微生物生長及其控制

微生物生長及其控制第1頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物生長的研究方法微生物的生長規(guī)律環(huán)境因素對微生物生長的影響微生物生長的控制第2頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)微生物生長的研究方法平板劃線分離法

稀釋倒平板法單孢子或單細胞分離法利用選擇性培養(yǎng)基分離法一、微生物純培養(yǎng)獲得方法第3頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月1.平板劃線分離法

用接種環(huán)無菌操作沾取少許待分離的材料，在無菌平板表面進行連續(xù)劃線或分區(qū)劃線，如果劃線適宜的話，微生物能一一分散，經培養(yǎng)后，可在平板表面得到單菌落。第4頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.稀釋倒平板法

第5頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3.單細胞（單孢子）分離法采用顯微分離法從混雜群體中直接分離單個細胞或單個個體進行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)的方法。該方法要在顯微鏡下進行。毛細管法：用毛細管提取微生物個體，適合于較大微生物。顯微操作儀：用顯微針、鉤、環(huán)等挑取單個細胞或孢子以獲得純培養(yǎng)。小液滴法：將經過適當稀釋后的樣品制成小液滴，在顯微鏡下選取只含一個細胞的液滴來進行純培養(yǎng)物的分離。第6頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月4.選擇性培養(yǎng)基分離法

各種微生物對不同的化學試劑、染料、抗生素等具有不同的抵抗能力，利用這些特性可配制合適某種微生物而限制其它微生物生長的選擇培養(yǎng)基，用它來培養(yǎng)微生物以獲得純培養(yǎng)。第7頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物純培養(yǎng)分離方法的比較分離方法應用范圍平皿劃線法方法簡便，多用于分離細菌稀釋倒平皿法即可定性，又可定量，用途廣泛單細胞挑取法局限于高度專業(yè)化的科學研究利用選擇培養(yǎng)基法適用于分離某些生理類型較特殊的微生物第8頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、微生物的培養(yǎng)方法好氧培養(yǎng)厭氧培養(yǎng)第9頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月同步生長：一個細胞群體中各個細胞都在同一時間處于同一生長狀態(tài)的生長。同步細胞：進行同步生長的細胞。同步培養(yǎng)法：使培養(yǎng)物中所用細胞都處于同步生長的培養(yǎng)方法。三、微生物的同步培養(yǎng)第10頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月獲得同步生長的方法第11頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月過濾法

將不同步的細胞培養(yǎng)物通過孔徑大小不同微孔濾器，從而將大小不同的細胞分開，分別將濾液中的細胞取出進行培養(yǎng)，獲得同步細胞。第12頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月離心法

將不同步的細胞培養(yǎng)物懸浮在不被這種細菌利用的糖或葡聚糖的不同梯度溶液里，通過密度梯度離心將不同細胞分布成不同的細胞帶，每一細胞帶的細胞大致是處于同一生長期的細胞，分別將它們取出進行培養(yǎng)，就可以獲得同步細胞。第13頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月膜洗脫法第14頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

原理：一些細菌細胞會緊緊粘附于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)。第15頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月誘導法溫度培養(yǎng)基成分光照

采用物理、化學因子使微生物細胞生長進行到某個階段而停下來，使先到達該階段的微生物細胞不能進入下一生長階段，待全部群體細胞都到達該生長階段后，再除去該因子，使全部群體細胞同時進入下一個生長階段，以達到誘導微生物細胞同步生長的目的。第16頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月四、微生物的連續(xù)培養(yǎng)分批培養(yǎng)：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，最后一次性收獲的培養(yǎng)方式。連續(xù)培養(yǎng)：在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質，同時排除含菌體及代謝產物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時間地處于對數生長期，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)。第17頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(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)展出現在的連續(xù)培養(yǎng)技術。第18頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月當微生物在單批培養(yǎng)方式下生長達到對數期后期時，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期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。連續(xù)培養(yǎng)原理第19頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月按控制方式分內控制（控制菌體密度）：恒濁器外控制（控制培養(yǎng)液流速）：恒化器連續(xù)培養(yǎng)器第20頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)培養(yǎng)技術——恒化連續(xù)培養(yǎng)概念：維持培養(yǎng)基總體積不變，通過控制培養(yǎng)基中某一生長限制性底物濃度來調節(jié)微生物的生長速率及其細胞濃度的培養(yǎng)技術。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，產量低于最高菌體產量。應用范圍：實驗室科學研究。第21頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月恒化器Chemostat

