資源簡介

第1章　發酵工程
第2節　微生物的培養技術及應用
一、微生物的基本培養技術
（一）培養基的配制
1．培養基的化學成分包括 水、無機鹽、碳源、氮源 （基本成分）和生長因子等。
（1）碳源：能為微生物的代謝提供碳元素的物質。如CO2、NaHCO3等無機碳源；糖類、石油、花生粉餅等有機碳源。異養微生物只能利用有機碳源。單質碳不能作為碳源。
（2）氮源：能為微生物的代謝提供氮元素的物質。如N2、NH3、NO、NH等無機氮源；蛋白質、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨等有機氮源。 只有固氮微生物才能利用N2。
（3）水
（4）無機鹽
（5）生長因子：微生物生長繁殖所必需的，但自身不能合成或合成能力有限，如維生素，氨基酸，堿基等。培養某些微生物時可以不用添加生長因子。
另外，培養基還要滿足微生物生長對pH、特殊營養物質以及氧氣的要求。例如，培養乳酸桿菌時需要在培養基中添加維生素，培養霉菌時，一般需將培養基的pH調至酸性；培養細菌時，一般需要將pH調至中性或弱堿性；培養厭氧微生物時，則需要提供無氧的條件。（P10）
2．培養基的種類及用途：
（1）按物理性質可分為液體培養基、半固體培養基和固體培養基。液體培養基應用于工業或生活生產，固體培養基應用于微生物的分離和鑒定，半固體培養基則常用于觀察微生物的運動及菌種保藏等。
（2）按照培養基的用途，可將培養基分為選擇培養基和鑒別培養基。
（二）無菌技術
1．獲得純凈培養物的關鍵是防止外來雜菌的入侵，要注意以下幾個方面：
①對實驗操作的空間、操作者的衣著和手，進行清潔和消毒。
②將用于微生物培養的器皿、接種用具和培養基等進行滅菌。
③為避免周圍環境中微生物的污染，實驗操作應在酒精燈火焰附近進行。
④實驗操作時應避免已經滅菌處理的材料用具與周圍的物品相接觸。
無菌技術除了用來防止實驗室的培養物被其他外來微生物污染外，還能有效避免操作者自身被微生物感染。
2．消毒
（1）消毒指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物（不包括芽孢和孢子）。
（2）消毒方法常用到煮沸消毒法，巴氏消毒法（對于一些不耐高溫的液體），還有化學藥劑消毒（如酒精、氯氣、石炭酸等）、紫外線消毒。（P10）
3．滅菌
（1）滅菌是指使用強烈的理化方法殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
（2）滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌。
①接種環、接種針、試管口等使用灼燒滅菌法；
②玻璃器皿、金屬用具等使用干熱滅菌法，所用器械是干熱滅菌箱 ；
③培養基、無菌水等使用高壓蒸汽滅菌法，所用器械是高壓蒸汽滅菌鍋 。（P10～P11）
4．比較消毒和滅菌
比較項 理化因素的作用強度 消滅微生物的數量 芽孢和孢子能否被消滅
消毒 較為溫和 部分生活狀態的微生物 不能
滅菌 強烈 全部微生物 能
（三）微生物的純培養
1．微生物的純培養包括配制培養基、滅菌、接種、分離和培養等步驟。（P11）
2．分散的微生物在適宜的固體培養基表面或內部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態結構的子細胞群體，這就是菌落。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基上，之后經培養得到的單菌落一般是由單個微生物繁殖形成的純培養物。（P12“探究·實踐”）
3．通過接種環在固體培養基表面連續劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面。經數次劃線后培養，可以分離得到單菌落。平板劃線的具體操作見下面的流程圖。（P13“探究·實踐”）
4．培養基滅菌后，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基的溫度？
可以用手觸摸盛有培養基的錐形瓶，感覺錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時，就可以進行倒平板了。
5．為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？
通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養基。
6．平板冷凝后，為什么要將平板倒置？
平板冷凝后，皿蓋上會凝結水珠，凝固后的培養基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以減少使培養基中的水分過快地揮發，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養基，造成污染。
7．在倒平板的過程中，如果不小心將培養基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養微生物嗎？為什么？
不能。因為空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養基上滋生，因此不能用這個平板培養微生物。
8．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？在劃線操作結束時，仍然需要灼燒接種環嗎？為什么？
操作的第一步灼燒接種環是為了避免接種環上可能存在的微生物污染培養物；每次劃線前灼燒接種環是為了殺死上次劃線結束后，接種環上殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數的增加，使每次劃線時菌種的數目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結束后灼燒接種環，能及時殺死接種環上殘留的菌種，避免細菌污染環境和感染操作者。
9．在灼燒接種環之后，為什么要等其冷卻后再進行劃線？
以免接種環溫度太高，殺死菌種。
10．在第二次以及其后的劃線操作時，為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？
