微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學

微生物經(jīng)過新陳代謝把營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成細胞物質(zhì)，增加個體重量過程。生長：細胞生長到一定程度進行分裂，產(chǎn)生同親代相同子代細胞過程。

繁殖：生長是一個逐步發(fā)生量變過程;繁殖是一個產(chǎn)生新生命個體質(zhì)變過程。在高等生物里這兩個過程能夠顯著分開，但在低等尤其是在單細胞生物里，因為細胞小，這兩個過程是緊密聯(lián)絡又極難劃分過程。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第1頁單細胞微生物，生長造成細胞數(shù)量增加（細胞個體增加到一定程度就分裂成兩個大小基本相等子代細胞）。多細胞微生物（一些霉菌），生長意味著細胞數(shù)目增加而個體數(shù)目不變，只能叫生長，而不能叫繁殖（只有經(jīng)過形成無性或有性孢子使得個體數(shù)目增加過程才叫繁殖）。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第2頁第一節(jié)個體細胞生長概述一、細菌細胞生長1.染色體DNA復制和分離細胞伸長和DNA復制DNA分配和隔膜開始形成微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第3頁桿菌在生長過程中，新合成肽聚糖是在多個位點插入到老細胞壁中，新老細胞壁呈間隔分布。球菌在生長過程中，新合成肽聚糖是在赤道板附近插入，造成新老細胞壁顯著分開，原來老細胞壁推向細胞兩端。2、細胞壁擴增熒光抗體技術(shù)微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第4頁3、細菌分裂隔膜完全形成子細胞分離DNA分配和隔膜開始形成當細菌各種細胞結(jié)構(gòu)復制完成之后就進入分裂時期，此時在細菌長軸中間位置，經(jīng)過細胞質(zhì)膜內(nèi)陷并伴隨新合成肽聚糖插入，造成橫隔壁向心生長，最終在中心匯合，完成一次分裂，通常情況下，將一個細胞分裂成兩個大小相等子細胞。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第5頁二、酵母細胞生長繁殖細胞分裂期M間隔期G1DNA合成期S第二間隔期G2核膜上紡錘體斑經(jīng)過復制由一個變?yōu)閮蓚€，DNA開始復制，芽體出現(xiàn)。紡錘體斑產(chǎn)生約15根微管，其中一個紡錘體斑沿核膜移動180度，從而使兩個紡錘體斑經(jīng)過直線形微管連在一起。芽體增大，細胞核移到母細胞與芽體交界處，微管延長。細胞核有絲分裂，其中一個核進入芽體，芽體子細胞與母細胞之間壁開始合成，隨即子細胞與母細胞分離，或暫時不分離（如假絲酵母屬）繼續(xù)出芽。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第6頁三、霉菌菌絲延伸過程

頂端生長需要高爾基體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器參加。在菌絲亞頂端區(qū)富含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體等細胞器。細胞膜脂肪和蛋白質(zhì)在亞頂端區(qū)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中合成后，經(jīng)過小泡囊轉(zhuǎn)移到高爾基體近側(cè)潴泡中，由高爾基體轉(zhuǎn)向遠側(cè)時，成熟而分泌泡囊。分泌泡囊從亞頂端區(qū)移向頂端，泡囊與細胞膜融合形成細胞膜。同時釋放出細胞壁分解酶與合成酶，分解酶使壁組份間鍵斷裂，合成酶催化合成新壁成份，并將其轉(zhuǎn)移到壁區(qū)形成新壁?！熬z尖端生長泡囊假設”微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第7頁第二節(jié)微生物群體生長一、單細胞微生物經(jīng)典生長曲線將少許純種非絲狀單細胞微生物接種到恒容積新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜溫度、通氣等條件下培養(yǎng)，定時取樣測定單位體積里細胞數(shù)，以單位體積里細胞數(shù)對數(shù)作縱坐標，以培養(yǎng)時間為橫坐標，畫出曲線，就是非絲狀單細胞微生物經(jīng)典生長曲線。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第8頁經(jīng)典生長曲線依據(jù)微生物生長速率常數(shù)R（即每小時分裂次數(shù)）不一樣，普通可分為遲緩期（延滯期）、指數(shù)期、穩(wěn)定時和衰亡期等四個時期。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第9頁1.延滯期（Lagphase），也稱遲緩期、延遲期、適應期。將少許菌種接入新鮮培養(yǎng)基后,在開始一段時間內(nèi)菌數(shù)不馬上增加,或增加極少，生長速度靠近于零。此時細胞特點可概括為：分裂遲緩、代謝活躍。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第10頁該期詳細特點為：①生長速率常數(shù)為零；②細胞形態(tài)變大或增加，尤其是長軸最為顯著，許多桿菌可長成絲狀；③細胞內(nèi)RNA尤其是rRNA含量增高，原生質(zhì)呈嗜堿性；④合成代謝十分活躍，核糖體、酶類和ATP合成加速，輕易產(chǎn)生各種誘導酶；⑤對外界條件如NaCl溶液濃度、溫度和抗生素等理化原因反應敏感。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第11頁遲滯期出現(xiàn)原因：微生物接種到一個新環(huán)境，暫時缺乏分解和催化相關底物酶，或是缺乏充分中間代謝產(chǎn)物等。為產(chǎn)生誘導酶或合成中間代謝產(chǎn)物，就需要一段適應期。調(diào)整代謝遲滯期長短與菌種遺傳性、菌齡以及移種前后所處環(huán)境條件等原因相關，短只需要幾分鐘，長需數(shù)小時?？s短遲滯期慣用伎倆：(1)經(jīng)過遺傳學方法改變種遺傳特征使遲緩期縮短；(2)利用對數(shù)期細胞作為種子；(3)盡可能使接種前后所使用培養(yǎng)基組成不要相差太大；(4)適當擴大接種量。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第12頁2.指數(shù)期（Exponentialphase），又稱對數(shù)期（Logphase)指緊接遲滯期之后，細胞以幾何級數(shù)增加一段時期。三個主要參數(shù)計算：繁殖代數(shù)(n)、生長速率常數(shù)(R)、代時(G)

