資源簡介

(共27張PPT)
知識回顧：
傳統發酵利用的菌種為天然菌種，容易出現雜菌污染情況，因此會造成品質不一，生產效率低下。（p8）
傳統發酵技術的不足之處有哪些？
為了縮短發酵時間，確保品質穩定，可以通過微生物培養技術獲得單一菌種，再把它們接種到物料中進行發酵
如何改進？
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
微生物是難以用肉眼觀察的微小生物的統稱，包括細菌、真菌、病毒及一些原生生物等。
衣藻
本章中提及的微生物主要指用于發酵的細菌和真菌。
1. 微生物：
微生物的基本培養技術
大腸桿菌
酵母菌
毛霉
草履蟲
新冠病毒
為微生物提供合適的營養和環境條件
確保其它微生物無法混入，并將需要的微生物分離出來
培養基
無菌技術
2.在實驗室培養微生物的基本思路：
一、培養基的配制
1. 培養基的定義
人們按照微生物對營養物質的不同需求，配制出其生長繁殖的營養基質叫做培養基。
① 培養、分離、鑒定、保存微生物。
② 積累其代謝物。
2. 培養基的用途
① 分類依據：物理性質
3. 培養基的種類
液體培養基
不含凝固劑，呈液體狀態
微生物在瓊脂固體培養基表面或內部生長，可以形成肉眼可見的菌落。
固體培養基
+瓊脂
凝固劑
許多細胞聚集而成的肉眼可見的子細胞群體（p12）
② 分類依據：用途
3. 培養基的種類
一、培養基的配制
混合樣品
選擇培養基上部分菌種才能生長
普通培養基上所有菌種都能生長
選擇培養基
鑒別培養基
目的菌
目的菌周圍出現特殊現象
非目的菌
非目的菌周圍無明顯現象
一、培養基的配制
4. 培養基的基本成分
基本成分：
碳源
氮源
水
無機鹽
——水是微生物生長和代謝必不可少的營養物質。
NaCl、 K2HPO4、MgSO4等
——調節酸堿平衡、 維持滲透壓
提供碳元素的物質。
提供氮元素的物質。
是微生物合成各有機物所必需的
除上述營養物質外，培養基是否還需要其他物質呢？
一、培養基的配制
4. 培養基的基本成分
組分 含量 提供的主要營養
牛肉膏 5g 碳源、氮源、磷酸鹽和維生素等
蛋白胨 10g 碳源、氮源和維生素等
NaCl 5g 無機鹽
H2O 定容至1000mL 水
表1-1 1000mL牛肉膏蛋白胨培養基的營養構成
注：牛肉膏和蛋白胨來源于動物，含有糖、維生素和蛋白質等營養物質。
基本成分：
碳源、氮源、水、無機鹽
還需滿足微生物對 pH、特殊營養物質、O2 的需求。
乳酸桿菌
霉菌
細菌
厭氧微生物
特殊營養物質：
維生素、氨基酸、生長因子等
培養基中添加維生素
培養基pH調至酸性
提供無氧的條件
培養基pH調至中性或弱堿性
一、培養基的配制
思考：
2.任何培養基都必須含有有機碳源、有機氮源嗎？
3.碳源都可以提供能量？
含C、N的有機物是異養型微生物的碳源、氮源、能量。
1.同一種物質能否既做作碳源又做氮源？
自養微生物無需有機碳源。
自生固氮菌無需有機氮源。
CO2是自養微生物的碳源，但不提供能量。
4.無機氮源能提供能量嗎？
硝化細菌：NH3----HNO2-----HNO3 （釋放化學能）。
碳源
有機碳源：
無機碳源：
異養微生物
自養微生物
能量
CO2
氮源
有機氮源：
無機氮源：
普通微生物
自生固氮微生物
能量
NH3（可提供能量）
二、無菌技術
消毒
滅菌
無菌技術除用來防止實驗室的培養物被其他外來微生物污染外，還有什么作用？
無菌技術還能有效避免操作者被微生物感染。
獲得純凈的微生物培養物的關鍵是防止雜菌污染。無菌技術應圍繞著如何避免雜菌污染展開。
二、無菌技術
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。
煮沸消毒法
巴氏消毒法
化學藥物消毒法
紫外線消毒
1. 消毒
100℃煮沸5~6min。
可殺死微生物的營養細胞和一部分芽孢。
62~65℃煮30min或80~90℃下處理0.5~1min。可殺死絕大部分微生物，不破壞食物的營養成分。
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用紫外線照射30min，以殺死物體表面或空氣中的微生物。
二、無菌技術
用強烈的理化方法殺死物體內外的所有的微生物，包括芽孢和孢子。
某些細菌在其生長發育后期，在細胞內形成的抗逆性強的休眠體。芽孢萌發可形成細菌體。
芽孢
孢子
2. 滅菌
細菌、原生動物、真菌和植物等產生的一種有繁殖作用的無性生殖細胞，能直接發育成新個體。
芽孢和孢子具有高度的耐熱性，可抗化學藥物和抗輻射。
濕熱滅菌法
干熱滅菌法
灼燒滅菌法
高壓蒸汽滅菌鍋
干熱滅菌箱
接種環灼燒滅菌
2. 滅菌
利用沸水、流通蒸汽、高壓蒸汽進行滅菌的方法。
高壓蒸汽滅菌
效果最好：
培養基滅菌
160~170℃的熱空氣中，2~3h進行滅菌的方法
耐高溫和需要保持干燥的物品
充分燃燒層
（外焰）
接種工具（接種環、涂布器等）、其他金屬工具及接種過程
二、無菌技術
3. 無菌技術的內容
消毒和滅菌的主要方面
對實驗操作空間、操作者的衣著和手進行清潔和消毒
將培養器皿、接種用具和培養基等器具進行滅菌
消毒和滅菌工作之后
避免已經滅菌處理的材料用具與周圍物品相接觸
為避免周圍微生物污染，實驗操作都應在超凈工作臺并在酒精燈火焰旁進行。
三、微生物的純培養
純培養物
培養物
純培養
在微生物學中，將接種于培養基內，在合適條件下形成的含有特定種類微生物的群體
獲得純培養物的過程
由單一個體繁殖所獲得的微生物群體
配制培養基
滅菌
接種
分離
培養
三、微生物的純培養
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
1. 實驗原理
①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。
念珠菌顯色培養基
大腸桿菌培養基
酵母菌培養基
金黃色葡萄球菌和枯草桿菌培養基
注：菌落的大小、形狀、顏色、透明度、光澤度等是鑒定菌種的重要依據。
三、微生物的純培養
