微生物的生長及其控制

關(guān)于微生物的生長及其控制第1頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三一個微生物細胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行代謝。如果同化作用的速度超過了異化作用個體的生長原生質(zhì)的總量（重量、體積、大?。┚筒粩嘣黾尤绻骷毎M分是按恰當?shù)谋壤鲩L時，則達到一定程度后就會發(fā)生繁殖，引起個體數(shù)目的增加。群體內(nèi)各個個體的進一步生長群體的生長第2頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三生長:微生物細胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行新陳代謝，當同化作用>異化作用時，生命個體的重量和體積不斷增大的過程。繁殖——生命個體生長到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個體，即引起生命個體數(shù)量增加的生物學過程。發(fā)育——從生長到繁殖，是生物的構(gòu)造和機能從簡單到復雜、從量變到質(zhì)變的發(fā)展變化過程，這一過程稱為發(fā)育。生長與繁殖的概念第3頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三個體生長——微生物細胞個體吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行新陳代謝，原生質(zhì)與細胞組分的增加為個體生長。群體生長——群體中個體數(shù)目的增加?？梢杂弥亓?、體積、密度或濃度來衡量。（由于微生物的個體極小，所以常用群體生長來反映個體生長的狀況）個體生長個體繁殖群體生長

群體生長=個體生長+個體繁殖第4頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三微生物的生長及其控制第一節(jié)測定微生物生長繁殖的方法第二節(jié)微生物的生長規(guī)律第三節(jié)影響微生物生長的主要因素第四節(jié)微生物培養(yǎng)法第五節(jié)有害微生物的控制第5頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三純培養(yǎng)(pureculture)——微生物學中把從一個細胞或一群相同的細胞經(jīng)過培養(yǎng)繁殖而得到的后代,稱純培養(yǎng)。描述不同種類、不同生長狀態(tài)的微生物生長情況，需選用不同的測定指標。第一節(jié)測定微生物生長繁殖的方法第6頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三微生物純培養(yǎng)生長的測定方法一、測生長量直接法(干重法，測體積法)間接法（比濁法，碳、氮含量法，其它生理指標）二、計繁殖數(shù)直接法（死、活細胞總數(shù)）血球計數(shù)板、比例計數(shù)法間接法（活菌）平板菌落計數(shù)法、液體稀釋法、膜過濾法第7頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三一、測生長量（微生物生長量和生理指標測定法）1、直接法（1）粗放的測體積法（2）精確的稱干重法將一定量的菌液中的菌體通過離心或過濾分離出來，然后烘干(干燥溫度可采用105℃、100℃或80℃)、稱重。一般干重為濕重的10%～20%，而一個細菌細胞一般重約10-12～10-13g。該法適合菌濃較高的樣品。例：大腸桿菌一個細胞一般重約10–12~10–13g，100ml培養(yǎng)物若得10~90mg干重的細胞。則液體培養(yǎng)物中細胞濃度達到2×109個/ml。第8頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三2、間接法（1）比濁法借助于分光光度計，在一定波長下測定菌懸液的光密度，就可反應出菌液的濃度。原理：在一定范圍內(nèi)，菌懸液中的細胞濃度與混濁度成正比，即與光密度成正比，菌數(shù)越多，光密度越大。特點：快速、簡便。第9頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（2）生理指標法測含氮量

蛋白質(zhì)是細胞的主要物質(zhì)，含量穩(wěn)定，而氮是蛋白質(zhì)的主要成分，通過測含氮量就可推知微生物的濃度。一般細菌含氮量為干重的12.5%，酵母菌為7.5%，霉菌為6.0%，根據(jù)一定體積培養(yǎng)液中的含氮量再乘以6.25，就可測得粗蛋白的含量:

N×6.25=Pr其他方法含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、產(chǎn)CO2、產(chǎn)酸、產(chǎn)熱、粘度等，都可用于生長量的測定。第10頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三血球計數(shù)板法（死、活細胞在內(nèi)的總菌數(shù)）

二、計繁殖數(shù)（單細胞微生物細胞數(shù)目的檢測法）（一）直接法如用特殊染料對菌體進行染色后，再用光學顯微鏡計數(shù)，可作活菌計數(shù)和總菌計數(shù)。第11頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（二）間接法——活菌計數(shù)法（1）平板菌落計數(shù)法第12頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三菌落形成單位（colonyformingunit,cfu）一定菌樣中的單個微生物經(jīng)培養(yǎng)后，形成的單菌落。根據(jù)每皿上形成的cfu數(shù)乘上稀釋度即可推算出菌樣的含菌數(shù)。第13頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（2）厭氧菌的菌落計數(shù)法

亨蓋特滾管培養(yǎng)法。半固體深層瓊脂法。第14頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)微生物的生長規(guī)律一、微生物的個體生長和同步生長二、單細胞微生物的典型生長曲線三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)四、微生物的高密度培養(yǎng)

第15頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三由于微生物細胞極其微小，研究其個體生長存在著技術(shù)上的困難（用電子顯微鏡和同步培養(yǎng)技術(shù)）。同步生長（synchronousgrowth）：一個細胞群體中各個細胞都在同一時間進行分裂的狀態(tài)，稱為同步生長。同步培養(yǎng)技術(shù)：獲得同步生長的技術(shù)。同步細胞：進行同步分裂的細胞稱為同步細胞。同步細胞群體在任何一時刻都處在細胞周期的同一相，彼此間形態(tài)、生化特征都很一致，因而是細胞學、生理學和生物化學等研究的良好材料。一、微生物的個體生長和同步生長第16頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三獲得同步生長的方法：獲得同步生長的方法主要有兩類：環(huán)境條件誘導法：抗生素、變換溫度、光線、培養(yǎng)基等。造成與正常細胞周期不同的周期變化。機械篩選法：選擇性過濾、梯度離心或膜洗脫法。物理方法，隨機選擇，不影響細胞代謝。第17頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

硝酸纖維素膜法原理：一些細菌細胞會緊緊粘附于具不同電荷的硝酸纖維微孔濾膜上。步驟：菌懸液通過微孔濾膜，細胞吸附其上；反置濾膜，以新鮮培養(yǎng)液通過濾膜，洗掉浮游細胞；除去起始洗脫液后就可以得到剛剛分裂下來的新生細胞，即為同步培養(yǎng)。

