第二節(jié)發(fā)酵工程的無菌技術(shù)

第1課時發(fā)酵工程的滅菌方法、設(shè)備和器

具

課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接

生命觀念：掌握常用的滅菌方法及特點、滅菌設(shè)

1.闡明在發(fā)酵工程中滅菌是

備及器具的使用方法，認同無菌技術(shù)在微生物培

獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的

養(yǎng)中的重要作用。

前提。

科學(xué)思維：根據(jù)滅菌對象及實驗要求選擇正確的

2?闡明無菌技術(shù)是在操作過

滅菌方法、設(shè)備及器具。

程中，保持無菌物品與無菌區(qū)

社會責(zé)任：培養(yǎng)有菌意識，養(yǎng)成良好的個人生活

域不被微生物污染的技術(shù)。

習(xí)慣，積極維護公共衛(wèi)生。

［必備知識?聚焦概念］課前自主學(xué)習(xí)?必各知識感知

一、發(fā)酵工程的滅菌方法

1.無菌技術(shù)

（1）定義：在操作過程中，保持物品與操作區(qū)域的無菌狀態(tài)并不被微生物污

染的技術(shù)。

（2）核心：滅菌。

2.滅菌方法、原理及應(yīng)用

滅菌方法原理應(yīng)用（特點）

甲醛、氯、高銃酸鉀等化學(xué)試不用于培養(yǎng)基的滅菌（滅菌劑

化學(xué)試劑

劑能破壞微生物的蛋白質(zhì)或細可能會與培養(yǎng)基中的一些成分

滅菌法

胞結(jié)構(gòu),具有殺菌作用發(fā)生作用）

利用紫外線、X射線、y射線一般用于表面和空氣的滅菌

射線火菌法

等產(chǎn)生的高能粒子進行火菌（射線的穿透力弱）

利用干熱空氣滅菌（干熱空氣干熱空氣滅菌法主要用于要求

干熱火菌法

滅菌法）:利用火焰灼燒火菌保持王燥的實驗器具：火焰灼

(火焰灼燒法)燒法常用于接種等操作過程

利用飽和蒸汽進行滅菌,蒸汽

培養(yǎng)基及容器的火菌；相同溫

的穿透力大，與較低溫的物體

濕熱滅菌法度下濕熱火菌比干熱滅菌更有

表面接觸時可放出大量能量，

效

菌體蛋白質(zhì)易凝固

大量制備無菌空氣;產(chǎn)品提取

通過過濾阻留微生物從而達到

過濾除菌法過程中用于處理料液獲得無菌

除菌目的

產(chǎn)品

二、發(fā)酵工程的滅菌設(shè)備

1.電熱鼓風(fēng)干燥箱

⑴適用對象：空的玻璃器皿(如培養(yǎng)皿、離心管、移液管)、金屬用具(如鎰

子、手術(shù)刀)和其他耐高溫的物品(如菌種保藏采用的沙土管、石蠟油、碳酸鈣)

的滅菌。不適用于帶有膠皮或塑料的物品、液體及固體培養(yǎng)基的滅菌。

(2)優(yōu)點：使滅菌器皿保持王燥。

(3)滅菌標(biāo)準：一般以能否殺死細菌的芽匏作為徹底滅菌的標(biāo)準，溫度需提

高到約160°C,加熱2?3h。

(4)注意安全事項：不得將易腐、易燃、易爆物品放入箱內(nèi)干燥滅菌；干燥

箱工作時，必須將風(fēng)機開關(guān)打開，否則會導(dǎo)致電機或傳感器燒壞：箱內(nèi)經(jīng)常保持

清潔，長期不用應(yīng)套好防塵罩，放置在干燥的室內(nèi)等。

2.高壓蒸汽滅菌鍋

(1)滅菌原理：在一個密閉的鍋內(nèi)，水的沸點隨蒸汽壓力的增高而上升，加

壓的同時提高蒸汽的溫度，使鍋內(nèi)的待滅菌物品在一定壓力和溫度等條件下，殺

死其中所有微生物的營養(yǎng)體及其芽抱。

(2)類型：手動式高壓蒸汽滅菌鍋和全自動高壓蒸汽滅菌鍋。

(3)注意事項：操作人員必須在現(xiàn)場規(guī)范操作，嚴格控制熱源維持滅菌時的

壓力。鍋內(nèi)壓力過高，不僅培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分會被破壞,而且高壓鍋超過耐壓范

圍后可能會發(fā)生爆炸，造成傷人事故等。

(4)高壓蒸汽滅菌鍋的使用步驟

加水(加水的量不可過少，防止滅菌鍋燒干)

裝鍋(滅菌桶至少留也空間，蓋好鍋蓋，對稱的旋緊鍋蓋四周的固定螺栓)

