食品微生物学基础实验指导2010上课版.doc
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1、中国农业大学自编教材食品微生物学基础实验指导(食品专业本、专科使用)食品微生物教研组2010.3 微生物学实验的目的与要求 微生物学实验是微生物学的重要组成部分,也是学习微生物学的一个重要环节。通过实验操作,可以加深和巩固对课堂讲授内容的理解。训练学生掌握最基本的操作技能;了解微生物学的基本知识;培养学生观察、思考、分析解决实际问题的能力;实事求是、严肃认真的科学态度和勤俭节约、爱护公物的良好作风。 为了上好微生物学实验课,并保证安全,实验时要注意如下事项: 1为了保证实验室的整洁和实验的顺利进行,非必要的物品和书包,不得带入室内,实验时不得高声谈话和随意走动。2每次实验前要对实验内容进行充分
2、预习,了解实验的目的、原理和方法,做到心中有数,并作合理安排。 3实验中要认真观察,及时做好实验记录。对于当时不能得到结果而需要连续观察的实验,则需记下每次观察的现象和结果,以便分析。 4实验操作应严格按操作规程进行,万一遇有带菌物品洒漏、皮肤破伤或菌液吸入口中等意外情况发生时,应立即报告指导教师,及时处理,切勿隐瞒。 5实验过程中,切勿使乙醚、丙酮、酒精等易燃药品接近火源,如遇火险,应先关掉火源,再用湿布或沙土掩盖灭火。必要时用灭火器。 6凡实验用过的菌种以及带有活菌的各种器皿,应先经高压灭菌后才能洗涤。制片上的活菌标本应先浸泡于3来苏儿溶液或5石炭酸溶液中,半小时以后再行洗刷。如系芽孢杆菌
3、或有孢子的菌,则应适当延长浸泡时间。7实验中需进行培养的材料,应注明组别、名称及处理方法,实验完毕,应将仪器、用具等洗净,放好,做好桌面及地面的清洁工作。实验目录实验一 培养基的制备、灭菌及无菌检测技术(4)(一)实验室内微生物的检测(4) (二)培养基的配制与灭菌(5)实验二 微生物染色技术(9) (一)细菌涂片及简单染色法(9)(二)革兰氏染色法(11)(三)细菌的特殊结构染色(13)(四)生物显微镜的构造、使用和保养(15) 实验三 微生物形态观察与接种技术(19)(一)细菌培养特征的观察(19)(二)霉菌的形态观察(21)(三)放线菌的形态观察(24)(四)假丝酵母假菌丝的培养及观察(
4、26)(五)微生物的接种技术(27) 实验四 食品中细菌总数及大肠菌群的检验(29)附件一 染色液的配制 (36)附件二 教学用培养基 (38)附件三 常用试剂及溶液的配制 (41)附录四 大肠菌群最可能数(MPN)检索表 (43)实验一 培养基的配制、灭菌及无菌检测技术(一)实验室内微生物的检测一、目的和要求 微生物在自然界广泛存在,在实验室内亦不例外。由于其个体小,人们用肉眼看不到。只有通过微生物的大量繁殖形成微生物群体,即菌落,肉眼才能看到它们。通过实验证明实验室内有各种微生物的存在,对微生物有初步的认识,并在今后的微生物学实验中注意无菌操作,防止杂菌污染,保证实验结果的可靠性。二、实验
5、材料灭菌的牛肉膏蛋白胨培养皿、灭菌棉球、镊子、灭菌牙签、记号笔等三、操作步骤以35人为一组,取46个已倒好灭菌的牛肉膏蛋白胨培养皿,一皿对照不要打开盖,其余每人1皿,每组成员分别选择下列任何一种方法加以处理并在皿上写明班级、姓名、日期及处理方法。(1)打开培养皿盖,在空气中暴露约10分钟,然后盖上皿盖。(2)打开培养皿盖,用手指触摸培养基表面23个点,注意不要将培养基弄破,然后盖上皿盖。(3)取自己的头发约5cm长35根打开皿盖用镊子放于培养基表面。然后盖上皿盖。(4)用灭菌牙签取少量牙垢,打开皿盖涂于培养基表面,注意不要将培养基弄破,然后盖上皿盖。(5)用灭菌棉球在实验台(或凳子)上擦两下,