★這種細胞在培養(yǎng)過程中，一般經(jīng)2–3個分裂周期就會喪失其同步性。

第18頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三二、單細胞微生物的典型生長曲線

生長曲線：定量描述液體培養(yǎng)基中微生物群體生長規(guī)律的實驗曲線?！顔渭毎⑸镏饕毦徒湍妇?，其群體生長是以群體中細胞數(shù)量的增加來表示的。☆由一個細胞分裂成為兩個細胞的時間間隔稱為世代，一個世代所需的時間就是代時（Ｇenerationtime,G），代時也就是群體細胞數(shù)目擴大一倍所需時間，有時也稱為倍增時間?！钌L速率常數(shù)：每小時分裂次數(shù)，用R表示。第19頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

右圖表示的是一個細胞經(jīng)過若干代分裂后的情況。如圖可見，每經(jīng)過一個代時，細胞數(shù)目就增加一倍，呈指數(shù)增加，因而被稱為指數(shù)生長，這就是單細胞群體生長的特征。即：X2=X1?2n第20頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三將少量單細胞的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時間取樣，測菌細胞數(shù)目。以培養(yǎng)時間為橫坐標，以細菌增長數(shù)目的對數(shù)為縱坐標，繪制所得的曲線。生長曲線的制作第21頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三☆以細菌為例介紹無分支單細胞微生物群體生長規(guī)律，其結(jié)論也基本適用于酵母菌?！钌L曲線代表了單細胞微生物在新的環(huán)境中從開始生長、分裂直至死亡的整個動態(tài)變化過程。☆每種單細胞微生物都有各自的典型生長曲線，但它們的生長過程卻有著共同的規(guī)律性。一般可以將生長曲線劃分為四個時期。第22頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三典型生長曲線

（Growthcurve）

延滯期對數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期時期的劃分：按照生長速率常數(shù)R（growthraceconstant）的不同第23頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三又稱：停滯期、調(diào)整期、適應期1.現(xiàn)象：活菌數(shù)沒增加，曲線平行于橫軸。2.特點：生長速率常數(shù)R=0細胞形態(tài)變大或增長細胞內(nèi)RNA特別是rRNA含量增高，原生質(zhì)嗜堿性增強合成代謝活躍（核糖體、酶類、ATP合成加快），易產(chǎn)生誘導酶對外界不良條件敏感，（如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化學藥物）3.原因：適應新的環(huán)境條件，合成新的酶，積累必要的中間產(chǎn)物（一）延滯期（lagphase）第24頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三認識延遲期的特點及形成原因?qū)嵺`的指導意義：◆在發(fā)酵工業(yè)上需設法盡量縮短延遲期，措施有：①接種齡：采用對數(shù)生長期的健壯菌種；②增加接種量；一般來說，接種量增大可縮短甚至消除延遲期（發(fā)酵工業(yè)上一般采用1/10的接種量）；

③調(diào)整培養(yǎng)基的成分，應適當豐富，且發(fā)酵培養(yǎng)基成分盡量與種子培養(yǎng)基的成分接近。第25頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（二）對數(shù)期（logarithmicphase，指數(shù)期）

在生長曲線中，緊接著延滯期的一段細胞數(shù)目以幾何級數(shù)增長的時期。其對數(shù)與時間呈直線關(guān)系。

1、指數(shù)期的特點：

生長速率常數(shù)R最大，即代時最短;

細胞進行平衡生長，菌體大小、形態(tài)、生理特征等比較一致;

酶系活躍，代謝最旺盛;

細胞對理化因素較敏感。第26頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三2、指數(shù)期中的的三個重要參數(shù)繁殖代數(shù)（n）

指數(shù)生長方式：1、2、4、8……2n

設接種時細胞數(shù)為x1,時間為t1,到時間t2后，繁殖n代，細胞數(shù)為x2，它們之間的相互關(guān)系為：

x2=x1·2n以對數(shù)表示：㏒x2=㏒x1+n㏒2∴n==3.322(㏒x2-㏒x1)

㏒x2-㏒x1㏒2第27頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三x2x1t2t1培養(yǎng)時間Lg細胞數(shù)/mlt2-t13.322(lgx2-lgx1)生長速率常數(shù)R=t2-t13.322(lgx2-lgx1)代時G=繁殖代數(shù)n=3.322(lgx2-lgx1)第28頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三★代時在不同種微生物中的變化很大，多數(shù)微生物的代時為1~3h，然而有些快速生長的微生物的代時還不到10min,而另一些微生物的代時卻可長達幾小時或幾天；★另外，同一種微生物，在不同的生長條件下其代時的長短也不同；但是，在一定條件下，每一種微生物的代時是恒定的，因此它是微生物菌種的一個重要特征。第29頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三一些細菌的代時菌名 培養(yǎng)基 培養(yǎng)溫度 代時E.coli（大腸桿菌） 肉湯 37℃ 17minE.coli 牛奶 37 12.5 Enterobacteraerogenes（產(chǎn)氣腸細菌） 肉湯或牛奶37 16~18 E.aerogenes 組合 37 29~44B. Cereus（蠟狀芽孢桿菌） 肉湯 30 18B.thermophilus（嗜熱芽孢桿菌） 肉湯 55 18.3Lactobacillusacidophilus（嗜酸乳桿菌） 牛奶 37 66~87Streptococcuslactis（乳酸鏈球菌） 牛奶 37 26S.lactis 乳糖肉湯 37 48Azotobacterchroococcum（褐球固氮菌） 葡萄糖 25 344~46 Mycobacteriumtuberculosis（結(jié)核分枝桿菌）組合 37 792~93 Nitrobacteragilis（活躍硝化桿菌） 組合 27 1200第30頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三3．影響指數(shù)期微生物代時長短的因素（1）菌種：不同菌種其代時差別極大。（2）營養(yǎng)成分：同一種微生物，在營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基上生長時，其代時較短，反之則長。（3）營養(yǎng)物濃度：既影響微生物的生長速率，又影響它的生長總量。（濃度0.1~2.0mg/mL影響生長速率，濃度2.0~8.0mg/mL時影響最終產(chǎn)量）（4）培養(yǎng)溫度：溫度對微生物的生長速率明顯的影響。第31頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三營養(yǎng)物濃度與對數(shù)期生長速率和產(chǎn)量作用方式：影響微生物的生長速率和總生長量。生長限制因子：凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長速率和菌體產(chǎn)量的營養(yǎng)物就稱生長限制因子。8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收獲量受影響生長速度和最大收獲量受影響時間細胞數(shù)或菌體量第32頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三應用意義：指數(shù)期的微生物具有整個群體的生理特性一致、細胞各成分平衡增長和生長速率恒定等優(yōu)點，是：（1）用作代謝、生理等研究的良好材料；（2）是增殖噬菌體的最適宿主；（3）是發(fā)酵工業(yè)中用種子的最佳材料。（4）進行染色、形態(tài)觀察等的良好材料。第33頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（三）穩(wěn)定期（stationaryphase，恒定期、最高生長期）1．特點：（1）R=0，即處于新繁殖的細胞數(shù)與衰亡的細胞數(shù)相等，或正生長與負生長相等的動態(tài)平衡之中。培養(yǎng)物中的細胞數(shù)目達到最高值。（2）菌體產(chǎn)量達到了最高點；第34頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（3）菌體產(chǎn)量與營養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出有規(guī)律的比例關(guān)系（可用生長產(chǎn)量常數(shù)Y——生長得率來表示：表示微生物對基質(zhì)利用效率的高低。Y=菌體干重/消耗營養(yǎng)物質(zhì)的濃度

