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《发酵⼯程实验》实验⼀淀粉酶⽣产菌的筛选⼀、实验⽬的学习淀粉酶产⽣菌的筛选⽅法。
⼆、实验原理淀粉酶在酿造、纺织、⾷品加⼯、医药等领域有⼴泛⽤途。
淀粉酶是⼀类淀粉⽔解酶的统称，它能将淀粉⽔解成糊精等⼩分⼦物质并进⼀步⽔解成麦芽糖或葡萄糖，淀粉被⽔解后，遇碘不再变蓝⾊，因此可根据淀粉培养基上透明圈的⼤⼩来判断所选菌株的淀粉酶活⼒。
三、实验⽤品1．样品淀粉含量丰富的⼟样。
2．培养基⾁汤培养基：⽜⾁膏3g，蛋⽩胨10g，NaCl 5g，加⽔⾄1000ml，pH7.0。
121℃灭菌20min。
初筛平板培养基：⽜⾁膏3g，蛋⽩胨10g，NaCl 5g，可溶性淀粉2g，琼脂18g，加⽔⾄1000ml，pH7.4。
121℃灭菌20min。
Lugol碘液：碘1g，碘化钾2g，蒸馏⽔300ml。
先将碘化钾溶解在少量⽔中，再将碘溶解于碘化钾溶液中，待碘全溶后，加⾜⽔即可。
3．器材⾼压蒸汽灭菌锅，超净⼯作台，电⼦天平，电炉，恒温振荡器，恒温培养箱；烧杯，量筒，三⾓瓶，培养⽫，移液管，洗⽿球，试管，试管架，接种针，涂布棒。
四、实验⽅法1．培养基制备：配制⾁汤培养基45ml，分装于250ml三⾓瓶中，纱布封⼝，灭菌。
配制初筛平板培养基350ml，分装于500ml三⾓瓶中，封⼝膜封⼝，灭菌。
2．倒平板：将融化的初筛平板培养基冷却⾄50～60℃，以⽆菌操作法倒⾄已灭菌的培养⽫中，⾄盖满底部。
冷却凝固待⽤。
3．样品预处理：取5g⼟样接⼊45ml⾁汤培养基中，30℃摇床振荡15min制成⼟壤悬液，此时的稀释度为10-1。
另取4⽀试管，分别记作10-2、10-3、10-4、10-5共5个梯度，每⽀试管内加⼊9mL⽆菌⽔。
⽤⽆菌移液管从三⾓瓶中吸取1mL⼟壤悬液，加⼊到10-2试管中混匀，再从此试管中吸取1mL加⼊到10-3试管中，依此类推直⾄10-5试管。
4．平板涂布分离：分别从不同稀释度的试管中吸取0.1ml悬液，均匀涂布于初筛培养基平板上，于30℃培养24～48h。
第一章发酵工程第一节发酵工程的培养基课程内容标准核心素养对接(1)概述培养基的成分及类型。
(2)掌握配制马铃薯葡萄糖琼脂培养基的方法。
(1)生命观念——通过对培养基的认识，理解微生物生存必须具备一定的物质条件和环境。
(2)科学探究——通过马铃薯葡萄糖琼脂培养基的配制，学会培养基的配制。
知识点1培养基的类型和基础培养基1.培养基的概念和类型(1)概念主要是指为人工培养微生物等而制备的，适合微生物等生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质。
(2)类型①按照成分的不同分类②按照物理性质的不同分类③按照用途的不同分类：基础培养基和特殊培养基。
2.基础培养基知识点2特殊培养基(1)概念以基础培养基为基础，可进一步配制具有特殊用途的培养基。
(2)种类知识点3配制马铃薯葡萄糖琼脂培养基(2)实验步骤(1)培养基中加入琼脂的目的是提供碳源。
(×)(2)所有微生物在培养时，培养基中都需加入氮源。
(×)(3)培养不同微生物的培养基成分完全一样。
(×)(4)以尿素为唯一氮源的培养基是选择培养基。
(√)(5)淀粉是一种能被所有微生物利用的碳源。
(×)(6)在选择培养基中滴加一定浓度的酚溶液可以抑制细菌的生长。
(√)教材P7“旁栏思考题”1.自然界中有一些微生物是自养型微生物。
它们的碳源是哪些物质？提示自养型微生物利用无机碳源，如：CO2、CO2－3、HCO－3。
2.很多微生物不能直接利用尿素，而有些微生物能以尿素为氮源。
你能设计出以尿素为唯一氮源的选择培养基吗？提示以尿素为唯一氮源，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，缺乏氮源不能生长发育繁殖而受到抑制，所以该选择培养基中添加葡萄糖、尿素、KH2PO4、NaH2PO4、MgSO4·7H2O以及琼脂。