第22頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月概念：通過調節(jié)培養(yǎng)基流速，使培養(yǎng)液中微生物細胞密度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法。原理：通過調節(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濃度不變,即濁度不變。主要采用恒濁器，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。連續(xù)培養(yǎng)技術——恒濁培養(yǎng)使用范圍：用于生產大量菌體、生產與菌體生長相平行的某些代謝產物，如乳酸、乙醇等。第23頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月恒濁培養(yǎng)裝置第24頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產物應用范圍恒濁器菌體密度（內控制）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物生產為主恒化器培養(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25頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)培養(yǎng)在生產上的應用，相對于單批發(fā)酵而言。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；產品質量穩(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)酵的生產時間受以上因素限制，一般只能維持數月~1年。第26頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月五、微生物生長繁殖的測定方法

微生物細胞數目檢測直接法（血球計數板、涂片計數法）間接法（活菌計數法、比濁法、薄膜過濾法）

微生物生長量和生理指標測定直接法(稱重法)間接法（比濁法，碳、氮含量測定等）

絲狀微生物菌體生長速率測定第27頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月1.血球計數板法第28頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月原理：將1mm2×0.1mm的薄層空間劃分為400小格，從中均勻分布地選取80或100小格，計數其中的細胞數目，換算成單位體積中的細胞數。特點：快速，準確；1.血球計數板法缺點：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對運動細菌的計數；需要相對高的細菌濃度；個體小的細菌在顯微鏡下難以觀察；第29頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.涂片染色法應用：可同時計數不同微生物的菌數，適于土壤、牛奶中細菌計數。方法：用鏡臺測微尺計算出視野面積；取0.01ml菌液涂于1cm2面積上，計數后代入公式：每ml原菌液含菌數=視野中平均菌數×涂布面積/視野面積×100×稀釋倍數第30頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3.活菌計數法★技術要求：樣品充分混勻，操作熟練快速（15~20min完成操作），嚴格無菌操作；★注意事項：每一支吸管只能用于一個稀釋度，樣品混勻處理，傾注平板時的培養(yǎng)基溫度；★適用范圍：中溫、好氧和兼性厭氧、能在營養(yǎng)瓊脂上生長的微生物。第31頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3.平板菌落計數法第32頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月4.比濁法在一定范圍內，菌懸液中的細胞濃度與混濁度成正比，即與光密度成正比，菌數越多，光吸收值越大。因此，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。第34頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月5.薄膜過濾計數法常用該法測定含菌量較少的空氣和水中的微生物數目。將定量的樣品通過薄膜（硝化纖維素薄膜、醋酸纖維薄膜）過濾，菌體被阻留在濾膜上，取下濾膜進行培養(yǎng)，然后計算菌落數，可求出樣品中所含菌數。第35頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月6.濕重法將微生物培養(yǎng)液離心，收集細胞沉淀物，稱重。第36頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月7.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。第37頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月8.生理指標法測含氮量蛋白質是細胞的主要物質，含量穩(wěn)定，而氮是蛋白質的主要成分，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。其他方法測定碳、磷、DNA、RNA等。第38頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月凱氏定氮原理及方法蛋白質是含氮的有機化合物。食品與硫酸和催化劑一同加熱消化，使蛋白質分解，分解的氨與硫酸結合生成硫酸銨。然后堿化蒸餾使氨游離，用硼酸吸收后再以硫酸或鹽酸標準溶液滴定，根據酸的消耗量乘以換算系數，即為蛋白質含量。

第39頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

第40頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月9.培養(yǎng)基或培養(yǎng)料中菌體生長速率測定法測定一定時間內在固體培養(yǎng)基表面的菌落直徑的增加值。測定一定時間內在固體培養(yǎng)料中菌絲體向前延伸的距離。第41頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月10.單個菌絲頂端生長速率測定法光學顯微鏡目鏡測微尺第42頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月顯微鏡測微尺的使用

