资源简介

(共41张PPT)
Fermentation engineering
Chapter I
Section 2
Microbial
第1章 发酵工程
微生物的
培养需要适宜条件
Culture technology and application
学习目标
Learning objectives、
通过配制培养基，了解配制培养基的基本步骤，以及培养基中各类营养物质的配比。
科学
探究
通过对培养皿和培养基进行灭菌，了解消毒和灭菌的原理及方法。
科学
思维
通过对酵母菌进行纯培养，理解并掌握微生物接种、分离和培养的基本原理和过程。
科学
探究
从社会中来
From society
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？
Q
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。
A
1.何为微生物
2.培养基的配制
3.无菌技术
4.无菌操作
5.课堂检测
— What is microorganism —
1.何为微生物
【微生物】
形体微小、肉眼不可见的微小生物的统称。
—— 微生物的类群 ——
【无细胞结构】
病毒：
SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌体等DNA病毒
【原核细胞】
细菌：
蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等；
放线菌：链霉菌等
【真核细胞】
真菌：
酵母菌、毛霉等；
原生生物：
草履虫、变形虫等
1.何为微生物
What is microorganism
乳酸杆菌
霉菌
本章提及的微生物主要指用于
发酵的细菌和真菌
☆实验室培养微生物的基本思路：
①为微生物提供合适的营养
③确保其他微生物无法混入
②为微生物提供合适的环境条件
④将需要的微生物分离出来
培养基
培养环境
培养基
分离培养
微生物结构简单、形体微小，眼睛看不到，若想看某种纯净的微生物。我们该怎么做？若想通过肉眼能看到细菌，我们又该如何？
Q
1.何为微生物
菌落可被肉眼所见！
A
由单个微生物细胞接种到培养基表面或内层时，当它占有一定的发展空间并处于适宜的培养条件下，该细胞就会迅速生长繁殖形成一堆肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞集团。
1.何为微生物
2.培养基的配制
3.无菌技术
4.无菌操作
5.课堂检测
— —
2.培养基的配制
【概念】
培养基是人们为满足微生物生长繁殖或积累代谢产物的需求而配制的混合养料。
2.培养基的配制
成分 作用 主要来源
碳源 主要作能源物质 无机碳(CO2)
或有机碳(葡萄糖等)
氮源 合成蛋白质等有机物 N2，NH3，铵，硝酸盐，尿素，牛肉膏，蛋白胨
生长因子 调节促生长 维生素，氨基酸，碱基等
水 作为溶剂
无机盐 调节渗透压等 NaCl、CaCl2
注：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源
* 一般情况下，不添加氮源培养基可用来培养_________微生物
固氮
2.培养基的配制
【理化性质】
渗透压
pH
氮源种类
氧气
过大：无法吸水
过小：无法满足代谢需求
细菌：中性偏碱
霉菌：中性偏酸
细菌喜荤：蛋白胨、酵母提取物
霉菌喜素：添加蔗糖的豆芽汁
需氧：液体震荡
厌氧：石蜡密封，加热后冷却
【按物理性质】
液体培养基：不含凝固剂
固体培养基：含凝固剂（如琼脂）
3.培养基的类型
半固体培养基：含少量凝固剂（如琼脂）
（分离、鉴定、活菌计数等）
（观察微生物的运动轨迹）
（大规模工业生产）
【按化学性质】
天然培养基：成分不清楚，用于工业生产
合成培养基：成分完全清楚，用于实验研究
3.培养基的类型
（PDA培养基、LB培养基等）
【按用途】
鉴别培养基
选择培养基
3.培养基的类型
特点：加入/减去某种成分
目的：某种微生物可以生长，其他不可生长
特点：加入某种指示剂
目的：使目标微生物呈现一定特征
（无氮培养基）
（伊红—美蓝培养基：大肠杆菌菌落呈紫黑色带金属闪光）
具体处理 原理 目的
选择培养基 加入青霉素 青霉素能抑制细菌生长，对真菌无作用
不加氮源 固氮微生物能利用空气中的氮气
不加有机碳源 自养型微生物能利用无机碳源
鉴别培养基 加入酚红培养基 尿素被分解产生氨，培养基呈碱性，酚红指示剂变红。
加入刚果红 刚果红与纤维素能形成红色复合物，当纤维素被分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以菌落为中心的透明圈。
分离酵母菌、霉菌等真菌
分离固氮菌
分离自养微生物
鉴别
分解尿素的细菌
鉴别
纤维素分解菌
3.培养基的类型
2.培养基的配制
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、磷酸盐和维生素等
蛋白胨 10g 氮源和维生素等
NaCl 5g 无机盐
H2O 定容至1000ml 水
*牛肉膏、酵母膏、蛋白胨中含有维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等特殊营养物质
培养乳酸菌
添加维生素
培养霉菌
调酸性
培养细菌
调至中性或弱碱性
培养厌氧菌
提供无氧条件
1.何为微生物
2.培养基的配制
3.无菌技术
4.无菌操作
5.课堂检测
— Aseptic technology —
3.无菌技术
获得纯净的微生物培养物的关键是
防止杂菌污染
做好消毒和灭菌工作后，要注意：
避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品接触。
为了避免周围环境中微生物的污染，接下来的许多操作应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。
消毒和灭菌
无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括
两个
方面
消毒
灭菌
对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒
将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌
3.无菌技术
【概念】
用强烈的理化因素杀死物体内外“所有”微生物(包括芽孢和孢子）
【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，叫做芽孢。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作用的无性生殖细胞。能直接发育成新个体。
