高考生物一輪復(fù)習(xí)課件第34講發(fā)酵工程

第34講

發(fā)酵工程課標(biāo)要求核心素養(yǎng)

發(fā)酵工程利用微生物的特定功能規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品3.1獲得純凈的微生物培養(yǎng)物是發(fā)酵工程的基礎(chǔ)3.1.1闡明在發(fā)酵工程中滅菌是獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的前提3.1.2闡明無菌技術(shù)是在操作過程中，保持無菌物品與無菌區(qū)域不被微生物污染的技術(shù)3.1.3舉例說明通過調(diào)整培養(yǎng)基的配方可有目的地培養(yǎng)某種微生物3.1.4概述平板劃線法和稀釋涂布平板法是實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行微生物分離和純化的常用方法3.1.5概述稀釋涂布平板法和顯微鏡計(jì)數(shù)法是測定微生物數(shù)量的常用方法3.2發(fā)酵工程為人類提供多樣的生物產(chǎn)品3.2.1舉例說明日常生活中的某些食品是運(yùn)用傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的3.2.2闡明發(fā)酵工程利用現(xiàn)代工程技術(shù)及微生物的特定功能，工業(yè)化生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品3.2.3舉例說明發(fā)酵工程在醫(yī)藥、食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有重要的應(yīng)用價(jià)值生命觀念：結(jié)合果酒、果醋、泡菜等產(chǎn)品的制作離不開微生物的發(fā)酵，說出發(fā)酵工程及相關(guān)技術(shù)的基本原理，通過以上事實(shí)建立結(jié)構(gòu)與功能觀；通過對微生物的分離和培養(yǎng)，建立物質(zhì)與能量觀?？茖W(xué)思維：歸納與概括并比較果酒、果醋、泡菜的制作原理。科學(xué)探究：針對某種發(fā)酵產(chǎn)品選取恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法，嘗試提出初步的工程學(xué)構(gòu)想，進(jìn)行簡單的設(shè)計(jì)和制作；分離土壤中分解尿素的細(xì)菌，并進(jìn)行計(jì)數(shù)。社會責(zé)任：關(guān)注食品安全，提高自身保健意識，倡導(dǎo)和踐行健康的生活方式。從傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)到發(fā)酵工程科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了酶在酵母菌發(fā)酵中的作用，之后微生物的分離和純化技術(shù)得到了應(yīng)用。1897年用微生物生產(chǎn)谷氨酸獲得成功，酶制劑、多糖、維生素發(fā)酵工業(yè)興起。1957年科學(xué)家開始運(yùn)用數(shù)學(xué)、動力學(xué)、化學(xué)工程原理以及計(jì)算機(jī)技術(shù)對發(fā)酵過程進(jìn)行綜合研究。20世紀(jì)80年代以后法國微生物學(xué)家巴斯德通過實(shí)驗(yàn)證明酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的，從而將酵母菌與發(fā)酵聯(lián)系起來。1857年利用發(fā)酵工程大規(guī)模生產(chǎn)青霉素，隨著鏈霉素、金霉素和土霉素等抗生素的發(fā)現(xiàn)及生產(chǎn)，抗生素發(fā)酵工業(yè)興起。20世紀(jì)40年代基因工程。細(xì)胞工程等發(fā)展，人胰島素和干擾素大量生產(chǎn)。20世紀(jì)70年代以后190019401960185019801970約9000年前我們祖先就會利用微生物將谷物、水果發(fā)酵為含酒精的飲料。發(fā)酵發(fā)酵工程發(fā)酵是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物代謝轉(zhuǎn)化為人類所需的產(chǎn)物的過程。(P5)指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。它涉及菌種的選育和培養(yǎng)，產(chǎn)物的分離和提純等方面。（P1）原料人類所需產(chǎn)物適宜的條件微生物代謝(復(fù)雜分子)(簡單分子)蛋白質(zhì)、多糖氨基酸、抗生素概念的區(qū)別直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發(fā)酵保存下的面團(tuán)、鹵汁等發(fā)酵物中的微生物進(jìn)行發(fā)酵、制作食品的技術(shù)。傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)一傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用----嘗試制作傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品

同學(xué)們看完視頻后找準(zhǔn)每一種產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)原理水果果皮表面附著的野生酵母菌1.發(fā)酵菌種比較需氧型空氣中的毛霉孢子常溫15~18℃

