1-2微生物的培养技术及应用

1.2.1微生物的基本培养技术1.什么是培养基，如何配置2.什么是无菌技术3.怎样进行酵母菌的纯培养1.2微生物的培养技术及应用

在上述传统发酵食品的制作过程中，我们没有接种菌种，而是利用了天然存在的菌种。菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，通常会先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。3.制作果酒与果醋

当把少量制作转化为大规模生产时，需要解决哪些实际问题？你能从中体会到技术与工程的区别的和联系吗？

例如，少量制作果醋时，不需要专门的搅拌装置。而大规模生产果醋时，由于发酵罐容积很大，就需要安装搅拌器，以保障醋酸菌对O2的需求。可见在大规模生产发酵产品时，需要进行更为全面周详的考虑，如考虑原料的来源与选样、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量控制、成本价格等。

自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。在实际生产中还需要经过沉淀、过滤、灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。果酒还需要在一定条件下进行后续发酵，以获得特定的风味和色泽。

通过深入思考，可以感悟到，工程、技术与科学的不同——科学以“发现”为核心，技术以“发明”为核心，工程以“建造”和“产品”为核心。技术要通过工程设计等环节，将一系列相关技术体系化地组合起来，才能转化应用在工程中，大规模生产人们需要的产品。

3.制作果酒与果醋

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？1.微生物的基本培养技术

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。1.微生物的基本培养技术传统发酵技术的缺点：菌种差异、杂菌情况不明、发酵过程的控制缺乏标准等，往往会造成发酵食品的品质不一。

为了缩短发酵时间，确保品质稳定，工业上大规模生产时，通常先通过微生物培养技术获得单一菌种，再将它们接种到物料中进行发酵。

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。培养基无菌技术【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.何为微生物杆菌霍乱弧菌葡萄球菌螺旋菌核糖体细胞质荚膜细胞壁细胞膜鞭毛DNA纤毛细菌结构模式图1.何为微生物微生物的结构直径在30～200nm之间直径在0.5～5μm之间直径3～6μm之间1.何为微生物

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？

必须对其进行分离纯化；

对微生物进行大量培养，致使其在培养基表面或内部形成菌落。不同的细菌具有不同的菌落。

分散的微生物在适宜的琼脂固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落。1.何为微生物沙门氏菌毛霉2.培养基的配制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。固体培养基液体培养基有无琼脂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3.类型：固体培养基：不含凝固剂（如琼脂）、呈液体状态的培养基液体培养基：含凝固剂（如琼脂）、呈固体状态的培养基为3.培养基的营养构成4.基本成分：水、碳源、氮源和无机盐①

碳源无机碳源：CO2、CO32-、HCO3-等有机碳源：葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等自养微生物异养微生物②

氮源无机氮源：NH4＋、NO3-、NH3等有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等注：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源③

无机盐：Ca、K、Mg等为大量元素Zn、Cu、Mn、Co、Mo等为微量元素*一般情况下，不添加氮源培养基可用来培养_____微生物固氮2.培养基的配制表1-11000ml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NaCl5g无机盐H2O定容至1000ml水（2）在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对______、__________________以及________的需求；培养乳酸菌要添加维生素；培养霉菌要调酸性；培养细菌要调至中性或弱碱性；培养厌氧菌要提供无氧条件。（1）基本成分：碳源、氮源、水、无机盐牛肉膏、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4.基本成分及功能：2.培养基的配制pH特殊营养物质O21.下列四种生物的能源、碳源、氮源和代谢类型的描述，正确的是()A.硝化细菌B.乳酸菌C.酵母菌D.衣藻硝化细菌乳酸菌酵母菌衣藻能源氧化NH3分解乳酸固定N2利用光能碳源CO2糖类糖类CO2氮源NH3N2N2NO3-代谢类型自养需氧型异养需氧型异样需氧型自养需氧型A2.培养基的配制2.培养基的配制1．该表为某培养基的配方，下列叙述错误的是(

)成分NaNO3KH2PO4MgSO4·7H2O含量3g1g0.5g成分(CH2O)蒸馏水青霉素含量30g定容至1000mL0.1万单位

A．根据物理性质划分，该培养基属于液体培养基B．根据用途划分，该培养基属于选择培养基C．根据培养基的配方可知，该培养基培养的微生物的同化作用类型是异养型D．固体培养基中加入少量水即可形成液体培养基D2．微生物种类繁多，培养条件也各不相同。下列关于微生物培养基的描述正确的是(

)A．同一物质不可能既作碳源又作氮源B．凡是碳源都能提供能量，氮源有些也能提供能量C．牛肉膏蛋白胨培养基是培养细菌、病毒等常用的培养基D．培养硝化细菌，可用无机碳源的培养基2.培养基的配制D1.获得纯净的微生物培养物的关键：______________2.无菌技术应围绕________________________展开，主要包括消毒和灭菌。3.无菌技术工作两个方面①对操作的_____、操作者的_____和____进行______和_______；②对用于微生物培养的_______、__________和_______等进行______；

防止杂菌污染如何避免杂菌的污染空间衣着手清洁消毒器皿接种用具培养基灭菌3.无菌技术*做好消毒灭菌工作后，要注意避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。*为避免周围环境中微生物的污染，许多操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。类型适用范围操作方法消毒较为温和理化生方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子）。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。3.无菌技术——消毒①概念：②方法：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。湿热灭菌干热灭菌灼烧灭菌3.无菌技术——灭菌①概念：②方法：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。(1).湿热灭菌法：高压蒸汽灭菌锅内100kPa、121℃下维持15～30min。高压蒸汽灭菌锅②方法：3.无菌技术——灭菌原理：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。(2).干热灭菌法：干热灭菌箱内160～170℃下加热2～3h。干热灭菌箱②方法：3.无菌技术——灭菌(3).灼烧灭菌法：直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧效果：最彻底原理：使微生物燃烧对象：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。灼烧灭菌3．下列有关无菌技术的说法，正确的是(

)A．无菌技术的关键是杀灭实验室中所有的微生物B．培养微生物的试剂和器具都要进行高压蒸汽灭菌C．经巴氏消毒法处理的食品因微生物未被彻底消灭，不能在常温下长期保存D．无菌技术中，若处理对象为液体，则只能消毒，不能灭菌3.无菌技术C4．微生物的实验室培养要进行严格的灭菌和消毒。下列关于灭菌和消毒的叙述，正确的是(

)A．灭菌和消毒均可以杀死环境中的一切微生物，包括芽孢和孢子B．无菌操作时，对实验操作的空间、操作者的衣物和手进行灭菌C．灼烧法灭菌的对象是金属器具，不可以是玻璃器具D．消毒和灭菌的原理是相同的3.无菌技术D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：01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05微生物群分散或稀释单个细胞单个菌落繁殖4.微生物的纯培养①概念：

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。③.酵母菌的纯培养：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。4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养：01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05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。表1-11000ml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NaCl5g无机盐H2O定容至1000ml水4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养：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。01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05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、温度为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。4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养：01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05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：4.微生物的纯培养③.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，将培养基（10～20mL）倒入培养皿，立即盖上皿盖。④等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置。01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05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：4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养：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。

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。1.培养基灭菌后为什么要冷却到50℃左右时开始倒平板？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01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05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：4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养：5.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？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。4.在倒平板的过程中，若不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染。01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05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.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养：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；01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05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③.酵母菌的纯培养：01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05

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。4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养：连续划线法分区划线法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，并拔出装有酵母菌的棉塞。③将试管口通过火焰④将已冷却的接种环伸入菌液中，蘸取一环菌液。⑤将试管通过火焰，并塞上棉塞。4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05——平板划线法⑥左手在火焰附近将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要划破培养基。⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。重复以上操作，在三、四、五区域内划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连。4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05——平板划线法12345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3区接种第4区接种注意：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4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养——平板划线法01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05灼烧接种环第4区接种灼烧接种环1.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？4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养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2.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3.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4.为什么划线时要注意不能划破培养基？①一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的；②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。4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养01020304配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养05避免杂菌污染2.为什么倒平板和接种整个过程要在酒精灯火焰旁进行？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。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。4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养分析评价：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？2.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？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。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。

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他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？

如果要更加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？4.微生物的纯培养

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。可以通过查阅专业学术期刊上发表的有关研究论文，或亲自检测水果"酵素"中的成分，获取科学可靠的证据进行全面论证。4.微生物的纯培养③.酵母菌的纯培养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。（）×√×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。4.微生物的纯培养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？