根據(jù)產(chǎn)量常數(shù)可確定微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需要量意義：消耗每g或mol營養(yǎng)物質(zhì)所產(chǎn)生的菌體干重（g）。（4）細胞內(nèi)開始積聚糖原、異染顆粒和脂肪等內(nèi)含物；（5）芽孢桿菌一般在這時開始形成芽孢；（6）通過復雜的次生代謝途徑合成抗生素等對人類有用的各種次生代謝物（穩(wěn)定期產(chǎn)物）。Y=x–x0C0

–C=x–x0C0第35頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三2．穩(wěn)定期到來的原因（1）營養(yǎng)物尤其是生長是限制因子耗盡；（2）營養(yǎng)物的比例失調(diào)；（3）酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產(chǎn)物的累積；（4）pH、氧化還原勢等物理化學條件越來越不適宜；等等.第36頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三3．生產(chǎn)實踐的重要指導意義（1）對以生產(chǎn)菌體或菌體生長相平行的代謝產(chǎn)物的最佳收獲期；（2）是對維生素、堿基、氨基酸等物質(zhì)進行生物測定的最佳測定時期；（3）通過對穩(wěn)定期到來原因的研究，促進了連續(xù)培養(yǎng)原理的提出和工藝、技術(shù)的創(chuàng)建。第37頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（四）衰亡期（declinephase）1、特點：（1）細胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超過新增殖的細胞數(shù)，群體中的活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)“負生長”（

R＜0）

；（2）細胞內(nèi)顆粒更明顯，細胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形；（3）因菌體本身產(chǎn)生的水解酶及代謝產(chǎn)物的作用，使菌體死亡、自溶等，發(fā)生自溶的菌生長曲線表現(xiàn)為向下跌落的趨勢。（4）有的微生物合成或釋放對人類有益的抗生素等次生代謝（5）芽孢桿菌在此期釋放芽孢；等等。衰亡期比其他各時期時間長，它的長短也與菌種和環(huán)境條件有關(guān)。2、產(chǎn)生原因：生長條件的進一步惡化，使細胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導致菌體的死亡第38頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三絲狀微生物的群體生長絲狀微生物的純培養(yǎng)采用孢子接種，在液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)或深層通氣加攪拌培養(yǎng)，菌絲體通過斷裂繁殖不形成產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)。以菌絲干重作為衡量生長的指標，即以時間為橫坐標，以菌絲干重為縱坐標，繪制生長曲線。培養(yǎng)時間與菌絲體干重的立方根成直線關(guān)系?？煞譃槿齻€階段：1、停滯期（生長延滯期）2、迅速生長期（快速生長期）3、衰亡期（生長衰退期）第39頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三1、生長停滯期:造成生長停滯的原因一是孢子萌發(fā)前真正的停滯狀態(tài)，另一種是生長已經(jīng)開始，但還無法測定。2、迅速生長期:菌絲體干重迅速增加，其立方根與時間呈直線關(guān)系，菌絲干重不以幾何級數(shù)增加，沒有對數(shù)生長期。生長主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長和出現(xiàn)分支、斷裂等，此時期的菌體呼吸強度達到高峰，有的開始積累代謝產(chǎn)物。3、衰退期:菌絲體干重下降，到一定時期不再變化。大多數(shù)次級代謝產(chǎn)物在此期合成，大多數(shù)細胞都出現(xiàn)大的空泡。有些菌絲體還會發(fā)生自溶菌絲體，這與菌種和培養(yǎng)條件有關(guān)。絲狀微生物的群體生長第40頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）分批培養(yǎng)（batchculture）：將微生物置于一定容積的定量的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)基一次性加入。不再補充和更換，最后一次性收獲。連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）：在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質(zhì)，同時排除含菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時間地處于對數(shù)生長期，以利于微生物的增殖速度和代謝活性處于某種穩(wěn)定狀態(tài)。連續(xù)培養(yǎng)理論基礎：由于對典型生長曲線中穩(wěn)定期到來原因的認識，采取相應有效措施推遲其來臨，從而發(fā)展出現(xiàn)在的連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)。第41頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三當微生物在單批培養(yǎng)方式下生長達到對數(shù)期后期時，一方面以一定的速度流進新鮮培養(yǎng)基并攪拌，另一方面以溢流方式流出培養(yǎng)液，使培養(yǎng)物達到動態(tài)平衡，其中的微生物就能長期保持對數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。單批培養(yǎng)恒濁法恒化法單批培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng) 時間連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)液lg細胞數(shù)（個/ml）連續(xù)培養(yǎng)（一）連續(xù)培養(yǎng)原理第42頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三連續(xù)培養(yǎng)器按控制方式分按培養(yǎng)器的級數(shù)分按細胞狀態(tài)分按用途分內(nèi)控制（控制菌體密度）：恒濁器外控制（控制培養(yǎng)液流速、以控制生長速率）：恒化器單級連續(xù)培養(yǎng)器多級連續(xù)培養(yǎng)器一般連續(xù)培養(yǎng)器固定化細胞連續(xù)培養(yǎng)器實驗室科研用：連續(xù)培養(yǎng)器發(fā)酵生產(chǎn)用：連續(xù)發(fā)酵罐（二）連續(xù)培養(yǎng)器第43頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（三）連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)1、恒化連續(xù)培養(yǎng)概念：以恒定流速使營養(yǎng)物質(zhì)濃度恒定而保持微生物始終在低于其最高生長速率的條件下達到連續(xù)培養(yǎng)。原理：通過控制某一種營養(yǎng)物濃度（如碳、氮源、生長因子等），使其始終成為生長限制因子，而達到控制培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長速率條件下進行生長繁殖。特點：維持營養(yǎng)成分的亞適量，控制微生物生長速率。菌體生長速率恒定，菌體均一、密度穩(wěn)定，產(chǎn)量低于最高菌體產(chǎn)量。應用范圍：實驗室科學研究第44頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三恒化器（Chemostat或bactogen）第45頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三概念：根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長密度，借光電控制系統(tǒng)來控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體高密度、生長速度恒定的微生物細胞。原理：通過調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入的速度和培養(yǎng)物流出的速度來維持菌液濃度不變,即濁度不變。當濁度高時，使新鮮培養(yǎng)基的流速加快，濁度降低，則減慢培養(yǎng)基的流速。特點：基質(zhì)過量，微生物始終以最高速率進行生長，并可在允許范圍內(nèi)控制不同的菌體密度；但工藝復雜，煩瑣。2、恒濁培養(yǎng)使用范圍：用于生產(chǎn)大量菌體、生產(chǎn)與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物，如乳酸、乙醇等。第46頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物應用范圍恒濁器菌體密度（內(nèi)控制）無限制生長因子不恒定最高大量菌體或與菌體形成相平行的產(chǎn)物生產(chǎn)為主恒化器培養(yǎng)基流速（外控制）有限制生長因子恒定低于最高不同生長速率的菌體實驗室為主恒濁器與恒化器的比較第47頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（四）連續(xù)發(fā)酵（continuousfermentation）將連續(xù)培養(yǎng)用于發(fā)酵，即為連續(xù)發(fā)酵。相對于單批發(fā)酵而言。SCP的生產(chǎn)、乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的發(fā)酵、石油脫蠟、污水處理等應用。優(yōu)點：