2.發(fā)酵原理探究?實(shí)踐：制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品一、制作泡菜選擇原料配置鹽水稱取食鹽修整、洗滌、晾曬、切成條狀或片狀加入調(diào)味料，裝壇發(fā)酵成品測亞硝酸鹽含量將泡菜放入鹽水中用清水和食鹽配制質(zhì)量百分比為5%~20%的鹽水，將鹽水煮沸（目的一是除去水中的氧氣；二是殺滅鹽水中的雜菌），冷卻代用裝壇后密封，創(chuàng)造無氧環(huán)境。向壇蓋邊緣的水槽中注滿水，以保證壇內(nèi)乳酸菌發(fā)酵所需的無氧環(huán)境溫度過高、食鹽用量過低、腌制時(shí)間過短，容易造成細(xì)菌大量繁殖，亞硝酸鹽含量增加。腌制過程中，亞硝酸鹽的含量先增加后減少操作步驟包括：配制溶液→制備標(biāo)準(zhǔn)顯色液→制備樣品處理液→比色將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒，晾干備用;用榨汁機(jī)榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶（注意：要留有大約1/3的空間），蓋好瓶蓋;將溫度控制在18-30℃進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一點(diǎn)（注意：不是打開瓶蓋），此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時(shí)間為10-12d?？赏ㄟ^從發(fā)酵瓶口取樣來對發(fā)酵的情況進(jìn)行檢測。取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干;除灰去污避免葡萄破損，減少雜菌污染①有氧條件，利于酵母菌快速繁殖；耗盡O2后，再進(jìn)行酒精發(fā)酵；②防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出。無需多次。防止菌種減少，影響發(fā)酵排出CO2，防止爆裂防止雜菌污染器具消毒沖洗葡萄榨汁裝瓶果酒發(fā)酵5.果酒制作步驟：將發(fā)酵瓶、榨汁機(jī)等器具用洗潔精清洗干凈，并用體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒，晾干備用;用榨汁機(jī)榨取葡萄汁，將葡萄汁裝入發(fā)酵瓶（注意：要留有大約1/3的空間），蓋好瓶蓋;將溫度控制在18-30℃進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過程中，每隔12h左右將瓶蓋擰松一點(diǎn)（注意：不是打開瓶蓋），此后再擰緊瓶蓋。發(fā)酵時(shí)間為10-12d。可通過從發(fā)酵瓶口取樣來對發(fā)酵的情況進(jìn)行檢測。取新鮮葡萄，用清水沖洗1-2次，再去除枝梗和腐爛的籽粒，瀝干;器具消毒沖洗葡萄榨汁裝瓶果酒發(fā)酵果醋發(fā)酵當(dāng)葡萄酒制作完成后，打開瓶蓋，蓋上一層紗布，進(jìn)行葡萄醋的發(fā)酵。發(fā)酵溫度為30-35℃，時(shí)間為7-8d。空氣中的醋酸菌會進(jìn)入果酒發(fā)酵液中大量繁殖6.果醋制作步驟：1101目的：讓毛霉等產(chǎn)生蛋白酶和脂肪酶目的：析出豆腐中的水分、抑制不需要的微生物生長酒：抑制微生物生長，并使腐乳具有獨(dú)特香味；香辛料：調(diào)味，防腐殺菌---腐乳（3）制作過程：直接利用原材料中的天然存在的微生物。蛋白質(zhì)小分子肽+氨基酸蛋白酶脂肪甘油+脂肪酸脂肪酶【思考】每年進(jìn)行同樣的操作，但是每年制作的腐乳或豆瓣醬的口感都不完全相同，有些年份甚至制作不成功，你知道這是為什么嗎？提示發(fā)酵的生產(chǎn)條件不易控制，容易受雜菌污染。傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，適用于家庭式或作坊式生產(chǎn)，它是文化的傳承等。傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的缺點(diǎn)：生產(chǎn)條件不易控制，產(chǎn)品容易受雜菌污染，生產(chǎn)效率較低等。（3）傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)1302進(jìn)一步探究：

某同學(xué)在制作泡菜前，査閱資料得知，可以向泡菜壇中加入一些“陳泡菜水”；在用質(zhì)量百分比為5%的食鹽水制作泡菜時(shí)，他在不同時(shí)間測定了泡菜中亞硝酸鹽的含量，結(jié)果見右欄曲線圖。(1)

據(jù)圖分析，從亞硝酸鹽的含量來看，你認(rèn)為該泡菜在什么時(shí)間食用比較合適？為什么？發(fā)酵10天后，亞硝酸鹽含量降到較低水平。(2)他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成這個(gè)結(jié)果最可能的原因是什么？可能是食鹽濃度過高、發(fā)酵溫度過低等原因?qū)е屡莶宋茨苷０l(fā)酵。(3)