I

加熱

I

排空冷空氣(加熱后,隨著鍋內(nèi)壓力逐漸增加，須打開排氣閥,排出鍋內(nèi)殘

留的冷空氣。當(dāng)壓力表指針回降至心0”時，關(guān)閉氣閥，繼續(xù)加熱)

I

保溫保壓(鍋內(nèi)壓力升至約103kPa、溫度達到121℃,維持15?20min)

I

出鍋(壓力表指針降至“0”點,待溫度下降后,打開排氣閥，旋開固定螺栓，

開蓋，取出滅菌物品)

3.空氣除菌設(shè)備

(1)適用對象：空氣除菌是好氧發(fā)酵的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，發(fā)酵工程中常采用空氣過

濾除菌的方法來凈化所需空氣。

(2)原理：讓含菌空氣通過無菌干燥的過濾介質(zhì),以阻截空氣中所含微生物。

(3)不同發(fā)酵過程對空氣無菌程度的要求：不同發(fā)酵過程對空氣無菌程度的

要求不同,例如，酵母菌繁殖速度快，對空氣的無菌要求相對較低，制備氨基酸、

抗生素等的發(fā)酵過程，所需的微生物對空氣無菌的要求較高。

三、發(fā)酵工程的無菌操作器具

1.接種器具

(1)接種的概念：在無菌條件下將微生物接入培養(yǎng)基的操作過程。

(2)常用的接種器具：玻璃涂布器、接種針、接種環(huán)等。

⑶應(yīng)用

①玻璃涂布器用于平板稀釋涂布接種o

②接種針用于穿刺接種。

③接種環(huán)用于斜面接種或在平板培養(yǎng)基上劃線接種。

2.轉(zhuǎn)移器具

(1)移液管：用來暹確移取一定體積的溶液或分裝化學(xué)試劑的量器，一般用

于轉(zhuǎn)移部分液體培養(yǎng)物、系列稀釋微生物或分裝化學(xué)試劑。

(2)刻度移液管?具有刻度的直形玻璃管。在需要控制試劑加入量時，一般

使用刻度移液管。

(3)使用要點

①用拇指及中指捏住管頸標(biāo)線以上的地方，將移液管插入待取溶液液面下約

1cmo(注意：移液管不應(yīng)伸入太多，以免管尖外壁粘有過多溶液;也不應(yīng)伸入

太少，以免液面下降后而吸空。)

②一手拿著橡皮吸球輕輕將溶液吸上，眼睛注視正在上升的液面位置。當(dāng)液

面上升到刻度標(biāo)線以上約1cm處時，迅速用另一只手食指堵住管口,取出移液

管。

③用濾紙條拭干移液管下端外壁，并使其與地面垂直，稍微松開手食指,使

液面緩緩下降，此時，視線應(yīng)平視標(biāo)線，直到彎月狀液面下端與標(biāo)線相切,立即

用食指按緊管口,使液體不再流出，并使出口尖端接觸容器外壁,以除去尖端外

的殘留溶液。

④將移液管移入準備接受溶液的容器中時，使其出口尖端接觸器壁:將容器

微傾斜,而使移液管直立；然后放松食指，使溶液自由地順壁流下；待溶液停止

流出后將移液管移出。

(4)微量取液器：微量取液器分為固定容量的和可調(diào)容量的兩種。

3.超凈工作臺：是一種經(jīng)過空氣逸化而形成高潔凈操作環(huán)境的設(shè)備。

(1)凈化原理：利用工作臺內(nèi)紫外線燈的殺菌作用，并通過空氣過濾器過濾

確保工作臺內(nèi)空氣的無菌、無污染。

(2)使用方法：開機殺菌地！皿后，關(guān)掉紫外線燈，約皿皿后使用超凈工

作臺。

(3)優(yōu)點：操作方便。

一基礎(chǔ)診斷「

判斷對錯(正確的打“J”，錯誤的打“X”)

1.獲得純凈微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染。()

［答案］V

2.用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基都要進行消毒。()

X提示：用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基都要進行滅菌。

3.培養(yǎng)基分裝到奢養(yǎng)皿后進行滅菌。()