高效，簡化了操作裝料、滅菌、出料、清洗發(fā)酵罐等單元操作；自控：便于利用各種儀表進行自動控制；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；節(jié)約大量動力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、電的負荷均衡合理。缺點：菌種易于退化；易于遭到雜菌污染；營養(yǎng)物利用率低于單批培養(yǎng)。連續(xù)發(fā)酵的生產(chǎn)時間受以上因素限制，一般只能維持數(shù)月~1年。第48頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三指微生物在液體培養(yǎng)基中細胞群體密度超過常規(guī)培養(yǎng)10倍以上時的生長狀態(tài)或培養(yǎng)技術(shù)?，F(xiàn)代高密度培養(yǎng)技術(shù)主要是用于基因工程菌生產(chǎn)多肽類藥物。選取最佳培養(yǎng)基成分和各成分含量補料（采用逐量流加的方式進行）提高溶解氧的濃度防止有害代謝產(chǎn)物的生成四、微生物的高密度培養(yǎng)（高密度發(fā)酵）高密度培養(yǎng)的具體方法：第49頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三應用：用基因工程菌生產(chǎn)多肽類貴重藥物（胰島素、白細胞介素、干擾素、生長激素等）。不同菌種和同種不同菌株間，達到高密度的水平差別很大。E.coli可達174~175g(濕重)/L，理論值可達200g/L，甚至400g/L

。目前被用于高密度培養(yǎng)的只有大腸桿菌和釀酒酵母。第50頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)影響微生物生長的主要因素影響微生物生長的外界因素很多，除了營養(yǎng)因素之外，還有許多物理化學因素，如：O2、溫度、pH值、水活度、滲透壓、Eh、輻射、UV、電離輻射、超聲波、化學藥劑等

。第51頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三本節(jié)主要內(nèi)容：一、溫度對微生物生長的影響二、氧氣對微生物生長的影響三、pH值對微生物生長的影響第52頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三溫度是影響微生物生長繁殖的最重要因素之一。溫度對微生物的影響具體表現(xiàn)在直接影響細胞內(nèi)的各種生化反應：影響酶活性，溫度變化影響酶促反應速率，最終影響細胞合成。影響細胞膜的流動性，溫度高，流動性大，有利于物質(zhì)的運輸，溫度低，流動性降低，不利于物質(zhì)運輸，因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌。影響物質(zhì)的溶解度，對生長有影響。一、溫度對微生物生長的影響第53頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三從微生物整體來看:生長的溫度范圍一般在-10℃~100℃極端下限為-30℃，極端上限為105~300℃但對于特定的某一種微生物：只能在一定溫度范圍內(nèi)生長（寬溫微生物、窄溫微生物）。在這個范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長溫度三基點，即最低、最適、最高生長溫度。最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養(yǎng)溫度。處于最適生長溫度時，生長速度最快，代時最短。超過最低生長溫度時，微生物不生長，溫度過低，甚至會死亡。超過最高生長溫度時，微生物不生長，溫度過高，甚至會死亡。（一）微生物生長溫度的三基點第54頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為三個類型：（二）微生物生長溫度類型低溫型微生物（嗜冷微生物）：＜20℃

（一般為15℃

）。

中溫型微生物（嗜溫微生物）：20～45℃

，室溫菌約25℃

，體溫菌約37℃

。高溫型微生物（嗜熱微生物）：＞45℃

，一般50～60℃

。

第55頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三低溫型微生物：最適生長溫度在5~20℃,主要分布在地球的兩極、冷泉、深海、冷凍場所及冷藏食品中。中溫型微生物：最適生長溫度為20℃~40℃，大多數(shù)微生物屬于此類。室溫型主要為腐生或植物寄生，在植物或土壤中。體溫型主要為寄生，在人和動物體內(nèi)。高溫型微生物：最適生長溫度為50℃~60℃,主要分布在溫泉、堆肥和土壤中。第56頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