6、打开皿盖,在培养基表面轻轻涂抹,然后盖上皿盖。注意不要将培养基弄破。(6)将接种的培养皿放入培养箱适温培养16-24小时。四、结果观察1、同组成员共同观察并记录结果,并与对照皿进行比较。2、描述你处理的培养皿中长出的菌落,如形状、颜色、大小、边缘等特征五、思考题1、本组内不同处理的培养皿上的菌落是否相同,从本实验中得到了什么启示?2、在今后的实验操作中要注意的问题是什么?(二)培养基的配制与灭菌一、实验目的 1了解配制培养基的一般程序,掌握配制、分装培养基的方法 2掌握高压蒸汽灭菌的原理及操作技术二、实验材料及仪器 (一)药品 牛肉膏,蛋白胨,葡萄糖,可溶性淀粉,NaCl,KNO3,K2HPO
7、4,MgSO4,FeSO4,琼脂。 (二)试剂 10NaOH,l0HCl。 (三)其它 托盘天平,电炉,硫酸纸,牛皮纸,线绳,棉花,纱布,石棉网、精密pH试纸,标签,烧杯,量简,玻棒,三角瓶,滴管,手提式灭菌锅。三、实验原理 人工配制的适合微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质,叫培养基。其中含有碳源、氮源、无机盐、生长因子及水等,以提供微生物生命活动所需的能量、合成菌体和代谢产物的原料,及调节代谢活动的正常进行。培养基除了要满足所需要的各种营养条件外,还应保证微生物所需要的其它生活条件,如适宜的酸碱度和渗透压等。因此,配制培养基时,还应根据各种微生物的特点调节适宜的pH值。由于不同种类的微生
8、物所需营养成分不尽相同,所以培养基种类很多。同时。即使是同一种微生物,由于实验目的不同,所采用的培养基的成分也不完全相同。根据培养基的使用、营养物来源以及物理状态,可以分成许多不同类型。本实验通过几种常用培养基的配制,掌握其一般配制方法。 为了保证培养微生物的纯净,需要对培养基进行灭菌。除特殊情况外,培养基的灭菌均采用高压蒸气灭菌法。此法是将待灭菌物品放在高压蒸气灭菌锅内,利用高压时水的沸点上升,从而造成蒸气温度升高,由此产生高温达到杀灭杂菌的目的。 用高压蒸气对培养基进行灭菌时必须根据培养基的种类、容器的大小及数量采用不同的温度及时间。一般少量分装的基础培养基通常为12115min灭菌。如盛
9、装培养基的容器较大,则应适当增加其灭菌的温度和时间。含糖培养基,一般采用1152030min灭菌,以免糖类因高热而分解。由于高压蒸气灭菌是通过提高蒸气压力而使其升高温度以杀死微生物,所以加压前应尽量排净锅内的空气。四、方法步骤 培养基的种类很多,配制方法也不完全相同,但其基本程序和要求是大体相同的。一般培养基的配制程序如下 计算称量溶解定溶调节pH值-加琼脂并溶解过滤分装加塞包扎灭菌摆斜面无菌检查。 (一)计算 一般培养基配方用百分比或加入各种物质的质量或体积表示,配制前应先估计工作中需要培养基的数量,然后按比例计算各种物质的用量。 (二)称量 用托盘天平分别称取所需各药品。有些药品用量很小,
10、不便称量(如某些培养基中使用的微量元素成分),可先配制成较浓的溶液,然后按比例换算,再从中取出所需要的量,加入培养基中。 对牛肉膏、酵母膏等比较粘稠,不是粉状的原料,可先将玻棒和烧杯称重,再连同玻棒和烧杯起称量原料。或者,在称量纸上称量后,连同称量纸一起投入水中,待原料溶解后将称量纸取出。 (三)溶解 先在容器内加入少于需要量的水;然后按配方上的顺序,依次投入各成分进行溶解。为避免生成沉淀造成营养损失,营养物质加入顺序应为先加缓冲化合物,然后是主要元素;再加入微量元素,最后加入维生素、生长因素等。最好是一种营养物溶解后再加入下一种成分。若各种成分均不会生成沉淀,可以一起加入。如有难溶物质可加热
11、促使溶解。待全部成分完全溶解后,补足所需水量。 (四)调节pH值 先用精密pH试纸测定培养基原始pH值。然后根据配方要求以2mo1/L2N HCl或2mol/L2N NaOH进行调整。此时应用滴管逐滴加入酸或碱,边搅动边用精密pH试纸测pH值,直至符合要求为止。在调节过程中,尽量不要调得过酸或过碱,以免某些营养成分可能被破坏,并防止因反复调整而影响培养基的容量。 培养基经高压灭菌后,其pH值可降低0.10.2,故调节pH 时,应比实际需要的pH值高0.10.2,也有个别培养基在灭菌后pH值反而升高。 如果所培养的微生物对酸度的要求比较严格,其pH值可用酸度计测定。 (五)溶解琼脂 配制固体培养