教材P8“旁栏思考题”3.你能简要说明选择培养基与鉴别培养基的主要区别是什么吗？提示选择培养基根据某种或某类微生物的特殊营养需求或加入某种化学物质，将所需微生物从混杂的微生物群体中分离出来；鉴别培养基则在培养基中加入某种试剂或药品，培养后微生物会发生某种变化，从而区别或分离不同类型的微生物。
发酵培养基的制备和实罐灭菌一、实验目的要求学生掌握通风发酵的基本原理及过程，掌握上罐操作技术，掌握流加补料控制技术。
（1）发酵罐及管路、空气过滤器灭菌操作及发酵罐系统管路的熟悉（2）实罐灭菌—培养基灭菌实验二、实验原理2.1 培养基组分的种类和作用：人工按一定比例配制的供微生物生长繁殖和合成各种代谢产物的营养物质。
主要包括：碳源、氮源、无机盐、生长因子、前体2.2 实罐灭菌原理保温温度（℃）加热保温冷却温度（℃）时间（min）三、实验仪器、设备和材料10升发酵罐（PH仪，培养液及酸碱液流加装置，蠕动泵），1台；淀粉水解糖液、尿素等原料。
四、实验内容与方法：酵母菌经扩大培养后，接入10升机械搅拌通风发酵罐培养，根据实际情况选用分批培养或分批补料培养，测定酵母浓度。
主要内容有：试管斜面培养基的配制、面包酵母种子扩大培养基配制、流加用培养基的配制及灭菌。
总流程：斜面培养基配制与灭菌所需仪器物品：灭菌锅、试管、棉塞、培养基原料、培养箱300毫升种子液、500ml三角瓶三只、装液100ml、培养基、培养摇瓶、纱布。
发酵培养基制备，灭菌。
面包酵母菌的培养基组成：酵母斜面培养基：10º麦芽汁固体斜面，PH5.0酵母摇瓶培养基：10º麦芽汁，PH5.0或葡萄糖10%，玉米浆1%，尿素0.2%，PH5.0酵母分批发酵培养基：玉米淀粉经液化、糖化，折合葡萄糖浓度为10%、玉米浆1%，尿素0.2%，PH5.5。
五、实验报告内容和数据处理实验设计原理；发酵系统的结构与操作方法；实罐灭菌工艺。
附：机械搅拌发酵系统介绍：1 技术指标1.1 概述具有温度、转速、氧气流量、空气流量、pH 、DO 、补料、消泡显示及控制功能，并配有机械消泡浆。
1.2指标1.2.1温度：自动控制范围：自来水温+5℃～ 50℃﹙±0.2 ℃﹚显示范围：0 ～150 ℃1.2.2搅拌转速：调速范围50 ～1000±5rpm1.2.3空气流量：显示控制范围0 ～ 10L/min1.2.4pH显示控制：2 ～12pH±0.05﹙酸碱双向﹚1.2.5溶解氧：0 ～150±2℅1.2.6补料、消泡蠕动泵各一台1.2.7 罐体总容积10L,设计压力2.0kg/c㎡、最高工作压力2.0kg/c ㎡,设计工作温度131 ℃1.2.8 灭菌方法:手动控制蒸汽消毒灭菌1.2.9 功率：主机：3kw, 单相220v1.2.10 气源：2 ～4kg/c㎡1.2.11 蒸汽： 2 ～4kg/c㎡2 管路说明该流程图中空气管路阀门的标号为“AXX”,蒸汽管路阀门的标号为“SXX”，冷却水管路阀门标号为“WXX”，冷凝水管路阀门标号为“VXX”，电磁阀标号为“CXX”，物料管路阀门标号为“PXX”,冷冻水管路标号为“CWX”，其它气体管路标号为“NXX”。
发酵工程的培养基【基础通关】一、选择题1.不同培养基的具体配方不同,但一般都含()A.碳源、磷酸盐和维生素B.氮源和维生素C.水、碳源、氮源和无机盐D.稀有元素【解析】选C。
不同的培养基都需要含有最基本的成分，即水、无机盐、碳源和氮源,C正确;磷酸盐和维生素不是所有培养基都要含有的,A、B错误;稀有元素也是在某些特殊培养基中才有的,D错误。
2.下列有关培养基叙述正确的是()A.培养基的营养成分都有碳源、氮源、水、无机盐B.除水以外的无机物都属于无机盐C.用培养基培养甲型H1N1流感病毒作为科学硏究D.培养基配制过程中应调节pH,适应微生物的生长【解析】选D固氮微生物的培养基的营养成分中可无氮源A项错误;CO和N22 属于无机物，但不属于无机盐,B项错误;将H1N1流感病毒接种在相应的宿主细胞中培养，以作为科学硏究,C项错误;微生物的生长需要一定的条件如温度、pH,所以配制培养基时应调节pH,D项正确。