微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第13頁指數(shù)期特點：①生長速率常數(shù)R最大且為常數(shù)，細胞每分裂一次所需時間（稱為代時，或世代時間，或增代時間，或倍增時間，用G表示）最短且穩(wěn)定；②細胞進行平衡生長，菌體各部分成份十分均勻；③酶系活躍，代謝旺盛。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第14頁

t1–t01G=——————=—————nR注意：只有處于指數(shù)期，才符合以上計算公式微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第15頁納米細菌(nanobacteria)，三天才分裂一次；九十年代早期從地下數(shù)公里發(fā)覺超微型細菌，用代謝產(chǎn)生CO2作指標，計算出這些超微菌代謝速率僅為地上正常細菌10-15，有些人認為它們需要1才能分裂一次。

微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第16頁影響代時原因：1）菌種：不一樣微生物及微生物不一樣菌株代時不一樣；2）營養(yǎng)成份：在營養(yǎng)豐富培養(yǎng)基中生長代時短；3）營養(yǎng)物濃度：在一定范圍內(nèi)，生長速率與營養(yǎng)物濃度呈正比；凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長速率營養(yǎng)物成份，就稱為生長限制因子。4）溫度：在一定范圍，生長速率與培養(yǎng)溫度呈正相關。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第17頁指數(shù)期細胞應用：適宜作“種子”；研究基礎代謝材料；噬菌體增殖最好階段；革蘭氏染色；誘變育種；微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第18頁3.穩(wěn)定時（Stationaryphase）指數(shù)期之后，培養(yǎng)液中活細菌數(shù)最高并維持穩(wěn)定階段(可能因為細菌分裂增加數(shù)量等于細菌死亡數(shù)，或者細胞僅停頓分裂而保持代謝活性)。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第19頁穩(wěn)定時特點：①生長速率常數(shù)R降低至0；②代時G延長；③細胞主要分化階段；細胞開始衰老，原生質(zhì)分布不均勻，出現(xiàn)液泡；開始積累糖原等內(nèi)含物；產(chǎn)芽孢菌開始形成芽孢；次生代謝產(chǎn)物（抗生素等）開始大量合成④菌體最大收獲期微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第20頁①穩(wěn)定時假如及時采取辦法，補充營養(yǎng)物質(zhì)或取走代謝產(chǎn)物或改進培養(yǎng)條件（調(diào)整pH、溫度、通氣），能夠取得更多菌體物質(zhì)或代謝產(chǎn)物。②對以收獲菌體或與菌體生長相平行代謝產(chǎn)物（SCP、乳酸等）為目標發(fā)酵生產(chǎn)來說，穩(wěn)定時是產(chǎn)物最正確收獲期。③經(jīng)過對穩(wěn)定時到來原因研究，促使了連續(xù)培養(yǎng)原理提出和工藝、技術(shù)創(chuàng)建。微生物在穩(wěn)定時生長規(guī)律對于生產(chǎn)實踐指導意義：微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第21頁4.衰亡期（Decline或Deathphase）營養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物大量積累，細菌死亡速率超出新生速率，整個群體展現(xiàn)出負增加。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第22頁衰亡期特點：①生長速率常數(shù)R小于0；②細胞形態(tài)發(fā)生多形化

出現(xiàn)畸形或細胞大小懸殊；有些微生物因蛋白酶活力增強而發(fā)生自溶，有些微生物產(chǎn)生或釋放出一些代謝產(chǎn)物如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等；芽孢桿菌往往在此期釋放芽孢。

該時期死亡細菌以對數(shù)方式增加，但在衰亡期后期，因為部分細菌產(chǎn)生抗性也會使細菌死亡速率降低，仍有部分活菌存在。衰亡期微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第23頁在實際工作中多采取分光光度計測定OD值方法繪制細菌生長曲線，但該法繪制生長曲線不能反應衰亡期。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第24頁二.絲狀真菌生長曲線絲狀真菌是以菌絲干重（mg）作為衡量生長情況縱坐標，時間為橫坐標，繪制生長曲線。絲狀真菌生長曲線由三個時期組成：延滯期，快速生長久，衰亡期絲狀真菌不是單細胞，其繁殖不以幾何級數(shù)增加，故沒有指數(shù)生長久微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第25頁三、同時生長（Synchronousgrowth）同時培養(yǎng):使群體中全部個體細胞處于一樣細胞生長和分裂周期中（即大多數(shù)細胞能同時進行生長或分裂）培養(yǎng)方法。經(jīng)過同時培養(yǎng)方法取得細胞被稱為同時細胞或同時培養(yǎng)物。問題：怎樣研究在單個細胞生理與遺傳特征。經(jīng)過同時培養(yǎng)方法處理，非同時群體細胞處于同一生長階段，并能同時進行分裂生長狀態(tài)，稱為同時生長。同時生長往往只能維持2-3個世代，隨即又逐步轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機生長。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第26頁1.機械篩選法硝酸纖維素濾膜法（膜洗脫法，右圖a）同時培養(yǎng)方法有兩類：離心法,右圖b過濾法機械法優(yōu)點：不影響菌體代謝與活性，細胞保持自然狀態(tài)。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第27頁2.環(huán)境條件控制法環(huán)境環(huán)境控制法缺點：細胞活性受到不一樣程度影響。溫度培養(yǎng)基成份其它光合細菌：光照和黑暗交替培養(yǎng)；芽孢菌：形成芽孢后加熱處理微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第28頁四、連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）分批培養(yǎng)（batchculture）封閉培養(yǎng)（closedculture）培養(yǎng)基一次加入，不予補充，不再更換連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）在微生物整個培養(yǎng)期間，經(jīng)過一定方式使微生物生優(yōu)點于平衡生長狀態(tài)，能以恒定生長速率生長一個培養(yǎng)方法。若在一個開放系統(tǒng)中(恒定容積流動系統(tǒng))培養(yǎng)微生物，培養(yǎng)過程中不停補充營養(yǎng)物質(zhì)和以一樣速率移出培養(yǎng)物，是實現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)基本標準。培養(yǎng)系統(tǒng)中細胞數(shù)量和營養(yǎng)狀態(tài)恒定，即處于穩(wěn)態(tài)。單細胞微生物生長符合經(jīng)典生長曲線微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第29頁最簡單連續(xù)培養(yǎng)裝置包含：培養(yǎng)室、無菌培養(yǎng)基儲存器和調(diào)整流速控制系統(tǒng)。連續(xù)培養(yǎng)主要參數(shù)稀釋率D（h-1）：即培養(yǎng)基每小時流過培養(yǎng)容器體積數(shù)。D==培養(yǎng)基流動速率培養(yǎng)室容積FV無菌培養(yǎng)基儲存器培養(yǎng)室調(diào)整流速控制閥微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第30頁1.連續(xù)培養(yǎng)類型依據(jù)控制培養(yǎng)基流入培養(yǎng)容器方式不一樣可分兩種類型：恒濁器連續(xù)培養(yǎng)和恒化器連續(xù)培養(yǎng)。A.恒濁培養(yǎng)系統(tǒng)B.恒化培養(yǎng)系統(tǒng)1.盛無菌培養(yǎng)基容器2.控制流速閥3.培養(yǎng)室4.排出管5.光源6.光電池7.排出物恒濁器：依據(jù)培養(yǎng)室內(nèi)微生物生長密度，借光電控制系統(tǒng)來控制培養(yǎng)基流速，以取得菌體密度高、生長速率恒定微生物細胞連續(xù)培養(yǎng)器。恒化器：培養(yǎng)基流速恒定，經(jīng)過控制培養(yǎng)基中某一生長限制性底物濃度來調(diào)整微生物生長速率,使微生物維持恒定生長速率連續(xù)培養(yǎng)裝置。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第31頁兩種連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)比較裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物應用恒濁器菌體密度無限制生長因子不恒定最高菌體或與菌體相平行代謝產(chǎn)物生產(chǎn)恒化器培養(yǎng)基流速有限制生長因子恒定低于最高速率不一樣生長速率菌體試驗室科研恒化器中菌體濃度不由稀釋率決定，而由生長限制性底物濃度決定。經(jīng)過控制流速可得到生長速率不一樣但密度基本恒定培養(yǎng)物，微生物一直在低于其最高生長速率下進行生長繁殖。遺傳學：突變株分離；生理學：不一樣條件下代謝改變；生態(tài)學：模擬自然營養(yǎng)條件建立試驗模型微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第32頁假如依據(jù)連續(xù)培養(yǎng)器串聯(lián)數(shù)目分，也可分為兩種類型：單級連續(xù)培養(yǎng)多級連續(xù)培養(yǎng)適合用于：代謝產(chǎn)物產(chǎn)生速率與菌體生長速率相平行培養(yǎng)微生物代謝產(chǎn)物與菌體生長不平行，比如丙酮、丁醇或一些次級代謝產(chǎn)物（抗生素、維生素等）生產(chǎn)，應采取多級連續(xù)培養(yǎng)法，第一級發(fā)酵罐中以培養(yǎng)菌體為主，后幾級則以產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物為主。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第33頁連續(xù)培養(yǎng)應用與生產(chǎn)就稱為連續(xù)發(fā)酵。連續(xù)發(fā)酵優(yōu)點：

高效：簡化操作單元，縮短生產(chǎn)周期，提升設備利用率；便于自動控制；降低動力消耗及體力勞動強度；產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。雜菌污染機會增多；易菌種退化；營養(yǎng)物利用率低。連續(xù)發(fā)酵缺點：2.連續(xù)培養(yǎng)應用微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第34頁第三節(jié)微生物生長測定單位時間里微生物數(shù)量或生物量（Biomass）改變。微生物生長測定：微生物生長測定方法計數(shù)評價培養(yǎng)條件、營養(yǎng)物質(zhì)等對微生物生長影響；評價不一樣抗菌物質(zhì)對微生物產(chǎn)生抑制(或殺死)作用效果；客觀地反應微生物生長規(guī)律。質(zhì)量法生理指標法微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第35頁一、計數(shù)法1.直接計數(shù)法采取特殊計數(shù)板（血球計數(shù)板），在顯微鏡下對微生物數(shù)量進行直接計數(shù)（計算一定容積里樣品中微生物數(shù)量）缺點:(1)不能區(qū)分死菌與活菌；(2)只適合用于單細胞狀態(tài)微生物或絲狀微生物孢子；不適于對運動細菌計數(shù)；(3)需要相對高菌體濃度(106/mL以上)；(4)個體小細菌在顯微鏡下難以觀察。優(yōu)點：快速微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第36頁其它直接計數(shù)方法：