X提示：培養(yǎng)基分裝到培養(yǎng)皿之前要進行滅菌。

4.無菌操作的對象只要是沒有生物活性的材料，都可采用干熱滅菌法進行

滅菌。（）

X提示：培養(yǎng)基一般使用高壓蒸汽滅菌法，不能使用干熱滅菌法滅菌。

5.高壓蒸汽滅菌鍋裝鍋后須依次旋緊鍋蓋四周的固定螺栓。（）

X提示：蓋好鍋蓋后應(yīng)對稱旋緊固定螺栓。

6.為保持超凈工作臺高潔凈操作環(huán)境，應(yīng)保持紫外線燈常開。（）

X提示：紫外線燈發(fā)出的射線及形成的臭氧分子對人體有害，應(yīng)關(guān)閉10

min后方可使用超凈工作臺。

［關(guān)鍵能力?突破重難］核心問題解惑?學(xué)科素養(yǎng)形成

熟心點常用滅菌和消毒方法的比較

1.常用消毒方法

常用消毒方法主要方法應(yīng)用范圍

煮沸消毒法100℃煮沸5?6min家庭餐具等生活用品

62?65℃煮30min或80?牛奶、啤酒、果酒和醬油等不

巴氏消毒法

90℃煮30s―1min宜進行高溫火曲的液體

紫外線消毒法30W紫外燈照射30min接種室空氣

用體積分數(shù)為70%?75%的皮膚、傷口、動植物組織表面

化學(xué)藥物消毒

乙醇、碘酒涂抹，來蘇爾噴灑和空氣、手術(shù)器械、塑料或玻

法

等璃器皿等

2.消毒與滅菌的比較

-y-

較為溫和的物理、

件學(xué)和片物等方法.手段強度?較為強烈的理化方法

僅殺死物體表面或1.殺死物體內(nèi)外所有的微

作用效果

內(nèi)部一部分微生物’生物，包括芽胞和胞子

操作空間、活體1操作工具、玻璃器皿、

生物材料、操作?適用對象?培養(yǎng)基等

者的衣著和雙手

煮沸消毒法、巴氏消1干熱滅菌法、濕熱

毒法、化學(xué)藥物消毒*常用方法?滅菌法（如高壓蒸

汽滅菌法）、過泄除

法、紫外線消毒法

曲法等

創(chuàng)新應(yīng)用

合作探究：（1）無菌技術(shù)除了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？

提示：無菌技術(shù)還能有效避免操作者被微生物感染。

(2)對培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、實驗者的雙手、空氣和牛奶常采用的滅菌

或消毒方法分別是什么？

提示：分別為高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌、灼燒滅菌、化學(xué)藥物消毒、紫外線

消毒、巴氏消毒。

(3)用于生物消毒的微生物具有什么特點？

提示：用于生物消毒的微生物能產(chǎn)生殺死其他微生物的代謝產(chǎn)物或是寄生性

的微生物。

［對點練習(xí)］

1.下列關(guān)于滅菌和消毒的說法不正確的是()

A.滅菌是指殺死環(huán)境中的所有微生物，包括芽胞和胞子

B.滅菌和消毒實質(zhì)上是相同的

C.接種環(huán)用灼燒法滅菌

D.常用的滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌等

B［滅菌與消毒的實質(zhì)是不同的。滅菌是指殺死一定環(huán)境中的所有微生物，

包括芽抱和抱子，使用的是較為強烈的理化因素，常用的滅菌方法有灼燒滅菌、

干熱滅菌、濕熱滅菌等，根據(jù)不同的材料選用不同的滅菌方法，如接種環(huán)的滅菌

用灼燒法；消毒是指殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物(不包括芽抱和抱子)，使

用的是較為溫和的物理或化學(xué)方法。］

2.在生產(chǎn)、生活和科研實踐中，經(jīng)常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染。

請回答下列問題：

(1)在實驗室中，玻璃和金屬材質(zhì)的實驗器具(填“可以”或“不可

以”)放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。

(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法，與煮沸消毒法相比，

這兩種方法的優(yōu)點是____________________________________________________

(3)密閉空間內(nèi)的空氣可采用紫外線照射消毒，其原因是紫外線能

。在照射前，適量噴灑_______,可強化消毒效果。

(4)水廠供應(yīng)的自來水通常是經(jīng)過________(填“氯氣”“乙醇”或“高鐳酸

鉀”）消毒的。

（5）某同學(xué)在使用高壓蒸汽滅菌鍋時，若壓力達到設(shè)定要求，而鍋內(nèi)并沒有

達到相應(yīng)溫度，最可能的原因是_________________________________________

［解析］（1）在實驗室中，能耐高溫的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和

金屬材質(zhì)的實驗器具等可以放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌。（2）巴氏消毒法或

高溫瞬時消毒法與煮沸消毒法相比，其優(yōu)點表現(xiàn)為在達到消毒目的的同時，營養(yǎng)

