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第1章　发酵工程
人教版高中生物 选择性必修3
微生物的培养
技术及
应
用
1
从生活中来
怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢
想一想
失败的原因是什么？
从生活中来
实验室培养微生物
培养基
确保其它微生物无法混入
分离需要的微生物
无菌技术
纯化培养
提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件
培养基的配制
1. 培养基概念
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——培养基，用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
培养皿
培养基
培养基的配制
2. 培养基分类
按物理性质
液体培养基
固体培养基
琼脂
无动力 有动力(弥散)
半固体培养基
培养基的配制
化学 成分来源
划分 培养基种类 特点 用途
功能用途划分
含化学成分不明确的天然物质
工业生产
分类、鉴定
天然培养基
合成培养基
用已知成分的化学物质配制
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
培养基中加入能与目的菌的代谢产物发生显色反应的指示剂，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
鉴别培养基
培养基的配制
耐高浓度食盐的金黄色葡萄球菌
伊红-美蓝培养基
培养基的配制
3. 培养基的营养构成
①碳源
无机碳源：
CO2、CO32-、HCO3-
有机碳源：
葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等
（1）基本成分：
碳源、氮源、水、无机盐
自养微生物
异养微生物
碳源物质在细胞内经过一系列复杂的化学变化后，成为微生物自身的结构物质和代谢产物。
作用：
培养基的配制
②氮源
无机氮源：
NH4＋、NO3-、NH3等
有机氮源：
牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等
③无机盐
作用：
氮源物质主要用于合成细胞中的蛋白质、核酸等
④水
良好的溶剂；
维持生物大分子结构的稳定。
提供无机营养；
调节pH；
维持渗透压。
培养基的配制
(2) 还需满足微生物对 pH、特殊营养物质、氧气的需求
培养乳酸菌需要添加维生素
培养霉菌时需将PH调至酸性，培养细菌时将PH调至中性或微碱性
培养厌氧微生物时需要提供无氧条件
生长因子
通常是指微生物自身不能合成或合成量不足，但又是微生物生长和代谢所必需的小分子。
如某些维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等。酵母浸粉、牛肉浸膏或植物组织提取液等天然物质中含有不同的生长因子。
培养基的配制
微生物 碳源 氮源 能源
蓝细菌
硝化细菌
根瘤菌
大肠杆菌
CO2
NH4＋、NO3-等
光能
CO2
NH3
NH3的氧化
糖类等有机物
N2
有机物
糖类、蛋白质等有机物
蛋白质等
有机物
1.自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于 ；
2.无机氮源不但能给自养型微生物提供 ，也能作为 ，
3.含有C、H、O、N的有机物可作为 微生物的碳源、氮源、能源；
碳源
氮源
能源物质
异养型
培养基的配制
4. 常见的细菌培养基 —— 牛肉膏蛋白胨培养基
组分 含量 提供的主要营养
牛肉膏 5g
蛋白胨 10g
NaCl 5g
H2O 定容至1000mL 水
1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成
碳源、氮源、磷酸盐和维生素等
氮源、碳源和维生素等
无机盐
微生物接种操作时为什么要“全副武装”和在专门的设备内进行？
无菌技术
无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括：
消毒
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
类型 理化因素作用强度 消灭微生物数量 芽孢和孢子能否被消灭
消毒
灭菌
较为温和
强烈
部分微生物
全部微生物
一般不能
能
1. 比较消毒和灭菌对微生物作用效果的差异
2.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
课外拓展
课外拓展
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。
无菌技术
消毒
(1) 煮沸消毒法
针对某些实验器具、餐具、饮用水等，在100℃下煮沸5 ~ 6 min，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢。
(2) 巴氏消毒法
62 ~ 65℃下煮 30 min或80 ~ 90℃ 处理 30s ~ 1min，适合不耐高温的液体，如牛奶。可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且不破坏牛奶的营养成分。
(3) 化学药物消毒法
(4) 紫外线消毒法
紫外线可以使蛋白质变性并损伤生物的DNA。接种室、接种箱或超净工作台可用紫外线照射30min。在照射前，适量喷洒石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，加强消毒效果。
70％-75%酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等。
无菌技术
灭菌
(1) 湿热灭菌
这是一种利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。其中高压蒸汽灭菌效果最好。实验室常用高压蒸汽灭菌锅，就是以水蒸气为介质在压力为100kPa、温度为121℃条件下，维持15~30min来灭菌的。