菌名 生長溫度 發(fā)酵溫度 累積產(chǎn)物溫度 （℃） （℃） （℃）

Streptococcusthermophilus 37 47 37S.lactis 34 40 產(chǎn)細胞：25~30

產(chǎn)乳酸：30Streptomycesgriseus 37 28 _Corenybacteriumpekinense 32 33~35 _Clostridiumacetobutylicum 37 33 _Peniciliumchrysogenum 30 25 20以青霉素的生產(chǎn)為例：培養(yǎng)165小時采用分段控制溫度的方法，其青霉素產(chǎn)量比始終在30℃培養(yǎng)提高了14.7%。分段控制方式：0~5小時，30℃；5~40小時，25℃；40~125小時，20℃；125~165小時，25℃?！锊煌砩^程的最適溫度微生物不同生理活動要求不同溫度最適生長溫度≠發(fā)酵速度快、積累代謝產(chǎn)物多第57頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三1、高溫對微生物的影響高溫下蛋白質(zhì)不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞細胞結(jié)構(gòu)（溶菌）。微生物對熱的耐受力與以下因素有關(guān):（1）微生物種類及發(fā)育階段嗜熱菌比其它類型的菌體抗熱有芽孢的細菌比無芽孢的菌抗熱微生物的繁殖結(jié)構(gòu)比營養(yǎng)結(jié)構(gòu)抗熱性強老齡菌比幼齡菌抗熱（三）高溫與低溫對微生物的影響第58頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（2）微生物對熱的耐受力還受環(huán)境條件的影響與培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分有關(guān)——培養(yǎng)基中蛋白質(zhì)含量高時比較耐熱.與pH有關(guān)——pH適宜時不易死亡，pH不適宜時，容易死亡.與水分有關(guān)——含水量大時容易死亡，含水量小時不容易死亡.與含菌量有關(guān)——含菌量高，抗熱性增強，含菌量低，抗熱性差。與熱處理時間有關(guān)——熱處理時間長，微生物易死亡。第59頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

當環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時，微生物的生長繁殖停止，當微生物的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)并未破壞時，不會很快造成死亡并能在較長時間內(nèi)保持活力，當溫度提高時，可以恢復正常的生命活動。低溫保藏菌種就是利用這個原理。一些細菌、酵母菌和霉菌的瓊脂斜面菌種通常可以長時間地保藏在4℃的冰箱中。當溫度過低，造成微生物細胞凍結(jié)時，有的微生物會死亡，有些則并不死亡。2、低溫對微生物的影響第60頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三造成死亡的原因：①凍結(jié)時細胞水分變成冰晶，冰晶對細胞膜產(chǎn)生機械損傷，膜內(nèi)物質(zhì)外漏。②凍結(jié)過程造成細胞脫水。凍結(jié)速度對冰晶形成有很大影響，緩慢凍結(jié)，形成的冰晶大，對細胞損傷大；快速凍結(jié)，形成的冰晶小、分布均勻，對細胞的損傷小，因此，利用快速凍結(jié)可以對一些菌種進行凍結(jié)保藏，一般情況下在菌懸液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護劑等可對菌種進行長期保藏。第61頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三氧對微生物的生命活動有著極其重要的影響，微生物對氧的需要和耐受力在不同的類群中變化很大，根據(jù)微生物與氧的關(guān)系,可把它們分為幾種類群:

專性好氧菌好氧菌

微好氧菌兼性厭氧菌耐氧厭氧菌

厭氧菌

(專性)厭氧菌二、氧氣對微生物生長的影響五類與氧關(guān)系不同的微生物在半固體瓊脂柱中的生長狀態(tài)（模式圖）第62頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三氧濃度對不同微生物生長的影響第63頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三嚴格厭氧微生物并不是被氣態(tài)的氧所殺死，而是由于不能解除某些氧代謝產(chǎn)物的毒性而死亡。在氧還原為水的過程中，可形成某些有毒的中間產(chǎn)物，例如，過氧化氫（H2O2）、超氧陰離子（O2·

）等。超氧陰離子為活性氧，兼有分子和離子的性質(zhì)，反應力極強，極不穩(wěn)定，可破壞膜和重要生物大分子，對微生物造成毒害或致死。好氧微生物具有降解這些產(chǎn)物的酶，如過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶等，而嚴格厭氧菌缺乏SOD，故易被生物體內(nèi)極易產(chǎn)生的超氧陰離子自由基毒害致死。厭氧菌的氧毒害機制——SOD學說：第64頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三 H2O+O22O2·+2H+ O2+H2O2 2H2OO2+e O2·(·O2)超氧陰離子在細胞內(nèi)可由酶促或非酶促形成。超氧物陰離子歧化酶（SOD）是在生物進化中發(fā)展出來的一種自我保護方式。兼性厭氧菌E.coli在發(fā)生SOD缺失突變后，就會變成一種“嚴格厭氧菌”。生物體中超氧陰離子的形成與去除12SOD好氧生物和耐氧細菌過氧化氫酶好氧生物過氧化物酶NADH2 NAD耐氧菌第65頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三專性好氧菌（strictaerobe）必須在有分子氧的條件下才能生長，有完整的呼吸鏈，以分子氧作為最終氫受體，細胞含有超氧物歧化酶（SOD，）和過氧化氫酶。絕大多數(shù)真菌、多數(shù)細菌和放線菌。在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時靠呼吸產(chǎn)能，無氧時接發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能；細胞含有SOD和過氧化氫酶。許多酵母菌和不少細菌。微好氧菌（microaerophilicbacteria）只能較低的氧分壓下才能正常生長，通過呼吸鏈并以氧為最終氫受體而產(chǎn)能?；魜y弧菌、發(fā)酵單胞菌屬、彎曲菌屬等。兼性好氧菌（facultativeaerobe）第66頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三耐氧菌（aerotolerantanaerobe）可在分子氧存在下進行厭氧生活的厭氧菌。生活不需要氧，分子氧也對它無毒害。不具有呼吸鏈，依靠專性發(fā)酵獲得能量。細胞內(nèi)存在SOD和過氧化物酶，但缺乏過氧化氫酶。厭氧菌（anaerobe）分子氧對它有毒害，短期接觸空氣，也會抑制其生長甚至致死；在空氣或含有10%CO2的空氣中，在固體培養(yǎng)基表面上不能生長，只有在其深層的無氧或低氧化還原電勢的環(huán)境下才能生長；生命活動所需能量通過發(fā)酵、無氧呼吸、循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵提供；細胞內(nèi)缺乏SOD和細胞色素氧化酶，大多數(shù)還缺乏過氧化氫酶。第67頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三各類菌所含對氧解毒酶