物質(zhì)損失較少。（3）紫外線照射能消毒的原因是其能夠破壞微生物細胞中的DNA

分子。在利用紫外線照射前，適量噴灑石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可強化消

毒效果。（4）自來水通常是采用氯氣進行消毒的。（5）采用高壓蒸汽滅菌時，若壓

力達到設(shè)定要求，而溫度未達到相應(yīng)要求，最可能的原因是沒有排盡高壓蒸汽滅

菌鍋內(nèi)的冷空氣。

［答案］（1）可以（2）在達到消毒目的的同時，營養(yǎng)物質(zhì)損失較少（3）破壞

DNA結(jié)構(gòu)消毒液（4）氯氣（5）未將鍋內(nèi)冷空氣排盡

E!錯提醒“

（1）酒精消毒液中酒精濃度對效果的影響：7。％的酒精殺菌效果最好。原因

是濃度過高，菌體表面蛋白質(zhì)變性過快而凝固成一層保護膜，酒精不能滲入其中；

濃度過低，殺菌能力減弱。

（2）無菌技術(shù)措施的選擇原則

①考慮效果：滅菌的效果比消毒要好。

②考慮操作對象的承受能力：活體生物材料、操作者的手等只能采用消毒的

方法，而不能采用滅菌的方法。

I課堂小結(jié)1

知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦

1.無菌技術(shù)是指在操作過程中，

保持物品與操作區(qū)域的無菌狀

杰并不被微生物污染的技術(shù)，其

核心是滅菌。

2.常用的滅菌技術(shù)包括化學(xué)試

劑滅菌法（甲醛、氯、高鎰酸鉀）、

發(fā)酵工程中的無菌技術(shù)射線滅菌法（紫外線等）、干熱滅

（,化學(xué)試劑滅菌法菌法（干熱空氣滅菌法和火焰灼

射線滅菌法燒法）、濕熱滅菌法（高壓蒸汽滅

滅菌方法V干熱滅菌法

菌法）和過濾除菌法。

濕熱滅菌法

1過濾除菌法3.發(fā)酵工程中的滅菌設(shè)備有電

熱鼓風(fēng)干燥箱、高壓蒸汽滅菌鍋

（電熱鼓風(fēng)干燥箱

1滅菌設(shè)備《高壓蒸汽滅菌鍋和空氣除菌設(shè)備。

11空氣除菌設(shè)備

4.在無菌條件下將微生物接入

r（玻璃涂布器培養(yǎng)基的操作過程稱為接種。玻

接種器具《接種針

〔接種環(huán)漓涂布器用于平板稀釋涂布接

無菌操作的器具種，接種針用于穿刺接種，接種

轉(zhuǎn)移器具｛微量取液再

環(huán)用于斜面接種或在平板培養(yǎng)

11超凈工作臺

基上劃線接種。

5.超凈工作臺是一種經(jīng)過空氣

凈化而形成高潔凈操作環(huán)境的

設(shè)備。其凈化原理是利用工作臺

內(nèi)紫外線燈的殺菌作用，并通過

空氣過濾器過濾確保工作臺內(nèi)

空氣的無菌、無污染。

［課堂檢測?鞏固素能］基班概念考查?畢業(yè)檢測評價

1.采用干熱滅菌、灼燒滅菌、高壓蒸汽滅菌、紫外線照射等幾種方法，可

分別殺死哪些部位的雜菌（）

A.接種環(huán)、吸管、培養(yǎng)基、接種室

B.吸管、接種環(huán)、培養(yǎng)基、接種箱

C.培養(yǎng)基、吸管、接種環(huán)、接種箱

D.培養(yǎng)皿、吸管、培養(yǎng)基、雙手

B［干熱滅菌是將滅菌物品放入干熱滅菌箱內(nèi)，在140?160°C下加熱2?3

h,適用于耐高溫且需要保持干燥的物品，如玻璃器皿（吸管、培養(yǎng)皿）和金屬用

具等；灼燒滅菌是利用酒精燈火焰的充分燃燒層滅菌，如接種針、接種環(huán)等；高

壓蒸汽滅菌用高壓蒸汽滅菌鍋，一般在壓力為103kPa、溫度為121c的條件下，

維持15?20min,主要用于培養(yǎng)基滅菌；紫外線照射適用于物體表面滅菌和空

氣滅菌，如接種室、接種箱、超凈工作臺等，使用前用紫外線照射約30min。J

2.微生物培養(yǎng)過程中，要十分重視無菌操作，現(xiàn)代生物學(xué)實驗中的許多方

面也要進行無菌操作，防止雜菌污染，請分析下列操作中錯誤的是（）

①煮沸消毒可以殺死微生物細胞和一部分芽泡

②接種操作要在酒精燈火焰附近進行

③家庭制作葡萄酒時要將容器和葡萄進行滅菌

④培養(yǎng)基要進行高壓蒸汽滅菌

⑤加入培養(yǎng)基中的指示劑或染色劑不需要滅菌

A.①②B.②④C.②