(yǎng)基上生長的菌落的顏色、形狀、大小基本一致，并符合酵母菌菌落的特點(diǎn)，則說明純化酵母菌的操作成功；（3）你是如何記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果的？可以在培養(yǎng)12h和24h后，觀察菌落的大小、形狀、顏色。培養(yǎng)24h后，菌落的大小、形狀是否發(fā)生變化，菌落顏色是否加深，光澤度是否增加，等等。應(yīng)該沒有可觀察到單菌落。如果觀察到了不同形態(tài)的菌落，可能是接種的菌種不純混入雜菌或者無菌操作不規(guī)范被雜菌污染等原因引起的。

有一段時間，水果“酵素”風(fēng)靡各地。水果“酵素”制作的大致過程是：將洗凈、切成塊狀的水果放入潔凈的容器，再加入糖和水,密封，置于陰涼處發(fā)酵一至兩周。有人說，吃水果“酵素”可以美容、減肥、促進(jìn)消化和提高免疫力。請評估這一論點(diǎn)是否可信。追問以下問題可以幫助你分析。

“酵素”是什么？水果“酵素”的制作原理是什么？水果“酵素”中可能含有哪些成分？它是否含有人們無法從其他食品中獲取但又是維護(hù)健康所必需的成分？水果“酵素”中的所有成分都有益于人體健康嗎？

如果要更加有力地支持或反駁水果“酵素”有益健康的論點(diǎn)，應(yīng)該怎樣獲取證據(jù)？評估論點(diǎn)的可信程度這樣制作的“酵素”中可能有糖類(包括一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，所謂“酵素”，就是“酶”的另一種說法。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。可以通過查閱專業(yè)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的有關(guān)研究論文，或親自檢測水果“酵素”中的成分，獲取科學(xué)可靠的證據(jù)進(jìn)行全面論證。“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。一、概念檢測1.微生物的純培養(yǎng)既需要適宜的培養(yǎng)基，又要防止雜菌污染。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度越高，對微生物的生長越有利。（

）（2）消毒和滅菌的殺菌程度存在差異。（

）（3）微