②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。
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
1. 實驗原理
分散或稀釋
繁殖
單個細胞
微生物群
單個菌落
稀釋涂布平板法
平板劃線法
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
2. 實驗目的
① 學會配制培養酵母菌的培養基并倒平板
② 學會進行無菌操作
③ 嘗試通過平板劃線操作來獲得純化的酵母菌菌落
3. 材料用具
酵母菌培養液
提供接種用的酵母菌
配制酵母菌固體培養基
馬鈴薯
葡萄糖（或蔗糖）
蒸餾水
瓊脂
天平，小刀，紗布，燒杯，錐形瓶，棉塞、牛皮紙（或報紙）；
皮筋，培養皿，接種環，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箱等；
超凈工作臺
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
3. 材料用具
高壓蒸汽滅菌鍋
干熱滅菌箱
1.配制培養基
去皮
切塊
加水
(1000mL)
加熱煮沸
軟爛
馬鈴薯
紗布過濾
加瓊脂
（15～20g）
酵母菌
培養基
加水定容
(1000mL)
稱取馬鈴薯
(200g)
馬鈴薯塊
濾液
加葡萄糖/蔗糖
（20g）
第1 步：制備培養基
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
4. 方法步驟
調pH
①
②
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
4. 方法步驟
2.滅菌：
培養基——高壓蒸汽滅菌
轉移
滅菌15~30min
皮筋勒緊
包牛皮紙
放入高壓蒸汽滅菌鍋中（100kPa、121℃）
酵母菌培養基
錐形瓶
加棉塞
第1 步：制備培養基
高壓蒸汽滅菌鍋
1. 避免因水蒸氣凝結而浸濕棉塞。
2. 避免再次污染
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
4. 方法步驟
2.滅菌：
培養皿——干熱滅菌
滅菌2h
幾層牛皮紙包緊
放入干熱滅菌箱（160～170℃）
5～8套培養皿
第1 步：制備培養基
干熱滅菌箱
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
4. 方法步驟
3.倒平板：
培養基冷卻到50℃左右，在酒精燈火焰附近倒平板。
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皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，將培養基倒入培養皿（10～20mL），立即蓋上皿蓋。
4
等待培養基冷卻凝固后，將培養皿倒過來放置。
第1步：制備培養基
1.防止培養基水分蒸發。
2.防止皿蓋上冷凝水滴落，造成污染。
通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養基。
不能完全打開，以免雜菌污染培養基。
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
4. 方法步驟
第2 步：接種和分離酵母菌
分離的方法
平板劃線法
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。經過數次劃線后培養，可以分離到單菌落。
連續劃線法
分區劃線法
三、微生物的純培養
平板劃線法的具體操作
1
將接種環放在火焰上灼燒，直到接種環的金屬絲燒紅。
2
在火焰旁冷卻接種環。同時，拔出裝有酵母菌培養液的試管的棉塞。
將試管口通過火焰。
3
4
在火焰附近用接種環蘸取一環菌液。
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
4. 方法步驟
第2 步：接種和分離酵母菌
防止溫度太高殺死菌種。
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
平板劃線法的具體操作
5
將試管口通過火焰，并塞上棉塞。
在火焰附近將皿蓋打開一條縫隙，用接種環在培養基表面基表面迅速劃三至五條平行線，蓋上皿蓋。
6
灼燒接種環，待其冷卻后，從第一次劃線的末端開始作第二次劃線。重復以上操作，作第三、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。
7
將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基表面，經數次劃線后培養，可以分離得到單菌落。
第3 步：培養酵母菌
完成平板劃線后，待菌液被培養基吸收，將接種后的平板和一個未接種的平板倒置，放入28℃左右（培養溫度因酵母菌種類的不同而稍有差異）的恒溫培養箱中培養24~48h。
在實驗室中，切不可吃東西、喝水，離開實驗室時一定要洗手，以防止被微生物感染。使用后的培養基在丟棄前一定要進行滅菌處理，以免污染環境。
警示
探究 · 實踐：酵母菌的純培養
4. 方法步驟
對照：說明培養基是否被雜菌污染。
有人說：吃水果“酵素”可以美容、減肥、促進消化和提高免疫力。這一論點是否可信？
“酵素”制作就是利用微生物進行無氧呼吸的原理，進行像制作泡菜一樣的發酵。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(包括多種酶)、有機酸等成分，不存在它獨有的、特殊的營養物質,其中其至可能含有微生物發酵產生的有毒物質，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、促進消化和提高免疫力的論點是值得懷疑的。
思維訓練：評估論點的可信程度

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