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

1.(2019·江苏卷)下列关于传统发酵技术应用的叙述，正确的是( ) A. 利用乳酸菌制作酸奶过程中，先通气培养，后密封发酵 B. 家庭制作果酒、果醋和腐乳通常都不是纯种发酵 C. 果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低，果酒制作过程中情况相反 D. 毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶参与腐乳发酵 B 果酒制作过程中产生CO2，溶于水呈酸性，pH降低 【考点速览·诊断】 (1)果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时。(2021·江苏卷)( ) (2)果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。(2021·江苏卷，14D)( ) (3)酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖。(2021·辽宁卷，8B)( ) (4)葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的。(2021·山东卷，12C)( ) √ × × √ 2 2.(1)果酒进一步发酵能获得果醋，酒变醋的原理是 ____________ ______，请写出该过程的化学反应式： 。发酵产生酒精后，若利用酿酒缸继续进行醋酸发酵，需要改变的发酵条件有__________ ______。 _____（填“能”或“不能”）省去酒精发酵过程，直接进行醋酸发酵，理由是_________________________ __________________。 通入空气、将温度控制在30～35℃ 醋酸菌在氧气和糖源充足的情况下，可以将葡萄糖直接转化为醋酸 在氧气充足时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸 能 C2H5OH+O2 酶 CH3COOH(醋酸)+H2O+能量 （2）酿制成功的蓝莓酒如果暴露在空气中会逐渐出现酸味，气温高的夏天更易如此，其原因是__________ ______________________________。在变酸的酒表面观察到的菌膜是 在液面大量繁殖而形成的。若蓝莓果汁灭菌不合格，含有醋酸菌，在蓝莓果酒发酵旺盛时，醋酸菌_____（填“能”或“不能”）将果汁中的糖发酵为醋酸？说明原因 。 醋酸菌是好氧细菌，最适生长温度为30~35℃（夏天温度较高） 果酒发酵时的无氧环境会抑制醋酸菌生长 醋酸菌 不能 1.2微生物的培养技术及应用（一） 高压蒸汽灭菌锅 液体培养基 固体培养基 从社会中来 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。 这需要应用无菌技术和微生物的纯培养 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？ 无细胞结构 原核细胞 真核细胞 真菌：酵母菌、毛霉等； 原生生物：草履虫、变形虫等 微生物的类群 病毒：新冠病毒等RNA病毒；噬菌体等DNA病毒 细菌:大肠杆菌、乳酸菌等； 放线菌等 1.微生物的概念： _____________________________的统称。 难以用肉眼观察的微小生物 本章提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。 2._______________，____________________________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 培养微生物应做到: (1）提供微生物生长繁殖所需合适的营养和环境条件 (2）确保其它微生物无法混入 (3)并将需要的微生物分离出来 配制培养基 无菌技术 微生物的纯培养 1.定义： 一、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。 2.作用： 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 3.种类： 有 无 凝固剂(如琼脂） 液体培养基 固体培养基 （1）按物理性质分 微生物在固体培养基表面或内部生长可形成肉眼可见的菌落。 半固体培养基 观察微生物的运动、分类鉴定 微生物的分离、计数、鉴定等 扩大培养、工业生产 补充资料：培养基的类型及用途 划分标准 培养基种类 特点 用途 物理性质 化学成分 用途 不加凝固剂 加凝固剂，如琼脂 工业生产 观察微生物的运动、 分类鉴定 微生物分离、计数、鉴定、保藏菌种 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 培养基成分明确 分类、鉴定 允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基 培养、分离出特定微生物 在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物 鉴别不同种类微生物 天然培养基 合成培养基 固体培养基 液体培养基 半固体培养基 选择培养基 鉴别培养基 培养基中加氨苄青霉素 具有抗氨苄青霉素能力的菌落 选择培养基 培养基 没有抗氨苄青霉素能力的菌落被淘汰 怎样选择出具有抗氨苄青霉素能力的细菌? 一、培养基的配制 4.培养基的营养成分： （1）一般都含有碳源、氮源、水、无机盐 碳源 无机碳源：CO2、CO32-、HCO3- 有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等 自养微生物 异养微生物 氮源 无机氮源：铵盐、硝酸盐、NH3等 有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 功能：主要用于合成蛋白质、核酸及含氮代谢产物等。 ①含C、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源。 ②培养基中的琼脂仅作为凝固剂，不能为微生物生长提供能量和碳源。 无机盐 功能：调节pH 维持渗透压 水 功能：良好的溶剂 细胞结构的重要组成成分 有机碳既是碳源又是能源。 ①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加_________； 一、培养基的配制 4.培养基的营养成分： （2）特殊条件： 满足微生物对_____________________________的需求 ④培养厌氧微生物时，需要提供_______的条件。 ②培养霉菌时，需要将培养基调至_______； ③培养细菌时，需要将培养基调至________________； 维生素 酸性 中性或弱碱性 无氧 表1-1 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养组成 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 碳源（主要）、氮源、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10g 碳源、氮源（主要）和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000ml 水 pH、特殊营养物质、氧气 特殊营养物质： 维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等 牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质。 为维持pH的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂，常用磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。 5.培养基的配制原则 (1)目的要明确：根据微生物的种类、培养目的进行配制。 (2)营养要协调：营养物质的浓度和比例要适宜。 (3)pH要适宜：不同微生物适宜生长的pH范围不同，可在培养基中添加缓冲剂维持pH稳定。　　　 【典例】下表是牛肉膏蛋白胨培养基的配方，分析回答： 材料 牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 用量 5 g 10 g 5 g 20 g 定容至1 000 mL (1)根据培养基的物理性质，该培养基属于________培养基，理由是_____________________________________________________________。 (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)该培养基培养的微生物同化作用类型是_____________，理由是_________________________________________________________。 固体 该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 异养型微生物　 该微生物的碳源和氮源是有机物 (4)试从碳源和氮源的角度分析不同类型微生物所需的培养基成分的特点：   自养型生物 异养型生物 碳源 CO2、Na2CO3等无机物 __________________________ 氮源 ____________________ __________________________ 糖类、脂质等有机物 NH3、硝酸盐等无机物　 尿素、蛋白质等有机物 2.培养微生物时，培养基中是否必须添加碳源和氮源？ 并非所有微生物的培养基中都必须含有碳源、氮源，培养自养微生物不需要添加碳源（微生物可以利用空气中的二氧化碳），培养固氮微生物不需要添加氮源（固氮菌可固定空气中的氮）。 提示：病毒为非细胞结构生物，只能在活细胞中营寄生生活。目前不能利用培养基来培养病毒，只有接种在活细胞或组织中，病毒才能增殖。 【基础过关】 (1)所有的培养基中都要加入琼脂。( ) (2)是碳源的物质不可能同时是氮源 。( ) (3)培养霉菌时一般需将培养基调至碱性。( ) (4)培养厌氧型微生物时，除需要提供无机碳源之外，还需要提供无氧的条件。( ) × × × × (5)凡碳源都提供能量。（ ） (6)除水以外的无机物只提供无机盐（ ） (7)无机氮源也可能提供能量。（ ） (8)培养基只能用于培养微生物。（ ） × × √ × 碳源的类型要看其同化作用类型，若为自养型则提供无机碳源，若为异养型则需要提供有机碳源。 如：蛋白胨含有C、N元素，既可作为碳源也可作为氮源。 培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物 如：氨是硝化细菌的无机氮源，氨的氧化也为硝化细菌提供用以化能合成作用的能源。 可能提供碳源、氮源 CO2是光能自养型细菌的碳源，但不提供能量 1.概念： _________________的培养微生物的操作技术 2.类型： 主要包括______和_______。 （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。 无菌技术除用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？ 还能有效避免操作者被微生物感染。 防止杂菌污染 消毒 灭菌 空间 衣着和手 器皿 接种用具 培养基 二、无菌技术 培养皿 接种环 培养基 注意：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相接触。 为了避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。 