加入“陳泡菜水”的目的是什么？“陳泡菜水”中含有純度較高的乳酸菌，加入“陳泡菜水”相當(dāng)于接種乳酸菌。①體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精的作用：②沖洗的目的：③沖洗1-2次即可，能否連續(xù)沖洗，為什么：④為什么去梗前沖洗：⑤葡萄汁裝入發(fā)酵瓶時(shí)，為何要留有1/3的空間？⑥每隔12h左右將瓶蓋擰松一點(diǎn)的目的：⑦擰松但不打開的目的：消毒去除表面灰塵、污物不能，防止果皮表面的野生菌種數(shù)量減少避免葡萄破損，減少被雜菌污染的機(jī)會a.先讓酵母菌進(jìn)行有氧呼吸，快速繁殖，耗盡O2后，再進(jìn)行酒精發(fā)酵；b.防止發(fā)酵過程中產(chǎn)生的CO2造成發(fā)酵液溢出排出氣體防止雜菌污染3.有3位同學(xué)分別采用了3種不同的發(fā)酵裝置來制作果醋。A同學(xué)用的是帶蓋的塑料瓶；B同學(xué)用了沒有蓋的塑料瓶，在發(fā)酵過程中無蓋的瓶口一直由捆綁在瓶口的8層紗布覆蓋；C同學(xué)則設(shè)計(jì)了如右圖所示的發(fā)酵裝置。結(jié)合果醋的制作原理，你認(rèn)為哪一種發(fā)酵裝置更適合制作果醋？你還能繼續(xù)改進(jìn)這種裝置嗎？C同學(xué)的裝置更適合制作果醋。出料口可以用來取樣；充氣口可以在發(fā)酵時(shí)連接充氣泵進(jìn)行充氣，從而有利于醋酸菌更好地進(jìn)行有氧呼吸，提高發(fā)酵效率；排氣口可以用來排出在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體，它通過一個(gè)長而彎曲的膠管與瓶身連接，其目的是防止空氣中微生物的污染。進(jìn)一步改進(jìn)：可以在充氣口填充棉花或者安裝其他過濾裝置，以防止充入的氣體攜帶外來雜菌污染發(fā)酵液等。練習(xí)與應(yīng)用1602嘗試制作傳統(tǒng)發(fā)酵食品-----果酒、果醋結(jié)構(gòu)作用酒精發(fā)酵時(shí)狀態(tài)醋酸發(fā)酵時(shí)狀態(tài)充氣口排氣口出料口通入空氣關(guān)閉打開，并接入氣泵排出CO2打開打開便于取樣監(jiān)測關(guān)閉關(guān)閉可以在充氣口填充棉花或者安裝其他過濾裝置，以防止充入的氣體攜帶外來雜菌污染發(fā)酵液等裝置改進(jìn)發(fā)酵工程(1)概念：

利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)模化生產(chǎn)對人類有用的產(chǎn)品。(2)對發(fā)酵工程概念的理解①微生物：包括來自自然界的微生物(即“常規(guī)菌”)和基因重組的微生物(即“工程菌”)。②產(chǎn)品：通過微生物的大量繁殖獲得所需產(chǎn)品。包括利用酵母菌發(fā)酵制造的啤酒、果酒，利用乳酸菌發(fā)酵制造的酸奶，及利用工程菌生產(chǎn)的人胰島素。 ③實(shí)質(zhì)：利用微生物進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)(如次生代謝物和菌體本身)。二、發(fā)酵工程及其應(yīng)用1.發(fā)酵工程的基本環(huán)節(jié)分析思考：1.工業(yè)發(fā)酵要想在較短時(shí)間內(nèi)得到大量的發(fā)酵產(chǎn)物，則需要大量的菌體。如何得到大量菌體來縮短生產(chǎn)周期?2.怎樣對菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)？1.需要經(jīng)過多次擴(kuò)大培養(yǎng)。2.將培養(yǎng)到生長速度最快時(shí)期的菌體分開，再進(jìn)行培養(yǎng)。微生物分解有機(jī)物釋放的能量，一部分用于合成ATP，另一部分散發(fā)到培養(yǎng)基中時(shí)，會引起發(fā)酵溫度升高；機(jī)械攪拌也會產(chǎn)生一部分熱量引起溫度升高。此外，發(fā)酵罐壁散熱，水分蒸發(fā)會帶走部分熱量，使發(fā)酵溫度降低。用冷卻水進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)2.啤酒的工業(yè)化流程

