微生物的生長與控制1

微生物的生長與控制1第1頁/共61頁Chap.6微生物的生長與控制§1.測定生長繁殖的方法§2.微生物的生長規(guī)律§3.影響微生物生長的主要因素§4.微生物培養(yǎng)法§5.有害微生物的控制第2頁/共61頁●生長的定義Growthisdefinedasanincreaseincellularconstituentsandmayresultinanincreaseinamicroorganism’ssize,populationnumber,orboth.

●微生物數(shù)量和重量的增加。第3頁/共61頁●微生物生長特點----平衡生長----生長與繁殖聯(lián)系----用群體指標反映（研究）生長第4頁/共61頁一、測定生長繁殖的方法

（一）測生長量：適用一切微生物1．測體積2．稱干重3．間接法：比濁法、生理指標法（N,C,P,DNA,ATP等）第5頁/共61頁（二）計繁殖數(shù)1、直接法：●血球計數(shù)板法（常用）●Petroff-Hausser

計數(shù)板●局限性第6頁/共61頁2、間接法：（活菌計數(shù)法）●平板計數(shù)法：菌落形成單位（CFU）第7頁/共61頁●最大可能數(shù)量法（MPN）供測樣品通過稀釋接種于液體選擇培養(yǎng)基中,然后根據(jù)生長與否,通過統(tǒng)計學方法計算出微生物數(shù)量的一種計數(shù)方法。第8頁/共61頁●膜過濾培養(yǎng)法第9頁/共61頁

§2、微生物的生長規(guī)律一、個體生長與同步生長●個體水平研究：

----超薄切片

----顯微攝影技術第10頁/共61頁----同步生長（培養(yǎng)）：細胞群體中每個個體處于同樣的細胞生長、分裂周期狀態(tài)。如何研究芽孢的個體發(fā)育？第11頁/共61頁●同步培養(yǎng)方法①誘導法：變換溫度、光脈沖、營養(yǎng)供應②機械篩選法（

Helmstetter-cummings的膜洗脫技術）第12頁/共61頁

二、典型生長曲線描述單細胞微生物群體生長規(guī)律的曲線。第13頁/共61頁●繪制曲線條件1）分批培養(yǎng)2）細胞數(shù)目的對數(shù)為縱坐標第14頁/共61頁●根據(jù)生長速率常數(shù)（R=n/t2-t1）劃分：1）延滯期：生長速率常數(shù)為零，僅個體變化對策：

----采用對數(shù)期種子(種子的活化）----增大接種量----采用營養(yǎng)豐富培養(yǎng)基第15頁/共61頁

指數(shù)期:生長速率最大

個體和群體生長特點：三個重要參數(shù):n、R、G第16頁/共61頁●影響指數(shù)期代時長短的因素1）菌種2）營養(yǎng)成分3）營養(yǎng)物濃度（生長限制因子存在與否）第17頁/共61頁第18頁/共61頁指數(shù)期M的應用①作為代謝、生理研究的良好材料（生理特性較一致，細胞成分平衡發(fā)展，生長速率恒定）。②增殖噬菌體的最適宿主菌齡。③發(fā)酵生產(chǎn)中作為種子的最佳種齡。第19頁/共61頁

3．穩(wěn)定期（最高生長期）:R=01）菌體產(chǎn)量達最高；2）次生代謝產(chǎn)物合成

3）菌體生長產(chǎn)量常數(shù)：消耗單位營養(yǎng)物質獲得的菌體產(chǎn)量。

Y=（x―菌體干重，c―限制性營養(yǎng)物濃度）

第20頁/共61頁●同樣可計算產(chǎn)物得率常數(shù)（轉化率）第21頁/共61頁

原因：①營養(yǎng)物質耗盡②營養(yǎng)物比例失調(diào)（C/N不合適）③有害代謝物積累④pH氧化還原勢等物化條件不適宜。第22頁/共61頁

4．衰亡期:R為負值個體死亡速度＞新生的速度，群體呈現(xiàn)負生長第23頁/共61頁

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三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)第24頁/共61頁連續(xù)生長:

在反應器中不斷地流加新鮮培養(yǎng)液,同時不斷排出發(fā)酵液,使培養(yǎng)物達到動態(tài)平衡,微生物長期保持在指數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和衡定的生長速率上,該生長方式稱之為連續(xù)生長。第25頁/共61頁恒濁器（控制菌體密度）

