食品微生物教案第3章微生物的營養(yǎng)第4節(jié)培養(yǎng)基

1、食品微生物教案第3章微生物的營養(yǎng)第4節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基是進(jìn)行科學(xué)研究，發(fā)酵生產(chǎn)微生物制品等的基礎(chǔ) 。一、定義培養(yǎng)基（medium）是人工配制的,適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。 任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長所需要六大營養(yǎng)要素：碳源 氮源 無機(jī)鹽 能源 生長因子 水 任何培養(yǎng)基一旦配成,必須立即進(jìn)行滅菌處理常規(guī)高壓蒸汽滅菌某些成分進(jìn)行分別滅菌；過濾除菌；1.05kg/cm2,121.315-30分鐘0.56kg/cm2,112.615-30分鐘常用的培養(yǎng)基滅菌方法一、定義二、配制培養(yǎng)基的基本原則1、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)2、營養(yǎng)物的濃度及配比合適3、物理、化學(xué)條件適宜4、經(jīng)濟(jì)節(jié)約5、精心設(shè)

2、計(jì)、試驗(yàn)比較根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基，如自型微生物的培養(yǎng)基完全可以（或應(yīng)該）由簡單的無機(jī)物質(zhì)組成。異養(yǎng)做生物的培養(yǎng)基至少需要含有一種有機(jī)物質(zhì)。1、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)培養(yǎng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件; 實(shí)驗(yàn)室的常用培養(yǎng)基：細(xì)菌:牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基(簡稱肉湯培養(yǎng)基);放線菌:高氏1號合成培養(yǎng)基培養(yǎng);酵母菌:麥芽汁培養(yǎng)基;霉菌:查氏合成培養(yǎng)基.實(shí)驗(yàn)室一般培養(yǎng):普通常用培養(yǎng)基;遺傳研究:成分清楚的合成培養(yǎng)基;生理、代謝研究:選用相應(yīng)的培養(yǎng)基.例如枯草芽孢桿菌:一般培養(yǎng):肉湯培養(yǎng)基或LB培養(yǎng)基;自然轉(zhuǎn)化:基礎(chǔ)培養(yǎng)基;觀察芽孢:生孢子培養(yǎng)基;產(chǎn)蛋白酶:以玉米粉、黃豆餅粉為主的產(chǎn)酶 培

3、養(yǎng)基.培養(yǎng)目的不同,原料的選擇和配比不同.二、配制培養(yǎng)基的基本原則2、營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適營養(yǎng)物質(zhì)的濃度適宜；營養(yǎng)物質(zhì)之間的配比適宜；高濃度糖類物質(zhì)、無機(jī)鹽、重金屬離子等不僅不能維持和促進(jìn)微生物的生長，反而起到抑制或殺菌作用。培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比也直接影響微生物的生長繁殖和(或)代謝產(chǎn)物的形成和積累,其中碳氮比(C/N)的影響大. 發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸:碳氮比為4/1時(shí):菌體大量繁殖,谷氨酸積累少碳氮比為3/1時(shí):菌體繁殖受到抑制,谷氨酸產(chǎn) 量則大量增加。二、配制培養(yǎng)基的基本原則3、物理化學(xué)條件適宜pH 水活度 氧化還原電位二、配制培養(yǎng)基的基本原則3、物理化學(xué)條件適宜1）pH培養(yǎng)基的p

4、H必須控制在一定的范圍內(nèi),以滿足不同類型微生物的生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物通常培養(yǎng)條件：細(xì)菌與放線菌:pH77.5酵母菌和霉菌:pH4.56范圍內(nèi)生長為了維持培養(yǎng)基pH的相對恒定,通常在培養(yǎng)基中加入pH緩沖劑,或在進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)補(bǔ)加酸、堿。3、物理化學(xué)條件適宜2）水活度 在天然環(huán)境中,微生物可實(shí)際利用的自由水或游離水的含量. 一般用在一定的溫度和壓力條件下,溶液的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比表示,即:w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽壓力 POw代表純水蒸汽壓力。 純水w為1.00,溶液中溶質(zhì)越多, w越小。 微生物一般在w為0.600.99的條件下生長,w過低時(shí),微生物生長的遲緩期延

5、長,比生長速率和總生長量減少。 微生物不同，其生長的最適w不同。3、物理化學(xué)條件適宜2）水活度3、物理化學(xué)條件適宜3）氧化還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢(redox potential),是度量某氧化還原系統(tǒng)中的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標(biāo),其單位是V(伏)或mV(毫伏).就向微生物與pH的關(guān)系一樣,不同類型微生物生長對氧化還原電位()的要求不同好氧性微生物: +0.1伏以上時(shí)可正常生長, 以+0.3+0.4伏為宜；厭氧性微生物:低于+0.1伏條件下生長；兼性厭氧微生物:+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸, +0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。3、物理化學(xué)條件適宜3）氧化還原電位氧化還原