將已知顆粒濃度樣品（比如血液）與待測細胞濃度樣品混勻后在顯微鏡下依據(jù)二者之間百分比直接推算待測微生物細胞濃度。百分比計數(shù)過濾計數(shù)當樣品中菌數(shù)很低時，能夠?qū)⒁欢w積湖水、海水或飲用水等樣品經(jīng)過膜過濾器。然后將濾膜干燥、熒光染色，并經(jīng)處理使膜透明，再在顯微鏡下計算膜上(或一定面積中)細菌數(shù)。活菌計數(shù)采取特定染色技術(shù)也可分別對活菌和死菌進行分別計數(shù)（美蘭，能區(qū)分死菌和活菌熒光試劑盒）微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第37頁2.間接計數(shù)法該法最慣用。通慣用來測定細菌、酵母菌等單細胞微生物生長情況或樣品中所含微生物個體數(shù)量（細菌、酵母菌、孢子）。即平板菌落計數(shù)法，又稱活菌計數(shù)法采取培養(yǎng)平板計數(shù)法要求操作熟練、準確，不然難以得到正確結(jié)果。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第38頁樣品充分混勻；傾注法涂布法每支移液管及涂布棒只能接觸一個稀釋度菌液；同一稀釋度三個以上重復,取平均值；每個平板上菌落數(shù)目適當，便于準確計數(shù)。樣品充分混勻；微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第39頁一個菌落可能是多個細胞一起形成，所以在科研中普通用菌落形成單位（colonyformingunits，CFU）來表示，而不是直接表示為細胞數(shù)。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第40頁3.膜過濾培養(yǎng)法當樣品中菌數(shù)很低時，能夠?qū)⒁欢w積湖水、海水或飲用水等樣品經(jīng)過膜過濾器，然后將濾膜轉(zhuǎn)到對應培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，對形成菌落進行統(tǒng)計。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第41頁微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第42頁4.比濁法在一定波長下，測定菌懸液光密度，以光密度(opticaldensity即OD值)表示菌量。試驗測量時應控制在菌濃度與光密度成正比線性范圍內(nèi)，不然不準確。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第43頁5.最大或然數(shù)法Themostprobablenumbermethod（液體稀釋法）主要適合用于能進行液體培養(yǎng)微生物，或采取液體判別培養(yǎng)基進行直接判定并計數(shù)微生物。對未知樣品進行十倍稀釋，然后依據(jù)估算取三個連續(xù)稀釋度平行接種多支試管，對這些平行試管微生物生長情況進行統(tǒng)計，長菌為陽性，未長菌為陰性，然后依據(jù)數(shù)學統(tǒng)計計算出樣品中微生物數(shù)目。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第44頁二、質(zhì)量法測定絲狀菌生長有效方法1.重量法干重法濕重法2.蛋白質(zhì)及DNA含量測定法采取凱氏定氮法測出含氮量。蛋白質(zhì)含氮量為16%，細胞中蛋白質(zhì)含量占細胞固形物50%~80%，普通以65%為代表。蛋白質(zhì)總量=含氮量÷16%=含氮量×6.25細胞總量=蛋白質(zhì)總量÷65%=蛋白質(zhì)總量×1.54微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第45頁三、生理指標法生理指標法慣用于對微生物快速判定與檢測慣用指標：呼吸強度、耗氧量、酶活性、生物熱樣品中微生物數(shù)量越多或生長越旺盛，這些指標愈顯著，所以能夠借助特定儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計等設備來測定對應指標。與生長量相平行生理指標很多，它們都可用作微生物生長測定。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第46頁第四節(jié)環(huán)境對微生物生長影響一、溫度二、pH三、滲透壓四、氧五、表面張力六、輻射七、液體靜壓力八、聲能影響微生物生長環(huán)境原因主要有：微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第47頁1.微生物生長適宜溫度最低生長溫度能生長最低溫度最適生長溫度生長速度最高溫度最高生長溫度能生長最高溫度最適生長溫度并非等于最適發(fā)酵溫度，或生長得率最高時溫度。生長溫度三基點一、溫度每種微生物都有三個基本溫度（cardinaltemperature）微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第48頁(1)嗜冷微生物（psychrophile）最低生長溫度0℃以下，最適生長溫度≦15℃，最高生長溫度20℃左右；（地球兩極，海洋深處）能在0℃生長，但最適生長溫度20℃~40℃。（冷水，土壤，引發(fā)冰箱食物腐敗主要微生物類群）-----耐冷微生物(psychrotolernt),又稱兼性嗜冷微生物嗜冷微生物在低溫下能生長原因：①嗜冷微生物酶在低溫下能有效起催化作用，其酶二級結(jié)構(gòu)含有較多α‐螺旋，能使酶蛋白在嚴寒環(huán)境中有較強彈性。②嗜冷微生物酶有較強極性，含有較少親水性氨基酸，有利于在低溫下保持蛋白質(zhì)彈性及酶活性。③嗜冷微生物細胞膜脂類中不飽和脂肪酸含量較高，在低溫下膜也能保持半流動狀態(tài)。依據(jù)微生物最適生長溫度，可將微生物分為三類：微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第49頁（2）嗜溫微生物(mesophiles)，又稱中溫菌最低生長溫度10℃左右，最適生長溫度25~37℃，最高生長溫度45℃左右（大多數(shù)微生物，人類病原菌）。嗜溫微生物又可分為寄生和腐生兩類：寄生嗜溫微生物最適生長溫度相對較高，大腸桿菌是經(jīng)典寄生嗜溫微生物；腐生嗜溫微生物相對較低，發(fā)酵工業(yè)中慣用黑曲霉、啤酒酵母、枯草桿菌均為腐生嗜溫微生物。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第50頁(3)嗜熱微生物（thermophiles）最低生長溫度45℃，最適生長溫度55℃~65℃，最高生長溫度80℃（大部分為細菌。溫泉，堆肥）