菌體濃度↑，濁度↑，控制使流速↑；結果：菌體密度恒定；生長速率恒定(最快)恒化器（控制培養(yǎng)基流速）

限制性營養(yǎng)物濃度恒定，流速恒定；結果：生長速率恒定；第26頁/共61頁工作原理：培養(yǎng)液濁度與菌濃度成正比

限制性營養(yǎng)物與菌生長速度正比?？刂品椒ǎ焊淖兞魉?，使培養(yǎng)液濁度恒定流速恒定

流入培養(yǎng)基成分：各種營養(yǎng)成分都很充分

限制性營養(yǎng)物濃度低，其他成分充分。

容器內(nèi)菌的生長速率：最大生長速率低于最大生長速率

恒濁器恒化器第27頁/共61頁●建議理解圖表：第28頁/共61頁§3.影響微生物生長的主要因素

一、溫度●最適生長溫度嗜冷菌：-10～20℃中溫菌：20～45℃嗜熱菌：45～65℃極端嗜熱菌：

65℃超嗜熱菌：

80～113℃第29頁/共61頁●常見微生物培養(yǎng)溫度腸桿菌科：37°C芽孢桿菌：30°C放線菌：28°C酵母菌：28°C土壤真菌：26-28°C第30頁/共61頁第31頁/共61頁二、氧氣1）專性好氧菌只有在較高的氧濃度下才能生長的微生物。2）兼性厭氧菌以有氧生長為主，但也可在厭氧下生長的微生物。3）微好氧菌僅在較低氧分壓下才能生長的微生物。第32頁/共61頁4）耐氧菌可在有氧下進行發(fā)酵產(chǎn)能的微生物。5）厭氧菌僅能在厭氧條件下生長、分子態(tài)氧對其有毒害作用的一類微生物。第33頁/共61頁●5類微生物的判斷試驗（半固體瓊脂柱）第34頁/共61頁●厭氧菌的氧毒害機制----自由基理論：

生物體內(nèi)存在著超氧陰離子等自由基，（,OH.,cl.,等)非?；顫?，反應力極強，可對細胞內(nèi)各種生物活性的大分子和細胞膜產(chǎn)生破壞作用，引起細胞的死亡。第35頁/共61頁

----SOD（超氧化物歧化酶）學說

厭氧菌缺乏SOD，受超氧陰離子自由基（）毒害，引起生物高分子和膜破壞作用；

+2H+一切好氧/耐氧

SOD

H2O+O2

H2O2+O2

NADH2NAD（過氧化物酶）耐氧菌2H2O

（過氧化氫酶）第36頁/共61頁●5類微生物的氧化酶系類型產(chǎn)能SOD過氧化氫酶過氧化物酶好氧菌呼吸++++---兼性呼吸、++++---

發(fā)酵微好氧呼吸++---耐氧發(fā)酵++---++厭氧發(fā)酵、--------

無氧等第37頁/共61頁三、pH多數(shù)真菌、酵母菌pH5-6、放線菌pH7-8。第38頁/共61頁發(fā)酵生產(chǎn)對pH的控制：第39頁/共61頁

●pH改變及控制：

1、培養(yǎng)基中性成分被M利用，一般隨培養(yǎng)時間延長，變酸2、與培養(yǎng)基C/N比值有關，

C/N高（真菌培養(yǎng)基），培養(yǎng)后pH↓；

C/N低（部分細菌），培養(yǎng)后pH↑；3、發(fā)酵生產(chǎn)控制：酸堿中和；結合補料調(diào)節(jié)；改變通氣量第40頁/共61頁§3.微生物培養(yǎng)方法一、好氣菌的培養(yǎng)1）實驗室常用培養(yǎng)方法及用途

----試管斜面（固）

----瓊脂平板（固）

----搖瓶培養(yǎng)（液）第41頁/共61頁2）生產(chǎn)常用培養(yǎng)方法及用途

固體發(fā)酵：曲法培養(yǎng)固體發(fā)酵罐第42頁/共61頁液體發(fā)酵：淺盤培養(yǎng)深層液體通氣培養(yǎng)（發(fā)酵罐）第43頁/共61頁二、厭氧菌的培養(yǎng)

1）厭氧罐第44頁/共61頁GasPak產(chǎn)氣袋工作原理H2+O2H2O

鈀粒第45頁/共61頁2）厭氧手套箱第46頁/共61頁§5.有害微生物的控制一、概念滅菌：除去或殺滅所有的微生物。消毒：除去或殺滅病原微生物。防腐：抑制食品或生物制品霉腐微生物的生長。化療：利用高選擇毒力的化學物質抑制病原微生物的生長而達到治療傳染病的措施。第47頁/共61頁

二、高溫滅菌種類及操作1.干熱滅菌法：

160℃，1.5h，烘箱；接種環(huán)火焰灼燒。2．濕熱滅菌法：●常壓法??巴氏消毒法、煮沸消毒法、間歇滅菌法?！窦訅悍??常規(guī)加壓滅菌法，連續(xù)加壓滅菌法（連消法）。第48頁/共61頁

●高溫的不利影響梅拉特反應：高溫下氨基化合物與糖類的羰基產(chǎn)生的褐變反應?！窀邷赜泻τ绊懙姆乐?/p>

1）特殊加熱滅菌法：分消、低壓滅菌、連消

2）過濾除菌法第49頁/共61頁膜濾器第50頁/共61頁三、化學殺菌劑、消毒劑和治療劑最低抑菌濃度（MIC）：在一定的條件下，某化學藥劑抑制特定微生物的最低濃度。半致死劑量（LD50）：在一定的條件下，某化學藥劑殺死50%試驗動物的劑量。第51頁/共61頁(二）常用消毒劑----植物體表：升汞、次氯酸鈉、75%乙醇----空氣：紫外、甲醛—KMnO4、過氧乙酸----物品，糞便：鹵化物----環(huán)境：福爾馬林、酚比較標準：酚系數(shù)第52頁/共61頁四、抗代謝藥物●抗代謝藥物

又稱代謝拮抗物或代謝類似物。指一類在化學結構上與細胞內(nèi)必要代謝物結構相似，并可干擾正常代謝活動的化學物質。第53頁/共61頁●病原菌：二氫喋啶酰焦磷酸+PABA二氫碟酸合成酶二氫葉酸