思考：1.利用酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵為什么要“先通氣后密封”？2.啤酒生產(chǎn)中，發(fā)酵是重要環(huán)節(jié)，發(fā)酵后期，如果密封不嚴(yán)，會使啤酒變酸，你知道這是發(fā)生了什么變化嗎？3.與傳統(tǒng)的手工發(fā)酵相比，在下面啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，哪些工程手段使啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量明顯提高?1.“通氣”的目的是使酵母菌進(jìn)行有氧呼吸大量繁殖，“密封”的目的是使酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵產(chǎn)生酒精。2.醋酸菌是一種好氧菌，若發(fā)酵罐密封不嚴(yán)，酒精就會在醋酸菌的作用下被氧化產(chǎn)生乙醛，最后變?yōu)榇姿帷?.菌種的選育、對原材料的處理、發(fā)酵過程的控制、產(chǎn)品的消毒等。

具體應(yīng)用成果食品

傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品

醬油（霉菌）、酒類（酵母）醫(yī)藥農(nóng)牧業(yè)肥料農(nóng)藥飼料食品添加劑酶制劑工程菌改造菌種檸檬酸（黑曲霉）、谷氨酸（谷氨酸棒狀桿菌）淀粉酶、果膠酶、脂肪酶和氨基肽酶等生長激素釋放抑制激素青霉素疫苗乙型肝炎疫苗3.發(fā)酵工程-應(yīng)用根瘤菌肥、固氮菌肥（根瘤菌和固氮菌）多種農(nóng)林蟲害（蘇云金桿菌）、玉米螟和松毛蟲（白僵菌）、水稻枯紋?。ň畬顾兀┑矸刍蚶w維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液通過發(fā)酵獲得微生物菌體（單細(xì)胞蛋白）教材延伸1.在制作果酒的過程中，除了酵母菌，是否還有其他微生物生長?

它們會對果酒發(fā)酵產(chǎn)生影響嗎?

如果有，如何避免這種影響?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

環(huán)境條件不僅影響微生物的生長繁殖，而且也會影響微生物的代謝物的形成

制作果酒的過程中，除酵母菌之外，

還會有其他雜菌生長，它們會在酒精發(fā)酵中污染發(fā)酵液，而避免發(fā)酵液污染需要從發(fā)酵制作的過程全面考慮。例如，榨汁機(jī)、發(fā)酵瓶要清洗干凈；裝入葡萄汁后，封閉充氣口；每次排氣時(shí)只需擰松瓶蓋，不要完全揭開瓶蓋等【訓(xùn)練2】(2021·遼寧卷)利用菠蘿蜜制作果醋的大致流程為：先在滅菌的果肉勻漿中接種酵母菌，發(fā)酵6天后，再接入活化的醋酸菌，發(fā)酵5天。下列有關(guān)敘述<zzd>錯誤</zzd>的是(

)。A.乙醇既是醋酸發(fā)酵的底物，又可以抑制雜菌繁殖B.酵母菌和醋酸菌均以有絲分裂的方式進(jìn)行增殖C.酵母菌和醋酸菌發(fā)酵過程中控制通氣的情況不同D.接入醋酸菌后，應(yīng)適當(dāng)升高發(fā)酵溫度B[解析]

酵母菌一般以出芽（有絲分裂）的方式繁殖，醋酸菌以二分裂的方式進(jìn)行增殖，B錯誤?？枷?

果酒和果醋的制作【典例2】(2021·山東卷)葡萄酒的制作離不開酵母菌。下列說法<zzd>錯誤</zzd>的是(

)。A.無氧條件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B.自然發(fā)酵制作葡萄酒時(shí)起主要作用的菌是野生型酵母菌C.葡萄酒的顏色是葡萄皮中的色素進(jìn)入發(fā)酵液形成的D.制作過程中隨著發(fā)酵的進(jìn)行發(fā)酵液中糖含量增加D[解析]

制作過程中隨著發(fā)酵的進(jìn)行發(fā)酵液中糖含量減少，D錯誤。

唯一碳源稀釋涂布平板誘變育種、基因工程育種

蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物所需條件:1）提供微生物生長繁殖所需營養(yǎng)和環(huán)境條件2）確保其它微生物無法混入，并將需要的微生物分離出來。三、微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用防止雜菌人侵，獲得純凈的微生物培養(yǎng)物是研究和應(yīng)用微生物的前提，也是發(fā)酵工程的重要基礎(chǔ)。2.基本成分：（一）培養(yǎng)基1.概念：人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出的供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。水、碳源、氮源、無機(jī)鹽,成分含義作用來源碳源提供碳元素的物質(zhì)構(gòu)成生物體的細(xì)胞的物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物，有些也是異養(yǎng)生物的能源物質(zhì)無機(jī)碳源：

