微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制

微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第1頁(yè)5.1微生物生長(zhǎng)繁殖5.1.1微生物生長(zhǎng)繁殖概念生長(zhǎng)——微生物細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，當(dāng)同化作用>異化作用時(shí)，生命個(gè)體重量和體積不停增大過(guò)程。繁殖——生命個(gè)體生長(zhǎng)到一定階段，經(jīng)過(guò)特定方式產(chǎn)生新生命個(gè)體，即引發(fā)生命個(gè)體數(shù)量增加生物學(xué)過(guò)程。發(fā)育——從生長(zhǎng)到繁殖，是生物結(jié)構(gòu)和機(jī)能從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從量變到質(zhì)變發(fā)展改變過(guò)程，這一過(guò)程稱(chēng)為發(fā)育。個(gè)體生長(zhǎng)——微生物細(xì)胞個(gè)體吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，原生質(zhì)與細(xì)胞組分增加為個(gè)體生長(zhǎng)。群體生長(zhǎng)——群體中個(gè)體數(shù)目標(biāo)增加。能夠用重量、體積、密度或濃度來(lái)衡量。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第2頁(yè)1.單細(xì)胞微生物生長(zhǎng)繁殖生長(zhǎng)：同化作用大于異化作用，細(xì)胞不停增加。繁殖：?jiǎn)渭?xì)胞個(gè)體生長(zhǎng)到一定程度時(shí)，一個(gè)親代細(xì)胞分裂為兩個(gè)大小、性狀與親代細(xì)胞相同子代細(xì)胞，使得個(gè)體數(shù)目增加。世代時(shí)間：細(xì)菌兩次細(xì)胞分裂之間時(shí)間。2.多細(xì)胞微生物生長(zhǎng)繁殖生長(zhǎng)：細(xì)胞數(shù)目增加，個(gè)體數(shù)目不增加。繁殖：細(xì)胞數(shù)目增加，個(gè)體數(shù)目也增加。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第3頁(yè)5.1.2研究微生物生長(zhǎng)方法(一)分批培養(yǎng)(batchculture)1.概念：分批培養(yǎng)是將一定量微生物接種在一個(gè)封閉、盛有一定量液體培養(yǎng)基容器內(nèi)，保持一定溫度、pH和DO，微生物在其中生長(zhǎng)繁殖。培養(yǎng)基一次性加入，不更換。2.細(xì)菌生長(zhǎng)曲線(xiàn)以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以計(jì)數(shù)取得細(xì)菌數(shù)目標(biāo)對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，可得到一條定量描述液體培養(yǎng)基中微生物生長(zhǎng)規(guī)律試驗(yàn)曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)則稱(chēng)為生長(zhǎng)曲線(xiàn)。（growthcurve)。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第4頁(yè)生長(zhǎng)曲線(xiàn)制作將少許單細(xì)胞純培養(yǎng)，接種到一恒定容積新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時(shí)間取樣，測(cè)細(xì)菌細(xì)胞數(shù)目。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌增加數(shù)目對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制所得曲線(xiàn)。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第5頁(yè)微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第6頁(yè)其它名稱(chēng)：遲滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期1.現(xiàn)象：活菌數(shù)幾乎沒(méi)增加，曲線(xiàn)平行于橫軸。2.特點(diǎn)：初始階段：細(xì)菌要適應(yīng)新環(huán)境，細(xì)菌總數(shù)有所降低末期：生長(zhǎng)繁殖速度加緊，細(xì)菌總數(shù)有所增加細(xì)胞內(nèi)RNA尤其是rRNA含量增高，原生質(zhì)嗜堿性增強(qiáng)合成代謝活躍(核糖體、酶類(lèi)、ATP合成加緊),開(kāi)始細(xì)胞分裂對(duì)外界不良條件敏感,(如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化學(xué)藥品)3.原因：適應(yīng)新環(huán)境條件，合成新酶，積累必要中間產(chǎn)物①.停滯期（lagphase）微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第7頁(yè)◆接種群體菌齡：用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久菌種接種時(shí)，其停滯期較短，甚至檢驗(yàn)不到停滯期◆接種量：普通來(lái)說(shuō)，接種量增大可縮短甚至消除停滯期◆培養(yǎng)基成份：

在營(yíng)養(yǎng)成份豐富天然培養(yǎng)基上生長(zhǎng)延滯期比在合成培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí)短；