目鏡測微尺是一塊圓形玻片，在玻片中央把5mm長度刻成50等分，或把10mm長度刻成100等分。測量時，將其放在接目鏡中的隔板上（此處正好與物鏡放大的中間像重疊）來測量經顯微鏡放大后的細胞物象。由于不同目鏡、物鏡組合的放大倍數不相同，目鏡測微尺每格實際表示的長度也不一樣，因此目鏡測微尺測量微生物大小時須先用置于鏡臺上的鏡臺測微尺校正，以求出在一定放大倍數下，目鏡測微尺每小格所代表的相對長度。第43頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

鏡臺測微尺是中央部分刻有精確等分線的載玻片，一般將lmm等分為100格，每格長l0μm（即0.0lmm），是專門用來校正目鏡測微尺的。第44頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

校正時，將鏡臺測微尺放在載物臺上.由于鏡臺測微尺與細胞標本是處于同一位置，都要經過物鏡和目鏡的兩次放大成象進入視野，即鏡臺測微尺隨著顯微鏡總放大倍數的放大而放大，因此從鏡臺測微尺上得到的讀數就是細胞的真實大小，所以用鏡臺測微尺的已知長度在一定放大倍數下校正目鏡測微尺，即可求出目鏡測微尺每格所代表的長度，然后移去鏡臺測微尺，換上待測標本片，用校正好的目鏡測微尺在同樣放大倍數下測量微生物大小。第45頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

目鏡測微尺的校正:

把鏡臺測微尺置于載物臺上，刻度朝上。先用低倍鏡觀察，對準焦距，視野中看清鏡臺測微尺的刻度后，轉動目鏡，使目鏡測微尺與鏡臺測微尺的刻度平行，移動推動器，使兩尺重疊，再使兩尺的“0”刻度完全重合，定位后，仔細尋找兩尺第二個完全重合的刻度，計數兩重合刻度之間目鏡測微尺的格數和鏡臺測微尺的格數。因為鏡臺測微尺的刻度每格長l0μm，所以由下列公式可以算出目鏡測微尺每格所代表的長度。

第46頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

目鏡測微尺小格刻度=

10μm×鏡臺測微尺格數/目鏡測微尺格數

例如目鏡測微尺5小格正好與鏡臺測微尺10小格重疊，已知鏡臺測微尺每小格為l0μm，則目鏡測微尺上每小格長度為=5×10μm/10＝5μm

第47頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)微生物的生長規(guī)律第48頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月一、微生物的群體生長☆無分支單細胞微生物主要包括細菌和酵母菌。其群體生長是以群體中細胞數量的增加來表示的?！钣梢粋€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目擴大一倍所需時間，有時也稱為倍增時間。（一）無分支單細胞微生物的群體生長1.無分支單細胞微生物的群體生長特征第49頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月☆右圖表示的是一個細胞經過若干代分裂后的情況。可見，每經過一個代時，細胞數目就增加一倍，呈指數增加，因而被稱為指數生長，這就是單細胞群體生長的特征。第50頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月★指數生長可以用下式表示：

b=B×2nB為起始細胞數目b

為指數生長某個時刻t時的細胞數目，n為世代數第51頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月★代時能夠反應細菌的生長速率，代時短，生長速率快，代時長，生長速率慢。在很多微生物學研究中常常要了解微生物的代時。代時研究意義及特點第52頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月★代時在不同種微生物中的變化很大，多數微生物的代時為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53頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月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 48Salmonellatyphi（傷寒沙門氏菌） 肉湯 37 23.5Nitrobacteragilis（活躍硝化桿菌） 組合 27 1200第54頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月不同溫度下的代時溫度對微生物的代時有明顯影響：

