(共34张PPT)
第2节 微生物的选择培养和计数
第一章 传统发酵技术的应用
自然界中微生物数量繁多,种类庞杂,要想从中分离出需要的特定微生物并不容易,尤其当要分离的微生物在混合菌群中不是优势种群时,更难实现。
如何达成这一目标?
根据微生物对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找。
筛选原则
耐寒微生物
耐热微生物
石油分解菌
一、选择培养基
分离酵母菌、霉菌等真菌
分离固氮菌
分离自养型微生物
允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。
④加高浓度食盐
金黄色葡萄球菌
③不加含碳有机物的无碳培养基
②不加氮源的无氮培养基
①加入青霉素的培养基
选择培养基
①从土壤中分离出能够分解尿素的细菌
②统计每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌
提出问题:1g土壤中有多少能分解尿素的细菌
土壤取样
制备选择培养基
接种:稀释涂布平板法
微生物的培养与观察
研究思路
探究-实践
(四)土壤中分解尿素的细菌的分离和计数
尿素的立体结构
稀释涂布平板法
稀释涂布平板法
原理:将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。
提出问题:1g土壤中有多少能分解尿素的细菌
需对土壤菌液进行稀释及科学的微生物数量测定方法---稀释涂布平板法。
葡萄糖 10.0g
尿素 1.0g
KH2PO4 1.4g
Na2HPO4 2.1g
MgSO4·7H2O 0.2g
琼脂 15.0g
蒸馏水 1000ml
①原理:绝大多数微生物都能利用葡萄糖,但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素作唯一氮源的选择培养基,可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。
1.培养基的制备
②配方:
KH2PO4和Na2HPO4的作用是:
①提供无机盐;
②调节pH。
常见的分解尿素的微生物:芽孢杆菌、小球菌、棒状杆菌等细菌,某些真菌和放线菌也能分解尿素。
细菌宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长,绝大部分分布在距地表3-8cm的土壤层。铲去表层土3cm左右,取样,将样品装入事先准备好的信封中。
取土样时用的铁铲和取样袋在使用前都需要灭菌。
操作完成后,一定要洗手。
2.实验设计
土壤取样
1mL
1mL
1mL
1mL
1mL
1mL
①将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中,充分摇匀,制成菌液。
1ⅹ105
1ⅹ103
1ⅹ102
1ⅹ104
9mL无菌水
1ⅹ107
1ⅹ106
1ⅹ10
90mL无菌水
②取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中,依次等比稀释。
铲取土样,将样品装入纸袋中
稀释涂布平板法:
①样品梯度稀释
③取0.1mL菌液,滴加到培养基表面。
④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。
⑤将涂布器放在火焰上灼烧,待酒精燃尽、涂布器冷却后,再进行涂布。
⑥用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿,使涂布均匀。
待涂布的菌液被培养基吸收后,将平板倒置,培养
稀释涂布平板法:
②取样涂布平板
放入37℃恒温箱中培养1~2d
培养与观察
稀释103倍
稀释104倍
稀释105倍
空白对照
恒温培养箱
M代表稀释倍数;
C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数;
V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)
每g样品中的菌落数=(C÷V)×M
例题1:在稀释倍数为106 的培养基中测得平板上菌落数的平均数为234,每g样品中的菌落数是(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1mL) ( )
A. 2.34×108 B. 2.34×109
C. 234 D. 23.4
B
①计算公式:
1.间接计数法 — 稀释涂布平板法
1mL
1mL
1mL
1mL
1mL
1mL
1ⅹ105
1ⅹ103
1ⅹ102
1ⅹ104
9mL无菌水
1ⅹ107
1ⅹ106
1ⅹ10
10g土样+
90mL无菌水
②原理:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过计数平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。
统计的结果一般用菌落数表示而不是活菌数;
选择30-300个菌落的平板进行计数;
统计的菌落往往比活菌的实际数目低;
每个稀释度至少取3个平板取其平均值;
恰当的稀释度、涂布是否均匀是成功统计菌落数目的关键。
③计数原则:
因为当两个或多个细胞连在一起时,繁殖后形成的还是一个菌落
1.间接计数法 — 稀释涂布平板法
例2 甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中,得到以下两种统计结果。(1)甲同学在该浓度下涂布了一个平板,统计的菌落数为230,该同学的统计结果_____(填“可靠”或“不可靠”),若不可靠,应如何改进?