接種后培養(yǎng)基成份有較大改變時(shí)，會(huì)使延滯期加長(zhǎng)，所以發(fā)酵工業(yè)上盡可能使發(fā)酵培養(yǎng)基成份與種子培養(yǎng)基靠近。◆世代時(shí)間：世代時(shí)間短，即繁殖速度較快菌種停滯期普通較短★影響停滯期長(zhǎng)短原因微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第8頁(yè)

應(yīng)用◆在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡可能縮短延遲期；采取縮短lagphase辦法有：①增加接種量；（群體優(yōu)勢(shì)----適應(yīng)性增強(qiáng)）②采取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久健壯菌種；③調(diào)整培養(yǎng)基成份，在種子培養(yǎng)基中加入發(fā)酵培養(yǎng)基一些成份。④選取繁殖快菌種◆在食品工業(yè)上，盡可能在此期進(jìn)行消毒或滅菌微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第9頁(yè)②.對(duì)數(shù)期（logphase）其它名稱(chēng)：指數(shù)期

現(xiàn)象：細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加，其對(duì)數(shù)與時(shí)間呈直線(xiàn)關(guān)系。

特點(diǎn)：生長(zhǎng)速率常數(shù)最大,世代時(shí)間最短,細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加菌體大小形態(tài)、生理特征等比較一致代謝最旺盛對(duì)不良環(huán)境原因抵抗力強(qiáng)影響原因：菌種、營(yíng)養(yǎng)成份、營(yíng)養(yǎng)物濃度培養(yǎng)溫度、DO、抑制劑世代時(shí)間G=(t2-t1)/[3.3(lgX2-lgX1)]微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第10頁(yè)應(yīng)用意義：①因?yàn)榇藭r(shí)期菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種最正確菌齡；②發(fā)酵工業(yè)上盡可能延長(zhǎng)該期，以到達(dá)較高菌體密度③食品工業(yè)上盡可能使有害微生物不能進(jìn)入此期④是生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等良好材料。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第11頁(yè)③.靜止期（stationaryphase）又稱(chēng)：穩(wěn)定時(shí)、恒定時(shí)或最高生長(zhǎng)久特點(diǎn)：①新增殖細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞死亡數(shù)幾乎相等，微生物生長(zhǎng)速率處于動(dòng)態(tài)平衡，培養(yǎng)基中細(xì)胞數(shù)目到達(dá)最高值。②細(xì)胞分裂速度下降，開(kāi)始積累內(nèi)含物，芽孢桿菌開(kāi)始產(chǎn)芽孢。☆對(duì)于發(fā)酵生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，普通在穩(wěn)定時(shí)后期產(chǎn)物積累到達(dá)高峰，是最正確收獲時(shí)期。原因：對(duì)數(shù)期消耗了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使其濃度降低；有害代謝廢物大量積累(酸、醇、毒素等)；營(yíng)養(yǎng)物百分比失調(diào)，如碳氮比不適當(dāng)；理化條件(pH、DO、氧化還原勢(shì)等)有所改變。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第12頁(yè)④.衰亡期（declinephase）特點(diǎn)：①細(xì)菌利用貯存物進(jìn)行內(nèi)源呼吸(本身溶解)。②細(xì)胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超出新增殖細(xì)胞數(shù)，群體中活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)“負(fù)生長(zhǎng)”。③細(xì)胞內(nèi)顆粒更顯著，細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形。