二、无菌技术 接种室、接种箱或超净工作台可用紫外线照射30min（破坏DNA结构） 100℃煮沸5-6 min，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢。 对象：不耐高温的液体，如：牛奶（高温会破坏牛奶的营养成分） 63-65℃消毒30 min或72-76℃处理15s或80-85℃处理10-15s （1）常用的消毒方法 用70%酒精擦拭双手；氯气消毒水源等 煮沸消毒法 巴氏消毒法 化学药物消毒 紫外线消毒 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。 消毒： 2.无菌技术的类型： 在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。 教材P10〔相关信息〕 生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。例如，有的微生物能够寄生于多种细菌体内，使细菌裂解，因此可以用它们来净化污水、污泥。 芽孢 有些细菌在恶劣的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体，叫做芽孢。在适宜条件下，可萌发形成繁殖体。 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 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。脱离母体后能发育成新个体。 二、无菌技术 灭菌： 2.无菌技术的类型： 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。 原理：是一种利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。 对象：培养基等 二、无菌技术 （2）常用的灭菌方法 1、湿热灭菌 注：使用后的培养基必须灭菌后才能丢弃，以免污染环境。 高压蒸汽灭菌锅内100kPa、121 ℃下维持15-30min 高压蒸汽灭菌锅 二、无菌技术 2.干热灭菌 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 干热灭菌箱内160-170 ℃的热空气中维持1-2h 二、无菌技术 3.灼烧灭菌 酒精灯火焰充分燃烧层（外焰）灼烧 效果：最彻底 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 二、无菌技术 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 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 63-65℃消毒30 min或72-76℃处理15s或80-85℃处理10-15s 化学药物 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、实验室、超净工作台 【典例】微生物培养过程中，要重视无菌操作，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，请分析下列操作，正确的是(　) A.煮沸消毒法中100 ℃煮沸5～6 min可以杀死全部微生物的细胞和芽孢、孢子 B.将接种环直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底地灭菌 C.加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌 D.家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌 B 一部分芽孢 葡萄不能灭菌，因为发酵用的酵母菌来自葡萄 解析　煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和部分芽孢，而灭菌能杀灭物体内外一切微生物，包括孢子和芽孢，A错误；指示剂和染料可能混有微生物，因此加入培养基中的指示剂和染料也需要灭菌，C错误；家庭制作葡萄酒时，要将容器进行灭菌或消毒，但是葡萄不能灭菌，因为发酵用的酵母菌来自葡萄，D错误。 24 2.下列有关无菌技术的说法，正确的是 A.无菌技术的关键是杀灭实验室中的所有的微生物 B.培养微生物的试剂和器具都要进行湿热灭菌 C.经巴氏消毒法处理的食品因微生物未被彻底消灭，不能在常温下长期保存 D.无菌技术中，若处理对象为液体，则只能消毒，不能灭菌 课堂练习 防止杂菌的污染 接种工具一般用灼烧灭菌 可用高压蒸汽灭菌锅 C 25 1.相关概念 2.微生物纯培养的步骤 (1)培养物： (2)纯培养物： (3)纯培养： 获得 的过程。 配制培养基 灭菌 接种 分离 培养 三、微生物的纯培养 在微生物学中，将接种于 内，在合适条件下形成的含 的群体。 由 所获得的微生物群体。 纯培养物 培养基 特定种类微生物 单一个体繁殖 念珠菌 霉菌 酵母菌 一 微生物的纯培养 三 （鉴定菌种的重要依据：菌落的大小、形状、颜色、光泽度、透明度等） 平板划线法、稀释涂布平板法 （3）将单个微生物分散在固体培养基上的方法： (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。 微生物群 分散或稀释 单个微生物 单菌落 繁殖 （单菌落属于种群） 一 微生物的纯培养 三 称取去皮的马铃薯200g 切成小块 加水1000mL，加热煮沸至马铃薯软烂 用纱布过滤 滤液中加入20g葡萄糖，15~20g琼脂 用蒸馏水定容至1000mL 得到滤液 （二）纯培养的步骤： ①配制培养基 1.制备培养基 三、微生物的纯培养 （二）纯培养的步骤： ②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。 