E.Coli在不同溫度下的代時溫度（℃） 代時（分） 溫度（℃） 代時（分）10 860 35 2215 120 37 1720 90 40 17.525 40 45 2030 29 47.5 77第55頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.無分支單細胞微生物的群體生長曲線☆以細菌為例介紹無分支單細胞微生物群體生長規(guī)律，其結論也基本適用于酵母菌。☆生長曲線代表了細菌在新的環(huán)境中從開始生長、分裂直至死亡的整個動態(tài)變化過程?！蠲糠N細菌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56頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.無分支單細胞微生物的群體生長曲線第57頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月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，測菌細胞數目。以培養(yǎng)時間為橫坐標，以細菌增長數目的對數為縱坐標，繪制所得的曲線。生長曲線的制作第58頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月又稱：停滯期、調整期、適應期、遲緩期1.現象：活菌數沒增加，曲線平行于橫軸。2.特點：生長速率常數=0；細胞形態(tài)變大或增長；合成代謝活躍（核糖體、酶類、ATP合成加快）。3.原因：適應新的環(huán)境條件，合成新的酶，積累必要的中間產物①延滯期（lagphase）第59頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月◆菌種：繁殖速度較快的菌種的延滯期一般較短；◆接種物菌齡：用對數生長期的菌種接種時，其延滯期較短，甚至檢查不到延遲期；◆接種量：一般來說，接種量增大可縮短甚至消除延滯期；◆培養(yǎng)基成分：

在營養(yǎng)成分豐富的天然培養(yǎng)基上生長的延滯期比在合成培養(yǎng)基上生長時短；

接種后培養(yǎng)基成分有較大變化時，會使延滯期加長，所以發(fā)酵工業(yè)上盡量使發(fā)酵培養(yǎng)基的成分與種子培養(yǎng)基接近?！镉绊懷訙陂L短的因素第60頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月認識延滯期的特點及形成原因對實踐的指導意義◆在發(fā)酵工業(yè)上需設法盡量縮短延遲期；采取的縮短措施：①增加接種量；（群體優(yōu)勢----適應性增強）②采用對數生長期的健壯菌種；③調整培養(yǎng)基的成分，使接種前后培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件一致；④選用繁殖快的菌種?！粼谑称饭I(yè)上，盡量在此期進行消毒或滅菌第61頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月②對數期（logarithmicphase）又稱：指數期現象：細胞數目以幾何級數增加，其對數與時間呈直線關系。

特點：生長速率常數最大，即代時最短；代謝最旺盛第62頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月②對數期（logarithmicphase）影響因素：菌種營養(yǎng)成分營養(yǎng)物濃度培養(yǎng)溫度第63頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月應用意義：①由于此時期的菌種比較健壯，生產上用作接種的最佳菌齡；②發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達到較高的菌體密度；③食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進入此期；④是生理代謝及遺傳研究或進行染色、形態(tài)觀察等的良好材料。第64頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月③穩(wěn)定期（stationaryphase）又稱：恒定期或最高生長期特點：①新增殖的細胞數與老細胞的死亡數幾乎相等，微生物的生長速率處于動態(tài)平衡，培養(yǎng)物中的總菌數達到最高值。②細胞分裂速度下降，開始積累內含物，產芽孢的細菌開始產芽孢。③此時期的微生物開始合成次生代謝產物，對于發(fā)酵生產來說，一般在穩(wěn)定期的后期產物積累達到高峰，是最佳的收獲時期。第65頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月③穩(wěn)定期（stationaryphase）產生原因：

營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡；營養(yǎng)物的比例失調，如碳氮比不合適;有害代謝廢物的積累（酸、醇、毒素等）；物化條件（pH、氧濃度）不合適。第66頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月應用意義：1）發(fā)酵生產形成的重要時期（抗生素、氨基酸等），生產上應盡量延長此期，提高產量，措施如下：補充營養(yǎng)物質（補料）調pH