衰亡期比其它各時(shí)期時(shí)間長(zhǎng)，它長(zhǎng)短也與菌種和環(huán)境條件相關(guān)。產(chǎn)生原因：生長(zhǎng)條件深入惡化，使細(xì)胞內(nèi)分解代謝大大超出合成代謝，繼而造成菌體死亡微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第13頁(yè)分批培養(yǎng)應(yīng)用：序批式間歇曝氣器（SBR）微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第14頁(yè)(二)連續(xù)培養(yǎng)(continousculture)1.概念：在細(xì)菌進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久時(shí)，以一定速率不停地補(bǔ)充新鮮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)以一樣速率排除培養(yǎng)物(含菌體及代謝產(chǎn)物)，讓培養(yǎng)微生物長(zhǎng)時(shí)間地處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久，以利于微生物增殖速率和代謝活性處于某種穩(wěn)定狀態(tài)。單批培養(yǎng)恒濁法恒化法分批培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng) 時(shí)間連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)液lg細(xì)胞數(shù)（個(gè)/ml）連續(xù)培養(yǎng)微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第15頁(yè)2.連續(xù)培養(yǎng)方法分類(lèi)(1)恒濁連續(xù)培養(yǎng)——是經(jīng)過(guò)連續(xù)培養(yǎng)裝置中光電系統(tǒng)控制培養(yǎng)液中菌體濃度恒定，使細(xì)菌生長(zhǎng)連續(xù)進(jìn)行一個(gè)培養(yǎng)方式。應(yīng)用：發(fā)酵工藝采取該法以取得大量菌體和有經(jīng)濟(jì)價(jià)值代謝產(chǎn)物。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第16頁(yè)(2)恒化連續(xù)培養(yǎng)——以恒定流速進(jìn)水，以相同流速流出代謝產(chǎn)物，以維持進(jìn)水中營(yíng)養(yǎng)成份恒定，使細(xì)菌處于最高生長(zhǎng)速率狀態(tài)培養(yǎng)方法。應(yīng)用：污水生物處理(除SBR法)。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第17頁(yè)3.連續(xù)培養(yǎng)運(yùn)行參數(shù)——稀釋率DD＝流動(dòng)速率/容積過(guò)低：新鮮營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充不及時(shí)，造成大量細(xì)菌饑餓而死亡；過(guò)高：生長(zhǎng)速率低于排出速率微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第18頁(yè)5.1.3生長(zhǎng)曲線(xiàn)在污水生物處理中應(yīng)用1.活性污泥生長(zhǎng)曲線(xiàn)①遲緩期②對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久③減速生長(zhǎng)久④內(nèi)源呼吸期微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第19頁(yè)2.活性污泥生長(zhǎng)曲線(xiàn)對(duì)廢水生物處理指導(dǎo)意義

常規(guī)活性污泥法生物吸附法高負(fù)荷活性污泥法延時(shí)曝氣法污泥消化生長(zhǎng)下降階段(減速期和穩(wěn)定時(shí))生長(zhǎng)下降階段(靜止期)對(duì)數(shù)期和減速期內(nèi)源呼吸階段(衰亡期)內(nèi)源呼吸階段微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第20頁(yè)

常規(guī)活性污泥不利用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久微生物而利用靜止期微生物原因：①處于對(duì)數(shù)期微生物代謝活力強(qiáng)，能去除大量有機(jī)物，但對(duì)進(jìn)水有機(jī)物濃度需求高，使出水不易到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)；②處于對(duì)數(shù)期微生物生長(zhǎng)繁殖旺盛，沉淀性能差，致使出水水質(zhì)差；③處于靜止期微生物活力相對(duì)較差，但仍有相當(dāng)活力，去除有機(jī)物效果仍很好；④處于靜止期微生物體內(nèi)積累了大量貯存物，強(qiáng)化了微生物生物吸附能力，自我絮凝、凝合能力強(qiáng)，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第21頁(yè)5.1.4微生物生長(zhǎng)量測(cè)定方法一、細(xì)胞數(shù)目標(biāo)測(cè)定二、微生物生物量測(cè)定微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第22頁(yè)一、細(xì)胞數(shù)目標(biāo)測(cè)定

1.測(cè)定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)①計(jì)數(shù)器直接計(jì)數(shù)②染色涂片計(jì)數(shù)③百分比計(jì)數(shù)法④比濁法

2.測(cè)定活菌數(shù)(間接計(jì)數(shù)法)

微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第23頁(yè)1.測(cè)定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)

①計(jì)數(shù)器(血球計(jì)數(shù)板）測(cè)定法0.052mm2×25適用范圍：測(cè)定個(gè)體較大細(xì)菌或原生動(dòng)物測(cè)定細(xì)胞個(gè)體形態(tài)較小則采取細(xì)菌計(jì)數(shù)板。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第24頁(yè)

1.測(cè)定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)

②涂片染色法1視野菌液(ml)＝(0.01ml

／1cm2)×視野面積(cm2)微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第25頁(yè)1.測(cè)定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)

