食品微生物课件7

1、第三章 微生物的营养,第四节 培养基,培养基是进行科学研究，发酵生产微生物制品等的基础 。,一、定义,培养基（medium）是人工配制的,适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。,任何培养基都应该具备微生物生长所需要六大营养要素：,碳源 氮源 无机盐 能源 生长因子 水,任何培养基一旦配成,必须立即进行灭菌处理,常规高压蒸汽灭菌某些成分进行分别灭菌；过滤除菌；,1.05kg/cm2,121.315-30分钟0.56kg/cm2,112.615-30分钟,常用的培养基灭菌方法,一、定义,二、配制培养基的基本原则,1、选择适宜的营养物质2、营养物的浓度及配比合适3、物理、化学条件适宜4、经济节约5、精心设计、试验比较,根据不同微生物的营养需要配制不同的培养基，如自型微生物的培养基完全可以（或应该）由简单的无机物质组成。异养做生物的培养基至少需要含有一种有机物质。,1、选择适宜的营养物质,培养不同的微生物必须采用不同的培养条件;,实验室的常用培养基：细菌:牛肉膏蛋白胨培养基(简称肉汤培养基);放线菌:高氏1号合成培养基培养;酵母菌:麦芽汁培养基;霉菌:查氏合成培养基.,实验室一般培养:普

2、通常用培养基;遗传研究:成分清楚的合成培养基;生理、代谢研究:选用相应的培养基.,例如枯草芽孢杆菌:一般培养:肉汤培养基或LB培养基;自然转化:基础培养基;观察芽孢:生孢子培养基;产蛋白酶:以玉米粉、黄豆饼粉为主的产酶 培养基.,培养目的不同,原料的选择和配比不同.,二、配制培养基的基本原则,2、营养物质浓度及配比合适,营养物质的浓度适宜；营养物质之间的配比适宜；,高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长，反而起到抑制或杀菌作用。,培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和(或)代谢产物的形成和积累,其中碳氮比(C/N)的影响大.,发酵生产谷氨酸:碳氮比为4/1时:菌体大量繁殖,谷氨酸积累少碳氮比为3/1时:菌体繁殖受到抑制,谷氨酸产 量则大量增加。,二、配制培养基的基本原则,3、物理化学条件适宜,pH 水活度 氧化还原电位,二、配制培养基的基本原则,3、物理化学条件适宜,1）pH,培养基的pH必须控制在一定的范围内,以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物,通常培养条件：细菌与放线菌:pH77.5酵母菌和霉菌:pH4.56范围内生长,为

3、了维持培养基pH的相对恒定,通常在培养基中加入pH缓冲剂,或在进行工业发酵时补加酸、碱。,3、物理化学条件适宜,2）水活度,在天然环境中,微生物可实际利用的自由水或游离水的含量. 一般用在一定的温度和压力条件下,溶液的蒸汽压力与同样条件下纯水蒸汽压力之比表示,即:w=Pw/Pow 式中Pw代表溶液蒸汽压力 POw代表纯水蒸汽压力。 纯水w为1.00,溶液中溶质越多, w越小。,微生物一般在w为0.600.99的条件下生长,w过低时,微生物生长的迟缓期延长,比生长速率和总生长量减少。 微生物不同，其生长的最适w不同。,3、物理化学条件适宜,2）水活度,3、物理化学条件适宜,3）氧化还原电位,氧化还原电位又称氧化还原电势(redox potential),是度量某氧化还原系统中的还原剂释放电子或氧化剂接受电子趋势的一种指标,其单位是V(伏)或mV(毫伏).,就向微生物与pH的关系一样,不同类型微生物生长对氧化还原电位()的要求不同,好氧性微生物: +0.1伏以上时可正常生长, 以+0.3+0.4伏为宜；厌氧性微生物:低于+0.1伏条件下生长；兼性厌氧微生物:+0.1伏以上时进行好氧呼吸,