專性好氧菌SOD，過氧化氫酶兼性厭氧菌SOD，過氧化氫酶專性厭氧菌二種酶均無微好氧菌少量SOD耐氧菌SOD，過氧化物酶第68頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三在培養(yǎng)不同類型的微生物時，要采用相應的措施保證不同微生物的生長。培養(yǎng)好氧微生物：需振蕩或通氣，保證充足的氧氣。培養(yǎng)專性厭氧微生物：需排除環(huán)境中的氧氣，同時在培養(yǎng)基中添加還原劑，降低培養(yǎng)基中的氧化還原電位勢。培養(yǎng)兼性厭氧或耐氧微生物：可深層靜止培養(yǎng)。第69頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三◆影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進而影響對物質(zhì)的吸收能力?！舾淖兠富?、酶促反應的速率及代謝途徑：如：酵母菌在pH4.5～5產(chǎn)乙醇，在pH6.5以上產(chǎn)甘油、酸。◆環(huán)境pH值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)的毒性。三、pH值對微生物生長影響

（一）環(huán)境pH值對微生物生長的影響第70頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三微生物的生長pH值范圍極廣，從pH<2~>10都有微生物能生長。但是絕大多數(shù)種類都生活在pH5.0~9.0之間。微生物生長的pH值三基點：各種微生物都有其生長的最低、最適和最高pH值。低于最低、或超過最高生長pH值時，微生物生長受抑制或?qū)е滤劳觥＃ǘ?不同微生物對pH要求不同第71頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三不同的微生物最適生長的pH值不同，根據(jù)微生物生長的最適pH值，將微生物分為：

嗜堿微生物：硝化細菌、尿素分解菌、多數(shù)放線菌耐堿微生物：許多鏈霉菌中性微生物：絕大多數(shù)細菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫桿菌屬耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌第72頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

微生物名稱 pH值 最低最適最高Thiobacillusthiooxidans氧化硫硫桿菌

0.5 2.0~3.5 6.0Lactobacillusacidophilus嗜酸乳桿菌

4.0~4.65.8~6.6 6.8Rhizobiumjaponicum大豆根瘤菌

4.2 6.8~7.0 11.0Azotobacterchroococcum圓褐固氮

4.5 7.4~7.6 9.0Nitrosomonassp.硝化單胞菌

7.0 7.8~8.6 9.4Acetobacteraceti醋化醋桿菌

4.0~4.55.4~6.3 7.0~8.0Staphylococcusaureus

金黃葡球菌

4.27.0~7.5 9.3Chlorobiumlimicola泥生綠菌

6.0 6.8 7.0Thurmusaquaticus水生棲熱菌

6.07.5~7.8 9.5Aspergillusniger黑曲霉

1.55.0~6.0 9.0一般放線菌 5.0 7.0~8.0 10.0一般酵母菌 3.05.0~6.08.0不同微生物的生長pH值范圍第73頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

微生物種類最低pH最適pH最高pH大腸桿菌枯草芽孢桿菌金黃色葡萄球菌黑曲霉一般放線菌一般酵母菌

4.34.54.21.55.03.06.0—8.06.0—7.57.0—7.55.0—6.07.0—8.05.0—6.09.58.59.39.0108.0

一些常見微生物生長的pH值范圍第74頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三同一種微生物在不同的生長階段和不同生理生化過程中，對環(huán)境pH值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌

在pH值=5.5—7.0時，以菌體生長為主在pH值=4.3—5.3時，進行丙酮丁醇發(fā)酵同一種微生物由于環(huán)境pH值不同，可能積累不同的代謝產(chǎn)物。例如：黑曲霉pH值=2～3時，產(chǎn)物以檸檬酸為主，只產(chǎn)少量草酸。pH值在7左右時，產(chǎn)物以草酸為主，只產(chǎn)少量檸檬酸。第75頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

幾種抗生素產(chǎn)生菌的生長與發(fā)酵的最適pH

微生物 生長最適pH 合成抗生素最適pH

灰色鏈霉菌 6.3~6.9 6.7~7.3

紅霉素鏈霉菌 6.6~7.0 6.8~7.3

產(chǎn)黃青霉 6.5~7.2 6.2~6.8

金霉素鏈霉菌 6.1~6.6 5.9~6.3

龜裂鏈霉菌 6.0~6.6 5.8~6.1

灰黃青霉 6.4~7.0 6.2~6.5第76頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（三）微生物細胞內(nèi)的pH值雖然微生物生活的環(huán)境pH值范圍較寬，但是其細胞內(nèi)的pH值卻相當穩(wěn)定，一般都接近中性。這種維持細胞內(nèi)穩(wěn)定中性pH值的特性能夠保持細胞內(nèi)各種生物活性分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和細胞內(nèi)酶所需要的最適pH值。微生物胞內(nèi)酶的最適pH值一般為中性，胞外酶的最適pH值接近環(huán)境pH值。第77頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（四）微生物的生命活動對環(huán)境pH值的影響微生物在生長過程中也會使外界環(huán)境的pH值發(fā)生改變，原因：由于有機物分解：分解糖類、脂肪等，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH值下降；分解蛋白質(zhì)、尿素等，產(chǎn)生堿性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH值上升由于無機鹽選擇性吸收：銨鹽吸收（(NH4)2SO4H2SO4），pH↓硝酸鹽吸收(NaNO3NaOH)，pH↑★培養(yǎng)過程中調(diào)節(jié)pH值的措施過酸時：加入堿或適量氮源，提高通氣量。過堿時：加入酸或適量碳源，降低通氣量。NH4+被吸收NO3+被吸收★配制培養(yǎng)基時調(diào)整pH值的措施第78頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三第四節(jié)微生物培養(yǎng)法一、良好的微生物培養(yǎng)裝置的基本條件二、實驗室培養(yǎng)法三、生產(chǎn)實踐中培養(yǎng)微生物的裝置第79頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三1、按微生物的生長規(guī)律進行科學的設計，提供豐富、均勻的營養(yǎng)物質(zhì)。2、保證微生物獲得適宜的溫度和良好的O2條件。3、為微生物提供適宜的理化條件。4、

嚴防雜菌的污染。一、良好的微生物培養(yǎng)裝置的基本條件第80頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三二、實驗室培養(yǎng)法固體培養(yǎng)法好氧菌的固體培養(yǎng)：試管、平皿、三角瓶厭氧菌的固體培養(yǎng)高層瓊脂柱厭氧培養(yǎng)皿Hungaterool-tubetechnique厭氧罐技術(shù)厭氧手套箱技術(shù)液體培養(yǎng)法好氧菌的液體培養(yǎng)厭氧菌的液體培養(yǎng)試管液體培養(yǎng)三角瓶淺層液體培養(yǎng)臺式發(fā)酵罐搖瓶培養(yǎng)第81頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三..................Brewer皿.....................高層瓊脂柱亨蓋特技術(shù)培養(yǎng)厭氧菌的試管及平皿第82頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三AnaerobicGloveBox第83頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

