第1章

發(fā)酵工程

面包和酸奶，或者饅頭夾著腐乳，是很多人喜歡的早餐。你知道嗎？這些食品的制作都離不開微生物發(fā)酵。那么，制作不同的發(fā)酵食品，需要的微生物一樣嗎？如何分離和培養(yǎng)微生物呢？

除了上述可以通過傳統(tǒng)發(fā)酵技術生產的食品，啤酒、味精乃至胰島素等藥物的工業(yè)化生產，也利用了微生物的發(fā)酵。然而，工業(yè)化大規(guī)模生產在菌種的選育和培養(yǎng)、發(fā)酵條件的控制等方面比傳統(tǒng)發(fā)酵生產要復雜得多，需要通過發(fā)酵工程來實現(xiàn)。那么，發(fā)酵工程的流程是怎樣的？它用到的技術與傳統(tǒng)發(fā)酵技術有什么不同？發(fā)酵工程在社會和經濟中有哪些應用？天然菌種菌種差異雜菌情況不明發(fā)酵過程的控制缺乏標準等發(fā)酵食品的品質不一為了縮短發(fā)酵時間，確保品質穩(wěn)定，工業(yè)上大規(guī)模生產時，通常會先通過微生物培養(yǎng)技術獲得單一菌種，再將它們接種到物料中進行發(fā)酵。天然菌種菌種差異雜菌情況不明發(fā)酵過程的控制缺乏標準等發(fā)酵食品的品質不一第2節(jié)

微生物的培養(yǎng)技術及應用（第1課時）02闡明微生物選擇培養(yǎng)的原理。進行土壤中分解尿素的細菌的分離與計數。概述培養(yǎng)基的配制方法和微生物純培養(yǎng)的基本操作要求，進行酵母菌的純培養(yǎng)。目標0103學習目標從社會中來

向經過殺菌處理的牛奶中添加某些對人體有益的細菌，再經過發(fā)酵就可以制成酸奶，由于制作工藝并不復雜，一些人會在家里自制酸奶，自制酸奶雖然方便，但是食用自制酸奶導致腸胃不適的事件屢見不鮮，主要原因是在制作過程中有雜菌混入。那么，怎樣才能保證無處不在的雜菌不混入發(fā)酵物中呢？

應該先對制作用具和原料進行滅菌處理，再接種純的菌種，并控制發(fā)酵條件，避免雜菌進入。酸奶

_____________，_______________________是研究和應用微生物的前提，也是發(fā)酵工程的重要基礎。防止雜菌污染獲得純凈的微生物培養(yǎng)物實驗室培養(yǎng)微生物的要求：1）提供微生物生長繁殖所需的營養(yǎng)和環(huán)境條件——培養(yǎng)基的配制2）確保其它微生物無法混入——無菌技術高壓蒸汽滅菌固體培養(yǎng)基3）將需要的微生物分離出來——微生物的純培養(yǎng)微生物在其表面或內部生長，可以形成肉眼可見的菌落。培養(yǎng)基:人們按照微生物對營養(yǎng)物質的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質。什么是微生物？微生物對營養(yǎng)物質有什么不同需求？營養(yǎng)基質的具體成分有哪些？…….一、培養(yǎng)基的配制1.概念：_________________________的統(tǒng)稱。難以用肉眼觀察的微小生物原核生物(細菌、藍細菌等)原生生物(如草履蟲、衣藻等)真菌(如酵母菌、霉菌等)病毒新冠病毒細菌草履蟲酵母菌一、培養(yǎng)基的配制(一)微生物：2.類型：

人們按照_____________________________，配制出供其生長

繁殖的營養(yǎng)基質，即培養(yǎng)基。1.概念：微生物對營養(yǎng)物質的不同需求2.作用：用以培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。3.類型：固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基有