調整溫度2）穩(wěn)定期細胞數目及產物積累達到最高。第67頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月④衰亡期（declinephase）特點：①細胞死亡數增加，死亡數大大超過新增殖的細胞數，群體中的活菌數目急劇下降，出現“負生長”。②細胞內顆粒更明顯，細胞出現多形態(tài)、畸形或衰退形，芽孢開始釋放。③因菌體本身產生的酶及代謝產物的作用，使菌體死亡、自溶等，發(fā)生自溶的菌生長曲線表現為向下跌落的趨勢。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。第68頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月④衰亡期（declinephase）產生原因：生長條件的進一步惡化，使細胞內的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導致菌體的死亡第69頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3.微生物生長與代謝產物形成的關系初級代謝是給予生物能量和生成中間產物的過程，初級代謝產物的形成往往與微生物細胞的形成過程同步，微生物生長的穩(wěn)定期是這些產物的最佳收獲時機；次級代謝產物與微生物的生存、生長和繁殖無關。次級代謝產物的形成往往與微生物細胞的形成過程不同步。在分批培養(yǎng)中，它們的形成高峰往往在微生物生長穩(wěn)定期的后期或衰亡期。第70頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）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)基中震蕩培養(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孢結構?？梢杂镁z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。1.生長停滯期2.迅速生長期3.衰退期第71頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月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系，菌絲干重不以幾何級數增加，沒有對數生長期。生長主要表現在菌絲尖端的伸長和出現分支、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物。3.衰退期:菌絲體干重下降，到一定時期不再變化。大多數次級代謝產物在此期合成，大多數細胞都出現大的空泡。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。4.絲狀微生物的群體生長第72頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

微生物與所處的環(huán)境之間具有復雜的相互影響和相互作用:一方面,各種各樣的環(huán)境因素對微生物的生長和繁殖有影響,另一方面,微生物生長繁殖也會影響和改變環(huán)境.研究環(huán)境因素與微生物之間的關系,可以通過控制環(huán)境條件來利用微生物有益的一面,同時防止它有害的一面.第三節(jié)環(huán)境因素對微生物的影響第73頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月影響微生物生長的外界因素很多，除了前面講過的營養(yǎng)因素之外，還有許多物理化學條件。本節(jié)主要內容：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74頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度是影響微生物生長的最重要因素之一。溫度對微生物的影響具體表現在：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，有利于物質的運輸，溫度低，流動性降低，不利于物質運輸，因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質的吸收與代謝產物的分泌。影響物質的溶解度，對生長有影響。一、溫度對微生物生長的影響第75頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月每種微生物都有自己的生長溫度三基點:

最低、最適、最高生長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）微生物生長的三個溫度基點第76頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月1.高溫對微生物的影響高溫下蛋白質、核酸或其他成分不可逆變性，膜受熱出現小孔，破壞細胞結構。高溫與低溫對微生物的影響第77頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月當環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時，微生物的生長繁殖能力降低，當微生物的原生質結構并未破壞時，不會很快造成死亡并能在較長時間內保持活力，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?？梢蚤L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78頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月造成死亡的原因：凍結時細胞水分變成冰晶，冰晶對細胞膜產生機械損傷，膜內物質外漏。第79頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）微生物生長溫度類型嗜冷微生物嗜溫微生物嗜熱微生物第80頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第81頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月嗜冷微生物:最適生長溫度在15℃或以下，主要分布在地球的兩極、冷泉、深海、冷凍場所及冷藏食品中。例：假單孢菌中的某些嗜冷菌在低溫下生長，常引起冷藏食品的腐敗。第82頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月嗜冷微生物在低溫下生長的機理據推測有兩種原因：①它們體內的酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活喪失;②細胞膜中的不飽和脂肪酸含量高，低溫下也能保持半流動狀態(tài)，可以進行物質的傳遞。第83頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

嗜溫微生物：最適生長溫度為25℃~40℃，大多數微生物屬于此類。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。第84頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月嗜熱微生物：最適生長溫度為50℃~60℃，主要分布在溫泉、堆肥和土壤中。高溫下能生長的原因：酶或蛋白有較強的抗熱性；細胞膜中飽和脂肪酸含量高，較高溫度下能很好地發(fā)揮功能。第85頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月◆影響膜表面電荷的性質及膜的通透性，進而影響對物質的吸收能力；◆改變酶活性、酶促反應的速率及代謝途徑；◆環(huán)境pH值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質的離子化程度，從而影響營養(yǎng)物質吸收。二、環(huán)境pH值對微生物生長的影響第86頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物的生長pH值范圍極廣，從pH<2~>8都有微生物能生長。但是絕大多數種類都生活在pH5.0~9.0之間。微生物生長的pH值三基點：最低、最適和最高pH值。（一)微生物生長的PH三基點第87頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月不同的微生物最適生長的pH值不同，根據微生物生長的最適pH值，將微生物分為：嗜酸性微生物：<5.4硫桿菌屬等嗜中性微生物：5.4~8.5大多數微生物