發(fā)酵工業(yè)中應用德氏乳酸桿菌最適生長溫度為45～50℃，嗜熱糖化芽孢桿菌為65℃.----嗜高溫微生物（hyperthermophiles）最低生長溫度65℃，最適生長溫度80~90℃，最高生長溫度100℃以上（古生菌，熱泉、火山噴氣口、海底火山噴氣口）微生物在高溫環(huán)境下為何能生存呢？胞內(nèi)酶和蛋白質(zhì)在高溫時更穩(wěn)定（分子中1個或多個部位被一些氨基酸所取代，能以特殊方式折疊，抵抗溫度變性作用）;細胞質(zhì)膜富含飽和脂肪酸，因而膜在高溫下仍很穩(wěn)定并發(fā)揮功效;其核酸有熱穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)，tRNA在特定堿基區(qū)域含較多GC對.微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第51頁2.低溫對微生物影響(1)冰凍對微生物影響①冰凍使細胞內(nèi)游離水形成冰晶，對細胞造成機械性損傷；②冰凍造成細胞失去可利用水分，形成脫水干燥狀態(tài)，細胞質(zhì)pH值和膠體狀態(tài)發(fā)生改變，甚至可引發(fā)胞內(nèi)蛋白質(zhì)部分變性等；③微生物所處基質(zhì)也因冰凍而產(chǎn)生一系列復雜改變。(2)低溫對微生物作用相關原因冰點附近會加速微生物死亡微生物種類不一樣抵抗低溫能力不一樣微生物所處環(huán)境不一樣，對低溫抵抗能力不一樣冰凍和解凍重復交替輕易造成微生物細胞破裂微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第52頁(3)低溫用于食品保藏

依據(jù)各類食品特點和保藏要求不一樣，將低溫保藏食品溫度可作以下劃分：嚴寒溫度：指在室溫和冷藏溫度之間溫度。嗜冷微生物能在這一溫度范圍內(nèi)遲緩生長，保藏食品使用期較短，普通僅適宜于保藏果蔬食品。冷藏溫度：指在0～5℃之間溫度。一些嗜冷微生物尚能遲緩生長，能阻止幾乎全部引發(fā)食物中毒病原菌生長（除肉毒桿菌E型尚能在3.3℃生長和產(chǎn)生毒素外）。冷藏溫度可用于儲存果蔬、魚肉、禽蛋、乳類等食品。凍藏溫度：指低于0℃以下溫度。在–18℃以下溫度幾乎阻止全部微生物生長。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第53頁3.高溫對微生物影響微生物對熱忍受力依菌種類、菌齡而異。微生物營養(yǎng)體、霉菌孢子、細菌芽孢等。微生物對熱忍受力還受微生物所處環(huán)境其它條件影響.環(huán)境pH、滲透壓、培養(yǎng)基組成等影響。如在酸性條件下，微生物對熱耐受力顯著下降；環(huán)境中富含蛋白質(zhì)時，利于保護菌體，增加微生物細胞對熱抗性。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第54頁二、pHpH=

-

lg[H+]pH經(jīng)過影響細胞質(zhì)膜透性、膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、物質(zhì)溶解性或電離性來影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收。微生物生長pH值范圍每一個微生物都存在生長pH三基點：最適生長pH≠最適發(fā)酵pH從而影響微生物生長速率最低生長pH；最適生長pH；最高生長pH；微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第55頁依據(jù)微生物生長pH范圍，將其分以下幾類：嗜酸菌（acidophile）只能生活在低pH（小于4）條件下，在中性pH下即死亡微生物（硫細菌屬，熱原菌屬等古生菌）嗜中性菌(neutrophile)生長最適pH5.5~8.0（大多數(shù)微生物以及病原菌等）嗜堿菌(alkalophile)耐酸菌：可生活在pH5以下，但在中性pH下也能生活專性生活在pH10～11堿性條件下而不能生活在中性條件下微生物。(堿性鹽湖和碳酸鹽含量高土壤中)。多數(shù)嗜堿菌為芽孢桿菌屬，少數(shù)屬于古生菌。耐堿菌：在堿性環(huán)境下能生長，但在中性條件下不死亡。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第56頁不一樣微生物最適生長pH可能不一樣，同種微生物在不一樣生長階段和不一樣生理、生化過程中，也有不一樣最適pH要求。黑曲霉：在pH2.0～2.5時，有利于合成檸檬酸，在pH2.5～6.5范圍內(nèi)，就以菌體生長為主，在pH7左右時，則大量合成草酸。丙酮丁醇梭菌：在pH5.5～7.0內(nèi)，以菌體生長繁殖為主，在pH4.3～5.3范圍內(nèi)進行丙酮、丁醇發(fā)酵。不論微生物生長pH范圍多廣泛，細胞內(nèi)pH普通都靠近中性。胞內(nèi)酶最適pH也靠近中性，而位于周質(zhì)空間酶和分泌到細胞外胞外酶最適pH則靠近環(huán)境pH。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第57頁微生物生長環(huán)境pH調(diào)整辦法“治標”外源直接流加酸、堿中和（直接，快速但不能持久）“治本”治本：（遲緩，但較持久）過酸加適當?shù)矗蛩?、NaNO3、NH4OH或蛋白質(zhì)）提升通氣量過堿加適當碳源（糖、乳酸、醋酸或油脂等）降低通氣量pH調(diào)整微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第58頁水活度（aw）可定量表示環(huán)境中微生物可實際利用自由水(游離水)含量三、水活度和滲透壓各種微生物生長繁殖aw范圍在0.60～0.998之間。除少數(shù)真菌外，多數(shù)微生物在aw