③百分比計(jì)數(shù)法百分比——樣品菌液與等體積血液混合，觀察二者百分比提問(wèn)：假如平均每個(gè)視野中細(xì)菌數(shù)量/紅血球數(shù)量百分比為5.5：1，則細(xì)菌數(shù)量=？5.5×400萬(wàn)個(gè)/ml=2.2×107個(gè)/mL樣品紅血球數(shù)已知(男性400~500萬(wàn)個(gè)／ml，女性350~450萬(wàn)個(gè)／ml)，平均400萬(wàn)個(gè)/ml細(xì)菌紅血球微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第26頁(yè)

1.測(cè)定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)

④比濁計(jì)數(shù)法濁——細(xì)菌懸浮液濁度細(xì)菌不完全透光，一定范圍內(nèi)細(xì)菌溶液混濁度與細(xì)菌數(shù)量成正比常見(jiàn)儀器：濁度計(jì)、分光光度計(jì)微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第27頁(yè)一、細(xì)胞數(shù)目標(biāo)測(cè)定2.測(cè)定活菌數(shù)(間接計(jì)數(shù)法)①載玻片薄瓊脂層培養(yǎng)計(jì)數(shù)②平板菌落計(jì)數(shù)③液體稀釋培養(yǎng)計(jì)數(shù)④薄膜過(guò)濾計(jì)數(shù)微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第28頁(yè)無(wú)菌水2.活菌計(jì)數(shù)法(間接計(jì)數(shù)法)

平板菌落計(jì)數(shù)法第一步：菌樣巧妙稀釋得到不一樣稀釋度（10-x）菌液菌樣被無(wú)菌水不一樣稀釋倍率后平板培養(yǎng)圖微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第29頁(yè)

10-210-3

10-410-5

各取1ml，均勻涂布于冷固體培養(yǎng)基平板上或與溫?zé)嵋簯B(tài)固體培養(yǎng)基混合冷卻。第三步：培養(yǎng)稀釋度過(guò)低，菌落密集無(wú)法計(jì)數(shù)能夠計(jì)數(shù)，但數(shù)量過(guò)多，費(fèi)時(shí)費(fèi)勁數(shù)量適當(dāng)，統(tǒng)計(jì)計(jì)算，作為結(jié)果數(shù)量太少，誤差原因太大，不做計(jì)數(shù)第二步：接種平板每一個(gè)細(xì)菌會(huì)生成一個(gè)菌落微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第30頁(yè)普通計(jì)數(shù)平板細(xì)菌生長(zhǎng)菌落數(shù)以30~300個(gè)為宜。第四步：計(jì)數(shù)細(xì)菌數(shù)量=？細(xì)菌數(shù)量=數(shù)出菌落數(shù)/稀釋度比如：10-5稀釋度時(shí)菌落數(shù)為125個(gè)細(xì)菌數(shù)量=125/10-5=1.25×107個(gè)/mL

平板計(jì)數(shù)法是采取最廣一個(gè)活菌計(jì)數(shù)法平均微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第31頁(yè)二、微生物生物量測(cè)定

