1.2发酵工程的无菌技术 课件 2023—2024学年高二下学期生物苏教版选择性必修3

第一节 发酵工程的无菌技术 第一章 发酵工程 第1课时 由于制作工艺并不复杂，一些人会在家里自制酸奶。 自制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事例屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。那么，怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？ 情境导入 19世纪中期以前，人们普遍相信生命现象可以随时随地自然发生。后来，这一观点被科学家证明是错误的。 积极思维 肉汤腐败与微生物有什么关系？ 事实： 1.许多科学家都想用实证的方法证明微生物的自然发生说是错误的，但都无法设计出实验并得出有说服力的结果。直到19世纪60年代，法国科学家巴斯德（L.Pasteur，1822-1895）令人信服地解央了这一问题。他设计了一个具有弯曲瓶颈的圆底烧瓶，烧圆底烧瓶瓶里有 煮沸的肉汤。一段时问后，肉汤并没有发生煮沸后的肉汤腐 败。 2.巴斯德通过高温加热烧瓶中的肉汤，烧瓶通过开口的曲颈 和外界相通。这样既能杀死瓶内的各种微生物，又能阻隔外 界微生物进入烧瓶。因为没有污染，肉汤就没有发生腐败。 巴斯德的这一操作也让人们开始关注无菌操作的重要性。 积极思维 肉汤腐败与微生物有什么关系？ 思考： 1.分析 巴斯德的实验能说明微生物与肉汤腐败的关系吗？ 2.推测 巴斯德的成功取决于他重视实验的无菌操作。分析上述事实，他的无菌操作体现在哪些方面？ 巴斯德在实验中注意到无菌操作是他实验成功的保证。日常生活中，我们会用碘伏消毒液擦拭受伤破损的皮肤，从而杀灭伤口部位的部分微生物。那么，在发酵工程中无菌操作是如何开展的呢？ 发酵工程的灭菌方法 无菌技术：指在操作过程中，保持物品与操作区域的无菌状态并不被微生物污染的技术。核心：灭菌 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 无菌技术的基本内容： （1）对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和 。 （2）将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行 。 （3）实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与 接触。 （4）为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在 并在 附近进行。 消毒 灭菌 周围的物品 酒精灯火焰 超净工作台上 芽孢： 有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体，叫作芽孢。 芽孢壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。 孢子： 细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖或休眠作用的生殖细胞。能直接长成新个体。 知识拓展 发酵工程的灭菌方法 发酵工程的灭菌方法 问题与讨论 外科医生在做手术前要对手进行消毒处理。有人认为，消毒是将传播媒介上的病原微生物清除或杀灭，但并不能杀死所有微生物（如细菌的芽孢）。 我们同意上述观点吗？消毒或灭菌有什么差别？能说出我们日常生活中常用的消毒方法吗？ 项目 主要方法 应用范围 消毒 巴氏消毒法 ℃消毒30 min或 ℃处理15 s或 ℃处理10～15 s 、啤酒、果酒和酱油等不耐高温的液体 煮沸消毒法 100 ℃煮沸 min 家庭餐具等生活用品 紫外线消毒 30 W紫外灯照射 min(损伤细菌的DNA) 化学药物消毒 擦拭实验者双手 水源 牛奶 63～65 72～76 5～6 30 体积分数为70%～75%的酒精 氯气 接种室、接种箱或超净工作台 80～85 消毒：使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。 煮沸消毒法 巴氏消毒法 化学药物消毒法 紫外线消毒 100℃煮沸5~6min。 可杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢。 62~65℃煮30min或80~90℃下处理0.5~1min。可杀死绝大部分微生物，不破坏食物的营养成分。 用70%酒精擦拭双手、 用氯气消毒水源等。 对接种室、接种箱或超净工作台用紫外线照射30min，以杀死物体表面或空气中的微生物。 发酵工程的灭菌方法 比较项 理化因素的作用强度 消灭微生物的数量 芽孢和孢子能否被消灭 消毒 灭菌 比较消毒和灭菌对微生物作用效果的差异 发酵工程的灭菌方法 较为温和 强烈 部分微生物 全部微生物 一般不能 能 灭菌：指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。 器具：电热鼓风干燥箱（干热灭菌箱） 条件：140－160℃ 下加热 2－3h 原理：使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥等 对象：耐高温，需保持干燥的物品，适用于玻璃器皿 (如试管、 培养皿、移液管、注射器)、金属器具 (如针头、 镊子、 剪刀等)的灭菌。 干热灭菌 发酵工程的灭菌方法 干热灭菌——灼烧灭菌 器具：酒精灯 条件：酒精灯外焰灼烧 效果：最彻底 原理：使微生物燃烧 对象：接种工具如接种环、接种针，以及接种过程中的试管口或瓶口等易被污染部位 发酵工程的灭菌方法 将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红。 湿热灭菌（效果最好：高压蒸汽灭菌） 器具：高压蒸汽灭菌锅 条件：100kPa、121 ℃下维持15-20min 原理：高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性 优点：操作简便，效果可靠，可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体。基本保持培养基的营养成分不被破坏。 对象：培养基、多种器材、物品等 发酵工程的灭菌方法 发酵工程的灭菌方法 过滤除菌法 概念：通过滤膜过滤阻留微生物从而达到除菌目的的方法。 