微生物的培养和利用

微生物的培养和利用
来自：全世界晚安
与微生物的培养和利用有关的基础知识
微生物的概念：
形态微小，结构简单，需借助显微镜才能观察到的生物
思考：请说出微生物的类群
（包括细菌、蓝藻等原核生物、酵母菌、霉菌等真菌、病毒等）
微生物所需要的营养物质
营养成分主要种类作用
碳源CO
2、NaHCO
3
—自养型微生物
糖类、脂肪酸等—异养型微生物构成细胞的物质和代谢产物异养型生物的主要能源物质
氮源N
2
、NH
3
、铵盐、硝酸盐
尿素、牛肉膏和蛋白胨
合成蛋白质、核酸等
生长因子（特殊成分）维生素、氨基酸、嘌呤碱和嘧啶碱等补充微生物生物必需的微量有机
物
无机物水
无机盐
作用同细胞中的水和无机盐
培养基的种类及用途
划分依据种类用途
物理性质固体培养基分离、鉴别微生物、观察菌落、计数液体培养基扩大培养、工业生产
半固体培养基略
化学成分合成培养基科研、分离菌种、计数等
天然培养基工业生产
用途选择培养基筛选微生物
鉴别培养基鉴定某种微生物
实验室条件下的无菌技术
方法应用范围
灭菌高压蒸汽灭菌培养基、培养皿、移液管等灼烧灭菌接种环、玻璃刮刀等接种器具熏蒸灭菌接种室、接种箱等
紫外线灭菌接种室、接种箱、超净工作台细菌过滤器加热不稳定的物质
消毒酒精、次氯酸钠等化学试剂实验材料（如外植体）、工作台和器具、培
养空间
高温煮沸
微生物培养
基本流程
注意：使用过的培养基及其培养物必须经过灭菌处理后才能丢弃。

微生物培养的注意事项
①根据微生物的代谢类型、所需营养配制培养基
②培养时注意：温度、是否需要氧气等
微生物的分离
（1）平板划线法分离微生物
用接种环蘸菌液后在含有固体培养基的培养皿平板上划线，则在划线的过程中菌液逐渐减少，菌体数量也逐渐减少，菌间的距离增大。

在培养10-20小时后，划线末处可观察到由一个菌产生的单菌落；如果再挑取它们后，接种至含有固体培养基的试管斜面上，在斜面上划线，则每个斜面的菌群就是由一个菌产生的后代（或纯种）。

（2）液体稀释涂布法分离微生物
（3）利用选择培养基分离微生物
利用不同微生物所需的碳源、氮源不同或具有某些抗性进行微生物分离（4）利用鉴别培养基鉴别后挑取培养
如：刚果红（Congo Red，简称CR）染料与纤维素形成红色复合物，但不能与纤维二糖、葡萄糖发生颜色反应。

在含有纤维素的培养基中加入刚果红，刚果红能与其中的纤维素发生反应形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素复合物就无法形成，培养基中就出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，这样可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

微生物计数
（1）稀释涂布平板法：数菌落数量
（2）称重法：已知每个菌体的重量
（3）显微观察法：如比例计数法或血球计数板计数等
微生物培养和利用的具体实验
大肠杆菌的培养和分离
思考：
1、此实验中获得单菌落的方法是平板划线法
2、和对照组（没有接种大肠杆菌的空白液体培养基）相比，液体培养基变浑浊，表明其中有微生物
生长。

分离以尿素为氮源的微生物
【实验原理】
⑴利用选择培养基筛选尿素分解菌
不同微生物利用氮源种类不同。

脲或称尿素，是蛋白质降解的产物。

大量的尿素存在对环境造成污染。

有一些细菌能合成脲酶，通过降解尿素作为其生长的氮源。

这类细菌对于自然界中的氮素循环具有重要的意义。

酚红作为酸碱指示剂被添加到了培养基中，其变色范围是pH6.4～8.2，在酸性情况下呈黄色，碱性情况下呈红色，
以尿素为氮源的微生物培养一段时间后，由于细菌产生的脲酶向周围扩散，将培养基中
使培养基的pH由原来的中性变为碱性，于是培养基中的酚红由黄的尿素分解，产生的NH
3
色变成红色，圆形红色区域愈大，表明这种菌利用尿素的能力愈强。

用液体稀释涂布法测定菌体数量，分离菌种
【土样的获得】
在有哺乳动物排泄物的地方取得
【实验步骤】
观察土壤中能水解纤维素的微生物
【实验原理】
植物的细胞壁主要由纤维素、木质素和半纤维素组成。