<m></m>

、

</m>等<m有機(jī)碳源：糖類、牛肉膏等氮源提供氮元素的物質(zhì)合成蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)無機(jī)氮源：

<m></m>

、</m>、

銨鹽、硝酸鹽等；有機(jī)氮源：蛋白胨等無機(jī)鹽為微生物提供除了碳、氮之外的各種重要元素，包括大量元素和微量元素為微生物提供無機(jī)營養(yǎng)，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的<m></m>等無機(jī)化合物：</m>、<m>

、</m>

<m></m>等<m>水生物體含量最高的無機(jī)化合物良好的溶劑，參與化學(xué)反應(yīng)等培養(yǎng)基、代謝產(chǎn)物各種培養(yǎng)基的配方不同，一般都含有水、碳源（提供碳元素的物質(zhì)）、氮源（提供氮元素的物質(zhì)）和無機(jī)鹽等營養(yǎng)物質(zhì)，此外還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及O2的需求。例如：3.培養(yǎng)基的特殊要求牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（基礎(chǔ)培養(yǎng)基）4.培養(yǎng)基分類：標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基種類培養(yǎng)基特點(diǎn)作用物理性質(zhì)固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂微生物的分離與鑒定，活菌計(jì)數(shù)，保藏菌種半固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂。容器放倒不致流出，劇烈震動則破散觀察微生物的運(yùn)動、分類鑒定液體培養(yǎng)基不加凝固劑常用于擴(kuò)大培養(yǎng)，工業(yè)生產(chǎn)功能選擇培養(yǎng)基允許特定種類的微生物生長，同時(shí)抑制或阻止其他種類微生物生長培養(yǎng)、分離出特定微生物鑒別培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品,用以鑒別不同種類的微生物鑒別不同種類微生物成分來源天然培養(yǎng)基含化學(xué)成分不明確的天然物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分明確分類、鑒定類型實(shí)例選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入青霉素分離得到酵母菌和霉菌培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽用于分離金黃色葡萄球菌以尿素作為唯一氮源的培養(yǎng)基用于分離分解尿素的細(xì)菌以纖維素作為唯一碳源的培養(yǎng)基用于分離纖維素分解菌不添加氮源的培養(yǎng)基用于分離固氮微生物石油是唯一碳源時(shí)，可以抑制不能利用石油的微生物的生長，使能夠利用石油的微生物生存，達(dá)到分離能消除石油污染的微生物的目的培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)能得到耐高溫的微生物鑒別培養(yǎng)基加入伊紅-亞甲藍(lán)可以鑒別大腸桿菌(菌落呈黑色)加入酚紅指示劑可以鑒別尿素分解菌加入剛果紅可以鑒別纖維素分解菌教材知識梳理5.配制原則目的要明確：根據(jù)培養(yǎng)的微生物種類、培養(yǎng)的目的等確定培養(yǎng)基的類型和配置量。營養(yǎng)要協(xié)調(diào)：培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例要適宜碳氮比為4:1時(shí)，谷氨酸棒狀桿菌大量繁殖，谷氨酸產(chǎn)量少；碳氮比為3:1時(shí)，菌體繁殖受抑制，谷氨酸合成量大增。PH要適宜：細(xì)菌培養(yǎng)基呈中性或微堿性；霉菌培養(yǎng)基呈酸性。消毒滅菌做好消毒和滅菌工作后，要注意：

避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍物品接觸。為了避免周圍環(huán)境中微生物的污染，接下來的許多操作應(yīng)在超凈工作臺并在酒精燈火焰附近進(jìn)行。獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是無菌技術(shù)應(yīng)圍繞著如何避免雜菌的污染展開，主要包括

防止雜菌污染。（二）無菌技術(shù)類型適用范圍操作方法消毒滅菌較為溫和理化或生物方法，殺死部分微生物（不包括芽孢、孢子）強(qiáng)烈的理化方法，殺死所有微生物（包括芽孢、孢子）煮沸消毒法100℃煮沸5～6min巴氏消毒法不耐高溫的液體62～65℃煮30min或80-90℃煮30s-1min化學(xué)藥物如用70%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(shí)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2～3h濕熱滅菌培養(yǎng)基等高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi),100kPa,溫度121℃,15～30min接種室、接種箱，超凈工作臺（二）無菌技術(shù)生物活體、水源等可以殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢。酒精燈外焰

充分燃燒層（三）微生物的純培養(yǎng)3403

鑒定菌種的重要依據(jù)：菌落特征（形狀、大小、光澤度、顏色、透明度等。菌落：分散的微生物細(xì)胞在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部繁

