1.2微生物的培养技术及应用第一课时课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件围绕发酵工程核心内容展开，系统梳理了发酵概念、传统发酵技术及典型产品如腐乳、泡菜、果酒果醋的制作原理与操作要点，并深入讲解无菌技术、培养基配制和微生物纯培养方法，构建起从生活现象到科学原理再到实验操作的知识链条，形成清晰的学习支架。 其亮点在于深度融合生命观念、科学思维与探究实践三大核心素养，例如通过分析泡菜坛密封与亚硝酸盐变化的关系，强化物质与能量观和生态观，借助平板划线法操作细节培养严谨的科学思维，再以“水果酵素”功效评估任务驱动学生开展批判性探究。资料结构清晰，案例真实，实验步骤详实，既助力学生建立科学认知体系，又提升教师课堂组织与跨学科整合能力。

知识回顾与背诵 1、发酵的概念、原理、实质、类型？ 2、传统发酵技术的概念、类型、优点、缺点、产品？ 3、腐乳的原料、参与发酵的菌种、发酵原理？ 4、制作泡菜的菌种（名称、代谢类型、分布、分类、来源）、原理？ 5、制作果酒的菌种（名称、代谢类型、菌种来源、温度）、原理？ 6、制作果醋的菌种（名称、代谢类型、菌种来源、温度）、原理？ 7、①盐的作用？②盐水的质量分数为5%-20%的目的？③盐水为什么煮沸后冷却？④为什么泡菜坛只能装八成满？⑤用水密封泡菜坛的目的是什么？为什么要经常向泡菜坛的水槽中补充水？⑥泡菜制作过程中制造无氧环境的措施？⑦泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化情况分析？ 8、①70%的酒精的作用？②冲洗的目的？冲洗1-2次即可，能否反复冲洗，为什么？为什么去梗前冲洗？③葡萄汁装入发酵瓶时，为何要留有1/3的空间？ ④每隔12h左右将瓶盖拧松一点的目的？⑤拧松但不打开的目的？⑥葡萄酒制作完成后为什么打开瓶盖？盖上纱布的目的？⑦如何检测果酒、果醋的发酵情况（检测是否产生酒精）？ 向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再经过发酵就可以制成酸奶，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件屡见不鲜，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？ 应该先对制作用具和原料进行灭菌处理，再接种纯的菌种，并控制发酵条件，避免杂菌进入。 导 _____________， _______________________ 是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。 防止杂菌污染 获得纯净的微生物培养物 你知道微生物是什么吗？ P9“相关信息” 微生物：是指难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括细菌、真菌、病毒、一些原生生物（如草履虫、衣藻等）和藻类等。 本章提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。 ♣实验室培养微生物条件 ①为微生物提供合适的 条件； ②要确保 ，并将需要的微生物分离出来。 营养和环境 其他微生物无法混入 培养基 无菌技术 第2节 微生物的培养技术及应用 一 生物的基本培养技术（第1课时） 第1章 发酵工程 4 学习目标 1.理解在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。2.掌握培养基的配置方法和微生物纯培养的基本操作要求。3.概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室进行微生物分离和纯化的常用方法。 思—培养基的配制和无菌技术 1.培养基是什么？用途有哪些？种类有哪些？ 2.培养基的必备营养成分有哪些？为什么培养基需要氮源？ 3.是不是所有的微生物的培养基中都需要加入氮源、碳源？ 4.配制培养基时，如何满足不同微生物的特殊需求？举例说明。 5.获得纯净培养物的关键是什么？ 6.无菌技术的概念，手段，消毒和灭菌对微生物作用效果差异、主要工作？ 7.消毒、灭菌的概念？什么是生物消毒法？用于生物消毒的微生物具有什么特点？ 8.常用消毒和灭菌的方法，各方法的适用范围、操作方法？ 9.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？？ 培养基的配制 人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 01 1.培养基概念： 2.培养基作用： 3.培养基类型： 固体培养基 液体培养基 加入凝固剂(如琼脂) 不含凝固剂(如琼脂)，呈液态状态 注：琼脂仅作为凝固剂不为微生物生长提供能量和碳源 琼脂固体培养基，是实验室中最常用的培养基之一 分离、计数、 鉴定等 扩大培养、 工业生产 4.培养基的配方: （1）基本成分： 水、碳源、氮源、无机盐。 碳源 无机碳源： 有机碳源： 氮源 NH4＋、NO3-、NH3等。 牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等。 CO2、CO32-、HCO3-。 葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等。 无机氮源： 有机氮源： 来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质 无机盐 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等 大量元素： 微量元素： Ca、K 、Mg等 牛肉膏、蛋白胨： 自养微生物 异养微生物 为什么培养基需要氮源？ 是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。 