低于0.60～0.70干燥條件下不能生長。利用干燥來保留食品、衣物等原理：低aw可預防微生物生長。各種微生物對干燥抵抗力不一樣。如：醋酸菌失水后很快會死亡；但酵母菌可保留數(shù)月；產(chǎn)生莢膜細菌抗干燥能力較強；細胞小形、厚壁細菌抗干燥能力較強。細菌芽孢、放線菌孢子、酵母菌子囊孢子、霉菌孢子抗干燥能力強，在干燥條件下可長久不死，可用于菌種保藏。1、水份及水活度微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第59頁等滲環(huán)境：適宜生長低滲環(huán)境：吸水膨脹高滲環(huán)境：質(zhì)壁分離微生物怎樣適應低滲或高滲環(huán)境？大多數(shù)細菌、藻類和真菌含有堅硬細胞壁，可維持細胞形狀和完整性。在高滲環(huán)境中，大多數(shù)原核生物經(jīng)過合成或吸收膽堿、甜菜堿、氨基酸（脯氨酸，谷氨酸等）、K+，藻類和真菌利用蔗糖和多元醇（阿拉伯糖醇、甘油、甘露醇）來提升胞內(nèi)滲透壓。在低滲環(huán)境中，細胞經(jīng)過合成內(nèi)含物、打開全部壓敏通道使溶質(zhì)滲出（原核生物），以降低胞內(nèi)滲透壓。2.滲透壓微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第60頁低度嗜鹽菌：耐受3％(0.2～0.5mol/L)左右NaCl微生物；中度嗜鹽菌：耐受3%~12%(0.5～2.5mol/L)NaCl微生物；極端嗜鹽菌：能夠在12％～30％(2.5～5.2mol/L)NaCl中生長嗜鹽菌。耐鹽微生物：能在高鹽和低鹽環(huán)境下均能正常生活微生物。必須在高鹽濃度下才能生長微生物稱為嗜鹽微生物（嗜鹽菌）。依據(jù)微生物對鹽濃度耐受程度，可分為以下幾類：能夠在高糖環(huán)境中生長微生物叫作嗜高滲微生物，它們生長繁殖是引發(fā)蜜餞、果脯類高糖食品腐敗變質(zhì)主要原因。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第61頁四、氧氣依據(jù)微生物與氧關系，可將微生物分為好氧和厭氧兩大類。好氧菌（aerobe）專性好氧菌(strickaerobe)必須在有氧條件下（20%以上）生長。（絕大多數(shù)真菌，多數(shù)放線菌，部分細菌）

兼性厭氧菌（facultativeaerobe）不需氧可生長，而在有氧條件下生長更加好（酵母菌，許多細菌）

微好氧菌（microaerophilicbacteria）只能在較低氧分壓下（2~10%）生長

（彎曲桿菌）厭氧菌（anerobe）耐氧菌(aerotolerantanaerobe)

有氧（2%以下）和無氧條件下生長情況相同（乳酸桿菌，腸膜明串珠菌，糞腸球菌）專性厭氧菌(anaerobe)

只能在無氧條件下生長，有氧時即被殺死（擬桿菌，梭菌屬，雙歧桿菌屬，甲烷菌）1.微生物對氧需求微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第62頁2.厭氧菌氧毒害機制O2+e-O2

-.（超氧陰離子自由基）O2-.+e-+H+H2O2（過氧化氫）H2O2+e-+H+H2O+OH·（羥基自由基）三種好氧菌及耐氧菌中，都有超氧化物歧化酶（SOD），它可使劇毒O2－.

歧化成毒性稍低H2O2。再在好氧微生物中過氧化氫酶作用下，H2O2深入分解成無毒H2O；在耐氧菌中過氧化物酶作用下，H2O2還原成無毒H2O。專性厭氧菌沒有SOD，無法使O2－.