12、基时,需加入凝固剂琼脂。琼脂在水中溶化较慢且易沉淀于容器底部而烧焦。最好用夹层锅溶化琼脂。如果采用直接在火源上加热的方法,则应将液体培养基放在有石棉网的电炉上,待液体培养基煮沸后再加琼脂,并不断搅拌,以防琼脂沉淀,糊底烧焦。琼脂完全融化后,要加热水补足蒸发的水分。(六)过滤 以四层纱布趁热过滤 。 (七)分装 根据需要将培养基分装于三角瓶或试管内。分装量视具体情况而定。通常:分装入试管中的固体培养基以管高的15为宜,灭菌后趁热摆斜面,斜面长度约为试管高度的12-1/3;分装入试管中的半固体培养基,一般以管高的13为宜,灭菌后直立冷却,凝固后为半固体深层琼脂;分装入试管中的液体培养基,以试管高度
13、的14为宜;分装入三角瓶的培养基,以不超过三角瓶容积的12为限。 分装过程中,应注意勿使培养基粘到管口或瓶口上,以免粘污棉塞而导致杂菌污染。培养基的分装装置见图3。见图 培养基的试管分装1、漏斗;2、乳胶管;3、弹簧夹;4、玻璃管 (八)加塞 培养基分装完毕后,在试管口或三角瓶口上加上棉塞,以过滤空气防止外界杂菌污染培养基或培养物,并保证容器内培养的需氧菌能够获得无菌空气。 棉塞松紧应适宜,不能过松或过紧。太松,通气好但过滤作用差,容易污染;太紧;过滤作用好,但影响通气。检查松紧的方法是:将棉塞提起;试管跟着被提起而不下滑,表明棉塞不松;将棉塞拔出,可听到有轻微的声音而不明显,表明棉塞不紧;
14、加塞时棉塞总长度的35应在管口或瓶口内,管口或瓶口外面的部分不要短于1cm,以便于无菌操作时用手拔取。做棉塞的棉花应采用纤维较长的普通棉花,医用脱脂棉易吸水变湿造成污染,一般不宜采用。若需通气培养对,如用摇床振荡培养,可用所谓通气塞,即用68层纱布,或在两层纱布间均匀的铺一层棉花,代替棉塞,以供给菌体更多的氧气进行生长或发酵。 (九)包扎 加塞后,再在棉塞外包一层防潮纸,以避免灭菌时棉塞被冷凝水沾湿,并防止接种前培养基水分散失或污染杂菌。然后用线绳捆扎并注明培养基名称,配制日期及组别。 (十)灭菌 培养基包扎完毕后应立即按其配方规定的条件灭菌。如当天不能灭菌者应放入冰箱内保存。 (1)向手提式
15、灭菌锅的锅体内加水约3L。最好用蒸馏水或煮沸过的水,以减少水垢在锅内的积存。 (2)将待灭菌的培养基装到灭菌桶内,注意不可装得太挤,要留有适当的空隙以利蒸汽流通。 (3)将灭菌锅盖上的软管插入灭菌桶内壁的槽内;对角地、平衡地拧紧锅盖上的螺栓,切勿漏气。 (4)点燃热源(电炉、煤气均可)。 (5)让排气孔一直开启,直至有大量蒸汽从锅内排出时,可视为锅内空气巳排尽,再将排气阀关闭。锅内水沸腾,升温、升压。 (6)待压力、温度达到要求时,控制热源,使压力及温度都稳恒在这个水平上,并开始计算灭菌时间。 (7)达到规定的灭菌时间后,关闭热源,让灭菌锅自然降压冷却。 (8)待压力完全降至“0”时打开排气孔
16、。不能过早打并排气孔以免锅内压力快速降低,而温度不能很快下降,致使培养基剧烈沸腾,沾污棉塞,甚至冲出容器,造成污染。 (9)打开灭菌锅盖,取出灭过菌的物品。 (10)将锅内剩余的水倒掉,以免日久腐蚀。 (十一)摆斜面灭菌后,固体培养基如需制成斜面,应趁热将试管上部垫于一根玻棒或木条上,使培养基斜面长度为试管长度的12。(见图)1/2试管长(十二)无菌检查将灭过菌的培养基放入37恒温箱内培养过夜,无菌生长为合格培养基。 (十三)保存 暂不使用的无菌培养基,可在冰箱内或冷暗处保存,但不宜保存时间过久。五、实验内容 分组分别制备牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、察氏培养基和高氏1号培养基各200mI,分装试管