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厭氧罐anaerobicjar第84頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三DifferentculturemethodsLiquidCultureBatchcultureBatch&Continuousculture10ml20ml-1L1L->1000LFermentor第85頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三三、生產(chǎn)實踐中培養(yǎng)微生物的裝置固態(tài)培養(yǎng)法好氧菌-曲法培養(yǎng)厭氧菌的堆積培養(yǎng)深層液體通氣培養(yǎng)——發(fā)酵罐（Fermenter）液體培養(yǎng)法淺盤培養(yǎng)第86頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三掛曲小曲紅曲近代人工踏制大曲AwholeprocessofDA-QUprepation第87頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三通風槽結(jié)構(gòu)模式圖1、天窗，2、曲室，3、風道，4、曲槽，5，曲料，6、蔑架，7、鼓風機，8、電動機第88頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三發(fā)酵罐第89頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三fermenter第90頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三第五節(jié)有害微生物的控制一、幾個基本概念二、物理滅菌溫度的代表——高溫三、常用的化學控菌方法第91頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三一、幾個基本概念滅菌（sterilization）采用強烈的理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅菌。滅菌還可分殺菌（菌體雖死、形體尚存）、溶菌（菌體被殺死后，細胞自溶、裂解消失）。

消毒（disinfection）采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部的一部分對人體有害的病原菌，而對被處理物體基本無害的措施，稱為消毒。防腐（antisepsis）利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達到防止物品發(fā)生霉腐的措施，稱為防腐?；煟╟hemotheraphy）即化學治療。利用具有高度選擇毒力的化學物質(zhì)抑制宿主體內(nèi)病院微生物的生長繁殖，以達到治療該傳染病的一種措施。第92頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三低溫：利用4℃以下的各種低溫以保藏食物、藥品、菌種等。缺氧：在密閉容器中加入除氧劑，如鐵粉。真空保藏也是比較常用的方法。干燥：采用曬干或紅外線干燥保藏糧食、食品等，或在密封條件下用吸濕劑也可達到防霉作用。高滲：通過鹽漬或糖漬達到高滲。高酸度：如泡菜、酸菜等。高醇度：用酒保存食品。防腐劑：苯甲酸、山梨酸、脫氫醋酸等。防腐的措施第93頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三第94頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三1、

高溫的致死作用：高溫引起蛋白質(zhì)、核酸、脂類等重要生物高分子發(fā)生降解或改變其空間結(jié)構(gòu)等，從而變性失活而導致微生物死亡。

二、物理滅菌溫度的代表——高溫（一）高溫滅菌的種類高溫滅菌（消毒）法是最常用的物理方法。第95頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三干燥熱空氣滅菌法(hot-airoven)：將物品放入烘箱內(nèi)，然后升溫至150℃～170℃，維持1～2小時。適用于玻璃、陶瓷和金屬物品的滅菌，不適合液體樣品，及棉花、紙張、纖維和橡膠類物質(zhì)的滅菌。1、干熱滅菌法（dryheatsterilization）焚燒法（incineration）：是將被滅菌物品在火焰中燃燒，使所有的生物質(zhì)碳化。簡單、徹底，但對被滅菌物品的破壞極大。

適用于無經(jīng)濟價值的物品滅菌，及不怕燒的實驗器具，如接種環(huán)、鑷子、試管或三角瓶口的滅菌等。特點：由于空氣傳熱穿透力差，菌體在脫水狀態(tài)下不易殺死，所以溫度高、時間長。干熱可使細胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性、原生質(zhì)干燥，并可使各種細胞成分發(fā)生氧化變質(zhì)。

第96頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三同溫同壓和相同作用時間下濕熱比干熱滅菌更好：1)濕熱蒸汽不但透射力強，更易于傳遞熱量；2)更易破壞保持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的氫鍵等結(jié)構(gòu)，從而加速蛋白質(zhì)的變性；

濕熱對一般營養(yǎng)體和孢子的殺滅條件：多數(shù)細菌和真菌的營養(yǎng)細胞：在60℃左右處理5~10分鐘；酵母菌和真菌的孢子：用80℃以上溫度處理；細菌的芽孢：121℃處理15分鐘以上；2、濕熱滅菌法(moistheatsterilization)：第97頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（1）常壓法1）煮沸消毒法

將水加熱至100℃，煮沸15min～30min，可殺死所有營養(yǎng)細胞和部分芽孢，達到消毒物品的目的。第98頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三一種低溫濕熱消毒法，用較低的溫度來殺滅物料中的無芽孢病原菌，又不影響其原有風味。適于牛奶、啤酒、果酒、醬油等。該法一般是將待消毒的液體食品置于62℃處理30min，然后迅速冷卻。即可達到消毒目的。低溫維持法(Lowtemperatureholdingmethod,LTH):

63℃30min處理牛奶.高溫瞬時法（Hightemperatureshorttime,HTST):

72℃15s處理牛奶.超高溫巴斯德滅菌法(Ultrapasteurization):

讓液體食品停留在140℃左右3～4s，急劇冷卻至75℃，經(jīng)勻質(zhì)化后冷卻至20℃。2）巴斯德消毒法（Pasteurization）第99頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三其蒸煮過程可殺死微生物的營養(yǎng)體，但不能殺死芽胞，室溫過夜促使殘留的芽孢萌發(fā)成營養(yǎng)體，再經(jīng)蒸煮過程可殺死新的營養(yǎng)體；循環(huán)三次以上可保證徹底滅菌的目的。適用于不耐高溫的物品滅菌，如不適于高壓滅菌的特殊培養(yǎng)基、藥品的滅菌。缺點是麻煩、費時。3）間歇滅菌法（分段滅菌法、丁達爾滅菌法）

過程如下：80~100℃下蒸煮15~60min（殺滅其中所有的微生物營養(yǎng)體）→室溫或37℃保溫過夜（誘使其中殘存的芽孢萌發(fā)）→第二天再以同法蒸煮和保溫過夜→如此連續(xù)重復3天，即可在較低的溫度下達到徹底滅菌的效果。

第100頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三利用水的沸點隨水蒸氣壓力的增加而上升，以達到100℃以上高溫滅菌的方法。利用高溫（非壓力）進行濕熱滅菌的方法。方法：121℃（1kg/cm2或15磅/英寸2）維持15～20min。