器具：空气除菌设备 对象：空气、料液，及在高温下不稳定的物质（大于滤膜孔径的细菌等微生物颗粒阻留） 应用： （1）在工业生产上制备无菌空气，用于好氧微生物的发酵； （2）在产品提取过程中，也可以利用过滤除菌法处理料液，以获得无菌产品。 类型 适用范围 操作方法 消 毒 灭 菌 较为温和理化方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子） 强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子） 煮沸消毒法 日常生活 100 ℃煮沸5～6 min 巴氏消毒法 不耐高温的液体 62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min 化学药剂 生物活体、水源等 擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源 紫外线 紫外线照射30 min 灼烧灭菌 接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 干热灭菌 耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等 物品放入干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h 湿热灭菌 培养基、培养皿等,生产和实验室常用 高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min 接种室、接种箱，超净工作台 发酵工程的灭菌方法 下列物品所采用的灭菌或消毒方法依次是 培养基 培养皿 接种环 实验操作者的双手 实验室 牛奶 湿热灭菌（高压蒸汽灭菌） 干热灭菌 灼烧灭菌 化学药剂消毒（酒精） 紫外线消毒 巴氏消毒法 发酵工程的灭菌方法 发酵工程的灭菌设备 加水 → 装锅 → 加热排气 → 保温保压 → 出锅 不要装得过满 压力表中指针降至“0”点、温度降至60℃以下，打开排气阀，开盖，取出物品 103kPa；121℃；保持压力，维持15—20min 使冷空气彻底排出 然后将排气阀关闭 发酵工程的灭菌设备 水位标记线 排气阀 冷空气 103 kPa 121 “0” 温度 无菌操作的对象是什么？ 培养皿 接种环 培养基 操作的空间、操作者的衣着和手等 发酵工程的灭菌设备 1. 接种器具 ①接种：在无菌条件下将微生物接入培养基的操作过程。 ②常用接种器具包括玻璃涂布器、接种针、接种环等。 ③应用：玻璃涂布器常用于平板稀释涂布接种，接种针用于穿刺接种，接种环用于斜面接种或在平板培养基上划线接种。 发酵工程的灭菌设备 2. 转移器具 ①移液管的应用：一般用于转移部分液体培养物、系列稀释微生物或分装化学试剂。 ②刻度移液管：具有刻度的直形玻璃管，在需要控制试剂加入量时使用。 使用移液管的要点是以拇指及中指捏住管颈标线以上的地方，将移液管插入待取溶液液面下约1cm。（移液管不应伸入太多，以免管尖外壁粘有过多溶液） 发酵工程的灭菌设备 发酵工程的灭菌设备 发酵工程的灭菌设备 ③微量取液器 取液量很少时 (如0.1mL)使用。 3. 超净工作台 概念：超净工作台是一种经过空气净化而形成高洁净操作环境的设备。 净化原理：是利用工作台内紫外线灯的杀菌作用，并通过空气过滤器过滤确保工作台内空气的无菌、无污染。 发酵工程的灭菌设备 发酵工程的灭菌设备 随堂训练 1.微生物培养时常利用无菌技术避免杂菌的污染。下列相关叙述错误的是(   ) A.配制好的培养基应放入干热灭菌箱中进行干热灭菌 B.实验中避免已灭菌处理的材料用具与周围物品接触 C.接种前后的接种环都要在酒精灯火焰上进行灼烧 D.实验结束后对实验室喷洒苯酚或煤酚皂溶液同时配合紫外线照射 答案：A 解析：A、对培养基灭菌的方法是高压蒸汽灭菌法，A错误；B、为避免杂菌污染，实验中应避免已灭菌处理的材料用具与周围物品接触，B正确；C、为了防止杂菌污染，每次接种前后，接种环都要进行灼烧灭菌，C正确；D、紫外线能破坏DNA结构，密闭空间内的空气常采用紫外线照射消毒，喷洒石炭酸或煤酚皂溶液同时配合紫外线照射可提高对密闭空间的消毒效果，D正确。故选A。 随堂训练 2.微生物培养过程中，要十分重视无菌操作，现代生物学实验中的许多方面也要进行无菌操作，防止杂菌污染，下列操作中错误的是(   ) ①煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢 ②接种操作要在酒精灯火焰附近进行 ③家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌 ④培养基要在干热灭菌箱中进行干热灭菌 ⑤灭菌后的培养基要先调试pH值，然后在酒精灯火焰附近接种 A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.③④⑤ 答案：D 解析：①100℃煮沸5~6min可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢，因而能起到消毒的作用，①正确；②酒精灯火焰附近存在一个无菌区，无菌操作时，接种操作要在酒精灯火焰附近进行，②正确；③利用葡萄制作葡萄酒利用的是附着于葡萄皮表面的野生型酵母菌，所以家庭制作葡萄酒时将容器进行灭菌，但葡萄不进行灭菌，以免杀死酵母菌，③错误；④培养基的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，该灭菌方法属于湿热灭菌，④错误；⑤灭菌后的培养基要需要进行倒平板，而调试pH值操作应该在灭菌前，接种操作需要在酒精灯火焰附近进行，⑤错误。故选D。 随堂训练 3.微生物的实验室培养要进行严格的灭菌和消毒。下列关于无菌技术的叙述错误的是(   ) A.通过煮沸消毒法可以杀死所有病原微生物及其芽孢 B.实验操作者接种前要用70%的酒精棉球擦手消毒 C.吸管和培养皿通常采用干热灭菌法进行灭菌 D.接种环、试管口通过灼烧灭菌法进行灭菌 答案：A 解析：A、煮沸消毒法不能杀死所有病原微生物及其芽孢，A错误；B、实验操作者接种前要用70%的酒精棉球擦手消毒，以杀死微生物，B正确；C、吸管和培养皿通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，也可用干热灭菌法进行，C正确；D、接种环、试管口等实验中频繁使用的常使用灼烧灭菌法，D正确。故选A。 感谢观看 EVCapture4.1.8软件录制 Lavf58.20.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$