微生物的培养技术及应用第1课时课件【知识 精讲精研 】 高二下学期生物人教版选择性必修3

第2节微生物的培养技术及应用（一）本节聚焦:什么是培养基？如何配制？什么是无菌技术？怎样进行酵母菌的纯培养？选择性必修3/第1章/发酵工程/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胃肠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。那么怎么才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？需要应用无菌技术和微生物的培养技术。1.制作工具和原料灭菌2.接种纯的菌种3.控制发酵条件4.在无菌条件下操作防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。在实验室培养微生物，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;另一方面要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。2.培养基的配制3.无菌技术4.微生物的纯培养1.微生物微生物的基本培育技术一、微生物的基本培育技术一、微生物的基本培育技术【微生物】难以用肉眼观察的微小生物的统称。无细胞结构原核细胞真核细胞病毒：SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌体等DNA病毒微生物的类群细菌：蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等；放线菌：链霉菌等真菌：酵母菌、毛霉等；原生生物：草履虫、变形虫等【菌落】分散的微生物在琼脂固体培养基表面或内部繁殖可以形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。念珠菌霉菌酵母菌一、微生物的基本培育技术1.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。用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。固体培养基液体培养基分离、计数、鉴定等扩大培养、工业生产盛有液体培养基长有酵母菌菌落有、无添加凝固剂（琼脂）培养基概念：培养基作用：培养基常见类型：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常见培养基类型一、微生物的基本培育技术1.培养基的配制培养基的营养构成：各种培养基的配方不同，但一般都含有水、无机盐、碳源和氮源等营养物质。培养基组成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NaCl5g无机盐H2O定容至1000mL水1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成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。①概念：（1）碳源②种类：凡是能提供碳元素的物质，统称为碳源。无机碳源：有机碳源：CO2、CO32-、HCO3-等含碳无机物。糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等含碳有机物，常用：糖类，尤其是葡萄糖。③功能：主要用于构成细胞物质和一些代谢产物；有机碳既是碳源又是异养微生物的能源物质。自养微生物异养微生物一、微生物的基本培育技术1.培养基的配制一、微生物的基本培育技术1.培养基的配制【说明】含有C、H、O、N的化合物既可以作为碳源，又可以作为氮源，如氨基酸等。①概念：（2）氮源②种类：③功能：凡是能提供氮元素的物质，统称为氮源。主要用于合成蛋白质、核酸及含氮代谢产物等NH4＋、NO3-、NH3等牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等无机氮源：有机氮源：一、微生物的基本培育技术1.培养基的配制（3）水（4）无机盐①良好的溶剂；②维持生物大分子结构的稳定。①提供无机营养；②调节pH；③维持渗透压。微生物碳源氮源能源蓝细菌CO2NH4＋、NO3-等光能硝化细菌CO2NH3NH3的氧化根瘤菌糖类等有机物N2有机物大肠杆菌糖类、蛋白质等有机物蛋白质等有机物几种微生物的营养和能量来源分析用无碳培养基可以筛选培养什么微生物？

用无氮培养基可以筛选培养什么微生物？

自养微生物固氮微生物一、微生物的基本培育技术1.培养基的配制（5）其它条件PH、O2和特殊营养物质。特殊营养物质主要指生长因子，例：维生素、碱基、嘌呤、嘧啶、胺类等。例：1.培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加

；

2.培养霉菌时，需要将培养基调制

；

3.培养细菌时，需要将培养基调制

；

4.培养厌氧微生物时，需要提供

条件。维生素酸性中性或弱碱性无氧一、微生物的基本培育技术2.无菌技术获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。无菌技术主要包括消毒和灭菌消毒用温和的理化因素仅杀死物体内外“部分”微生物（不包括芽孢和孢子）。如：对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和“消毒”。①煮沸消毒法：100℃煮沸5-6min。②巴氏消毒法：62-65℃下煮30min或80-90℃下煮30s-1min。

③化学药剂消毒法：用70%酒精擦拭双手；氯气消毒水源。

④紫外线消毒法：用紫外灯照射接种室、接种箱、超净工作台常用方法一、微生物的基本培育技术2.无菌技术灭菌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。一、微生物的基本培育技术2.无菌技术灭菌如：将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行“灭菌”。常用方法：湿热灭菌；干热灭菌；灼烧灭菌。①湿热灭菌：

利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌(效果最好)的方法。高压蒸汽灭菌以水蒸气为介质，在压力为

、温度为

的条件下，维持15～30min。100kPa121℃灭菌对象：培养基。原理：高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性。一、微生物的基本培育技术2.无菌技术灭菌②干热灭菌：

将灭菌物品放入密闭容器如干热灭菌箱内，在

的热空气中维持

达到灭菌目的。160-170℃2-3h灭菌对象：耐高温和需保持干燥的物品。玻璃器皿：如试管、培养皿、吸管、注射器等。金属器具：如针头、镊子、剪刀等。原理：使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥等。一、微生物的基本培育技术2.无菌技术灭菌③灼烧灭菌：

