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

第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 1 从社会中来 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？ 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培养技术 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 2 防止杂菌污染是发酵工程的重要基础，获得纯净的微生物（个体无法用肉眼观察的微小生物）培养物是研究和应用微生物的前提； 实验室培养微生物，一方面要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件（培养基），另一方面要确保其它微生物无法混入（无菌技术），并将需要的微生物分离出来。 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：SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌体等DNA病毒 细菌:蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等； 放线菌:链霉菌等 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 培养基 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产物。 类型：（是否含有凝固剂） 液体培养基（扩大培养、工业生产） 固体培养基（分离、计数、鉴定等） 一、培养基的配制 注意： 凝固剂（如琼脂）一般不能被微生物利用，只起到凝固作用 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 注意 加入培养基中的凝固剂（如琼脂），一般不能被微生物利用，只起到凝固作用。 微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。 扩大培养获得大量菌种时，常用液体培养基。 一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 液体培养基 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 培养基一般都含有水、碳源（提供碳元素的物质）、氮源（提供氮元素的物质）和无机盐等营养物质。 一、培养基的配制 1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 碳源、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10g 氮源和维生素等 NaCl 5g 无机盐 水 定容至1000mL 水 牛肉膏：精牛肉的热水浸提液经过滤和浓缩制成的营养料 蛋白胨：不同来源的蛋白质经过部分酶解或酸水解后，得到的可溶性产物混合物 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 在满足主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质(维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等)以及O2的需求。 一、培养基的配制 ④培养厌氧微生物时，需要提供 的条件。 ①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加 ； 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 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 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、鉴定、活菌计数、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 在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长 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 选择培养基 液体培养基 半固体培养基 固体培养基 天然培养基 合成培养基 鉴别培养基 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 获得纯净微生物的关键是防止杂菌污染（无菌技术） 目的：①防止培养物被污染；②防止感染实验操作者。 无菌技术主要包括消毒和灭菌 消毒：是指使用较为温和的物理、化学和生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。 对操作空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒 常用的消毒方法有煮沸消毒、巴氏消毒、化学药物消毒、紫外线消毒等 二、无菌技术 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 煮沸消毒 (常用) 巴氏消毒 (不破坏营养成分) 化学药物消毒 (可擦拭的表面、液体) 紫外线消毒 (空间消毒) 消毒方法的选择： 不能灭菌时才考虑消毒 62-65℃下煮30min 或 80-90℃下煮30s-1min。 用70%酒精擦拭双手；氯气消毒水源。 用紫外灯照射接种室、接种箱、超净工作台。 100℃煮沸5-6min。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 二、 无菌技术 灭菌：是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。 对于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌 灭菌方法有湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌等 湿热灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌 水蒸气为介，100kPa，121℃，15~30min 热空气为介质，160~170℃，2~3h 利用充分燃烧层灼烧 常用高压蒸汽灭菌 耐高温，需要保持干燥 接种用具如涂布器、接种环、接种针或其它金属用具 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 湿热灭菌 灭菌方法的选择 高压蒸汽灭菌锅内100kPa、121℃下维持15-30min 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。 灭菌对象：培养基等。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 灭菌方法的选择 干热灭菌箱内160~170 ℃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 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)，金属器具 (如针头、 镊子、剪刀等)的灭菌 干热灭菌 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 灼烧灭菌 灭菌方法的选择 常用于涂布器、接种环、接种针、试管口或其它金属用具等的灭菌。直接在酒精灯火焰的充分燃烧层（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 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 过滤除菌 不耐高温（如维生素） 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 三、微生物的纯培养 培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体。 纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。 纯培养：获得纯培养物的过程。 微生物的纯培养步骤： 配制培养基、灭菌、接种、分离、培养 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 原理 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，即菌落 单菌落是单个微生物繁殖形成的纯培养物 可用平板划线法或稀释涂布平板获得单菌落 探究·实践——酵母菌的纯培养 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 方法步骤 1、制备培养基 ①配制培养基：配制马铃薯—葡萄糖—琼脂培养基（按量加入，溶解） ②灭菌：培养基装入锥形瓶中，加塞子，包牛皮纸——高压蒸汽灭菌；培养皿5~8套用牛皮纸包起来——干热灭菌 探究·实践——酵母菌的纯培养 提示： 琼脂需要加热溶解。