112℃（0.5kg/cm2或8磅/英寸2）20～30min。

115℃（0.75kg/cm2或11磅/英寸2）20～30min。*應根據(jù)滅菌物品的性質(zhì)或成分選擇滅菌溫度。例如：生理鹽水、營養(yǎng)瓊脂等培養(yǎng)基用121℃。含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培養(yǎng)基用112℃。適用：耐高溫物品，玻璃儀器、含水或不含水的物品。（2）加壓法1）高壓蒸汽滅菌法第101頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三高壓蒸汽滅菌鍋注意事項：排凈冷空氣；滅菌終了，緩慢降壓；滅菌結(jié)束，趁熱取出物品。2）連續(xù)加壓蒸汽滅菌法（連消法）第102頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三3）利用溫度進行殺菌的定量指標熱死時間：在某一溫度下，殺死某微生物的水懸浮液群體所需的最短時間。如：E.coli在60℃下為10min。熱死溫度（熱死點）：在一定時間內(nèi)（一般為10min），殺死某微生物的水懸浮液群體所需的最低溫度。多數(shù)細菌、酵母菌、霉菌的營養(yǎng)細胞和病毒，在50～65℃10min即可致死。梅毒密螺旋體43℃10min即可致死。第103頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（二）影響加壓蒸氣滅菌效果的因素

1、滅菌物體的含菌量2、滅菌鍋內(nèi)排除空氣的程度3、滅菌對象的pH值

pH＜6.0時，微生物易死亡；

pH6.0~8.0時，不易死亡。4、滅菌對象的體積5、加熱與散熱速度第104頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三（三）高溫對培養(yǎng)基的影響及其防止措施高溫對培養(yǎng)基的不利影響：▲形成不溶性沉淀▲營養(yǎng)成分被破壞（PO4-3存在，葡萄糖生成酮糖，微生物不能利用）；▲色澤加深（褐變?nèi)绠a(chǎn)生氨基糖等——梅拉特反應）；▲改變培養(yǎng)基的pH值（通常下降0.2）；▲形成有害物質(zhì)，抑制微生物生長；消除有害影響的措施

采用特殊的加熱滅菌法過濾除菌法加入螯合劑第105頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三用于殺菌或抑菌的化學因素很多，用途廣泛，性質(zhì)各異。三、化學殺菌劑、消毒劑和治療劑第106頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三關(guān)于表面消毒劑、化學殺菌劑或化學治療劑

的藥效和毒性的3個指標

①最低抑制濃度：評定某化學藥物藥效強弱的指標。指在一定的條件下，某化學藥劑抑制特定微生物的最低濃度。②半致死量：評定某藥物毒性強弱的指標。指在一定條件下，某化學藥劑能殺死50%實驗動物時的劑量。③最低致死量：評定某藥物毒性強弱的另一指標。指在一定條件下，某化學藥劑能引起實驗動物群體100%死亡率的最低劑量。第107頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三消毒劑:對一切活細胞都有毒性，不能用作活細胞內(nèi)或機體內(nèi)治療用的化學藥劑。主要用于抑制或殺滅物體表面、器械、排泄物和環(huán)境中的微生物。如皮膚、粘膜、傷口等處防止感染。（一）表面消毒劑1、消毒防腐劑的作用機理①使微生物蛋白質(zhì)凝固變性,發(fā)生沉淀.如酒精等.②破壞菌體的酶系統(tǒng),影響菌體代謝.如過氧化氫等.③降低微生物表面張力,增加細胞膜的通透性,使細胞發(fā)生破裂或溶解.如來蘇兒等酚類物質(zhì).第108頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三2、消毒劑殺菌的規(guī)律

低濃度時，會對微生物的生命活動起刺激作用，隨濃度的增加，相繼出現(xiàn)抑菌和殺菌作用，因而形成一個連續(xù)的作用譜。3、表面消毒劑的相對殺菌強度——石炭酸系數(shù)（P.C.）在一定時間內(nèi)，被試藥劑殺死全部供試菌的最高稀釋度與達到同效的石炭酸最高稀釋度之比。時間：10min、供試菌：Salmonellatyphi（傷寒沙門氏菌）

如：P.C.=300/100=3第109頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

類型

名稱及使用方法

作用原理

應用范圍

醇類70%—75%乙醇脫水、蛋白質(zhì)變性皮膚、器皿

醛類0.5%—10%甲醛2%戊二醛（pH=8）蛋白質(zhì)變性房間、物品消毒（不適合食品廠）

酚類3%—5%石炭酸2%來蘇兒3%—5%來蘇兒破壞細胞膜、蛋白質(zhì)變性地面、器具皮膚地面、器具氧化劑0.1%高錳酸鉀3%過氧化氫0.2%—0.5%過氧乙酸氧化蛋白質(zhì)活性基團，酶失活皮膚、水果、蔬菜皮膚、物品表面水果、蔬菜、塑料等常用的消毒防腐劑及其應用

第110頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三常用的消毒防腐劑及其應用類型

名稱及使用方法

作用原理

應用范圍重金屬鹽類0.05%—0.1%升汞2%紅汞0.1%—1%硝酸銀0.1%—0.5%硫酸銅蛋白質(zhì)變性、酶失活變性、沉淀蛋白蛋白質(zhì)變性、酶失活非金屬器皿皮膚、粘膜、傷口皮膚、新生兒眼睛防治植物病害表面活性劑0.05%—0.1%新潔爾滅0.05%—0.1%杜滅芬蛋白變性、破壞細胞膜皮膚、粘膜、器械皮膚、金屬、棉織品、塑料第111頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三常用的消毒防腐劑及其應用類型

名稱及使用方法

作用原理

應用范圍鹵素及其化合物0.2—0.5mg/L氯氣10%—20%漂白粉0.5%—1%漂白粉2.5%碘酒破壞細胞膜、蛋白質(zhì)飲水、游泳池水地面水、空氣等皮膚

染料2%—4%龍膽紫與蛋白質(zhì)的羧基結(jié)合皮膚、傷口

酸類0.1%苯甲酸

0.1%山梨酸抑制酶和代謝活性（尤其是霉菌）食品防腐食品防腐第112頁，講稿共124頁，2023年5月2日，星期三

能夠特異性地作用于某些微生物并具有選擇毒性的化學藥劑。它們與非特異的化學藥劑相比對人體幾乎沒有什么毒性或毒性很小，可用作治療微生物引起的疾病。既適用于涂抹肌體表面，也適于通過口服或注射吸收到體內(nèi)