①測(cè)細(xì)胞干重法②含N量測(cè)定法③DNA測(cè)定法④生理指標(biāo)法微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第32頁(yè)5.2微生物生長(zhǎng)因子5.2.1溫度1.溫度對(duì)微生物影響詳細(xì)表現(xiàn)在：影響酶活性。溫度改變影響酶促反應(yīng)速率，最終影響細(xì)胞合成。影響細(xì)胞膜流動(dòng)性。溫度高，流動(dòng)性大，有利于物質(zhì)運(yùn)輸；溫度低，流動(dòng)性降低，不利于物質(zhì)運(yùn)輸，所以，溫度改變影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收與代謝產(chǎn)物分泌。影響物質(zhì)溶解度。對(duì)生長(zhǎng)有影響。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第33頁(yè)2.微生物按溫度需求分類(lèi)3.各類(lèi)微生物生長(zhǎng)適宜溫度微生物最低溫度℃最適溫度℃最高溫度℃嗜冷菌－5～05～1020～30嗜中溫菌5～1025～4045～50嗜熱菌3050～6070～80嗜超熱菌55℃以上70～105110～113微生物原生動(dòng)物放線(xiàn)菌霉菌藻類(lèi)廢水生物處理中微生物適宜溫度℃16～2523～3723～3728～3030左右微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第34頁(yè)4.嗜冷微生物在低溫下生長(zhǎng)機(jī)理①它們體內(nèi)酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活性喪失②主動(dòng)運(yùn)輸物質(zhì)功效良好，能有效地集中必需營(yíng)養(yǎng)物③細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸含量高，低溫下也能保持半流動(dòng)狀態(tài)，能夠進(jìn)行物質(zhì)傳遞微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第35頁(yè)5.低溫對(duì)微生物影響當(dāng)環(huán)境溫度低于微生物最適生長(zhǎng)溫度時(shí)，微生物代謝極其微弱，基礎(chǔ)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)微生物原生質(zhì)結(jié)構(gòu)并未破壞時(shí)，不會(huì)很快造成死亡并能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持活力，當(dāng)溫度提升時(shí)，能夠恢復(fù)正常生命活動(dòng)。應(yīng)用：低溫保藏菌種當(dāng)溫度過(guò)低，造成微生物細(xì)胞凍結(jié)時(shí)，有微生物會(huì)死亡，有些則并不死亡。6.高溫對(duì)微生物影響高溫下蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第36頁(yè)小結(jié)：微生物培養(yǎng)應(yīng)該在最正確溫度范圍進(jìn)行；超出最高溫度會(huì)對(duì)細(xì)菌造成傷害甚至造成死亡；低溫有抑制細(xì)菌作用，能夠讓微生物休眠，但不會(huì)造成死亡。溫度升高時(shí)，活性即可恢復(fù)。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第37頁(yè)5.2.2pH1.環(huán)境pH對(duì)微生物影響◆影響膜表面電荷性質(zhì)及膜通透性，進(jìn)而影響對(duì)物質(zhì)吸收能力?！舾淖兠富钚?、酶促反應(yīng)速率及代謝路徑：如：酵母菌在pH4.5～5產(chǎn)乙醇，在pH6.5以上產(chǎn)甘油、酸?！舡h(huán)境pH值還影響培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)離子化程度，從而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)毒性。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第38頁(yè)2.微生物適宜pH范圍

大多數(shù)細(xì)菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物最適生長(zhǎng)pH＝6.5～7.5，它們能適應(yīng)pH＝4～10之間環(huán)境。微生物種類(lèi)最低pH最適pH最高pH大腸埃希氏菌枯草芽孢桿菌金黃色葡萄球菌黑曲霉放線(xiàn)菌酵母菌霉菌

4.54.54.21.55.01.52.57.4—7.66.0—7.57.0—7.55.0—6.07.0—8.03.0—6.03.8—6.09.08.59.39.010.010.08.0微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第39頁(yè)3.污水生物處理時(shí)pH宜維持在6.5～8.5

①大多數(shù)細(xì)菌、藻類(lèi)、放線(xiàn)菌和原生動(dòng)物在此范圍內(nèi)均能生長(zhǎng)繁殖，有利于細(xì)菌形成菌膠團(tuán)相互凝聚形成良好絮凝體，可取得良好凈化效果；

②pH＜6.5酸性環(huán)境有利于霉菌和酵母菌生長(zhǎng)，若霉菌在活性污泥中大量繁殖，因其不能分泌粘性物質(zhì)于細(xì)胞表面，而降低了活性污泥吸附能力，其絮凝性較差，結(jié)構(gòu)渙散不易沉降，處理效果下降，甚至造成活性污泥絲狀膨脹。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第40頁(yè)4.培養(yǎng)基pH改變?cè)騛分解葡萄糖、乳糖→有機(jī)酸，pH↓b分解蛋白質(zhì)、蛋白胨及氨基酸→NH3和胺類(lèi)，pH↑c(diǎn)細(xì)胞選擇性地吸收陰陽(yáng)離子，pH↑↓處理方法在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)加入緩沖物質(zhì)，如KH2PO4和K2HPO4。

微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第41頁(yè)

在廢水和污泥厭氧消化過(guò)程中，要控制好產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)量，pH很關(guān)鍵，通常應(yīng)控制pH＝6.6～7.6之間，pH＝6.8～7.2為最正確。