嗜堿性微生物：7.0~11.5硝化細菌、尿素分解菌等（二)微生物pH類型第88頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物 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生長的最適pH值與發(fā)酵的最適pH值第89頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月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)酵第90頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月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物。例如：黑曲霉pH值=2-3時，產物以檸檬酸為主，只產少量草酸。pH值在7左右時，產物以草酸為主，只產少量檸檬酸。第91頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）微生物細胞內的pH值雖然微生物生活的環(huán)境pH值范圍較寬，但是其細胞內的pH值卻相當穩(wěn)定，一般都接近中性。這種維持細胞內穩(wěn)定中性pH值的特性能夠保持細胞內各種生物活性分子的結構穩(wěn)定和細胞內酶所需要的最適pH值。微生物胞內酶的最適pH值一般為中性，胞外酶的最適pH值接近環(huán)境pH值。第92頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物對氧的需要和耐受力在不同的類群中變化很大，根據微生物與氧的關系,可把它們分為幾種類群:

專性好氧菌好氧菌微好氧菌兼性好氧菌耐氧菌厭氧菌嚴格厭氧菌三、氧氣對微生物生長的影響第93頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月氧濃度對不同微生物生長的影響第94頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月專性好氧菌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，細胞含有超氧化物歧化酶和過氧化氫酶。通常生長在培養(yǎng)基表面附近。微好氧菌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能。通常生長在培養(yǎng)基表面之下的某一區(qū)域。第95頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時靠有氧呼吸產能，無氧時借助發(fā)酵或無氧呼吸產能；細胞含有超氧化物歧化酶。在整個培養(yǎng)基中都有分布。兼性好氧菌第96頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月耐氧菌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。依靠發(fā)酵獲得能量。細胞內存在超氧化物歧化酶和過氧化物酶，但缺乏過氧化氫酶。專性厭氧菌分子氧對它有毒害，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、無氧呼吸提供；細胞內缺乏SOD，大多數還缺乏過氧化氫酶。第97頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月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物，例如，過氧化氫（H2O2）、超氧陰離子（O2-

）等。它們可破壞膜和重要生物大分子，對微生物造成毒害或致死。嚴格厭氧菌的氧毒害機制—SOD學說第98頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月好氧微生物具有降解這些產物的酶，如過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶等，嚴格厭氧菌缺乏SOD，故易被生物體內極易產生的超氧陰離子自由基毒害致死。嚴格厭氧菌的氧毒害機制—SOD學說第99頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

H2O+O22O2·+2H+ O2+H2O2

2H2OO2+e O2·(·O2)超氧陰離子在細胞內可由酶促或非酶促形成。超氧物陰離子歧化酶是在生物進化中發(fā)展出來的一種自我保護方式。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100頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月在培養(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：需震蕩或通氣，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；培養(yǎng)兼性厭氧或耐氧微生物：可深層靜止培養(yǎng)。第101頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)微生物生長的控制第102頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月1.高溫滅菌法

高溫可引起蛋白質、核酸等活性大分子氧化或變性失活而導致微生物死亡。

一、常用物理方法（一）溫度第103頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月★干熱滅菌法火焰灼燒法：將被滅菌物品在火焰中灼燒，使所有的生物質碳化。簡單、徹底，但對被滅菌物品的破壞性強。適用于接種環(huán)、鑷子、試管或三角瓶口的滅菌等。第104頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月★干熱滅菌法干燥熱空氣滅菌法：將物品放入烘箱內，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，以及棉花、紙張、纖維和橡膠類物質的滅菌。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。

第105頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月★濕熱法：特點：溫度低、時間短、滅菌效果高原因：