殖形成的肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體。培養(yǎng)物：在微生物學(xué)中，將接種于培養(yǎng)基內(nèi)，在合適條件下形成的含特定種類微生物的群體稱為培養(yǎng)物；純培養(yǎng)物、純培養(yǎng)：由單一個(gè)體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物，獲得純培養(yǎng)物的過程就是純培養(yǎng)。微生物群分散或稀釋單個(gè)細(xì)胞單個(gè)菌落繁殖2.純培養(yǎng)的步驟包括配置培養(yǎng)基→滅菌→接種→分離和培養(yǎng)1.相關(guān)概念平板劃線法和稀釋涂布平板法。滅菌時(shí)避免水蒸氣浸濕棉塞，取出培養(yǎng)基時(shí)，也起到隔絕空氣中雜菌的作用滅菌將配制好的培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，加棉塞，包上牛皮紙，并用皮筋勒緊，再放入高壓蒸汽滅菌鍋中，在壓力為100kPa、溫度為121℃的條件下，滅菌15-30min。將5-8套培養(yǎng)皿包成一包，用幾層牛皮紙包緊，放入干熱滅菌箱內(nèi)，在160-170℃滅菌2h。培養(yǎng)基：用高壓蒸汽滅菌鍋濕熱滅菌培養(yǎng)皿：在干熱滅菌箱內(nèi)干熱滅菌防止污染和揮發(fā)干熱滅菌箱高壓蒸汽滅菌鍋思考：若要調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH，應(yīng)在何時(shí)進(jìn)行？判斷：指示劑和染料不需要滅菌滅菌之前2.實(shí)例--------探究?實(shí)踐：酵母菌的純培養(yǎng)制備培養(yǎng)基：配制培養(yǎng)基→滅菌→倒平板稱取去皮馬鈴薯200g，切成小塊，加水1000ml，加熱煮沸至馬鈴薯軟爛，用紗布過濾。向?yàn)V液中加入20g葡萄糖、15-20g瓊脂，用蒸餾水定容至1000ml（定容）。3.實(shí)例--------探究?實(shí)踐：酵母菌的純培養(yǎng)制備培養(yǎng)基：配制培養(yǎng)基→滅菌→倒平板(1)滅菌：培養(yǎng)基應(yīng)用高壓蒸汽滅菌法進(jìn)行滅菌；培養(yǎng)皿應(yīng)用干熱滅菌法進(jìn)行滅菌。

(3)培養(yǎng)基冷卻凝固后,將培養(yǎng)皿倒置,原因是防止培養(yǎng)基蒸發(fā)的水分落入培養(yǎng)基,造成培養(yǎng)基污染。(2)倒平板：待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右時(shí)在酒精燈火焰附近進(jìn)行；倒平板時(shí)不能將培養(yǎng)皿完全打開,原因是防止空氣中真菌的污染。

①拔出錐形瓶的棉塞。②將瓶口迅速通過火焰。④等待培養(yǎng)基冷卻凝固后，將培養(yǎng)基到過來放置。③用拇指和食指將培養(yǎng)皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，將培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿，立即蓋上皿蓋。3.實(shí)例--------探究?實(shí)踐：酵母菌的純培養(yǎng)接種和分離酵母菌①將接種環(huán)放在火焰上灼燒，直到接種環(huán)的金屬絲燒紅②在火焰旁冷卻接種環(huán)。同時(shí)，拔出裝有酵母菌培養(yǎng)液的試管的棉塞。③將試管口通過火焰。④在火焰附近用接種環(huán)蘸取一環(huán)菌液。⑤將試管口通過火焰，并塞上棉塞。⑥在火焰附近將皿蓋打開一條縫隙，用接種環(huán)在培養(yǎng)基表面迅速劃三到五條平行線，蓋上皿蓋。⑦灼燒接種環(huán)，待其冷卻后，從第一次劃線的末端開始作第二次劃線。重復(fù)以上操作，作第三、四、五次劃線。注意不要將最后一次的劃線與第一次的劃線相連。(4)平板劃線法:通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。