(2)乙同学在该浓度下涂布了3个平板,统计的菌落数分别为21、212、256,该同学将21舍去,然后取平均值。该同学对实验结果的处理_____(填“合理”或“不合理”)。
不可靠
为增加实验的说服力与准确性,应设置重复实验,在同一稀释度下至少
涂布3个平板,统计结果后计算平均值。
不合理
①实验组:3组接种的选择培养基
第4组接种的牛肉膏蛋白胨培养基
②对照组:第5组不涂布稀释液的选择培养基
第6组不涂布牛肉膏蛋白胨培养基
③实验结果:前3组实验组分离得到单菌落;
第4组得到多种菌落;
第5,6组正常情况下无菌落。
注意事项
用以分离并计数能分解尿素的细菌
用以判断选择培养基是否具有选择作用
用以验证培养基中是否含有杂菌
用以验证培养基中是否含有杂菌
不能区分死菌与活菌;
个体小的细菌在显微镜下难以观察;
2.直接计数 —计数板计数法
①原理:利用细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。
②缺点:
2:在以尿素作为唯一氮源的培养基中分离出的微生物都是能分解尿素的吗?
1:样品的稀释操作是否成功?
如果得到了2个或2个以上菌落数目在30~300的平板,则说明稀释操作比较成功,并能够进行菌落的计数。
不一定。因为有些微生物可以利用其他微生物的代谢产物进行生长繁殖。
思考
CO(NH2)2+H2O
脲酶
CO2+2NH3
pH升高,酚红指示剂变红
补充拓展:
脲酶阴性
脲酶阳性
土壤中分解尿素的细菌的鉴定
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,说明该细菌能够分解尿素。
主要方法 平板划线法 稀释涂布平板法
主要步骤
接种工具
能否用于计数
培养结果
共同点 接种环在固体培养基
表面连续划线
系列梯度稀释操作和涂布平板操作
接种环
涂布器
不能计数
可以计数,但是操作复杂,
需涂布多个平板
都能将微生物分散到固体培养基表面,以获得单细胞菌落,
达到分离纯化微生物的目的,也可用于观察菌落特征
课堂小结
微生物的数量测定
选择培养基的作用
微生物选择培养获取纯培养物的方法-稀释涂布平板法
微
生
物
的
选
择
培
养
和
计
数
选择培养基
微生物的选择培养
科学实例
筛选原则
选择培养基的概念及举例
稀释涂布平板法的操作过程
间接计数法 — 稀释涂布平板法
直接计数 —计数板计数法
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
培养基的制备
实验设计
(1)土壤取样
(2)样品的稀释
(3)稀释涂布平板法接种
(4)微生物的培养与观察
实验设计
(1)选择培养基只允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物的生长( )
(2)以尿素为唯一氮源的培养基是选择培养基( )
(3)脲酶能催化尿素分解产生N2,N2可作为细菌生长的氮源( )
(4)稀释涂布平板法能分离细菌,也能计数(√)
(5)测定不同微生物数量时,接种的土壤稀释液的稀释度相同(×)
(6)菌落特征是鉴别菌种的重要依据(√)
(7)利用显微镜直接计数法统计的细菌数量就是活菌的数量(×)
√
√
×
判断正误
1.有关“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验的叙述,正确的是( )A.实验中采集的土样经高温灭菌后,可以用于制取土壤稀释液B.分离土壤中能分解尿素的细菌时,应选择以尿素为唯一氮源的培养基C.利用显微镜进行直接计数时,可使用普通的载玻片完成计数D.接种土壤微生物稀释液时,平板划线法通过连续划线的操作使微生物均匀分布
B
2.“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”的实验操作,错误的是( )A.利用稀释涂布平板法准确估计菌落数目的关键是有恰当的稀释度B.若要判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置未接种的牛肉膏蛋白胨培养基作为对照C.该实验应采用稀释涂布平板法D.用以尿素为唯一氮源且添加了酸碱缓冲剂的培养基来培养该细菌后不会使酚红指示剂变红
B
3.下图是研究人员从红棕壤中筛选高效分解尿素细菌的过程示意图,下列有关叙述错误的是( )
A.在配制步骤②③的培养基时,应先调pH后湿热灭菌
B.步骤③纯化分解尿素细菌的原理是将聚集的细菌分散,以获得单菌落
C.步骤③采用稀释涂布平板法接种,并需向牛肉膏蛋白胨培养基中加入尿素
D.步骤④挑取③中不同种的菌落分别接种,比较不同种细菌分解尿素的能力
C
17.分解尿素的细菌广泛存在于农田等土壤中,某生物实验小组尝试对分解尿素的细菌进行分离与计数,请回答下列问题:(1)分解尿素的细菌含有的酶是脲酶,为筛选出能分解尿素的细菌,配制培养基时应以尿素作为唯一氮源。(2)常用来统计样品中活菌数目的方法是稀释涂布平板法。(3)该小组对分解尿素的细菌进行计数时,在接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先培养一段时间,这样做的目的是检验平板灭菌是否彻底。将1 mL样液稀释104倍,在3个平板上分别涂布0.1 mL稀释液;经适当培养后,统计活菌数目,每隔一个“时间间隔”统计一次菌落数目,最后选取菌落数目稳定时的记录作为结果。如果3个平板的菌落数分别为39、42和45,据此可得出每毫升样液中活菌数为4.2×106
。
16.奶牛的瘤胃中有大量的尿素分解菌。现有科学小组利用屠宰场提取的奶牛瘤胃内容物,对其进行分离计数,过程如下图。请据图分析并回答下列相关问题:
(1)将5 g内容物加入______mL无菌水制成滤液,并继续进行系列浓度梯度稀释。取不同浓度稀释液各0.1 mL,用稀释涂布平板法接种到培养基上,需在无氧条件下培养,原因是________________________________。