歧化成H2O2，所以在有氧條件下細胞內(nèi)形成O2－.就使本身受到毒害，直至死亡。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第63頁3.兩類微生物培養(yǎng)方式好氧菌：振蕩培養(yǎng)或通氣攪拌厭氧菌：含還原劑（巰基乙醇，半胱氨酸，庖肉等）培養(yǎng)基；抽取培養(yǎng)系統(tǒng)空氣，填充氮氣和CO2；厭氧罐（利用H2和鈀催化劑,使氧與H2結(jié)合成水）。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第64頁五、表面張力另外，許多有機酸、醇、甘油、洗滌劑、多肽、蛋白質(zhì)等都能降低溶液表面張力。一些無機鹽能夠增加溶液表面張力。表面張力：液體表面分子被它周圍和液體內(nèi)部分子所吸引，在液體表面產(chǎn)生一個使液體表面積縮小力。能改變?nèi)芤罕砻鎻埩ξ镔|(zhì)稱為表面活性劑。表面活性劑主要分為：陰離子型、陽離子型和中性型（非離子型）三類。陰離子型:包含高級脂肪酸鈉鹽和鉀鹽、肥皂和磺酸鹽等。（抑制G+、影響細胞膜合成及肥皂除菌作用）陽離子型:由季胺化合物組成，能吸附在微生物細胞膜表面，損傷細胞膜。（新潔爾滅）中性型：在水中不電離，主要作為乳化劑用。培養(yǎng)基液面菌膜形成和表面張力關系親密。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第65頁六、輻射能量借助于波動傳輸輻射稱為電磁輻射。與微生物生命活動相關主要有可見光及紫外線借助于原子及亞原子粒子高速運動傳遞輻射稱為微粒輻射。與微生物相關主要有X射線和γ射線；該兩種射線均能使被作用物質(zhì)發(fā)生電離，故又稱電離輻射。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第66頁1、可見光：光能營養(yǎng)微生物能源。不過對于大多數(shù)化能營養(yǎng)微生物可見光連續(xù)長時間照射，可使微生物致死。2、紫外線：波長在139~390nm電磁輻射波，265～266nm紫外線對微生物作用最強，主要作用于核酸引發(fā)T=T形成。另外，紫外線還能使空氣中氧變?yōu)槌粞酰粞醴纸夥懦鰪娧趸瘎┬律鷳B(tài)氧［O］，也有殺菌作用。3、電離輻射：X射線與α射線、β射線和γ射線均為電離輻射。能從分子中逐出電子而使之電離。所以，電離輻射殺菌作用是間接地經(jīng)過射線激發(fā)環(huán)境和細胞中水分子，使水分子在吸收能量后被電離產(chǎn)生自由基而起作用。微生物種類、不一樣生理狀態(tài)微生物以及處于不一樣環(huán)境微生物細胞對電離輻射敏感性也不一樣。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第67頁七、液體靜壓力一些能生活在大洋底部微生物不能在常壓下生長，這種菌叫做嗜壓菌。人工培養(yǎng)只能在高壓特殊容器里進行。在食品發(fā)酵工業(yè)中，伴隨發(fā)酵設備大型化，處于發(fā)酵設備底部微生物生長代謝，也會受到液體靜壓力影響，曾有工廠發(fā)覺200m3發(fā)酵罐（高18m）底部酵母在酒精發(fā)酵中形態(tài)發(fā)生了改變。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第68頁八、聲能超聲波（頻率在20,000赫茲以上）含有強烈生物學作用。超聲波作用是使細胞破裂，所以幾乎全部微生物都能受其破壞，其效果與頻率、處理時間、微生物種類、細胞大小、性狀及數(shù)量等均相關系。高頻率比低頻率殺菌效果好；球菌較桿菌抗性強；細菌芽孢具更強抗性，大多數(shù)情況下不受超聲波影響；病毒也有較強抗性。應用：超聲滅菌、超聲細胞破碎儀微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第69頁谷氨酸發(fā)酵過程中，氧、溫度、pH和磷酸鹽等調(diào)整和控制

①氧。谷氨酸產(chǎn)生菌是好氧菌，通風和攪拌不但會影響菌種對氮源和碳源利用率，而且會影響發(fā)酵周期和谷氨酸合成量。尤其是在發(fā)酵后期，加大通氣量有利于谷氨酸合成②溫度。菌種生長最適溫度為30～32℃。當菌體生長到穩(wěn)定時，適當提升溫度有利于產(chǎn)酸，所以，在發(fā)酵后期，可將溫度提升到34～37℃。③pH。谷氨酸產(chǎn)生菌發(fā)酵最適pH在7.0～8.0。但在發(fā)酵過程中，伴隨營養(yǎng)物質(zhì)利用，代謝產(chǎn)物積累，培養(yǎng)液pH會不停改變。如伴隨氮源利用，放出氨，pH會上升；當糖被利用生成有機酸時，pH會下降。④磷酸鹽。它是谷氨酸發(fā)酵過程中必需，但濃度不能過高，不然會轉(zhuǎn)向纈氨酸發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后，慣用離子交換樹脂法等進行提取。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第70頁第五節(jié)微生物生長控制控制微生物生長速率或毀滅不需要微生物幾個辦法消毒(Disinfection)：利用一些理化方法殺死物體表面或內(nèi)部全部對人體或動植物有害病原菌，對被消毒對象基本無害辦法。包含化學消毒劑和巴氏消毒法等。滅菌(sterilizatin):采取強烈理化原因，使物體內(nèi)外包含芽孢在內(nèi)全部微生物永遠喪失其生長繁殖能力辦法。包含殺菌和溶菌等伎倆。

化療(Chemotherapy)：即化學治療。利用含有高度選擇毒力化學物質(zhì)，抑制或殺死宿主體內(nèi)病原微生物，對宿主本身沒有或基本沒有毒害作用一個治療辦法。防腐(Antisepsis)：在一些理化原因作用下抑制霉腐微生物生長繁殖，以預防食品和其它物品等發(fā)生霉腐辦法。防腐方法：低溫、干燥、缺氧、高滲、防腐劑等。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第71頁理化原因?qū)ξ⑸镒饔梅绞接绊懤砘蜃幼饔眯Ч颍豪砘蜃訌姸然驖舛取⒆饔脮r間長短、微生物種類、微生物生理狀態(tài)等。理化原因控制微生物生長繁殖方式包含殺菌、溶菌、抑菌。OD值活菌計數(shù)微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第72頁一、物理原因?qū)ξ⑸锷L控制慣用物理原因：加熱法、過濾法和輻射法（一）加熱滅菌當溫度超出微生物最高生長溫度時，就會出現(xiàn)致死效應。高溫可引發(fā)蛋白質(zhì)、核酸和脂肪等主要生物大分子降解或改變其空間結(jié)構(gòu)等，從而使其功效喪失。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第73頁不一樣微生物耐熱性有所差異，在食品工業(yè)中，衡量滅菌效果慣用D值、Z值、熱致死時間等指標。1.加熱滅菌動力學D值：在特定溫度下，殺死某一樣品中90%微生物（即微生物數(shù)量降低十倍）所需時間（1）十倍降低時間（decimalreductiontime，D值）溫度愈高，十倍致死時間愈短存活菌數(shù)百分比微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第74頁溫度處理與存活率關系圖中顯示兩種微生物與滅菌溫度關系上面直線代表了一個耐熱性微生物。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第75頁（2）Z值以某種微生物不一樣溫度下D值對數(shù)對溫度作圖，可得到一條直線，在該直線中，D值降低一個對數(shù)值（即十倍致死時間縮短90%）所需要升高溫度即為Z值。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第76頁（3）熱致死時間（thermaldeathtime）在一定溫度下殺死全部某一濃度微生物所需要時間。提醒：高溫殺菌時間與樣品中微生物濃度相關。當微生物濃度一致時，能夠經(jīng)過比較熱致死時間長短來衡量不一樣微生物熱敏感性。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第77頁（4）熱致死溫度（thermaldeathpoint）在一定時間內(nèi)（普通為10分鐘）殺死液體中全部微生物所需最低溫度。當微生物濃度一致時，可經(jīng)過比較熱致死時間長短或熱致死溫度高低來衡量不一樣微生物熱敏感性。啤酒酵母（52℃）和野生酵母（54-56℃）熱致死溫度不一樣，可用來判斷發(fā)酵過程是否污染雜菌。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第78頁（1）干熱滅菌（dryheatsterilization）烘箱內(nèi)熱空氣滅菌干熱滅菌140℃，3h；160℃，2h；適合用于金屬和玻璃器皿；石蠟油和粉料物質(zhì)。接種針、接種環(huán)和試管口火焰灼燒2.加熱滅菌方法微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第79頁(2）濕熱滅菌（moistheatsterilzation）利用熱蒸汽滅菌方法。在相同溫度下，比干熱滅菌更有效。①濕熱蒸汽穿透力強；②能快速破壞維持核酸和蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中化學鍵穩(wěn)定性；③蒸汽凝結(jié)放出大量汽化潛熱能快速殺滅物體上微生物。原因