3.有关培养基配制的描述正确的是()A.液体培养基常用于菌种的分离、计数、鉴定B.任何培养基都必须含有碳源、氮源、水、无机盐等成分C•依据人们的需求，配制出供微生物生长繁殖的营养基质D.微生物的生长除受营养因素影响外，还受到pH、渗透压等影响【解析】选D。
固体培养基常用于菌种的分离、计数、鉴定A错误;培养基不一定都含有碳源、氮源，如培养自养型微生物的培养基中不需要加入碳源,B错误；人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出的供其生长繁殖的营养基质叫培养基,C错误;微生物的生长除受营养因素影响外还受至UpH、渗透压等影响,D正确。
4.培养自养型微生物与异养型微生物的培养基,主要差别在于()A.碳源B.氮源C.无机盐D.生长因子【解析】选A自养型微生物与异养型微生物的主要差别在于自养型微生物可以利用无机碳,异养型微生物只能以有机碳作为碳源,所以两种培养基的主要差别在于碳源。
5.如表为某培养基的配方,下列叙述正确的是()A.从物理性质看该培养基属于固体培养基B.该培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨C.该培养基缺少提供生长因子的物质D.该培养基不能培养异养微生物【解析】先B。
参考答案与提示 活动单导学课程·高中生物学选择性必修3 苏教版第一章 发酵工程第一节 发酵工程的培养基第1课时 发酵工程的培养基及其分类【活动方案】活动一：(1) 水、无机盐、碳源、氮源。
(2) A 中碳源是牛肉膏和蛋白胨，氮源是牛肉膏和蛋白胨；B 中碳源是葡萄糖，氮源是尿素。
碳源是构成微生物体的重要成分，也是微生物生命活动的能量来源。
氮源是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。
(3) 让培养基凝固。
不能。
(4) 牛肉膏和蛋白胨能够提供碳源、氮源、维生素(生长因子)和无机盐。
活动二：(1)培养基的类型⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧按照成分的不同⎩⎪⎨⎪⎧天然培养基合成培养基半合成培养基按照物理性质的不同⎩⎪⎨⎪⎧液体培养基固体培养基半固体培养基按照用途的不同⎩⎪⎨⎪⎧基础培养基特殊培养基⎩⎪⎨⎪⎧选择培养基鉴别培养基加富培养基(2) A 是固体培养基，B 是液体培养基。
B 是选择能分解尿素的微生物的选择培养基。
(3) 液体培养基(或加富培养基)、合成培养基、鉴别培养基、选择培养基(或固体培养基)。
(4) 不是的，自养型微生物不需要添加碳源，它可利用空气中的CO 2；固氮微生物不需要添加氮源，它可利用空气中的N 2。
活动三：略【检测反馈】1. A2. C3. D4. B5. A6. D7. D8. ACD第2课时 发酵工程的培养基的配制【活动方案】活动一：(1) 计算→称量→溶化→调pH →过滤、分装、包扎→灭菌(→倒平板)。
细菌。
(2) 牛肉膏和蛋白胨都易吸潮。
(3) 牛肉膏比较黏稠，易粘在称量纸上。
防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。
(4) 是否添加凝固剂(常用琼脂)。
(5) 加热溶化时有水蒸发，需重新定容至一定体积。
(6) 灭菌前，如果灭菌后调pH可能会造成培养基被污染。
培养细菌时，pH调至中性或微碱性；培养霉菌时，pH调至酸性。
(7) 高压蒸汽灭菌锅高压蒸汽灭菌法(或湿热灭菌法)。
(8) 培养放线菌常用高氏Ⅰ号培养基，属于合成培养基；培养酵母菌常用马铃薯葡萄糖琼脂培养基或麦芽汁培养基，属于天然培养基。
1富集(enrichment)培养：是在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境下的优势种，以利分离到所需的菌株。
2菌种选育：应用微生物遗传和变异理论，用人工方法(或自然)造成变异，再经过筛选以得到人们所需菌种的过程。