4、+0.1伏以下时进行发酵。,3、物理化学条件适宜,3）氧化还原电位,氧化还原电位与氧分压和pH有关,也受某些微生物代谢产物的影响,增加通气量(如振荡培养、搅拌)提高培养基的氧分压,或加入氧化剂，从而增加值； 在培养基中加入抗坏血酸（0.1%）、硫化氢(0.025%)、半胱氨酸(0.05%)、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、庖肉等还原性物质可降低值。,培养基中加入氧化还原指示剂刃天青可对氧化还原电位进行间接测定,4、经济节约,配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基成份,特别是在发酵工业中,以降低生产成本。,以粗代精,以“野”代“家”,以废代好,以简代繁,以烃代粮,以纤代糖,以无机氮代蛋白,对微生物来说,各种粗原料营养更加完全,效果更好.而且在经济上也节约。,以野生植物原料代替栽培植物原料,如木薯橡子、薯芋等都是富含淀粉质的野生植物,可以部分取代粮食用于工业发酵的碳源。,以工农业生产中易污染环境的废弃物作为培养微生物的原料.例如,糖蜜(制糖工业中含有蔗糖的废液)乳清(乳制品工业中含有乳糖的废液)、豆制品工业废液及黑废液(造纸工业中含有戊糖和己糖的亚硫酸纸浆)等都可作为培养基的原料.工业

5、上的甲烷发酵主要利用废水、废渣作原料,在我国农村,已推广利用粪便及禾草为原料发酵生产甲烷作为燃料.另外,大量的农副产品或制品，如麸皮、米糠、玉米浆酵母浸膏、酒糟、豆饼、花生饼、蛋白胨等都是常用的发酵工业原料。,某制药厂改进链霉素发酵液中的原有配方,设法减去30-50%的黄豆饼粉、25%的葡萄糖和20%硫酸铵，结果反而提高了产量。,开发利用纤维素这种世界上含量最丰富的可再生资源.将大量的纤维素农副产品转变为优质饲料,工业发酵原料,燃料,人类的食品及饮料,以大气氮、铵盐、硝酸盐或尿素等一类非蛋白质或非氨基酸廉价原料用作发酵培养基的原料让微生物转化成菌体蛋白质或含氮的发酵产物供人们利用。,二、配制培养基的基本原则,以石油或天然气副产品代替糖质原料来培养微生物。生产石油蛋白将石油产品转化成一些产值更高的高级醇、脂肪酸、环烷酸等化工产品和若干合成物；对石油产品的品质进行改良，如脱硫、脱蜡等。,5、精心设计、试验比较,*进行生态模拟,研究某种微生物的培养条件;*文献查阅,设计特定微生物的培养基配方;*试验比较,确定特定微生物的最佳培养条件.,二、配制培养基的基本原则,三、培养基的类型及应用,1按成

6、份不同划分,天然培养基(complex medium),以化学成分还不清楚的或化学成分不恒定的天然有机物组成,合成培养基(synthetic medium),是由化学成份完全了解的物质配制而成的培养基，也称化学限定培养基 (chemically defined medium),2根据物理状态划分,固体培养基;半固体培养基;液体培养基.,三、培养基的类型及应用,固体培养基：在液体培养基中加入1.5-2.0%的凝固剂制成的呈固体状态的培养基。常用于微生物的分离、纯化、计数等方面的研究。 半固体培养基：在液体培养基中加入0.2-0.7的琼脂构成的培养基。常用来观察细菌运动的特征，以进行菌种鉴定和噬菌体效价滴定等方面的实验工作。 液体培养基：液体培养基不含任何凝固剂，它常用于大规模的工业生产以及在实验室进行微生物生理代谢等基本理论的研究工作。 科研与生产中常用的凝固剂有琼脂、明胶和硅胶三种，除在液体培养基中加入凝固剂之外，一些由天然的固体基质制成的培养基也属于固体培养基,琼脂：属于凝固剂，其化学成份主要是酸性多糖。其特点是当温度达到98以上可融化于水，45以下则凝固。,琼脂、明胶和硅胶三种凝固