城市生活污水、污泥若不含蛋白質(zhì)、氨等物質(zhì)，處理之前就要投加緩沖物質(zhì)；若連續(xù)運(yùn)行則在運(yùn)行期間也應(yīng)投加，以碳酸氫鈉為佳。

pH低工業(yè)廢水可采取霉菌和酵母菌處理，無(wú)需調(diào)整pH，其所引發(fā)絲狀膨脹可經(jīng)過(guò)改革工藝來(lái)處理，如采取生物膜法、接觸氧化法等。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第42頁(yè)小結(jié)：污水生物處理構(gòu)筑物內(nèi)pH控制在6.5～8.5之間；微生物培養(yǎng)基中應(yīng)該加入緩沖物質(zhì)。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第43頁(yè)5.2.3氧化還原電位(Eh)1.微生物與EhEh＞0，氧化環(huán)境，上限為＋820mVEh＜0，還原環(huán)境，下限為－400mV各類(lèi)微生物適宜Eh

對(duì)于好氧生物處理系統(tǒng)，Eh處于+200～+600mV視為正常微生物好氧微生物兼性厭氧微生物專(zhuān)性厭氧微生物Eh(mV)300～400＞100，好氧呼吸＜100，無(wú)氧呼吸－250～－200微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第44頁(yè)2.影響Eh原因氧分壓:氧分壓高，Eh高；氧分壓低，Eh低。pH:pH高，Eh高；pH低，Eh低。3.控制Eh還原劑抗壞血酸、硫二乙醇鈉、硫化氫和鐵等微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第45頁(yè)5.2.4溶解氧DO依據(jù)微生物與分子氧關(guān)系可將微生物分為微生物類(lèi)型最適生長(zhǎng)O2氧分壓(×101kPa)微生物舉例好氧微生物專(zhuān)性好氧微生物strictaerobe0.2多數(shù)細(xì)菌、放線(xiàn)菌和真菌微量好氧微生物microaerophilicbacteria0.003～0.2霍亂弧菌兼性厭氧微生物facultativeaerobe有氧無(wú)氧均無(wú)影響大腸桿菌、釀酒酵母厭氧微生物專(zhuān)性厭氧微生物anaerobeP(O2)＜0.005產(chǎn)甲烷菌耐氧厭氧微生物aerotolerantanaerobe代謝無(wú)需氧，氧存在對(duì)于無(wú)用也無(wú)害乳酸菌微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第46頁(yè)5.2.4.1好氧微生物與氧關(guān)系1.氧對(duì)好氧微生物作用作為微生物好氧呼吸最終電子受體參加甾醇類(lèi)和不飽和脂肪酸生物合成2.溶解氧供給好氧微生物需要氧是溶于水氧，即溶解氧。夏季水溫高，常造成供氧不足，促使絲狀細(xì)菌優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，從而造成活性污泥絲狀膨脹。所以，在活性污泥生物處理中需設(shè)置充氧設(shè)備充氧，如經(jīng)過(guò)葉輪機(jī)械攪拌、鼓風(fēng)曝氣等方式充氧。溶解氧質(zhì)量濃度維持在3～4mg/L為宜。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第47頁(yè)5.2.4.2兼性厭氧微生物與氧關(guān)系1.不一樣氧條件生理狀態(tài)好氧條件：氧化酶活性強(qiáng)，細(xì)胞色素及電子傳遞體系其它組分正常存在；無(wú)氧條件：氧化酶無(wú)活性，細(xì)胞色素和電子傳遞體系其它組分降低或全部喪失。