01 培养基的配制 01 注：大部分含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源 （2）特殊需求： 满足微生物对 的需求。 pH、特殊营养物质、O2 01 培养基的配制 4.培养基的配方: 思考：是不是所有的微生物的培养基中都需要加入氮源、碳源？ 自养微生物能利用无机碳源（如空气中的CO2），培养基中不用添加碳源 固氮微生物可利用空气中N2作为氮源，培养基中不用加入氮源。 特殊营养物质：一般指生长因子(生长代谢必不可少的微量有机物)。狭义的生长因子指维生素，广义的生长因子还包括碱基、生物素、氨基酸等。 微生物例子 培养基需要的特殊物质或条件 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 添加维生素 调至酸性 调至中性或弱碱性 提供无氧的条件 01 培养基的配制 基础培养基实例——牛肉膏蛋白胨培养基 材料 牛肉膏 蛋白胨 NaCI 琼脂 水 用量 5g 10g 5g 20g 1 000 mL (1)根据培养基的物理性质，判断该培养基属于哪种培养基，并说明原因。 (2)该培养基中主要提供碳源和氮源的物质分别是什么？属于有机物还是无机物？ (3)如何通过培养基的营养组成判断微生物的同化类型？ (4)为什么各种培养基的具体配方不同，但一般都有水、无机盐、碳源和氮源？ 该培养基属于固体培养基，培养基的配方中含有凝固剂琼脂。 牛肉膏主要提供碳源，蛋白胨主要提供氮源。二者均属于有机物。 自养型微生物的培养基主要以无机营养为主； 异养型微生物的培养基主要以有机营养为主。 微生物的化学组成大体相同，主要由C、H、O、N、P、S等大量元素和Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等微量元素组成，这些元素最终来自外界环境中的各种有机物和无机物。 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染！ 1.手段： 主要包括____和____。 消毒 灭菌 比较项目 理化性质的作用强度 能否杀死所有微生物 能否杀死芽孢和孢子 消毒 灭菌 较为温和 比较强烈 能 能 否 否 （1）对实验操作的____、操作者的________，进行清洁和消毒。 （2）将用于微生物培养的____、________和______等进行灭菌。 空间 衣着和手 器皿 接种用具 培养基 2.消毒和灭菌工作主要包括两个方面： 02 无菌技术 实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品 。 为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在 。 相接触 酒精灯火焰附近进行 3.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？ 无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。 1.概念： 指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。 2.常用的消毒方法： 生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中部分微生物的方法。 类型 适用范围 操作方法 煮沸消毒法 日常生活（如家庭餐具） 100 ℃煮沸5～6min 巴氏消毒法 不耐高温的液体，如牛奶、啤酒，可杀死绝大多数微生物且基本不破坏营养成分 62～65℃消毒30min或80～90℃消毒30s～1min 化学药物 用于皮肤、伤口、动植物组织表面； 空气、手术器械、塑料或者玻璃器皿等 用体积分数为70%-75%酒精擦拭双手、用氯气消毒水源 紫外线照射 紫外线照射30min，损伤和破坏微生物的核酸 接种室、接种箱，超净工作台。 用于生物消毒的微生物能产生杀死其他微生物的代谢产物或是寄生性的微生物。 02 无菌技术 1.消毒 　　 （1）概念： 指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。 芽孢 芽孢是某些细菌（如芽孢杆菌属）在营养条件缺乏时，在菌体内形成的一个圆形或椭圆形、含水量低、抗逆性强的休眠体。 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。 孢子是脱离亲本后能直接或间接发育成新个体的生殖细胞，它是有丝分裂或减数分裂的产物。 02 无菌技术 2.灭菌 孢子 （2）常用的灭菌方法：湿热灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌 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：培养基等。 注：使用后的培养基必须灭菌后才能丢弃，以免污染环境。 ①湿热灭菌：高压蒸汽灭菌锅内100kPa、121 ℃下维持15-30min。 高压蒸汽灭菌锅 02 无菌技术 2.灭菌 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、吸管、注射器) 金属用具 (如针头、 镊子、剪刀等)的灭菌 ②干热灭菌：干热灭菌箱内160-170 ℃下加热2-3h。 　　 ③灼烧灭菌：酒精灯火焰充分燃烧层灼烧 效果：最彻底 原理：使微生物燃烧 对象：接种工具如涂布器、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。 02 无菌技术 2.灭菌 思—微生物的纯培养 1.培养物、纯培养物、纯培养的概念 2.酵母菌纯培养的实验原理、方法步骤？获得单菌落的方法？ 3、倒平板的具体步骤？ ①温度控制在50℃左右的原因？