1)菌體內含水量越高，則凝固溫度越低；

2)蒸汽冷凝會放出潛熱；

3)飽和水蒸汽穿透力強；

4)熱蒸汽易破壞細胞內蛋白質大分子的穩(wěn)定

性，主要破壞氫鍵結構。第106頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓蒸汽滅菌法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。方法：121℃維持15-20min。適用：耐高溫物品，玻璃儀器、含水或不含水的物品。第107頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月高壓蒸汽滅菌鍋注意事項：排凈冷空氣；滅菌終了，緩慢降壓；滅菌結束，趁熱取出物品。第108頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月煮沸消毒法將水加熱至100℃，煮沸15min以上，可殺死物品上存在的細菌和真菌的營養(yǎng)細胞，但不能殺死全部細菌芽孢和真菌孢子。第109頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月巴斯德消毒法

低溫維持法：62.9℃/30min高溫瞬時法:71.6℃/15s超高溫瞬時法：134℃/1-2s第110頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月間歇滅菌法

將待滅菌物品在80-100℃蒸煮15-60min，冷卻后擱置恒溫箱（28-37℃）過夜，重復以上過程三遍以上。蒸煮過程可殺死微生物的營養(yǎng)體，但不能殺死芽孢，室溫過夜促使殘留的芽孢萌發(fā)成營養(yǎng)體，再經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。第111頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月低溫——低溫是通過降低酶反應速度使微生物生長受到抑制。冷藏法：4℃，微生物斜面菌種放置冷藏箱中可保存數周至數月而不衰竭死亡；食品保鮮2.低溫抑菌第112頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月低溫——低溫是通過降低酶反應速度使微生物生長受到抑制。冷凍法：食品工業(yè)中采用-10℃左右的冷凍溫度較長時間地保藏食品；冷凍法也可用作菌種保藏，但所需溫度更低，如-80℃低溫冰箱、或-78℃干冰、-80℃液氮中冷凍保存。2.低溫抑菌第113頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）輻射輻射：能量通過空間傳遞的一種物理現象。與微生物有關的輻射：電磁輻射：可見光、紫外光電離輻射：χ、γ射線第114頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月電磁輻射1.可見光波長在400—800nm的電磁輻射為可見光。大部分微生物不需要光，少數菌需要光作為能源。一般來講，可見光對大多數化能微生物沒有影響，但是，太強或連續(xù)長時間照射也會導致微生物死亡。第115頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.紫外線（ＵＶ）波長在100-400nm的電磁輻射為紫外線。紫外線殺菌或誘變原理紫外線作用于DNA，使其產生胸腺嘧啶二聚體，引起DNA結構變形，阻礙正常的堿基配對，從而造成微生物變異或死亡。紫外線會使空氣中的分子氧變成臭氧，臭氧具殺菌作用。其中波長在260-280nm處的紫外線殺菌力最強。

因為核酸（DNA、RNA）的吸收峰為260nm，蛋白質的吸收峰為280nm。第116頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月光復活現象：經紫外線照射的微生物，在可見光下，光可以激活DNA修復酶，該酶能修復DNA上的損傷，使微生物的突變率或死亡率下降。第117頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物對紫外線的抵抗力與以下因素有關：照射時間：照射時間長，死亡率高。照射強度：照射強度大，死亡率高。微生物種類及生長階段：革蘭氏陽性菌比陰性菌抗性強；多倍體比單倍體抗性強；孢子和芽孢比營養(yǎng)細胞抗性強；干燥細胞比濕潤細胞抗性強。應用：由于穿透力差，只適用于物體表面以及空氣、水的消毒殺菌，也用于誘變育種。第118頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月電離輻射

電離輻射是一切能引起物質電離的輻射總稱，其種類很多，高速帶電粒子有α粒子、β粒子、質子，不帶電粒子有中子以及X射線、γ射線。

α射線是一種帶電粒子流，由于帶電，它所到之處很容易引起電離。α射線有很強的電離本領，但由于其質量較大，穿透能力差，在空氣中的射程只有幾厘米，只要一張紙或健康的皮膚就能擋住。β射線也是一種高速帶電粒子，其電離本領比α射線小得多，但穿透本領比α射線大，很容易被鋁箔、有機玻璃等材料吸收。

第119頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月χ、γ射線，波長短，能量高，有較強的殺傷力。作用原理：可引起水和其他物質的電離，形成離子和自由基，使核酸、蛋白質或酶發(fā)生變化，造成細胞損傷或死亡。特點：穿透力強，非專一性，作用于一切細胞成分，對所有生物均有殺傷作用。應用：用于殺菌或菌種誘變。第120頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月水活度：在相同的溫度、壓力下，體系中溶液的水的蒸汽壓與純水的蒸汽壓之比,即Aω=p/p0.微生物生長的水活度范圍：Aω=0.63~0.99