巴斯德效應(yīng)：指將氧通入正在發(fā)酵酵母菌懸液中，使得發(fā)酵速度下降，葡萄糖消耗速度也顯著下降現(xiàn)象。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第48頁(yè)2.不一樣氧條件下廢水生物處理中微生物供氧正常：好氧微生物和兼性厭氧微生物共同起主動(dòng)作用；供氧不足：好氧微生物不起作用，兼性厭氧微生物起主動(dòng)作用，但有機(jī)物分解不徹底；污水、污泥厭氧消化：兼性厭氧微生物起水解、發(fā)酵作用，將大分子蛋白質(zhì)、脂肪等水解為小分子有機(jī)酸和醇等。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第49頁(yè)3.反硝化細(xì)菌有O2時(shí)：進(jìn)行好氧呼吸缺O(jiān)2時(shí)：進(jìn)行反硝化作用NO3－NO2－N2微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第50頁(yè)5.2.4.3厭氧微生物與氧關(guān)系1.厭氧微生物氧毒害機(jī)制專(zhuān)性厭氧微生物不含有過(guò)氧化氫酶，會(huì)被代謝過(guò)程中產(chǎn)生H2O2殺死；專(zhuān)性厭氧微生物不含有超氧化物歧化酶(SOD)，而被超氧陰離子殺死；2.厭氧微生物培養(yǎng)方法可與兼性厭氧微生物混合培養(yǎng)，以去除O2，確保厭氧環(huán)境。He、H2、N2加入甲基藍(lán)或刃天青指示Eh(顯色表明有O2)封瓶口無(wú)氧培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第51頁(yè)5.2.5太陽(yáng)輻射λ＜1000nm紅外輻射，可被不產(chǎn)氧光合細(xì)菌用作光源；λ＝380～760nm可見(jiàn)光是藍(lán)細(xì)菌、藻類(lèi)進(jìn)行光合作用能源。其余輻射對(duì)微生物都有害。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第52頁(yè)5.2.6水活度與滲透壓5.2.6.1水活度αw水活度αw——表示在一定溫度下，某溶液或物質(zhì)在與一定空間空氣相平衡時(shí)含水量與空氣飽和水量比值，用小數(shù)表示。多數(shù)微生物在αw＝0.95～0.99時(shí)生長(zhǎng)最好。大多數(shù)微生物在αw＝0.60～0.65時(shí)停頓活動(dòng)。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第53頁(yè)5.2.6.2滲透壓滲透壓——當(dāng)兩液面高差產(chǎn)生壓力足夠阻止水再流動(dòng)時(shí)，此時(shí)兩液面高差間壓力即為滲透壓。半透膜清水蔗糖溶液⊿h微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第54頁(yè)溶液濃度決定滲透壓

溶質(zhì)分子或離子數(shù)越多，滲透壓越大同質(zhì)量濃度溶液，溶質(zhì)分子越小，其滲透壓越大離子溶液滲透壓比分子溶液滲透壓大細(xì)菌滲透壓

G＋——(2.0～2.5)MPaG－——(0.5～0.6)MPa微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第55頁(yè)微生物在不一樣滲透壓溶液反應(yīng)