用什么办法来估计培养基的温度？ ②在酒精灯火焰附近操作的原因？ ③在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？ ④平板冷凝后，为什么要将平板倒置？ ⑤怎么确定所倒平板未被杂菌污染或灭菌彻底？ ⑥除第一次划线外，每次划线都从上一次划线的末端开始，目的是？？ ⑦为什么最后一次划线与第一次的划线不能相连？ ⑧为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时,仍然需要灼烧接种环吗？为什么？ ⑨为什么划线时要注意不能划破培养基？ 传统发酵通常直接利用原材料中天然酵母菌 工业生产通常使用人工选育的高活性酿酒酵母 如何获得纯种酵母呢？ 18 纯培养物： 纯培养： 培养物： 将接种于培养基内，在合适条件下形成的含有特定种类微生物的群体称为培养物。 有单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。 获得纯培养物的过程就是纯培养。 配制培养基 灭菌 接种 分离 培养 03 微生物的纯培养 1.相关概念 2.微生物纯培养的步骤 念珠菌显色培养基 大肠杆菌培养基 酵母菌培养基 金黄色葡萄球菌和枯草杆菌培养基 微生物群 分散或稀释 单个细胞 繁殖 单菌落 (1)菌落：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。 (2)单菌落：一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 (3)获得单菌落的方法： 1.实验原理 将单个微生物分散在固体培养基上的方法 稀释涂布平板法、平板划线法。 03 微生物的纯培养 ♠酵母菌的纯培养 2.方法步骤 接种和分离 培养酵母菌 制备培养基 配制 培养基 称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000ml，加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。向滤液中加入20g葡萄糖（也可用蔗糖代替）、15~20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。 灭菌 将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15~30min。将5～8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160～170℃灭菌2h。 倒平板 待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。 (1)制备培养基 包上牛皮纸的目的： ①能避免因水蒸气凝结而浸湿棉塞； ②在取出盛有培养基的锥形瓶时也能起到隔绝空气中杂菌的作用。 倒平板注意事项： ①温度：50℃左右； ②操作：在酒精灯火焰附近； ③冷凝后平板倒置。 倒平板具体操作步骤： 避免杂菌污染。 琼脂在90℃以上熔化，在40℃左右凝固，倒平板时高于50℃则会烫手，低于50℃时，若不能及时操作，琼脂会凝固。 倒平板 （１）培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？ 可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可。 （２）在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？ 最好不要用这个平板培养微生物。防止空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养12h～24h，观察是否有菌落存在以确定是否被污染或灭菌是否彻底。 （４）怎么确定所倒平板未被杂菌污染或灭菌彻底？ （３）平板冷凝后，为什么要将平板倒置？ 将平板倒置，既可以避免培养基中的水分过快蒸发又可防止皿盖上的冷凝水落入培养基，造成污染。 问题讨论 (2)接种和分离酵母菌 连续划线法 分区划线法 1.方法：平板划线法 通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。经过数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面 单个细胞 微生物群 单个菌落 连续划线 稀释分散 生长繁殖 ①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红 ②在火焰旁冷却接种环，拔出酵母菌培养液试管的棉塞 ③试管口通过火焰 ④在火焰附近用接种环蘸取一环菌液 ⑤试管口通过火焰，并塞上棉塞 ⑥将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，盖上皿盖 ⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线。 划3个平板（重复实验）1个不划线（空白对照） 平板划线的具体操作步骤 第1次划线 灼烧接种环灭菌 第2次划线 灼烧接种环灭菌 第3次划线 灼烧接种环灭菌 灼烧接种环灭菌 1 2 3 4 5 ①接种环只蘸一次菌液，但要在培养基不同位置连续划线多次； ②划线首尾不能相接； ③每次划线前灼烧接种环进行灭菌(在5个区域划线，接种环灼烧灭菌共6次)； ④划线操作结束后，仍需灼烧接种环，培养皿倒置培养。 分区划线法 平板划线的注意事项 1.在灼烧接种环之后，要等其冷却再进行划线，目的是什么？ 避免接种环温度过高，杀死菌种。 3.为什么最后一次划线与第一次的划线不能相连？ 2.除第一次划线外，每次划线都从上一次划线的末端开始，目的是？ 思考: 划线后，线条末端酵母菌的数目比线条起始处要 ，每次从上一次划线的末端开始，能使酵母菌的数目随着划线次数的增加而逐步 ，最终能得到由 细胞繁殖而来的 。 