灼燒時(shí)期目的取菌種前每次劃線前接種結(jié)束后Q1:為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結(jié)束時(shí)，仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？殺死接種環(huán)上原有微生物。殺死上次劃線時(shí)殘留菌種，使下一次劃線的菌種直接來源上次劃線的末端殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者。Q2：在灼燒接種環(huán)之后，要等其冷卻后再進(jìn)行劃線的原因？以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種?！鲦溄滩馁Y料·發(fā)展科學(xué)思維■———————？在上面的操作中思考如下幾個(gè)問題————————■鏈教材資料·發(fā)展科學(xué)思維■———————Q4：平板冷凝后，要將平板倒置的原因是什么？因?yàn)槠桨謇淠?，皿蓋上會凝結(jié)水珠，平板倒置后，既可避免培養(yǎng)基表面的水分過快地?fù)]發(fā)，又可防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。Q5：在接種前隨機(jī)取若干個(gè)滅菌后的未接種的平板，先行培養(yǎng)了一段時(shí)間，這樣做的目的是

。檢測培養(yǎng)基平板滅菌是否合格Q3：在作第二次以及其后的劃線操作時(shí)，總是從上一次劃線的末端開始劃線的原因？

使細(xì)菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，以便獲得單個(gè)菌落。？在上面的操作中思考如下幾個(gè)問題警示：使用后的培養(yǎng)基在丟棄前一定要進(jìn)行滅菌處理，以免污染環(huán)境教材延伸1.為什么培養(yǎng)基需要氮源？________________________________________________________________________________________________________________________。

微生物細(xì)胞內(nèi)有蛋白質(zhì)、核酸、磷脂等多種含氮的營養(yǎng)物質(zhì)或代謝產(chǎn)物，培養(yǎng)基中的氮源可以作為合成這些營養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物的原料2.無菌技術(shù)除用來防止實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)物被雜菌污染外，還有什么作用？____________________________________________。

無菌技術(shù)還能有效避免操作者自身被微生物感染3.平板劃線時(shí)最后一次的劃線為何不能與第一次的劃線相連？__________________________________________________________________________________________________。

最后一次劃線已經(jīng)將細(xì)菌稀釋成單個(gè)的細(xì)胞，若與第一次的劃線相連，則增加了細(xì)菌數(shù)目，達(dá)不到純化的目的4.在倒平板的過程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個(gè)平板不能用來培養(yǎng)微生物，原因是________________________________________________________________。

空氣中的微生物可能在皿蓋和皿底之間的培養(yǎng)基上滋生，進(jìn)而造成污染(2019·全國Ⅲ卷)回答下列與細(xì)菌培養(yǎng)相關(guān)的問題：

蛋白胨

能夠

（2）用平板培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)一般需要將平板______（填“倒置”或“正置”）。倒置（3）單個(gè)細(xì)菌在平板上會形成菌落，研究人員通?？筛鶕?jù)菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物，原因是__________________________________________________________。

在一定的培養(yǎng)條件下，不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征（4）有些使用后的培養(yǎng)基在丟棄前需要經(jīng)過______處理，這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。滅菌（2）用平板培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)一般需要將平板______（填“倒置”或“正置”）。倒置[解析]

略。（3）單個(gè)細(xì)菌在平板上會形成菌落，研究人員通常可根據(jù)菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區(qū)分不同種的微生物，原因是__________________________________________________________。

在一定的培養(yǎng)條件下，不同種微生物表現(xiàn)出各自穩(wěn)定的菌落特征[解析]

略。（4）有些使用后的培養(yǎng)基在丟棄前需要經(jīng)過______處理，這種處理可以殺死丟棄物中所有的微生物。滅菌[解析]

略。在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長，同時(shí)抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基，稱為選擇培養(yǎng)基。原理：選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)基人為提供有利于目的菌生長的條件（營養(yǎng)、溫度和PH等），同時(shí)抑制或阻止其他微生物的生長。在成分中加能與目的菌的無色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而達(dá)到只須用肉眼辨別顏色就能方便地從近似菌落中找到目的菌菌落的培養(yǎng)基。（三）微生物的選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)室中微生物的篩選：分離酵母菌、霉菌等真菌分離固氮菌分離自養(yǎng)型微生物③不加含碳有機(jī)物的無碳培養(yǎng)基②不加氮源的無氮培養(yǎng)基①加入青霉素的培養(yǎng)基高濃度食鹽的培養(yǎng)基