7、剂性质比较：,明胶和硅胶：不可以重复使用，一旦凝固将不会再熔化。,各种培养基,固体基,斜面,半固体,2根据物理状态划分,液体,三、培养基的类型及应用,3按用途划分,厌氧培养基,增菌培养基,选择培养基,鉴别培养基,（参见P86）,3按用途划分,1）基础培养基(minimum medium),在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基,也称为基本培养基.,2）完全培养基(complete medium),在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的所有营养物质的培养基.,牛肉膏蛋白胨培养基就是枯草芽孢杆菌等的完全培养基,三、培养基的类型及应用,3按用途划分,3)加富培养基和富集培养基(enrichment medium),在普通培养基(如肉汤蛋白胨培养基)中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基. 这些特殊营养物质包括血液、血清、酵母浸膏动植物组织液等。 用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物,如培养百日咳博德氏菌(Bordetella pertussis)需要含有血液的加富培养基。,根据待分离微生物的特点设计的培养基,用于从环境中富集和分离某种微生物.(目的微生物在

8、这种培养基中较其他微生物生长速度快,并逐渐富集而占优势,从而容易达到分离该种微生物的目的.),三、培养基的类型及应用,3按用途划分,4）鉴别培养基（differential medium）,用于鉴别不同类型微生物的培养基 特定的化学反应,产生明显的特征性变化， 根据这种特征性变化,可将该种微生物与其他微生物区分开来。,三、培养基的类型及应用,4）鉴别培养基（differential medium）,伊红和美蓝二种苯胺染料可抑制G+细菌和一些难培养的G-细菌.在低酸度时,这二种染料结合形成沉淀，起着产酸指示剂的作用.试样中的多种肠道菌会在EMB培养基上产生相互易区分的特征菌落,因而易于辨。例如大肠杆菌强烈分解乳糖而产生大量的混合酸,菌体呈酸性,菌落被染成深紫色，从菌落表面的反射光中还可看到绿色金属闪光。,三、培养基的类型及应用,5）选择培养基(selective medium),用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基. 根据不同种类微生物的特殊营养需求或对某种化学物质的敏感性不同,在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质,抑制不需要的微生物的生长,有利于所需微生物的

9、生长。,3按用途划分,三、培养基的类型及应用,5）选择培养基(selective medium),5）选择培养基(selective medium),四、培养基的应用,传染病病原的诊断和鉴定细菌学研究生物制品的制备菌种的保存制造各种产品基因工程中的应用,五、微生物的分离纯化和培养方法（补）,1、倒平板技术,2、微生物的接种技术,2、微生物的接种技术,2、微生物的接种技术,2、微生物的接种技术,3、微生物分离纯化与培养技术（以细菌为例）,（一）分离培养法微生物分离纯化目的是获得纯种（单个菌落）。分离培养成纯种菌的方法有平板划线法、倾注平板法和动物接种分离法等，其中以划线法最为常用。,接种环灭菌,冷却接种环,沾取菌液,接种,1平行划线法：,标记涂基线划线划线完毕，将琼脂平板培养基复盖皿盖，并在培养皿底玻璃上，用笔蜡注明接种菌名、接种者姓名及班级、日期等，将培养皿倒置放在孵育箱培养，以避免培养过程中凝结水自皿盖滴下。,平行划线法的示意图,2分区划线法：,基本步骤与平行划线法相同，不同之处是在每次划线前要烧灼接种环，以杀灭环上留剩的菌液。,三段分区法 四段分区法,五段分区法,培养后情况,培养后群体形态,（二）细菌纯种接种法,1.斜面培养基接种法2.液体培养基接种法3.半固体培养基穿刺接种法,取菌的方法,斜面接种法及接种后菌落生长示意图,接种后菌落生长示意图菌苔(lawn),液体培养基接种法、半/固体琼脂培养基种接法,

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