17、和三角瓶,灭菌后摆斜面。六、实验报告 简述你所制备培养基的制备程序。七、思考题 (1)在你制备的培养基中,何为碳源?,何为氮源? (2)配制合成培养基加入微量元素时,最好用什么方法加入?天然培养基为什么不需另加微量元素? (3)做过本次实验后,你有什么体会?你认为在配制培养基的各步操作中应注意些什么问题? 实验二 微生物的染色技术(一)细菌涂片及简单染色法一、目的和要求 1掌握细菌涂片和染色的基本技术 2掌握无菌操作技术二、实验材料及仪器 (一)菌种 大肠埃希氏菌(Escherichia coli) 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus) 枯草芽孢杆菌(Bacillus
18、subtilis) (二)染色液 吕氏美蓝染色液,石炭酸复红染色液,草酸铵结晶紫染色液。 (三)其它 显微镜,载玻片,接种环,酒精灯,吸水纸,香柏油,玻璃缸,玻片搁架。三、实验原理 细菌细胞微小且无色透明,在普通光学显微镜下不易识别,必须借助染色剂使菌体着色,增加与背景的反差,才能在显微镜下观察菌体的个体形态和部分结构。因此,微生物染色是微生物学中的一项基本技术。由于细胞对染料的毛细现象、渗透、吸附、吸收等物理作用,以及细胞与染料之间离子交换、酸碱亲和等化学作用,染料能使细菌着色,并且因细菌细胞的结构和化学成分不同,而会有不同的染色反应。在一般情况下细菌菌体多带负电荷,所以常用碱性染料进行染色
19、。碱性染料并不是碱,和其它染料一样是一种盐,电离后染料离子带正电,易与带负电的细菌结合而使细菌着色。生物染色常用的碱性染料有结晶紫、美蓝、石炭酸复红、番红等。 简单染色法是只用一种染色剂对细胞进行染色。此法操作简便,适用于菌体的一般形态观察,但通常不能显示细胞构造,也不能鉴别细菌类别。 染色前必须将菌体涂布于载玻片上并进行固定,其目的是杀死细菌,并使菌体粘附在载玻片上,防止菌体被染色剂冲掉。此外还可增加菌体对染料的亲和力。四、方法与步骤 (一)制备涂片 (1)涂片:取洁净无油载玻片一块,在其中央滴加一小滴无菌水,用接种环以无菌操作法从试管斜面取少许细菌培养物,在载玻片上的水滴中研开后涂成薄的菌
20、膜(直径约1cm)。如是液体标本,直接用接种环挑取12环菌液,涂布于玻片上,制成薄的菌膜。 (2)干燥:将涂布的标本在室温中自然干燥。如需加速干燥,可在酒精灯火焰上方的热车气中加温干燥,但切勿在火焰上直接烘烤。 (3)固定:手执玻片一端,涂有菌膜的一面朝上,以其背面迅速通过火焰23次,略作加热,以玻片背面触及手背皮肤,以有热感但不觉烫为度。 (二)染色 (1)染色:将玻片水平放置在玻片架上,在涂片菌膜处滴加吕氏美蓝染液(或结晶紫,或石炭酸复红染液),以完全覆盖菌膜为度,染色l一2min。 (2)水洗:染色后倾去玻片上的染液,手持洗瓶,用细小水流从玻片侧面冲洗,至流下的水基本无色为止。 (3)吸
21、干:用滤纸覆盖在玻片上并轻轻按压,吸干水分。 (三)镜检 用油浸物镜观察染色标本。五、实验结果 将观察结果记录于下表中。 细菌简单染色及形态观察记录菌 种使用染料菌体颜色菌体形态图大肠杆菌金黄色葡萄球菌枯草芽孢杆菌 六、思考题 (1)根据你的实验体会,你认为制备染色标本时应注意哪些事项? (2)染色之前为什么要对菌体进行固定? (二)革兰氏染色法一、实验目的 1了解革兰氏染色的机理 2掌握革兰氏染色的方法 二、实验材料及仪器 (一)菌种 枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 大肠埃希氏菌(Escherichia coli) 金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureu
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