各種微生物生長的最低水活度值

微生物最低Aω值

微生物最低Aω值一般細菌一般酵母菌一般霉菌0.900.880.80

嗜鹽細菌干生性霉菌耐滲透壓酵母0.750.650.63（三）水分第121頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月滲透壓和干燥都涉及到水分含量和水活度，它們對微生物的生長都有很大的影響。1.干燥對微生物的影響細胞失水造成代謝停止而抑制微生物生長，有時也可引起某些微生物細胞的死亡。第122頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物對干燥的抵抗力與以下因素有關：溫度：在相同的干燥環(huán)境下，溫度高，微生物易死亡，而在低溫下不易死亡（例如冷凍干燥保藏菌種）干燥速度：干燥速度快，微生物不易死亡，反之，易死亡基質：在不同基質中對干燥的抵抗力不同，含有糖、淀粉、蛋白質等物質時，不易死亡。微生物種類及生長時期：產莢膜菌比不產莢膜菌抗性強；小型、厚壁細胞的微生物比長型、薄壁細胞的微生物抗性強；細菌的芽孢、真菌的孢子比營養(yǎng)細胞抗干燥性很強；老齡菌比幼齡菌抗性強。第123頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.滲透壓對微生物的影響胞外溶液的溶質濃度與胞內溶質濃度相等時，為等滲溶液；溶液的溶質濃度高于胞內溶質濃度為高滲溶液；溶液的溶質濃度低于胞內溶質濃度為低滲溶液。第124頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月等滲溶液中，微生物的活動保持正常，細胞外形不變；高滲溶液中，細胞易失水，脫水后發(fā)生質壁分離，生長受抑制或死亡(鹽漬和糖漬保藏食品)；低滲溶液中，細胞吸水膨脹，甚至導致細胞破裂死亡。第125頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月大多數微生物，在含鹽5%~30%或含糖30%~80%的高滲條件下生長受抑制或死亡。

耐高滲微生物第126頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月細菌中的嗜鹽菌低嗜鹽菌：2%~5%中嗜鹽菌：5%~20%極端嗜鹽菌：20%~30%高糖環(huán)境下生長的微生物

花蜜酵母菌和某些霉菌能在60%~80%的糖溶液中生長產甘油的耐高滲酵母能在20%~40%的糖蜜中生長第127頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月采用濾孔比細菌還小的篩子或濾膜作成各種過濾器，當空氣或液體流經篩子或濾膜時，微生物不能通過濾孔而被阻留在一側，從而達到除菌的目的。過濾介質：醋酸纖維素膜、硝酸纖維素膜、聚丙烯膜以及石棉板等。應用：對于含酶、血清、維生素和氨基酸等熱敏物質除菌。（四）過濾除菌法第128頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第129頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月二、常用的化學方法消毒劑:可以抑制或殺滅微生物，但對人體也可能產生有害作用的化學試劑。—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。防腐劑:可以抑制或阻止微生物生長，但對人體或動物體的毒性較低的化學藥劑?！糜诩◇w表面，如皮膚、粘膜、傷口等處防止感染，也有的用于食品、飲料藥品的防腐作用。（一）消毒劑和防腐劑第130頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月二、常用的化學方法☆消毒防腐劑的作用機理①使微生物蛋白質凝固變性。②破壞菌體的酶系統(tǒng)，影響菌體代謝。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。第131頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

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、蛋白質變性皮膚、器皿

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

酚類0.5%—5%石碳酸2%—5%來蘇兒破壞細胞膜、蛋白質變性皮膚、地面、器具地面、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132頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月來蘇兒（甲酚皂溶液）

由甲酚500ml、植物油300g及氫氧化鈉43g配成。能殺滅多種細菌，包括綠膿桿菌及結核桿菌，但對芽孢作用較弱。用于消毒家具及地面，一般用2%～5%溶液。器械消毒用2%～3%溶液浸泡15～30分鐘。第133頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月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%—