将灭菌对象直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，使微生物燃烧，可以迅速地彻底地灭菌。原理：使微生物燃烧对象：接种工具如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具；接种过程中的试管口或瓶口等容易被污染的部位，实验操作应在酒精灯“火焰”附近进行。随堂训练1.无菌技术的具体内容（1）对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和_______。（2）将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行________。（3）实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与______________接触。（4）为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在_______________并在

_______________附近进行。消毒灭菌周围的物品酒精灯火焰超净工作台上2.以下物品所采用的灭菌或消毒方法依次是：

培养基:

培养皿:

接种环:实验操作者的双手:

实验室:牛奶:

湿热灭菌（高压蒸汽灭菌）干热灭菌灼烧灭菌化学药剂消毒（酒精）紫外线消毒巴氏消毒法一、微生物的基本培育技术3.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。概念：微生物群分散或稀释单个细胞单个菌落繁殖方法步骤:01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05酵母菌的纯培养实验原理：菌落：分散的微生物(单一个体)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。特征:具有一定的形状、大小、光泽度、颜色、透明度等（鉴定菌种的重要依据）。纯培养方法:

平板划线法和稀释涂布平板法。采用平板划线法和稀释涂布平板法将单个微生物分散在固体培养基上，之后得到的单菌落一般是由单个微生物形成的纯培养物。平板划线法稀释涂布平板法方法步骤：1.制备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、15-20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。配制培养基：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。方法步骤：1.制备培养基倒平板：待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。a.拔出锥形瓶的棉塞；b.将瓶口迅速通过火焰；c.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；d.等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置。通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。方法步骤：1.制备培养基倒平板：待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。思考：①平板冷凝后，为什么要将平板倒置？

平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固的培养基表面湿度也比较高。将平板倒置，既可以防止水分过快蒸发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。思考：②怎么确定所倒平板未被杂菌污染？将所倒平板放入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。方法步骤：1.制备培养基倒平板：待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。思考：③牛皮纸有什么作用？在灭菌时能避免因水蒸气凝结而浸湿棉塞；在取出盛有培养基的锥形瓶时，也能起到隔绝空气中杂菌的作用。思考：④为什么培养基灭菌后要冷却到50℃左右时开始倒平板？琼脂在98℃以上熔化，在44℃以下凝固；倒平板时高于50℃会烫手，低于50℃时，若不及时操作，琼脂会凝固。思考：⑤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。因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。方法步骤：2.接种和分离酵母菌

通过

在固体培养基表面

的操作，将聚集的菌种逐步

到培养基表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。接种环连续划线稀释分散微生物群分散或稀释单个细菌单个菌落连续划线生长繁殖平板划线法：平板划线法：灼烧接种环①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红。冷却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。蘸取菌液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。

【思考1】实验前灼烧接种环的目的是什么？杀死接种环上原有微生物。避免接种环上可能存在的微生物污染。【思考2】在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再蘸取一环菌液？避免接种环温度太高，杀死菌种。平板划线法：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将皿盖打开一条缝隙，将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划3-5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。灼烧接种环冷却蘸取菌液第1区划线灼烧接种环冷却第2区划线灼烧接种环冷却12345平板划线法：灼烧接种环冷却蘸取菌液第1区划线灼烧接种环冷却第2区划线灼烧接种环冷却12345

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。【思考3】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？

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。【思考4】为什么每次划线之前都要灼烧接种环？平板划线法：灼烧接种环冷却蘸取菌液第1区划线灼烧接种环冷却第2区划线灼烧接种环冷却12345【思考5】在划线操作结束时,仍然需要灼烧接种环吗？为什么？需要。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。不能。最后一次划线通常已经将微生物稀释成单个的细胞，如果与第一次划线相连则增加了微生物的数目，得不到纯化的效果。【思考6】最后一次划线与第一次划线能否相连？为什么？注意：划线时不能划破培养基表面，否则会影响培养、分离的效果，难以达到分离单菌落的目的。方法步骤：3.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24-28h。【思考6】为什么还需要将一个未接种的平板倒置一起培养？未接种的平板作为对照组。可用来确定培养基灭菌是否彻底。结果分析与评价：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？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。3.你是如何记录实验结果的？

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。2.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、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？如果观察到单菌落，培养基上生长的菌落颜色、形状、大小等基本一致，说明接种成功。若培养基出现了其他菌落，说明接种过程中，无菌操作还未达到要求，可能是菌种不纯、培养基灭菌不彻底或实验过程中被杂菌污染。评估论点的可信程度

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(包括一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。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。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。（）

×√×一、概念检测练习与应用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。一、概念检测练习与应用1.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？培养皿和培养基(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？接种二、拓展应用练习与应用1.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