若在稀释倍数为105的三个培养基中,菌落数分别是151、164、180,则每克内容物中尿素分解菌的数目为__________个。
45
瘤胃中的尿素分解菌为厌氧型
1.65×108
16.奶牛的瘤胃中有大量的尿素分解菌。现有科学小组利用屠宰场提取的奶牛瘤胃内容物,对其进行分离计数,过程如下图。请据图分析并回答下列相关问题:
(2)配制培养基时,除以______作为唯一氮源外,还需加入的营养成分有______________________,不能利用尿素的微生物不能生长,该培养基属于_____________,制成培养基一般需要经过________________________灭菌,倒平板时培养基温度一般冷却至_____左右。
尿素
碳源、水和无机盐
选择培养基
高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)
50 ℃
16.奶牛的瘤胃中有大量的尿素分解菌。现有科学小组利用屠宰场提取的奶牛瘤胃内容物,对其进行分离计数,过程如下图。请据图分析并回答下列相关问题:
(3)上述培养基可以选择分离出尿素分解菌,若要通过实验证明该培养基具有选择作用,请简单说明实验设计思路将菌种接种到完全培养基(牛肉膏蛋白胨培养基)上与之对照,若该培养基上的菌落数明显少于完全培养基上的菌落数,说明该培养基具有选择作用。
(4)在饲料中添加尿素后,奶牛小肠总蛋白质增加60%~85%,其原因是增加了瘤胃中微生物的氮源,被微生物利用合成微生物蛋白质。
_________________________________________________________________。
(2024·黑龙江,一模,15分)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。回答下列问题:
(1)米曲霉发酵过程中,加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质,大豆中的___________可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供___________。
蛋白质
碳源
工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。回答下列问题:
(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖,大量分泌制作酱油过程所需的酶类,这些酶中的蛋白酶、脂肪酶能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分,如将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌,由此可以判断米曲霉属于异养好氧(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(2024·内蒙古,二模,15分)工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。回答下列问题:
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于___________(填“真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是___________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是___________(答出1点即可)。
原核生物
乙醇和CO2
食盐
(2024·河南许昌二模)尿素最初是从人的尿液中发现的,但随着科学家成功实现尿素的体外人工合成,尿素的生产逐渐走向工业化,尿素也逐步成为一种重要的农业氮肥。如图是土壤中分解尿素的细菌分离与计数的基本流程,请回答有关问题:
土壤图样→制备培养基→接种→培养观察→计数
(1)配制图中所用培养基,在熔化琼脂时需要不断用玻棒搅拌,目的是 ________________________ 。配制好的培养基转移到锥形瓶中后,可采用 ______________ 方法进行灭菌。
(2)该过程采用的接种方法是______________ ,培养一段时间要能在培养基表面形成单个的菌落,从操作层面需要满足两个条件:一是__________________ ;二是涂布时要尽量做到均匀涂布。
防止琼脂糊底导致烧杯破裂
高压蒸汽灭菌
稀释涂布平板法
菌液稀释度足够高
(2024·河南许昌二模)尿素最初是从人的尿液中发现的,但随着科学家成功实现尿素的体外人工合成,尿素的生产逐渐走向工业化,尿素也逐步成为一种重要的农业氮肥。如图是土壤中分解尿素的细菌分离与计数的基本流程,请回答有关问题:
土壤图样→制备培养基→接种→培养观察→计数
(3)该实验中的选择培养基对分解尿素的细菌具有选择作用,其原理是 ___________________________________________。若要判断选择培养基是否起到了筛选的作用,对照组的设置是 _____________________________。
(4)一般选择菌落数在30~300的平板进行计数,统计的菌落数往往比活菌的实际数目低,原因是________________________________________。
(5)在筛选尿素分解菌的培养基中应加入____________,用于鉴定该种细菌能够分解尿素。
只有以尿素为氮源的微生物才能在该培养基生长
用完全培养基接种后在相同条件下培养
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
酚红指示剂
感谢观看