培养基：用高压蒸汽灭菌锅湿热灭菌 培养皿：在干热灭菌箱内干热灭菌 （3）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拔出锥形瓶的棉塞 ②将瓶口迅速通过火焰 ③用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基（10～20mL）倒入培养皿，立即盖上皿盖 ④等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒转过来放置 目的：既可以减缓培养基表面的水分挥发；又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 目的：灼烧灭菌，防止瓶口微生物污染培养基 温度高于50℃会烫手；低于50℃，若不及时操作，琼脂会凝固。（琼脂在44℃会凝固）可以用手触摸锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可开始倒平板。 不能完全打开，以免杂菌污染培养基。 1.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？ 不能，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。 将未接种的培养基放入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。 2.怎么确定所倒平板未被杂菌污染或灭菌彻底？ 思考讨论： 32 2. 接种和分离酵母菌 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。 (1)原理： 单个微生物 微生物群 单菌落 连续划线 分散或稀释 生长繁殖 (2)方法：“平板划线法” 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在火焰附近将培养皿打开一条缝隙，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 “平板划线法”实验操作 划3个平板（重复实验）；1个不划线（空白对照） 分析酵母菌的纯培养 任务3 2.下列接种过程，正确的顺序是 。 b、a、e、f、c、g、d 第1区划线 接种环灼烧灭菌 第2区划线 接种环灼烧灭菌 第3区划线 接种环灼烧灭菌 接种环灼烧灭菌 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每次划线前接种环进行灭菌，待冷却后再开始画线 ③划线首尾不能相接（最后一次划线不要与第一次划线相连） ④划线结束后,接种环也要灼烧灭菌，培养皿倒置培养 （3）平板划线法注意事项 分区划线法（最常用） 冷却 冷却 冷却 问：接种环共需灼烧几次？ 6次 （划线次数+1） 灼烧时期 目的 取菌种前 每次划线前 接种结束后 （1）为什么在取菌种前、每次划线之前、划线结束后都要灼烧接种环？ 杀死接种环上残留的菌种，避免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 思考讨论： ⑵在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？ ⑶在做第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？ 以免接种环温度太高，杀死菌种。 线条末端微生物的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个微生物繁殖而来的菌落。 (4)为什么最后一次的划线与第一次的划线不能相连？ 最后一次的划线已经将微生物稀释成单个的细胞，如果与第一次的划线相连则增加了微生物的数目，达不到纯培养的目的。 39 3.培养酵母菌 将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右的恒温培养箱中培养24-28h. 结果分析与评价 1、未接种的培养基表面是否有菌落生长，如果有，说明了什么？ 在未接种的培养基表面应该没有菌落生长，如果有，说明培养基被杂菌污染或灭菌不彻底。 在培养皿的皿底用记号笔标记 2.如果你观察到了不同形态的菌落，可能是由哪些原因引起的吗？ 如果观察到了不同形态的菌落，可能是接种的菌种不纯或者无菌操作不规范等原因引起的。 如何记录实验结果？ 在培养12h和24h后，观察菌落的大小、形状、颜色、光泽度等。 × √ × 41 × √ √ 7.经培养后，只有在最后一次划线上才会出现单菌落( 　) 在稀释度高的区域都会出现单菌落，不一定只有在最后一次划线上才会出现单菌落。 × 42 　课后练习 1. 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。（ ） （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。（ ） × × 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？ 晒干——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。 营养物质浓度过高，渗透压高，会导致细胞失水 含有代谢废物 倒平板 jasmine 接种和分离酵母菌 jasmine 提示：液体培养基和固体培养基都含有水，它们的区别为是否含有凝固剂。 2．获得纯净微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 (　) 3．用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基都要进行消毒。 (　) 提示：用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基都要进行灭菌。 判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．液体培养基含有水，而固体培养基不含水。 (　) 提示：培养基分装到培养皿之前要进行灭菌。 5．平板冷凝后应将平板倒置，防止皿盖上的冷凝水落入培养基，造成污染。 (　) 6．转换划线角度后需要灼烧接种环再进行划线。 (　) 4．培养基分装到培养皿后进行灭菌。 (　) $