3.无菌技术
高压蒸汽灭菌锅内100kPa、121℃下维持15～30min。
湿热灭菌法
【原理】
高温蒸汽破坏蛋白质。
【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、培养皿等
注：使用后的培养基必须灭菌后才能丢弃，以免污染环境。
3.无菌技术
移液枪
枪头
移液管
3.无菌技术
干热灭菌箱内160～170 ℃下加热2～3h。
干热灭菌法
【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) ，金属器具 (如针头、 镊子、剪刀等)的灭菌。
3.无菌技术
直接在酒精灯火焰的外焰充分灼烧
灼烧灭菌法
【效果】
最彻底
【对象】
接种的金属工具如接种环、接种针，以及接种过程中的试管口或瓶口等易被污染部位。
【原理】
使微生物炭化
3.无菌技术
涂布器
接种环
3.无菌技术
过滤灭菌法
普通培养基： 121℃（1Kg/cm2压力），15-20min
含有葡萄糖的培养基： 过滤灭菌或112℃（500g/cm2压力）,30min
含有尿素的培养基：G6玻璃砂漏斗（使用前需灭菌）
葡萄糖115℃以上会焦化
加热会分解
3.无菌技术
过滤灭菌法
▲玻璃砂漏斗有6种，即G1~G6，G6孔径最小，细菌不能过滤。
▲玻璃砂漏斗用后需用1mol/L的HCl浸泡，并抽滤去酸，再用蒸馏水洗至洗出液呈中性，干燥后保存。
“G6不放抽，液体不下流”
3.无菌技术
【概念】
较为温和理化生方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子）
类型 适用范围 操作方法
消毒
煮沸消毒法
日常生活
100 ℃煮沸5～6min
巴氏消毒法
不耐高温的液体
62～65℃消毒30min或
80～90℃消毒30s～1min
化学药物
消毒法
生物活体、水源等
用酒精擦拭双手、
用氯气消毒水源
紫外线照射
消毒法
紫外线照射30min
接种室、接种箱，
超净工作台
>>> 消毒 <<<
3.无菌技术
>>> 消毒与灭菌 <<<
项目 消毒 灭菌
作用强度 较为____________ ___________的物理、化学因素
消灭微生物 的数量 物体表面或内部____________微生物 物体内外的____________微生物
能否消灭 芽孢、孢子 消灭______________芽孢 能消灭____________芽孢和孢子
适用对象 操作空间、操作者的衣着和手等 接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等
常用方法
温和
强烈
一部分
所有
部分
全部
煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法
湿热灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌
1.何为微生物
2.培养基的配制
3.无菌技术
4.无菌操作
5.课堂检测
— Pure culture of microorganisms —
4.无菌操作
【实验前】
①培养基和实验器具无菌
②双手消毒
③超净台、操作间消毒
高压蒸汽灭菌
75%酒精
打开紫外灯、过滤风
4.无菌操作
倒平板：
待培养基冷却至60℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
倒平板的具体操作步骤如下：
①
②
③
④
【实验过程】
4.无菌操作
将瓶口迅速通过火焰。
2
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（10～20 mL）倒入培养皿，立即盖上皿盖
3
等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置
4
拔出锥形瓶的棉塞。
1
4.无菌操作
1.培养基灭菌后为什么要冷却到60℃左右时开始倒平板？
琼脂是一种多糖，在44℃以下凝固，倒平板时，若低于50℃不及时操作，琼脂会凝固。倒平板时高于50 ℃则会烫手。
2.在倒平板的过程中，为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？
通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
3.为什么倒平板时，将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不能完全打开？
防止杂菌污染培养基
4.无菌操作
接种针 —— 用于穿刺接种；
接种环 —— 用于斜面接种或平板划线接种；
玻璃涂布器 —— 用于涂布平板接种。
接种：
指在无菌条件下将微生物或含菌材料转移到合适其生长繁殖的培养基中的过程。
4.无菌操作
接种方法：
涂布平板法
穿刺接种法
斜面接种法
平板划线法
1.何为微生物
2.培养基的配制
3.无菌技术
4.无菌操作
5.活动
— Classroom testing —
5.课堂检测
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。（ ）
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。
Classroom testing
5.活动——配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基
分装到锥形瓶
液体培养基
灭菌
平板培养基
确定配方
及用量
计算、称量、加热溶解
调pH
分装到锥形瓶
倒平板
斜面培养基
分装到试管
斜放冷却
灭菌
灭菌
无菌检测：
空白平板适宜环境倒置培养24～48h，观察是否有微生物生长。
如何判断培养基是否存在杂菌污染（操作过程是否规范）？
5.活动——配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基
讨论
1.你认为生活中的哪些现象会使人联想到用马铃薯浸汁制备培养基？
2.本实验中，煮沸后的马铃薯浸汁为酵母菌的生长提供了哪些成分？
3.培养基中的琼脂能否成为酵母菌生长的碳源？
在生活中人们可以见到久置的煮熟马铃薯上长出微生物，这意味着马铃薯能为微生物的生长提供它们所需的营养物质。
本实验中，煮熟后的马铃薯浸汁给酵母菌的生长提供了水、碳源、氮源、无机盐、生长因子等成分。
琼脂不会被酵母菌分泌的酶所分解，所以琼脂不能成为酵母菌生长的碳源。
5.活动——配制可用于培养酵母菌的马铃薯蔗糖培养基

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