微生物培养和发酵工程

这是一篇关于发酵工程的思维导图，主要内容包括：微生物的基本培养技术，发酵工程，微生物的选择培养和计数。

发酵工程

• 微生物的基本培养技术
  • 研究和应用微生物的前提
    • 防止杂菌污染；获得纯净的微生物培养物
  • 实验室培养微生物
    • 一方面要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件；另一方面要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。
  • 培养基的配制
    • 分类
      • 按物理状态分
        • 液体培养基：不含凝固剂，呈液体状态，可用于扩大培养
        • 固体培养基：加入琼脂，呈固体状态,用于分离、鉴定、活菌技术、保藏菌种。
        • 半固体培养基：观察微生物的运动、分类鉴定
      • 按用途分
        • 选择培养基：在培养基中加入某种化学物质，抑制不需要的微生物生长，促进所需要的微生物的生长。
          • 改变培养条件
          • 利用营养条件
          • 利用添加某种化学物质
        • 鉴别培养基：根据微生物的特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品配制而成的，用于鉴别不同类别的微生物
    • 营养构成
      • 注意：1.认清不同生物需要的营养物质不同:自养微生物和某些异养微生物（如大肠杆菌）不需要外源生长因子也能生长。 2.对微生物生长所需生长因子的本质不了解时，通常在培养基中加入酵母浸膏、牛肉膏及动植物组织提取液等天然物质。 3.含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源 4.满足微生物生长对pH、特殊营养物质及O₂的需求，培养乳酸菌需添加维生素 5.在人和动物中，营养物质包括水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。 6.在植物中，营养物质包括矿质元素、水、二氧化碳三类。
  • 无菌技术
    • 目的
      • 1.防止杂菌污染 2.防止污染环境和感染实验操作者
  • 微 生 物 的 纯 培 养
    • 定义
      • 培养物：接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体 纯培养物：单一个体繁殖所获得的微生物群体 菌落：分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部繁殖形成的肉眼可见的，有一定形态结构的子细胞群体。 纯培养：获得纯培养物的过程
    • 酵母菌的纯培养
      • 配置培养基
        • 注意：1.温度：50 ℃左右；2.操作：在酒精灯火焰附近；3.冷凝后平板倒置
      • 灭菌
      • 接种和分离
        • 平 板 划 线 法
          • 原理：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。
          • 注意：1第一次划线前灼烧灭菌的原因是避免杂菌混入。 2.第二次以及其后的划线前要灼烧灭菌的原因：杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于上一次划线的末端，从而使微生物得到分离，直至得到单个个体。 3.在最后一次划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环的原因：划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者。 4.在第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线的原因：划线后，线条末端菌种的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使菌种的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个微生物繁殖而来的菌落。
        • 稀释涂布平板法
      • 培养：将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28 ℃左右的恒温培养箱中培养24～48 h。 注意：1.培养未接种的培养基的作用是对照，未接种的培养基经过培养后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的；若有菌落生长，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。2..平板倒置，可以防止皿盖上的水珠落入培养基，又可以避免培养基上的水分过快挥发。
• 发酵工程
  • 特点
    • 其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等
  • 环节
  • 啤酒的工业化生产流程
    • 常考点：1.用赤霉素处理种子，无需发芽，会产生淀粉酶。2.焙烤能加热杀死胚，淀粉酶不失活。3.糖化是淀粉分解形成糖浆。4.蒸煮终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌。5.消毒杀死啤酒中大多数微生物，延长它的保存期。
  • 应用
• 微生物的选择培养和计数
  • 微生物的数量测定
    • 稀释涂布平板法 （间接计数法） （活菌计数法)
      • 原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
      • 计数原则：1.菌落数为30 300的平板计数；2.同一稀释度至少3个平板重复计数求平均值；3.培养一定时间，待菌落相对稳定时计数。
      • 误差分析：误差分析：用此种方法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目低(填“高”或“低”)，因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。
    • 显微镜计数法
      • 原理：利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量
      • 缺点：不能区分死菌和活菌，结果为活菌数和死菌数总和。 辅助处理，实现活菌计数：在计数前用台盼蓝染液进行染色，可以通过统计无色稀薄的数目对活菌进行计数。
  • 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
    • 分离原理
      • ①土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶； ②配制以尿素为唯一氮源的培养基，能够在该培养基中生长的细菌就是能分解尿素的细菌
    • 实验流程
      • 结果分析与评价
      • 进一步探究
        • 对分离的菌种进行鉴定，可在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌后，如果pH升高，指示剂将变红，说明该细菌就是能够分解尿素的细菌。
          • 液体培养基
            • 看液体颜色变化
          • 固体培养基
            • 可以观察菌落周围是否出现红色环带，红色环带直径与菌落直径比值越大，说明分解能力越强。
  • 常见的实验的流程
    • 补充：1.接种方法有平板划线法、稀释涂布平板法、沉降法、滤膜法等。2.需要计数时，一般不能扩大培养。
• 2.25.2.26佘巧玲