劃線后，線條末端細菌的數目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐步減少，最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落。
二、微生物的選擇培養和計數
1．在微生物學中，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基，稱為選擇培養基。（P16）
2．如果想知道1 g土壤中有多少能分解尿素的細菌，僅有選擇培養基是不夠的，還需要對土樣進行適當的處理以及科學的測定微生物數量的方法。可采用稀釋涂布平板法，其操作如圖（P17）
稀釋涂布平板法操作示意圖
3．稀釋涂布平板法除可以用于分離微生物外，也常用來統計樣品中活菌的數目。當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個單菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統計平板上的菌落數，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。為了保證結果準確，一般選擇菌落數為30～300的平板進行計數。（P18）
4．樣品的稀釋度將直接影響平板上的菌落數目。在實際操作中，通常選用一定稀釋范圍的樣品液進行培養，以保證獲得菌落數為30～300、適于計數的平板。在同一稀釋度下，應至少對3個平板進行重復計數，然后求出平均值。（P18）
5．值得注意的是，統計的菌落數往往比活菌的實際數目少，這是因為當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落。因此，統計結果一般用菌落數而不是用活菌數來表示。（P18）
6．除上述的活菌計數外，利用顯微鏡進行直接計數，也是一種常用的、快速直觀的測定微生物數量的方法。該方法利用特定的細菌計數板或血細胞計數板，在顯微鏡下觀察、計數，然后再計算一定體積的樣品中微生物的數得，統計的結果一般是活菌數和死菌數的總和。（P18）
7．細菌計數板和血細胞計數板的計數原理相同。血細胞計數板比細菌計數板厚，常用于相對較大的酵母菌細胞、霉菌孢子等的計數。用細菌計數板可對細菌等較小的細胞進行觀察和計數。（P18“相關信息”）
8．絕大多數微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素作為唯一氮源的選擇培養基，可以從土壤中分離出分解尿素的細菌。（P18“探究·實踐”）
第3節　發酵工程及其應用
1．發酵工程一般包括菌種的選育，擴大培養，培養基的配制、滅菌，接種，發酵，產品的分離、提純等方面。（P22）
2．性狀優良的菌種可以從自然界中篩選出來，也可以通過誘變育種或基因工程育種獲得。（P22）
3．現代發酵工程使用的大型發酵罐均有計算機控制系統，能對發酵過程中的溫度、pH、溶解氧、罐壓、通氣量、攪拌、泡沫和營養等進行監測和控制；還可以進行反饋控制，使發酵全過程處于最佳狀態。（P23）
4．環境條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物代謝物的形成。如谷氨酸的發酵生產：在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸；在酸性條件下則容易形成谷氨酰胺和N－乙酰谷氨酰胺。（P23）
5．如果發酵產品是微生物細胞本身，可在發酵結束之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產品。如果產品是代謝物，可根據產物的性質采取適當的提取、分離和純化措施來獲得產品。（P23）
6．發酵罐
發酵罐示意圖
7．在我們的日常生活中，利用發酵工程生產的食品以及與食品有關的產品比比皆是，主要包括以下三個方面。第一，生產傳統的發酵產品。第二，生產各種各樣的食品添加劑。第三，生產酶制劑。（P24～26）
知識點默寫
1．培養基是指人們按照微生物對　　　　　的不同需求，配制出供其　　　　　的營養基質。
培養基的營養組成：一般都含有　　　　　　　　和無機鹽。此外，還需要滿足微生物生長對　　　　、　　　　　　　　以及O2的需求。
2．消毒：是指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死　　　　　　　　一部分微生物。
3．滅菌：是指使用強烈的　　　　殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
4．無菌技術的主要方法及適用對象（連線）
5．菌落：分散的微生物在適宜的　　　　培養基表面或內部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態結構的子細胞群體。
6．選擇培養基：在微生物學中，將允許特定種類的微生物生長，同時　　　　　　　　其他種類微生物生長的培養基。
7．當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落，統計的菌落數往往比活菌的實際數　　　　。
8．土壤中的細菌之所以能分解尿素，是因為它們能合成　　　　。利用尿素作為唯一　　　　的選擇培養基，可以從土壤中分離出分解尿素的細菌。
9．統計某一稀釋度下平板上的菌落數的要求是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
10．在富含纖維素的環境中尋找纖維素分解菌的原因是_________________________________
________________________________________________________________________。
【知識點默寫參考答案】
1．營養物質　生長繁殖　水、碳源、氮源　pH　特殊營養物質
2．物體表面或內部　3.理化方法
4.
5．固體　6.抑制或阻止　7.少　8.脲酶　氮源　9.至少統計3個菌落數在30～300之間的平板，計算菌落數的平均值　10.由于生物與環境的相互依存關系，在富含纖維素的環境中，纖維素分解菌的含量相對較高，從這種土樣中獲得目的微生物的概率要高于普通環境

展開更多......

收起↑