在枯树或草炭土中有许多能利用和分解这些物质作为能量和物质来源的微生物。

他们可以将土壤中的枯枝落叶分解，并用于纤维素酶的生产。

已经发现并用于生产纤维素酶的菌种有绿色木霉、变异青霉、黑曲霉和根霉。

纤维素酶是一类酶的总称，不是单一的一种酶，共同作用把纤维素分解为葡萄糖。

【土样的选择】
草炭土或枯树周边的土样
【实验步骤】
果酒及果醋的制作
【实验原理】
酵母菌能以葡萄汁中的葡萄糖为原料，在无氧的条件下进行酒精发酵。

醋酸杆菌在有氧的情况下，可将酒精转变为醋酸。

【方法步骤】
例题：低度的果酒、果醋不但好喝，还具有一定的保健养生功能。

下图是两位同学制果酒和果醋时使用的装置。

同学甲用A（带盖的瓶子）装置制葡萄酒，在瓶中加入适量葡萄汁，发酵温度控制在18~25℃，每隔12h左右将瓶盖拧松一次（注意不是打开瓶盖），之后再将瓶盖拧紧。

当发酵产生酒精后，再将瓶盖打开，盖上一层纱布，温度控制在30~35℃，进行制果醋的发酵。

同学乙用B装置，温度控制与甲相同，不同的是制果酒阶段除充气口用夹子夹紧外，排气的橡胶管也用夹子夹住，并且每隔12h左右松一松夹子放出多余的气体。

制果醋阶段适时向充气口充气。

经过20天左右，两位同学先后完成了自己的发酵制作。

据此回答有关问题：
⑴酵母菌与醋酸杆菌在结构上的最大区别是后者__________________。

从制酒和制醋两阶段对装置的
处理方式判断，酵母菌和醋酸杆菌的异化作用类型依次是__________________。

⑵同学甲在制酒阶段，每隔12h左右就要将瓶盖拧松一次，但又不打开，这样做的目的是_________。

用反应式表示出A和B装置酿酒过程刚开始时发生的主要化学变化：
⑶B装置中排气口要通过一个长而弯曲的胶管与瓶身相连，这样做的原因是__________________。

⑷制葡萄酒时要将温度控制在18~25℃，而制葡萄醋时要将温度控制在30~35℃，原因是_________。

葡萄汁为酵母菌、醋酸杆菌等微生物的生长提供的营养成分是__________________。

⑸制作过程一般不需额外添加酵母菌和醋酸杆菌即可完成。

为了提高果酒品质也可在果汁中加入人工
培养的酵母菌。

酵母菌能在含有青霉素的培养基中生长而细菌不能，据此可以利用___________培
养基分离获得较为纯净的酵母菌菌种。

参考答案：
⑴无成形细胞核兼性厌氧型、需氧型
(制酒阶段的后期，酵母菌无氧呼吸会产生大量气体，如不及时放出会把瓶
⑵放出CO
2
子或瓶盖胀破);
不打开瓶盖，是防止氧气和有害杂菌进入。

，防止污染
⑶排出CO
2
⑷酵母菌和醋酸菌发酵的最适温度不同（18~25℃是酵母菌生长和发酵的合适温度，30~35℃是醋酸菌
的生长和发酵的合适温度）；
碳源、氮源、水、无机盐和生长因子⑸选择；（含青霉素的）
腐乳的制作
【实验原理】
多种微生物参与了豆腐的发酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。

（毛霉是一种丝状真菌，分布广泛，常见于土壤、水果、蔬菜、谷物上）。

毛霉等微生物可以产生蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶。

发酵过程中，在酶的作用下，豆腐块中的蛋白质、淀粉、脂肪被分解成多肽和氨基酸、麦芽糖、甘油和脂肪酸等。

在多种微生物的协同作用下，普通的豆腐变成我们爱吃的豆腐乳。

豆腐胚的外衣是由毛霉或根霉的菌丝组成的，进一步发酵时，又添加了红曲霉和其他成分。

【实验步骤】
泡菜的腌制及亚硝酸盐的测定
【实验原理】
腌制泡菜的原理：在无氧的条件下，天然微生物乳酸菌等利用蔬菜中的糖或其他营养物质进行发酵，产物有乳酸、醇类等物质，不仅使泡菜酸脆可口，也抑制了杂菌的生长。

在腌制泡菜的发酵过程中，也会产生一定量的亚硝酸盐。

膳食中的亚硝酸盐一般不会危害人体健康，但人体摄入总量达0.3~0.5g时，会引起中毒，总量达3g时，会引起死亡。

所测试材料沉淀蛋白质、除去脂肪后，在弱酸条件下，其亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，这一产物再与N－1－萘基乙二胺偶联，形成紫红色产物，可用光电比色法定量测定或目测比色法。

【试剂】
提取试剂：氯化铵缓冲溶液（pH9.7）；硫酸锌溶液（0.4mol/L）；NaOH溶液（2mol/L）显色剂：对氨基苯磺酸溶液和N－1－萘基乙二胺溶液等体积混合液
亚硝酸钠标准溶液测定液：（浓度分别为0、0.1、0.2、0.3、0.5μg/ml)
【实验步骤】
例题：人们利用某些微生物制作食品时，需要分析微生物的特点，控制微生物的发酵条件。

下列与此有关的各项内容都正确的是
答案：B。