少 减少 单个 菌落 最后一次划线已经将细菌稀释成 的细胞，如果与第一次划线相连则增加了细菌的数目，达不到纯化的效果。 单个 ①一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的； ②存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落 4.为什么划线时要注意不能划破培养基？ 5.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时,仍然需要灼烧接种环吗？为什么？ 灼烧时期 目的 取菌种前 每次划线前 接种结束后 杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者 杀死上次划线时残留菌种，使下一次划线的菌种直接来源上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个细胞 杀死接种环上原有微生物，避免污染培养物。 29 【归纳总结】平板划线法接种菌种时，可防止杂菌污染的操作 ①接种前将接种环放在酒精灯火焰上灼烧。 ②划线操作在酒精灯火焰旁进行。 ③接种环蘸取菌液前后，要将试管口通过火焰。 ④划线时将培养皿的皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划线，划线后及时盖上皿盖。 完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入 28℃ 左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养 24 ~ 48h。 用记号笔标记培养皿中菌落 应标记在？ 皿底上 平板划线法可以对菌种进行分离，能否对培养液中菌种进行计数呢？ 不能计数 (3)培养酵母菌 警示：在实验室中，切不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。 (1)在未接种的培养基表面是否有菌落生长?如果有,说明了什么? 3.实验结果分析与评价 (2)在接种酵母菌的培养基上,你是否观察到了单菌落?这些菌落的颜色、形状和大小是否一致?如果你观察到了不同形态的菌落,你能分析出可能是由哪些原因引起的吗? 培养未接种的培养基的目的是检测培养基是否被杂菌污染（或检查培养基制备是否合格）。未接种的培养基表面若有菌落生长，则说明培养基被 ，应该重新制备；若无菌落生长，则说明未被污染。 污染 在接种酵母菌的培养基上可观察到独立的菌落，这些菌落在颜色、形状和大小上相似，酵母菌菌落一般表面光滑，多呈乳白色。 若在培养基中观察到不同形态的菌落，原因可能是菌液不纯，混入其他杂菌，或在实验操作过程中 。 被杂菌污染 思维训练 所谓“酵素”，就是“酶”的另一种说法。“酵素”制作就是利用微生物进行无氧呼吸的原理，进行像制作泡菜一样的发酵。这样制作的“酵素”中可能有糖类(包括一些简单的糖和膳食纤维等)、蛋白质(包括多种酶)、有机酸等成分，不存在它独有的、特殊的营养物质，其中甚至可能含有微生物发酵产生的有毒物质,食用后可能会危害人体健康。因此,“吃水果‘酵素’可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力”的论点值得怀疑。 评估“水果酵素”的功效是否真实？ 33 一、概念检测 1. 微生物的纯培养既需要适宜的培养基，又要防止杂菌污染。判断下列相关表述是否正确。 （1）培养基中的营养物质浓度越高，对微生物的生长越有利。（ ） （2）消毒和灭菌的杀菌程度存在差异。 （ ） （3）微生物的纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物。（ ） × √ × 练习与应用 2.日常生活中保存食品的方法有哪些？这些方法是如何阻止或抑制微生物生长的？ 干制——降低食品的水分含量； 腌制——通过食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖； 低温储存——通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。 二、拓展应用 1.某同学将5个手指尖在贴有“洗手前”标签的培养基上轻轻按一下。然后用肥皂将该手洗干净，再将5个指尖在贴有“洗手后”标签的同种培养基上轻轻按一下。将这两个培养皿放入37℃恒温培养箱中培养24h后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。请分析回答下列问题。 （1）这个实验中需要进行灭菌处理的材料用具有________________。 （2）“将指尖在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养中的哪一步操作？ （3）从实验结果来看，洗手后我们就能进行无菌操作了吗？操作时，我们可以采用什么方法来避免手上微生物的污染？ 练习与应用 培养皿和培养基 接种 洗手后手上还有一些微生物，不能直接进行无菌操作。 可以通过用酒精棉球擦拭双手，或戴消过毒的手套等方法来避免手上微生物的污染。 2. 某生物兴趣小组将从葡萄皮上成功分离来的野生酵母菌分别接种于3个盛有等量同种液体培养基的锥形瓶中，并放置在摇床上培养，摇床转速分别为 210 r/min， 230 r/min和250 r/min。培养时间与酵母菌种群密度的关系如下图所示。请分析回答下列问题。 二、拓展应用 练习与应用 （1）摇床转速不同，意味着培养条件有什么不同？ 培养液中02含量不同。 （2）从图中数据你可以得出什么结论?其原因是什么? 培养液中02含量越高，酵母菌种群密度越大。 （3）为什么培养8h后，其中2个锥形瓶中酵母菌的种群密度基本达到稳定? 这时候已经达到了环境容纳量。 $