無

凝固劑(瓊脂)分離、計數、鑒定等擴大培養(yǎng)、工業(yè)生產長有酵母菌菌落的固體培養(yǎng)基盛有液體培養(yǎng)基的錐形瓶一、培養(yǎng)基的配制(二)培養(yǎng)基：【注意】病毒為非細胞結構生物，只能在活細胞中營寄生生活，目前不能利用人工培養(yǎng)基來培養(yǎng)。劃分標準培養(yǎng)基種類特點用途物理性質化學成分用途不加凝固劑加凝固劑，如瓊脂工業(yè)生產觀察微生物的運動、分類鑒定微生物分離、鑒定、活菌計數、保藏菌種含化學成分不明確的天然物質工業(yè)生產培養(yǎng)基成分明確分類、鑒定允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基培養(yǎng)、分離出特定微生物在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學藥品,用以鑒別不同種類的微生物鑒別不同種類微生物天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基補充：培養(yǎng)基的類型及用途影印法具有抗氨芐青霉素能力的菌落沒有氨芐青霉素抗性的細菌選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基+氨芐青霉素培養(yǎng)基沒有抗氨芐青霉素能力的菌落被淘汰怎樣選擇出抗氨芐青霉素能力的細菌?4.培養(yǎng)基的營養(yǎng)構成：一、培養(yǎng)基的配制(二)培養(yǎng)基：結合教材P10中“表1-11000ml牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的營養(yǎng)構成”，分析培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基必備營養(yǎng)成分有哪些？組分含量提供的主要營養(yǎng)牛肉膏5g碳源、氮源、磷酸鹽和維生素等蛋白胨10g碳源、氮源和維生素等NaCl5g無機鹽H2O定容至1000mL水來源于動物，含有糖、維生素和有機氮等營養(yǎng)物質.牛肉膏、蛋白胨：（1）基本成分：碳源、氮源、水、無機鹽等。①碳源：無機碳源：CO2、CO32-、HCO3-有機碳源：葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等（自養(yǎng)微生物的碳源）（異養(yǎng)微生物的碳源）②氮源：無機氮源：NH4＋、NO3-、NH3等有機氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等注：含C、H、O、N的有機物是異養(yǎng)型微生物的碳源、氮源、能源。③無機鹽：4.培養(yǎng)基的營養(yǎng)構成：一、培養(yǎng)基的配制(二)培養(yǎng)基：Ca、K、Mg為大量元素Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素特殊營養(yǎng)物質：維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等（天然物質牛肉膏、酵母膏、蛋白胨中含有）（2）還需滿足微生物生長對

的需求。pH、特殊營養(yǎng)物質、氧氣④培養(yǎng)厭氧微生物時，需要提供_____的條件。①培養(yǎng)乳酸桿菌時，需要在培養(yǎng)基中添加_______；②培養(yǎng)霉菌時，需要將培養(yǎng)基調至_____；③培養(yǎng)細菌時，需要將培養(yǎng)基調至_____________；維生素酸性中性或弱堿性無氧（1）基本成分：碳源、氮源、水、無機鹽等。4.培養(yǎng)基的營養(yǎng)構成：一、培養(yǎng)基的配制(二)培養(yǎng)基：5.培養(yǎng)基的配制原則(1)目的要明確：不同微生物需求不同，根據微生物的種類、培養(yǎng)目的

進行配制。(2)營養(yǎng)要協(xié)調：營養(yǎng)物質的濃度和比例要適宜。(3)pH要適宜：不同微生物適宜生長的pH范圍不同，可在培養(yǎng)基中添加

緩沖劑等維持pH穩(wěn)定。一、培養(yǎng)基的配制(二)培養(yǎng)基：(1)所有的培養(yǎng)基中都要加入瓊脂。(

)(2)是碳源的物質不可能同時是氮源。(

)(3)培養(yǎng)霉菌時一般需將培養(yǎng)基調至堿性。(

)(4)培養(yǎng)厭氧型微生物時，除需要提供無機碳源之外，還需要提供無氧

的條件。(

)

(5)凡碳源都提供能量。（）(6)除水以外的無機物只提供無機鹽。（）(7)無機氮源也可能提供能量。（）(8)培養(yǎng)基只能用于培養(yǎng)微生物。（）

××××××√×現(xiàn)學現(xiàn)用【典例】下表是牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配方，分析回答：注：牛肉膏和蛋白胨來源于動物，含有糖、維生素和有機氮等營養(yǎng)物質.材料牛肉膏蛋白胨NaCl瓊脂水用量5g10g5g20g定容至1000mL(1)根據培養(yǎng)基的物理性質，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基，理由是

_________________________________。(2)該培養(yǎng)基中提供碳源和氮源的物質是什么？屬于有機物還是無機物？

__________________________________。(3)該培養(yǎng)基培養(yǎng)的微生物同化作用類型是__________，理由是

______________________________。固體該培養(yǎng)基的配方中含有凝固劑瓊脂牛肉膏、蛋白胨。二者均屬于有機物異養(yǎng)型

該微生物的碳源和氮源是有機物微生物接種操作時為什么要“全副武裝”和在專門的設備內進行？防止雜菌污染這是獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關鍵1.概念：泛指在培養(yǎng)微生物的操作中，避免雜菌污染的方法。主要包括消毒和滅菌。（1）對實驗操作的_____、操作者的_________，進行清潔和消毒。（2）將用于微生物培養(yǎng)的_____、_________和_______等進行滅菌?？臻g衣著和手器皿接種用具培養(yǎng)基思考：無菌技術除用來防止實驗室