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 ③倒平板：待培养基冷却至50℃，在酒精灯火焰附近倒平板 探究·实践——酵母菌的纯培养 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，将培养皿（10～20mL）倒入培养皿，立即盖上盖子。 4．等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置。 平板冷凝后，为什么要将平板倒置？ 倒置目的是：减缓培养基水分的蒸发；防止皿盖上的冷凝水珠滴落，导致污染。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 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。经数次划线后，可以分离得到单菌落。 探究·实践——酵母菌的纯培养 单个细胞 微生物群 单个菌落 连续划线 分散或稀释 生长繁殖 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 平板划线法 平板划线法是通过接种环在琼脂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的表面。在数次划线后培养，可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。 连续划线法 分区划线法 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 1．将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红。 2．在火焰旁冷却接种环。同时，拔出装出酵母菌培养液的棉塞。 3．将试管口通过火焰。 4．在火焰附近用接种环蘸取一环菌液。 5．将试管口通过火焰，并塞上棉塞。 6．在火焰旁打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划3～5条平行线，盖上盖子。 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。注意不要将最后一次的划线与第一次的划线相连。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 思考·讨论 1.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？ 以免接种环温度太高，杀死菌种。 2.在作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？ 划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 思考·讨论 3.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 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 分区划线法 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每次划线前接种环进行灭菌； ④划线后,培养皿倒置培养。 平板划线法注意事项: 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 探究·实践——酵母菌的纯培养 3、培养酵母菌 菌液被培养基吸收后，将接种后的平板和一个未接种的平板（对照）倒置，放入28℃左右的恒温培养箱培养24～48h。 思考： 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？ 2.你是如何记录实验结果的？ 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。 可以在培养12h和24h后，观察菌落的大小、形状、颜色。培养24h后，菌落的大小、形状是否发生变化，菌落颜色是否加深，光泽度是否增加，等等 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 探究·实践——酵母菌的纯培养 3.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？ 在接种酵母菌的培养基上可观察到单菌落。如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合酵母菌菌落的特点， 则说明纯化酵母菌的操作成功；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。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 思维训练——评论观点的可信程度 有一段时间，水果“酵素”风靡各地。水果“酵素”制作的大致过程是：将洗净、切成块状的水果放入洁净的容器，再加入糖和水，密封，置于阴凉处发酵一至两周。 有人说，吃水果“酵素”可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力。请评估这一论点是否可信。追问以下问题可以帮助你分析。 “酵素”是什么？水果“酵素”的制作原理是什么？水果“酵素”中可能含有哪些成分？它是否含有人们无法从其它食品中获取但又是维护健康所必需的成分？水果“酵素”中的所有成分都有益于人体健康吗？ 如果要更有力地支持或反驳水果“酵素”有益健康的论点，应该怎样获取证据？ 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 思维训练——评估论程度点的可信 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-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。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 稀释涂布平板法 平板划线法 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 微生物的高通量筛选 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 习题巩固 Exercises to consolidate 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。 （ ） 错误 正确 错误 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 习题巩固 Exercises to consolidate 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？ 日常生活中保存食品的方法有干制、腌制、低温储存等。干制可以降低食品的水分含量；腌制可以通过食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖；低温则是通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 习题巩固 Exercises to consolidate 3.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哪些？ （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？ 提示（1）：培养皿和培养基。 提示（2）：接种。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 习题巩固 Exercises to consolidate （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？ 提示：通过实验结果可以看到，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。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 习题巩固 Exercises to consolidate 4.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。 （1）摇床转速不同,意味着培养条件有什么不同？ 提示：意味着培养液中02含量不同。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 （2）从图中数据你可以得出什么结论?其原因是什么? 提示：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? 提示：这时候已经达到了环境容纳量。 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $