生物第9单元 生物技术实践 第32讲 微生物的应用与传统发酵技术.ppt
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1、第32讲微生物的应用与传统发酵技术突破突破1 1 微生物的培养和应用微生物的培养和应用突破突破2 2 传统发酵技术传统发酵技术总纲目录总纲目录一、微生物的实验室培养1.培养基(1)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。(2)营养构成:一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。(3)种类:按照物理性质可分为液体培养基、固体培养基和半固体培养基。2.无菌技术A、B、Fb、C、D、Ea、3.大肠杆菌的纯化培养(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基配制步骤:计算称量溶化灭菌倒平板。(2)纯化大肠杆菌纯化大肠杆菌,其关键的步骤
2、是接种。纯化培养方法:平板划线法和稀释涂布平板法。纯化培养原理:在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落,即可获得较纯的菌种。1.分离原理土壤中细菌之所以能分解尿素,是由于它们能合成脲酶,这种物质在尿素分解成无机物的过程中起催化作用。以尿素为唯一氮源的培养基能促进分解尿素的细菌的生长和繁殖,并抑制或阻止其他微生物的生长,从而将目的菌分离出来。二、土壤中分解尿素的细菌的分离和计数2.统计菌落数目统计样品中的活菌数目一般用稀释涂布平板法。3.实验流程土壤取样制备培养基样品的稀释微生物的培养与观察细菌的计数。1.纤维素酶(1)组成:纤维素酶是一种复合酶,它包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。(2
3、)作用三、分解纤维素的微生物的分离2.菌种筛选(1)方法:刚果红染色法。(2)原理纤维素分解菌红色复合物红色消失、出现透明圈即使用以纤维素为唯一碳源的选择培养基,根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。3.筛选流程土壤取样:富含纤维素的环境选择培养:用选择培养基培养,以增加纤维素分解菌的数量梯度稀释涂布平板:将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上挑选产生透明圈的菌落:产生纤维素酶的菌落周围出现透明圈1.制作原理与条件四、果酒和果醋的制作2.果酒、果醋的制作流程挑选葡萄冲洗榨汁酒精发酵醋酸发酵果酒果醋五、腐乳制作1.原理(1)菌种:需多种微生物协同作用,其中起主要作用的是毛霉。(2)菌种的作用特点
4、蛋白质氨基酸+小分子肽脂肪甘油+脂肪酸2.实验流程让豆腐上长出毛霉加盐腌制加卤汤装瓶密封腌制。六、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量1.泡菜的制作原理(1)菌种:泡菜的制作离不开乳酸菌,在无氧条件下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。(2)腌制条件:控制腌制的时间、温度和食盐的用量,防止杂菌污染,严格密封。2.泡菜的制作流程3.测定亚硝酸盐含量的原理和操作流程(1)亚硝酸盐与人体健康的关系a.当人摄入总量较多时,可引起中毒或死亡。b.在一定条件下亚硝酸盐可转化为致癌物亚硝胺。(2)亚硝酸盐含量的测定原理:N+对氨基苯磺酸反应物;反应物+N-1-萘基乙二胺盐酸盐玫瑰红色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准显
5、色液进行目测比较,可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。操作流程:配制溶液制备标准显色液制备样品处理液比色。1.倒平板时,应将打开的皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上。()3.为了防止污染,接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。()2.培养基中一般都含有水、碳源、氮源和无机盐四种成分。()4.在配制培养基时,除满足营养需求外,还应考虑pH、氧气及对特殊营养 物 质 的 需 求。()5.研究和应用微生物的前提是防止杂菌入侵,获得纯净的培养物。()6.对用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等要进行灭菌,而对实验 操 作 空 间、操 作 者 的 衣 着 等 要 进 行 消 毒。()8.用稀释涂布平板
6、法培养计数,应选择有30300菌落数的平板。()7.筛选微生物时要根据微生物对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找,如 筛 选 分 解 尿 素 的 细 菌 要 用 尿 素 作 为 唯 一 氮 源。()9.透明圈是刚果红与纤维素形成的复合物,可根据是否出现透明圈来判断 有 无 纤 维 素 分 解 菌。()10.筛选纤维素分解菌常用刚果红染色法,根据颜色反应进行直接筛选。()11.变酸的酒的表面的菌膜是酵母菌大量繁殖形成的。()12.将腐乳坯堆积起来会导致堆内温度升高,影响毛霉生长。()13.探究酵母菌的呼吸方式,可用溴麝香草酚蓝检测产生的酒精。()突破突破1 1微生物的培养和应用微生物的培养和应
7、用1.微生物的分离与培养(1)微生物的营养营养要素来源功能碳源无机碳源CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物构成细胞中的物质和一些代谢产物;既是碳源又是能源(适用于有机碳源)有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等氮源无机氮源NH3、铵盐、硝酸盐、N2等 合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物有机氮源牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸特殊营养物质维生素、氨基酸、碱基酶和核酸的组成成分;参与代谢过程中的酶促反应标准培养基类型配制特点主要应用物理性质固体培养基加入琼脂较多菌种分离、鉴定、计数半固体培养基加入琼脂较少观察微生物的运动,鉴定菌种液体培养基不加入琼脂工业生产,连续培养化学组成
8、合成培养基由已知成分配制而成,培养基成分明确菌种分类、鉴定天然培养基由天然成分配制而成,培养基成分不明确工业生产,降低成本目的用途鉴别培养基添加某种指示剂或化学药剂菌种的鉴别选择培养基添加(或缺少)某种化学成分菌种的分离(2)培养基的类型及其应用(3)消毒与灭菌的区别项目概念常用方法应用对象消毒使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)煮沸消毒法:100煮沸56min一般物品巴氏消毒法:7075煮30min或80煮15min一些不耐高温的液体,如牛奶化学药剂消毒法如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等紫外线消毒法:30W紫外灯照射30min接种室等灭菌使用强烈
9、的理化因素杀死物体内外所有的微生物(包括芽孢和孢子)灼烧灭菌:酒精灯火焰接种工具的灭菌干热灭菌:160170下加热12h玻璃器皿、金属工具的灭菌高压蒸汽灭菌:100kPa121条件下,维持1530min培养基及容器的灭菌(4)纯化微生物的接种方法项目平板划线法稀释涂布平板法原理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上。在数次划线后培养,可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体,即菌落将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到固体培养基的表面,进行培养。在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞,从而能在培养基表面
10、形成单个的菌落优点可以观察菌落特征,对混合菌进行分离可以计数,可以观察菌落特征缺点不能计数较麻烦,平板不干燥效果不好,容易蔓延第一次划线前之后每次划线之前划线结束后目的杀死接种环上原有的微生物杀死上次划线后接种环上残留的菌种,使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端,使每次划线菌种数目减少杀死接种环上残存的菌种,避免细菌污染环境和感染操作者(5)平板划线操作的注意事项操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要进行火焰灼烧灭菌,划线操作结束时,仍需灼烧接种环,每次灼烧目的如下表:灼烧接种环,待其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始,从而使细菌
11、的数目随着划线次数的增加而逐渐减少,最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。划线时最后一区不要与第一区相连。划线用力大小要适当,防止用力过大将培养基划破。2.微生物的分离和计数(1)选择培养基的选择方法在培养基中加入某种化学物质:例如,加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌;加入高浓度的食盐可以分离出金黄色葡萄球菌。注意:这里的加入是在主要营养成分完整的基础上加入。改变培养基中的营养成分:例如,缺乏氮源时可分离出固氮微生物;石油作为唯一碳源时可分离出能消除石油污染的微生物。改变微生物的培养条件:例如,将培养基置于高温环境中培养,可得到耐高温的微生物。项目土壤中分解尿素的细菌的分离分解纤维素的微生物的分离选
12、择培养基以尿素为唯一氮源的选择培养基以纤维素作为唯一碳源的选择培养基鉴定方法在培养基中加入酚红指示剂,若指示剂变红,pH升高,说明细菌能分解尿素刚果红染色法,即刚果红与纤维素形成红色复合物,当纤维素被分解后,培养基出现以纤维素分解菌为中心的透明圈特有代谢过程CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3纤维素纤维二糖葡萄糖(2)筛选分解尿素的细菌与分解纤维素的微生物的比较(3)统计菌落数目的方法显微镜直接计数法a.原理:利用特定细菌计数板或血球计数板,在显微镜下计算一定容积样品中的微生物数量。b.方法:用计数板计数。c.缺点:不能区分死菌与活菌。间接计数法(活菌计数法)a.原理:当样品的稀释度足够高
13、时,培养基表面生长的一个菌落来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。b.操作:设置重复组,增强实验的说服力与准确性。为了保证结果准确,一般选择菌落数在30300的平板进行计数。c.计算公式:每克样品中的菌株数=(CV)M,其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL),M代表稀释倍数。考向考向1以基础判断或实例分析的形式以基础判断或实例分析的形式,考查培养基的制备与无菌操作考查培养基的制备与无菌操作1.在检测食品中大肠杆菌是否超标的实验中,下列操作错误的是()A.待检测食品需要经过灭菌操作后取样检测B.配
14、制好的培养基经高压蒸汽灭菌后倒平板C.用稀释涂布法接种测定大肠杆菌的活菌数D.接种后将培养皿倒置并在适宜温度下培养A答案答案A待检测食品不需要经过灭菌操作,可直接取样检测,A项错误;为了避免杂菌污染而造成的对检测结果的干扰,配制好的培养基要经高压蒸汽灭菌后再倒平板,B项正确;可用稀释涂布法接种测定大肠杆菌的活菌数,C项正确;接种后将培养皿倒置并在适宜温度下培养,D项正确。2.(2016课标全国)空气中的微生物在重力等作用下,可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物,以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下:配制培养基(成分:牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2
15、O);制作无菌平板;设置空白对照组和若干实验组,进行相关操作;将各组平板置于37恒温箱中培养一段时间,统计各组平板上菌落的平均数。回答下列问题:(1)该培养基中微生物所需的氮来源于。若要完成步骤,该培养基中的成分X通常是。(2)步骤中,实验组的操作是。(3)若在某次调查中,某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板,而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落,这种结果说明在此次调查中出现了现象。若将30(即36-6)个/平板作为本组菌落数的平均值,该做法(填“正确”或“不正确”)。答案答案(1)牛肉膏、蛋白胨琼脂(2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上,开盖暴露一段时间(3)污染不正确解析
16、解析(1)培养基中的牛肉膏和蛋白胨可为培养基中的微生物提供氮源;制备固体培养基需加入琼脂。(2)该实验的目的是了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况,所以需在教室不同高度的位置分别用平板收集微生物即开盖暴露一段时间。(3)该实验中空白对照组不应出现菌落,若空白对照组出现了菌落,则说明此次调查中出现了污染现象,实验组的污染情况不能确定,故不能用实验组与空白对照组菌落数的差值作为实验结果,而应重新进行实验。3.(2017课标全国)某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3,供植物吸收和利用。回答下列问题:(1)有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者能产生。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产
17、物CO2作为碳源,原因是。但可用葡萄糖作为碳源,进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是(答出两点即可)。考向考向2以基础判断或实例分析的形式以基础判断或实例分析的形式,考查微生物的分离、鉴定与计数考查微生物的分离、鉴定与计数(2)为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时,应选择(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素+NH4NO3”)作为氮源,不选择其他两组的原因是。(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4,其作用有(答出两点即可)。答案答案(1)脲酶分解尿素的细菌是异养生物,不能利用CO2来合成有机物为细胞生命活动提供能量,为其他有机物的合成提供原料(2)尿素其他两组都含有
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