资源简介

(共47张PPT)
Fermentation engineering
Chapter I
Section 2
Microbial
第1章 发酵工程
微生物的
培养技术及应用
Culture technology and application
Session 1
第1课时
微生物的
基本培养技术
Basic culture technology of microorganisms
Session 1
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。
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。
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。
学习目标
Learning objectives
科学
探究
科学
思维
科学
探究
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？
从社会中来
From society
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。
Q
A
1.何为微生物
2.培养基的配制
3.无菌技术
4.微生物的纯培养
5.课堂检测
— What is microorganism —
1.何为微生物
What is microorganism
【微生物】:
难以用肉眼观察的微小生物的统称。
—— 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
新冠病毒
乳酸杆菌
霉菌
衣原体
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？
菌落可被肉眼所见！
Q
A
1.何为微生物
What is microorganism
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.微生物的纯培养
5.课堂检测
— Preparation of culture mediu —
2.培养基的配制
Preparation of culture mediu
【①概念】:
培养基是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类型】:
液体培养基：不含凝固剂（如琼脂）、呈液体状态的培养基；
固体培养基：含凝固剂（如琼脂）、呈固体状态的培养基。
长有酵母菌菌落
盛有液体培养基
分离、计数、鉴定等
扩大培养、用于工业生产
固体
培养基
液体
培养基
有无
琼脂
2.培养基的配制
Preparation of culture mediu
【④基本成分】:
水、碳源、氮源和无机盐
无机碳源：
I 碳源
有机碳源：
CO2、CO32-、HCO3-等
葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等
无机氮源：
II 氮源
有机氮源：
NH4＋、NO3-、NH3等
牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等
自养微生物
异养微生物
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
Ca、K 、Mg等为大量元素
III 无机盐
Zn、Cu、Mn、Co、Mo等为微量元素
固氮
2.培养基的配制
Preparation of culture mediu
只需要这些 物质就好了吗
Q
水
碳源
氮源
无机盐
A
水
碳源
氮源
无机盐
+
其他条件
异养微生物
（ pH、O2和特殊营养物质）
【① pH 、O2】:
培养霉菌
培养细菌
培养厌氧微生物
培养基pH调至酸性
培养基pH调至中性或弱碱性
控制培养环境为无氧
2.培养基的配制
Preparation of culture mediu
只需要这些 物质就好了吗
Q
水
碳源
氮源
无机盐
A
水
碳源
氮源
无机盐
+
其他条件
异养微生物
（ pH、O2和特殊营养物质）
【② 特殊营养物质】:（主要指生长因子）
▲概念：是一类调节微生物正常生长代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。（微生物学·周德庆·第三版）
▲种类：维生素、碱基、卟啉、胺类等
▲来源：酵母膏、玉米浆、麦芽汁、蛋白胨、动植物组织提取液等
2.培养基的配制
Preparation of culture mediu
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.微生物的纯培养
5.课堂检测
— Aseptic technology —
3.无菌技术
Aseptic technology
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
Aseptic technology
【①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）
【②方法】:
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
Aseptic technology
【①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）
【②方法】:
>>> 灭菌 <<<
【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。
湿热灭菌
干热灭菌
灼烧灭菌
3.无菌技术
Aseptic technology
>>> 灭菌 <<<
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、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、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
Aseptic technology
>>> 灭菌 <<<
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
Aseptic technology
>>> 灭菌 <<<
直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
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】：
使微生物燃烧
3.无菌技术
Aseptic technology
>>> 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.微生物的纯培养
5.课堂检测
— Pure culture of microorganisms —
4.微生物的纯培养
Pure culture of microorganisms
【①概念】:
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。
【②方法步骤】:
配制培养基
微生物群
单个细胞
单个菌落
分散或稀释
繁殖
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
4.微生物的纯培养
Pure culture of microorganisms
【③酵母菌的纯培养】:
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。采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。
平板划线法
稀释涂布平板法
4.微生物的纯培养
Pure culture of microorganisms
【原理】
通过接种环在固体培养基（平板）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，可以分离得到由单个微生物繁殖而形成的单菌落。
平板划线法
4.微生物的纯培养
Pure culture of microorganisms
【目的要求】：
1.学会配制培养酵母菌的培养基并倒平板。
2.学会进行无菌操作。
3.尝试通过平板划线操作来获得纯化的酵母菌菌落。
【材料用具】：
酵母菌培养液、马铃薯、葡萄糖(或蔗糖)、琼脂、蒸馏水、天平、小刀、纱布、烧杯、锥形瓶、棉塞、牛皮纸(或报纸)、皮筋、培养皿、接种环、酒精灯、超净工作台、高压蒸汽灭菌锅、干热灭菌箱和恒温培养箱等。
【③酵母菌的纯培养】:
4.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【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。向滤液中加入20g葡萄糖(可用蔗糖代替)、15-20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。
*如果需要调节培养基的pH，应该在定容完成后，灭菌之前进行操作。
4.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【配制培养基】：
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
表1-1 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养组成
4.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【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 100 KPa、温度为 121℃的条件下，灭菌 15 ~ 30 min。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。
4.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【倒平板】：
待培养基冷却至50℃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
4.微生物的纯培养
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
拔出锥形瓶的棉塞。
将瓶口迅速通过火焰。
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
等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置
2
3
4
1
4.微生物的纯培养
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【倒平板】：
待培养基冷却至50℃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.培养基灭菌后为什么要冷却到50℃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.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【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。
【接种工具】：
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。
4.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【接种的方法】：
涂布平板法
穿刺接种法
斜面接种法
平板划线法
4.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【接种的方法】：
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。
连续划线法
分区划线法
4.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【平板划线法】：
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。同时拔出装有酵母菌培养液的试管的棉塞
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
4.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【平板划线法】：
⑤将试管口通过火焰，并塞上棉塞
⑥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
旋转
90°
旋转 90°
旋转
90°
4.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【注意】：
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
灼烧接种环
蘸取菌液
第1区接种
灼烧接种环
第2区接种
灼烧接种环
第5区接种
灼烧接种环
第4区接种
灼烧接种环
第3区接种
4.微生物的纯培养
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
为什么在操作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
4.微生物的纯培养
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
在灼烧接种环之后，要等其冷却再进行划线，目的是什么？
避免温度过高杀死菌种
除第一次划线外，每次划线都从上一次划线的末端开始，目的是什么？
使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落
为什么划线时要注意不能划破培养基？
一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的；
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.微生物的纯培养
配制培养基
灭 菌
倒平板
接种和分离
培 养
- 1 -
- 2 -
- 3 -
- 4 -
- 5 -
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【培养】：
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。
1.未接种的培养基直接培养起什么作用？
做空白对照，若培养后培养基表面无菌落，则说明培养基没有污染。
2.为什么倒平板和接种整个过程要在酒精灯火焰旁进行？
避免杂菌污染
4.微生物的纯培养
>>> ③酵母菌的纯培养 <<<
【分析评价】：
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？
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。
这些菌落的颜色、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？
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。
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.何为微生物
2.培养基的配制
3.无菌技术
4.微生物的纯培养
5.课堂检测
— 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.课堂检测
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24 h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。
Classroom testing
(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
培养皿和培养基
接种
5.课堂检测
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24 h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。
Classroom testing
(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
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。

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