6、電位與氧分壓和pH有關(guān),也受某些微生物代謝產(chǎn)物的影響 增加通氣量(如振蕩培養(yǎng)、攪拌)提高培養(yǎng)基的氧分壓,或加入氧化劑，從而增加值； 在培養(yǎng)基中加入抗壞血酸（0.1%）、硫化氫(0.025%)、半胱氨酸(0.05%)、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇、庖肉等還原性物質(zhì)可降低值。培養(yǎng)基中加入氧化還原指示劑刃天青可對氧化還原電位進(jìn)行間接測定4、經(jīng)濟(jì)節(jié)約配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份,特別是在發(fā)酵工業(yè)中,以降低生產(chǎn)成本。以粗代精以“野”代“家”以廢代好以簡代繁以烴代糧以纖代糖以無機(jī)氮代蛋白對微生物來說,各種粗原料營養(yǎng)更加完全,效果更好.而且在經(jīng)濟(jì)上也節(jié)約。以野生植物原料代替栽培植物原料,

7、如木薯橡子、薯芋等都是富含淀粉質(zhì)的野生植物,可以部分取代糧食用于工業(yè)發(fā)酵的碳源。 以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中易污染環(huán)境的廢棄物作為培養(yǎng)微生物的原料.例如,糖蜜(制糖工業(yè)中含有蔗糖的廢液)乳清(乳制品工業(yè)中含有乳糖的廢液)、豆制品工業(yè)廢液及黑廢液(造紙工業(yè)中含有戊糖和己糖的亞硫酸紙漿)等都可作為培養(yǎng)基的原料.工業(yè)上的甲烷發(fā)酵主要利用廢水、廢渣作原料,在我國農(nóng)村,已推廣利用糞便及禾草為原料發(fā)酵生產(chǎn)甲烷作為燃料.另外,大量的農(nóng)副產(chǎn)品或制品，如麩皮、米糠、玉米漿酵母浸膏、酒糟、豆餅、花生餅、蛋白胨等都是常用的發(fā)酵工業(yè)原料。某制藥廠改進(jìn)鏈霉素發(fā)酵液中的原有配方,設(shè)法減去30-50%的黃豆餅粉、25%的葡萄糖和20%

8、硫酸銨，結(jié)果反而提高了產(chǎn)量。開發(fā)利用纖維素這種世界上含量最豐富的可再生資源.將大量的纖維素農(nóng)副產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)質(zhì)飼料,工業(yè)發(fā)酵原料,燃料,人類的食品及飲料以大氣氮、銨鹽、硝酸鹽或尿素等一類非蛋白質(zhì)或非氨基酸廉價(jià)原料用作發(fā)酵培養(yǎng)基的原料讓微生物轉(zhuǎn)化成菌體蛋白質(zhì)或含氮的發(fā)酵產(chǎn)物供人們利用。二、配制培養(yǎng)基的基本原則以石油或天然氣副產(chǎn)品代替糖質(zhì)原料來培養(yǎng)微生物。生產(chǎn)石油蛋白將石油產(chǎn)品轉(zhuǎn)化成一些產(chǎn)值更高的高級醇、脂肪酸、環(huán)烷酸等化工產(chǎn)品和若干合成物；對石油產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行改良，如脫硫、脫蠟等。5、精心設(shè)計(jì)、試驗(yàn)比較*進(jìn)行生態(tài)模擬,研究某種微生物的培養(yǎng)條件;*文獻(xiàn)查閱,設(shè)計(jì)特定微生物的培養(yǎng)基配方;*試驗(yàn)比較,確

9、定特定微生物的最佳培養(yǎng)條件.二、配制培養(yǎng)基的基本原則三、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用1按成份不同劃分天然培養(yǎng)基(complex medium)以化學(xué)成分還不清楚的或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物組成合成培養(yǎng)基(synthetic medium)是由化學(xué)成份完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基 (chemically defined medium)2根據(jù)物理狀態(tài)劃分固體培養(yǎng)基;半固體培養(yǎng)基;液體培養(yǎng)基.三、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用 固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入1.5-2.0%的凝固劑制成的呈固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。常用于微生物的分離、純化、計(jì)數(shù)等方面的研究。 半固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入0.2-0.7