①等滲溶液：形態(tài)大小不變，生長(zhǎng)良好。應(yīng)用：在試驗(yàn)室用ρ(NaCl)＝8.5g/L生理鹽水稀釋菌液。②低滲溶液：水分子大量滲透細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞膨脹，嚴(yán)重者破裂。③高滲溶液：細(xì)胞內(nèi)大量失水，使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。應(yīng)用：用高滲溶液保留食物可預(yù)防腐敗。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第56頁(yè)5.2.7表面張力γγ——是作用在物體表面單位長(zhǎng)度上收縮力γ(H2O)＝7.3×10－4N/mγ(培養(yǎng)基)＝4.5×10－4～6.5×10－4N/m膽汁可降低γ，可用于試驗(yàn)判別肺炎球菌和鏈球菌可用膽酸鹽分離大腸菌群微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第57頁(yè)5.3其它不利環(huán)境因子對(duì)微生物影響5.3.1紫外輻射和電離輻射對(duì)微生物影響一、紫外輻射影響1.紫外輻射對(duì)微生物有致死作用λ＝260nm左右紫外輻射殺菌力最強(qiáng)致死原因：微生物細(xì)胞中核酸、蛋白質(zhì)等對(duì)紫外輻射有尤其強(qiáng)吸收能力，可引發(fā)DNA鏈上兩個(gè)鄰近胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚體(T=T)，使DNA不能復(fù)制，造成死亡。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第58頁(yè)2.復(fù)活現(xiàn)象光復(fù)活——經(jīng)UV照射微生物，隨即暴露于藍(lán)色可見(jiàn)光下，使T=T恢復(fù)正常狀態(tài)，使一個(gè)別受損細(xì)胞恢復(fù)活力。暗復(fù)活——DNA鏈在黑暗條件下進(jìn)行修復(fù)。3.微生物對(duì)紫外輻射抵抗力G＋＞G－芽孢＞營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞4.應(yīng)用殺菌消毒誘變育種微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第59頁(yè)二、電離輻射影響X－射線(xiàn)(λ＝0.1～0.01nm)、γ－射線(xiàn)(λ＝0.01～0.001nm)對(duì)微生物生命活動(dòng)影響表現(xiàn)低劑量照射，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)或引發(fā)微生物發(fā)生變異；高劑量照射，對(duì)微生物有致死作用。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第60頁(yè)5.3.2超聲波超聲波——頻率大于0Hz聲波，能破壞幾乎全部細(xì)菌體。超聲波殺菌效果與其頻率、處理時(shí)間、細(xì)菌大小、形狀和細(xì)菌數(shù)相關(guān)。殺菌機(jī)制:①細(xì)胞內(nèi)含物受到強(qiáng)烈振蕩，膠體發(fā)生絮狀沉淀，凝膠液化或乳化，從而失去生物活性；②溶液受到超聲波作用產(chǎn)生空腔，引發(fā)巨大壓力改變，使細(xì)菌死亡；③溶于溶液中氣體變成無(wú)數(shù)極微小氣泡快速猛烈地沖擊細(xì)菌，使之破裂。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第61頁(yè)應(yīng)用①利用超聲波破壞菌體，制成細(xì)菌裂解液，用于研究細(xì)菌結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、酶活性等；②可利用超聲波從組織中提取病毒；③利用頻率為800～1000kHz超聲波治療疾病微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第62頁(yè)5.3.3重金屬對(duì)微生物影響Hg、Ag、Cu、Pb及其化合物可有效地殺菌和防腐，是蛋白質(zhì)沉淀劑。殺菌機(jī)理：①其與酶－SH結(jié)合，使酶失活；②與菌體蛋白結(jié)合，使之變性或沉淀。質(zhì)量濃度為20～5mg/L二氯化汞對(duì)大多數(shù)細(xì)菌有致死作用。硫酸銅對(duì)真菌和藻類(lèi)殺傷力較強(qiáng)。波多爾液(硫酸銅＋石灰)在農(nóng)業(yè)上可用于預(yù)防一些植物病毒。1L水樣中加10mL質(zhì)量濃度為1g/L硫酸銅溶液可抑制微生物呼吸。質(zhì)量濃度為1～5g/L鉛鹽溶液對(duì)微生物有致死作用。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第63頁(yè)5.3.4極端溫度對(duì)微生物影響1.超高溫致死作用機(jī)理：蛋白質(zhì)和酶蛋白在高溫下發(fā)生不可逆凝固作用；細(xì)胞質(zhì)膜中脂肪受熱溶解使膜產(chǎn)生小孔，引發(fā)細(xì)胞內(nèi)含物泄漏而致死。2.超高溫殺菌效果影響與微生物種類(lèi)、數(shù)量、生理狀態(tài)、芽孢有沒(méi)有及pH都相關(guān)。無(wú)芽孢桿菌比芽孢桿菌不耐熱；營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞比芽孢不耐熱；濕細(xì)菌比干細(xì)菌不抗熱；酸性條件下細(xì)菌易被殺死；幼齡菌比老齡菌易被殺死。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第64頁(yè)3.滅菌和消毒(1)滅菌(sterilization)——經(jīng)過(guò)超高溫或其它物理、化學(xué)原因?qū)⑷课⑸餇I(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和全部芽孢或孢子全部殺死。①干熱滅菌(dryheatsterilization)優(yōu)點(diǎn)：可保持物品干燥缺點(diǎn)：對(duì)于傳熱性差或體積較大物品效果較差應(yīng)用：玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品滅菌②濕熱滅菌(moistheatsterilization)特點(diǎn)：溫度低、時(shí)間短、滅菌效果高相同溫度下，濕熱滅菌效力比干熱滅菌高，原因濕熱情況下，菌體蛋白輕易受熱凝固變性；濕熱穿透力和熱傳導(dǎo)都比干熱強(qiáng)；濕熱蒸汽冷凝會(huì)放出潛熱。微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第65頁(yè)

高壓蒸汽滅菌微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制第66頁(yè)(2)消毒(disinfection)——用物理、化學(xué)原因殺死致病菌(有芽孢和無(wú)芽孢細(xì)菌)，或是殺死全部微生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞或一個(gè)別芽孢。①煮沸消毒將待消毒物品置于水中煮沸15min以上，殺死細(xì)菌所以營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和個(gè)別芽孢。②巴斯德消毒(Pasteurization)常見(jiàn)60～70℃溫度將食品處理15～30min，以除去食品中微生物，同時(shí)保持食品營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味不變。