3自发突变(spontaneous mutation)，也称自然突变，指某些微生物在没有人工参与下所发生的那些突变，但这决不意味着这种突变是没有原因的。
4自然选育：在生产过程中，不经过人工处理，利用菌种的自发突变而进行菌种筛选的过程5诱变育种就是人为地利用物理或化学等因素，使诱变对象细胞内的遗传物质发生变化，引起突变，并通过筛选获得符合要求的变异菌株的一种育种方法。
6凡能引起生物体遗传物质发生变异的因素，统称诱变剂。
7 TS（Ts; ts）突变株（temperature-sensitive mutant）指仅在某个温度范围内显示与野生型不同表型的突变型。
8 许可温度(permissive temperature)保持原来正常性状的温度限制性温度(restrictive temperature〉非许可温度(non-permissive temperature) 显现突变型性状的温度9 代谢（metabolism）是细胞内所有的生物化学过程的总称，包括物质代谢和能量代谢，其中物质代谢包括分解代谢和合成代谢，10 激活：从无活性或活性很低变为有活性或活性提高的过程。
抑制：酶活性降低或丧失的过程。
能引起酶的活力提高（或获得）或降低（或丧失）的物质称为酶的激活剂或抑制剂。
变构调节理论：通过酶分子空间构型上的变化来引起酶活性的改变。
酶分子化学修饰调节：通过酶分子本身化学组成上的改变引起酶活性的变化。
能与底物结合并有催化活性的位点称为活性中心，能与效应物(代谢终产物等)结合的变构位点称变构中心能促进活性中心与底物结合，提高催化活性的效应物称激活剂；能减弱活性中心与底物结合，降低酶活性的效应物称为抑制剂。
名词解释：⒈诱变育种:利用物理、化学等因素，使微生物DNA上的碱基发生改变，而排列错误的DNA 模版形成异常的遗传信息，造成某些结构变异，导致细胞功能的改变⒉前体：是指加到发酵培养基中的某些化合物，能直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因其加入而有较大的提高。
⒊促进剂：在氨基酸、抗生素、和酶制剂的发酵过程中可在发酵培养基中加进某些对发酵起一定促进作用的物质⒋介质过滤：过滤时用来阻留固体颗粒、渗透液体的多孔隙固体物质。
⒌种子培养：将冷冻干燥管、砂土管中处于休眠状态的工业菌种接入试管斜面活化后，再经摇瓶及种子罐逐级扩大培养而获得一定数量和质量的纯种的过程。
这些纯培养物称为种子⒍发酵热：发酵过程中所产生的热量，叫做发酵热。
Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射⒎微生物工程：是利用微生物为工业大规模生产服务的一门工程技术，它直接建立在微生物工业基础上，随着微生物工业的发展而迅速发展，并与化学工业的新发展相结合⒏发酵动力学：是研究发酵过程中菌体生长，基质消耗，产物生成的动态平衡及其内在规律⒐连续培养：又称连续发酵，是在开放系统中进行的，指以一定的速率向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐内的容量维持恒定，使培养物在近似恒定的状态下生长的培养方法⒑次级代谢：微生物在生长和繁殖过程中合成一些功能不明确的化合物，如抗生素、酶抑制剂、色素等，一般将生成的这些化合物的代谢称为次级代谢。
这些化合物称为次级代谢产物⒒诱变剂：能够提高生物体突变频率的物质⒓菌种退化：菌种的抗生素产生抑菌圈减少，分解菌水解圈减小和生产菌株产量降低的现象⒔自然选育：微生物不经过人工诱变处理，从而自然生长繁殖与菌种保存的过程中选出突变菌株的过程⒕抑制剂：抑制某些代谢途径的进行，同时刺激另一代谢途径，以致可以改变微生物的代谢途径⒖连续灭菌：培养基连续流入灭菌容器内（连消塔），经流入维持罐，一定时间保温后，冷却流入发酵罐⒗分批发酵：在发酵中，营养物和菌种一次加入进行培养，直到结束放出，中间除了空气进入和尾气排出外，与外部没有物料交换。