分離金黃色葡萄球菌1.稀釋涂布平板法①鏟取土樣，將樣品裝入紙袋中。②將10g土樣加入盛有90ml無菌水的錐形瓶，充分搖勻。將1ml上清液加入盛有9ml無菌水的試管中，依次等比稀釋。③取0.1ml菌液，滴加到培養(yǎng)基表面。④將涂布器浸在盛有酒精的燒杯中。⑤將涂布器放在火焰上灼燒，待酒精燒盡、涂布器冷卻后，再進(jìn)行涂布。⑥用涂布器將菌液均勻地涂布在培養(yǎng)基表面。涂布時(shí)可轉(zhuǎn)動培養(yǎng)皿，使涂布均勻。稀釋涂布平板法操作示意圖1×1021×1011×103拓展：平板劃線法和稀釋涂布平板法的比較至少涂布3個(gè)平板，選30~300的平板取平均數(shù)只能分離，不能對微生物計(jì)數(shù)既可以獲得單細(xì)胞菌落，又能對微生物計(jì)數(shù)每次劃線前后均需灼燒接種環(huán)（6次）接種環(huán)在固體平板培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線每毫升樣品中的菌株數(shù)=(C÷V)xM①都要用到固體培養(yǎng)基;②都需進(jìn)行無菌操作;③都會在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)的菌落;④都可用于觀察菌落特征平板劃線法稀釋涂布平板法2.微生物的數(shù)量測定（1）稀釋涂布平板法④缺點(diǎn)③計(jì)算公式②操作注意事項(xiàng)①原理當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長的一個(gè)單菌落，來源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。a.為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。每毫升樣品中的菌株數(shù)=(C÷V)xM,其中C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積（mL)，M代表稀釋倍數(shù)。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，平板上觀察到的只是一個(gè)菌落，造成統(tǒng)計(jì)值比實(shí)際值偏小。b.至少對3個(gè)平板進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)，求平均值。（2）顯微鏡直接計(jì)數(shù)法③缺點(diǎn)：②方法①原理不能區(qū)分死菌與活菌，造成統(tǒng)計(jì)值比實(shí)際值偏大。細(xì)菌計(jì)數(shù)板計(jì)算、血細(xì)胞計(jì)數(shù)板。利用特定細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下觀察、計(jì)數(shù)，然后再計(jì)算一定體積的樣品中微生物的數(shù)量。尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種重要的氮肥。尿素被土壤中某些細(xì)菌分解成NH3,再被轉(zhuǎn)化為NO3-、NH4+等被植物吸收。這些細(xì)菌之所以能分解尿素，是因?yàn)槟芎铣呻迕福瑏泶呋蛩胤纸狻?/p>

1.你如何設(shè)計(jì)培養(yǎng)基配方，將土壤稀釋液中能分解尿素的細(xì)菌分離出來？2.該培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？培養(yǎng)基添加尿素作唯一氮源，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素、缺乏氮源而不能生長發(fā)育繁殖。這種培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基相比，只是用尿素作為唯一氮源，培養(yǎng)基的其他營養(yǎng)成分基本相同。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)室中微生物的篩選，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)選擇培養(yǎng)土壤中分解尿素的細(xì)菌3.探究?實(shí)踐土壤中分離尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)流程：配制以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基樣品稀釋土壤取樣倒平板樣品接種到尿素為氮源的培養(yǎng)基上培養(yǎng)觀察與計(jì)數(shù)菌種進(jìn)一步鑒定土壤是微生物的天然培養(yǎng)基。土壤微生物70%~90%為細(xì)菌，大都分布在PH中性、潮濕、距地表3~8cm的土壤中培養(yǎng)皿倒置，30℃~37℃恒溫培養(yǎng)24~48h觀察菌落的特征，選擇菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)作為計(jì)數(shù)結(jié)果，防止培養(yǎng)時(shí)間不足所致的菌落數(shù)目遺漏培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑（氨使pH升高而變紅）不用平板劃線法接種，采用涂布平板操作保證計(jì)數(shù)用平板中的菌落數(shù)在30~300之間教材延伸1.統(tǒng)計(jì)某一稀釋度下平板上的菌落數(shù)的要求是____________________________________________________________。

統(tǒng)計(jì)3個(gè)菌落數(shù)在30～300的平板上的菌落數(shù)，計(jì)算菌落數(shù)的平均值2.在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。

由于生物與環(huán)境的相互依存關(guān)系，在富含纖維素的環(huán)境中，纖維素分解菌的含量相對較高，從這種土樣中獲得目的微生物的概率要高于普通環(huán)境

②液體培養(yǎng)基Ⅰ、Ⅱ中添加瓊脂，分別制成平板Ⅰ、Ⅱ，并按圖中所示在平板上打甲、乙兩孔?；卮鹣铝袉栴}：菌株透明圈大小平板Ⅰ平板ⅡA+++++B++-

石油DNA、RNA、蛋白質(zhì)

（3）為了比較A、B降解石油的能力，某同學(xué)利用步驟②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表所示（“+”表示有透明圈，“+”越多表示透明圈越大，“-”表示無透明圈），推測該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)思路是_______________________________________________________________________________________________________________________________________