(2) 干热灭菌
将灭菌物品放入密闭容器如干热灭菌箱，在160 ~ 170℃的热空气中维持2 ~ 3h可以达到灭菌的目的。耐高温的和需要保持干燥的物品，如玻璃器皿（如吸管、培养皿）、金属用具等，可以采用这种方法灭菌。
(3) 灼烧灭菌
无菌技术
1. 牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是什么？
在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。
2 .为什么体积分数为70%～75%的酒精杀菌效果最好？
若酒精浓度过高，菌体表面蛋白质变性过快而凝固成一层保护膜，酒精不能渗入其中；若酒精浓度过低，杀菌能力减弱。
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，还有什么作用？
无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
想一想
无菌技术
想一想
如何避免杂菌污染？
02实验操作的空间、操作者的衣着和手
03微生物培养的器皿、接种用具和培养基等
01实验操作应在酒精灯火焰附近进行
04避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触
微生物的纯培养
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称为培养物。由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微生物的纯培养，包括配置培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。
酵母菌的纯培养
微生物的纯培养
在固体平板培养基上，单个微生物细胞或孢子可生长繁殖成一个具有特定形状、肉眼可见的子细胞群体，称为菌落。
微生物的纯培养
培养物
纯培养物
纯培养
在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成含特定种类微生物的群体。
由单一个体繁殖所获得的微生物群体。
获得纯培养物的过程就是纯培养。
平板划线法、稀释涂布平板法
1. 原理：
微生物群
分散或稀释
单个细胞
单个菌落
繁殖
2. 获得单菌落的方法：
微生物的纯培养
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
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
微生物的纯培养
灭菌
配制好培养基转移到锥形瓶中，加棉塞
包上牛皮纸，并用皮筋勒紧
100kPa、121℃，灭菌15 ~ 30min
取5 ~ 8套培养皿
培养皿叠成一束
用几层牛皮纸包紧
干热灭菌箱，
160 ~ 170℃灭菌2h
微生物的纯培养
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。
微生物的纯培养
想一想
倒平板
3. 为什么倒平板时，将培养皿打开一条稍大于瓶口缝隙，不能完全打开？
1. 培养基灭菌后为什么要冷却到50℃左右时开始倒平板？
2. 你用什么办法来估计培养基的温度？
6. 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. 为什么倒平板和接种整个过程要在酒精灯火焰旁进行？
5. 倒平板时为什么要使锥形瓶的瓶口通过火焰？
8.怎么确定所倒平板未被杂菌污染？
7.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
微生物的纯培养
接种和分离酵母菌
将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红。
在火焰旁冷却接种环，并拔出装有酵母菌培养液的试管棉塞。
将试管口通过火焰
将已冷却的接种环伸入菌液中，蘸取一环菌液。
将试管口通过火焰，并塞上棉塞
在火焰附近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。
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划线相连。
微生物的纯培养
接种和分离酵母菌
第1区划线
接种环灭菌
第2区划线
接种环灭菌
第3区划线
接种环灭菌
接种环灭菌
1
2
3
4
5
微生物的纯培养
接种和分离酵母菌
第1区划线
接种环灭菌
第2区划线
接种环灭菌
第3区划线
接种环灭菌
接种环灭菌
1
2
3
4
5
①接种环只蘸一次菌液,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灼烧灭菌，待冷却后再开始划线
④划线后,培养皿倒置培养
微生物的纯培养
接种和分离酵母菌
1
2
3
4
5
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
微生物的纯培养
接种和分离酵母菌
1
2
3
4
5
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。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。
平板划线法
微生物的纯培养
培养酵母菌
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 ℃左右的恒温培养箱中培养24～48 h。
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？
请评估这一论点是否可信。
课外拓展
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。
想一想

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