的培養(yǎng)物被其他外來微生物

污染外，還有什么作用？還能有效避免操作者被微生物感染。超凈工作臺二、無菌技術2.消毒(1)概念：指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物。(2)常用的消毒方法①煮沸消毒法：100℃煮沸5～6min，可以殺死微生物的營養(yǎng)細胞和一部分芽孢。②巴氏消毒法：63～65℃下消毒30min或72～76℃處理15s或80～85℃處理10～15s

適合一些不耐高溫的液體，如牛奶?？梢詺⑺琅Ｄ讨械慕^大多數微生物，并且不破壞牛奶的營養(yǎng)成分。用70%酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等。③化學藥劑消毒法:④紫外線消毒法：接種室、接種箱或超凈工作臺在使用前可用紫外線照射30min?？蓺⑺牢矬w表面和空氣中的微生物。在照射前，適量噴灑石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加強消毒效果。二、無菌技術(1)概念：指使用強烈的理化方法殺死物體內外所有微生物，包括芽孢和孢子。①芽孢：有些細菌在一定的條件下，細胞里面形成一個橢圓形的休眠體，叫做芽孢。

芽孢壁很厚，對干旱、低溫、高溫等惡劣的環(huán)境有很強的抵抗力。例如，有的細菌的芽孢，煮沸3小時以后才死亡。②孢子：細菌、原生動物、真菌和植物等產生的一種有繁殖作用的無性生殖細胞。能直接發(fā)育成新個體。3.滅菌二、無菌技術原理：高溫蒸汽破壞蛋白質、核酸等結構使其變性優(yōu)點：操作簡便，效果可靠，可以殺滅所有的生物，包括最耐熱的

某些微生物的休眠體?；颈３峙囵B(yǎng)基的營養(yǎng)成分不被破壞。對象：培養(yǎng)基等。注：使用后的培養(yǎng)基必須

滅菌后才能丟棄，以

免污染環(huán)境。①濕熱滅菌：高壓蒸汽滅菌鍋內100kPa、121℃下維持15～30min.高壓蒸汽滅菌鍋(2)滅菌的方法：二、無菌技術3.滅菌原理：使微生物細胞膜破壞、蛋白質變性和原生質干燥等對象：耐高溫，需保持干燥的物品，適用于

玻璃器皿(如試管、培養(yǎng)皿、吸管、注射器)

金屬器具(如針頭、鑷子、剪刀等)的滅菌②干熱滅菌：干熱滅菌箱內160-170℃下加熱1～2h干熱滅菌箱(2)滅菌的方法：二、無菌技術3.滅菌

(2)滅菌的方法：③灼燒滅菌：酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒效果：最徹底原理：使微生物燃燒對象：接種工具如涂布器、接種環(huán)、接種針，以及接種過程中的

試管口或瓶口等易被污染部位。二、無菌技術3.滅菌類型適用范圍操作方法消毒滅菌較為溫和理化方法，殺死部分微生物（不包括芽孢、孢子）強烈的理化方法，殺死所有微生物（包括芽孢、孢子）煮沸消毒法日常生活用品100℃煮沸5～6min巴氏消毒法不耐高溫的液體63～65℃消毒30min或72～76℃處理15s或80～85

℃處理10～15s化學藥劑生物活體、水源等擦拭等,如用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源紫外線紫外線照射30min灼燒滅菌接種的金屬工具、接種時用的試管口或瓶口等直接在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒干熱滅菌耐高溫、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金屬用具等物品放入干熱滅菌箱,160～170℃加熱1～2h濕熱滅菌培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿等,生產和實驗室常用高壓蒸汽滅菌鍋內,100kPa,溫度121℃,15～30min接種室、接種箱，超凈工作臺小結：消毒與滅菌

某同學將5個手指尖在貼有“洗手前”標簽的培養(yǎng)基上輕輕按一下；然后用肥皂將該手洗干凈，再將5個指尖在貼有“洗手后”標簽的同種培養(yǎng)基上輕輕按一下；將這兩個培養(yǎng)皿放入37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h后，發(fā)現(xiàn)貼有“洗手后”標簽的培養(yǎng)皿中菌落較少。請分析回答下列問題。

【應用探究】（1）這個材料中哪些材料用具需要滅菌處理？（2）從實驗結果來看，洗手后我們就能進行無菌操作了嗎？操作時，

我們可以采用什么方法來避免手上的微生物的污染？培養(yǎng)皿、培養(yǎng)基

不能用75%酒精、新潔爾滅等進行皮膚消毒；實驗操作應在超凈工作臺并在酒精燈火焰附近進行。(1)獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關鍵是防止雜菌污染。(