10、的瓊脂構(gòu)成的培養(yǎng)基。常用來觀察細(xì)菌運(yùn)動的特征，以進(jìn)行菌種鑒定和噬菌體效價(jià)滴定等方面的實(shí)驗(yàn)工作。 液體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基不含任何凝固劑，它常用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)以及在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物生理代謝等基本理論的研究工作。 科研與生產(chǎn)中常用的凝固劑有瓊脂、明膠和硅膠三種，除在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑之外，一些由天然的固體基質(zhì)制成的培養(yǎng)基也屬于固體培養(yǎng)基 瓊脂：屬于凝固劑，其化學(xué)成份主要是酸性多糖。其特點(diǎn)是當(dāng)溫度達(dá)到98以上可融化于水，45以下則凝固。瓊脂、明膠和硅膠三種凝固劑性質(zhì)比較：明膠和硅膠：不可以重復(fù)使用，一旦凝固將不會再熔化。 各種培養(yǎng)基固體基斜面半固體2根據(jù)物理狀態(tài)劃分液體三、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用3

11、按用途劃分厭氧培養(yǎng)基增菌培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基（參見P86）3按用途劃分1）基礎(chǔ)培養(yǎng)基(minimum medium) 在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基,也稱為基本培養(yǎng)基.2）完全培養(yǎng)基(complete medium) 在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的所有營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基.牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基就是枯草芽孢桿菌等的完全培養(yǎng)基三、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用3按用途劃分3)加富培養(yǎng)基和富集培養(yǎng)基(enrichment medium) 在普通培養(yǎng)基(如肉湯蛋白胨培養(yǎng)基)中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基. 這些特殊營養(yǎng)物質(zhì)包括血液、血清、酵母浸膏動植物組織

12、液等。 用來培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物,如培養(yǎng)百日咳博德氏菌(Bordetella pertussis)需要含有血液的加富培養(yǎng)基。根據(jù)待分離微生物的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基,用于從環(huán)境中富集和分離某種微生物.(目的微生物在這種培養(yǎng)基中較其他微生物生長速度快,并逐漸富集而占優(yōu)勢,從而容易達(dá)到分離該種微生物的目的.)三、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用3按用途劃分4）鑒別培養(yǎng)基（differential medium） 用于鑒別不同類型微生物的培養(yǎng)基 特定的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生明顯的特征性變化， 根據(jù)這種特征性變化,可將該種微生物與其他微生物區(qū)分開來。三、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用4）鑒別培養(yǎng)基（differential m

13、edium） 伊紅和美藍(lán)二種苯胺染料可抑制G+細(xì)菌和一些難培養(yǎng)的G-細(xì)菌.在低酸度時(shí),這二種染料結(jié)合形成沉淀，起著產(chǎn)酸指示劑的作用.試樣中的多種腸道菌會在EMB培養(yǎng)基上產(chǎn)生相互易區(qū)分的特征菌落,因而易于辨。例如大腸桿菌強(qiáng)烈分解乳糖而產(chǎn)生大量的混合酸,菌體呈酸性,菌落被染成深紫色，從菌落表面的反射光中還可看到綠色金屬閃光。三、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用5）選擇培養(yǎng)基(selective medium) 用于將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基. 根據(jù)不同種類微生物的特殊營養(yǎng)需求或?qū)δ撤N化學(xué)物質(zhì)的敏感性不同,在培養(yǎng)基中加入相應(yīng)的特殊營養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì),抑制不需要的微生物的生長,有利于所需

14、微生物的生長。3按用途劃分三、培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用5）選擇培養(yǎng)基(selective medium)5）選擇培養(yǎng)基(selective medium)四、培養(yǎng)基的應(yīng)用傳染病病原的診斷和鑒定細(xì)菌學(xué)研究生物制品的制備菌種的保存制造各種產(chǎn)品基因工程中的應(yīng)用五、微生物的分離純化和培養(yǎng)方法（補(bǔ)）1、倒平板技術(shù)2、微生物的接種技術(shù)2、微生物的接種技術(shù)2、微生物的接種技術(shù)2、微生物的接種技術(shù)3、微生物分離純化與培養(yǎng)技術(shù)（以細(xì)菌為例）（一）分離培養(yǎng)法微生物分離純化目的是獲得純種（單個(gè)菌落）。分離培養(yǎng)成純種菌的方法有平板劃線法、傾注平板法和動物接種分離法等，其中以劃線法最為常用。接種環(huán)滅菌冷卻接種環(huán)沾取菌液接種1平行劃線法：標(biāo)記涂基線劃線劃線完畢，將瓊脂平板培養(yǎng)基復(fù)蓋皿蓋，并在培養(yǎng)皿底玻璃上，用筆蠟注明接種菌名、接種者姓名及班級、日期等，將培養(yǎng)皿倒置放在孵育箱培養(yǎng)，以避免培養(yǎng)過程中凝結(jié)水自皿蓋滴下。平行劃線法的示意圖