多數(shù)細菌和真菌營養(yǎng)細胞：60℃處理5-10分鐘；酵母菌和真菌孢子：80℃以上處理；細菌芽孢：121℃處理15分鐘以上。濕熱滅菌條件：微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第80頁慣用濕熱滅菌方法：適合用于牛奶、啤酒、果酒和飲料等液態(tài)食品低溫維持（LTH）法：63℃，30min

高溫瞬時（HTST）法：72℃，15s當前普通都采取超高溫滅菌法（ultrahightemperature,UHT）：135~150℃，2~6s1）常壓法①巴氏消毒法（Pasteurization）用較低溫度處理不宜進行高溫滅菌液態(tài)風味食品或調(diào)料，以殺滅其中無芽孢病原菌，又不影響其原有風味消毒方法。巴氏消毒條件：微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第81頁③間歇滅菌法（fractionalsterilizationortyndallization）分段滅菌法，適合用于不耐熱培養(yǎng)基（如含硫培養(yǎng)基）。80~100℃下蒸煮15~60min，然后在37℃下保溫過夜，如此重復2~3次。②煮沸消毒法采取在100℃下煮沸數(shù)分鐘方法，可殺死細菌營養(yǎng)細胞和部分芽孢，普通用于飲用水消毒。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第82頁135~140℃，5~15s能降低營養(yǎng)成份破壞2）加壓法①常規(guī)高壓蒸汽滅菌法（autoclaving）利用提升壓力使水沸點升高，以提升水蒸氣溫度，從而有效地殺滅微生物。0.1MPa（121℃）15~30min適合用于各種耐熱耐濕物品滅菌，如普通培養(yǎng)基、生理鹽水等各種溶液、工作服及試驗器材等。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第83頁②連續(xù)加壓蒸汽滅菌法（continuousautoclaving），（連消法）用于大規(guī)模發(fā)酵工廠大批量培養(yǎng)基滅菌。讓培養(yǎng)基在管道流動過程中快速升溫、維持和冷卻。普通加熱至135～140℃下維持5～15s。優(yōu)點：滅菌徹底，有效降低營養(yǎng)成份破壞，提升原料利用率。滅菌時間短，蒸汽負荷均衡，提升鍋爐利用率，適宜于自動化操作。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第84頁3、高溫對培養(yǎng)基成份有害影響及其預防（1）有害影響①形成沉淀物。有機物沉淀如多肽類，無機物如磷酸鹽、碳酸鹽等沉淀。②破壞營養(yǎng)，提升色澤。如產(chǎn)生氨基糖、焦糖或黑色素等引發(fā)褐變物質(zhì)。③改變培養(yǎng)基pH。普通降低培養(yǎng)基pH。④降低培養(yǎng)基濃度。氣溫低時會增加冷凝水。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第85頁預防辦法：1）特殊加熱滅菌法分別滅菌（糖液；磷酸鹽等）；低壓滅菌（含糖類等培養(yǎng)基采取115℃滅菌15min）間歇滅菌2）其它方法加入0.01％EDTA或0.01％NTA等螯合劑到培養(yǎng)基中，預防金屬離子發(fā)生沉淀；用氣體滅菌劑如環(huán)氧乙烷等對個別成份進行滅菌；過濾除菌法（2）消除辦法微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第86頁(二)輻射滅菌輻射滅菌(RadiationSterilization)是利用電磁輻射產(chǎn)生電磁波殺死大多數(shù)物質(zhì)上微生物一個有效方法。用于滅菌電磁波有微波，紫外線(UV)、X-射線和γ-射線等微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第87頁紫外線屬于非電離輻射，波長范圍：100~400nm，260nm紫外光殺菌作用強，但不能有效穿過玻璃、薄層污物、水等物質(zhì)，用于物體表面和室內(nèi)空氣滅菌。X射線或γ射線是含有較高能量和穿透力電離輻射，輻射源主要有：X射線儀、陰極射線管和放射性同位素。慣用能產(chǎn)生γ射線放射性同位素是60Co和137Cs。輻射多用于食品工業(yè)和醫(yī)療設備滅菌，應用越來越廣。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第88頁(三).過濾除菌加熱滅菌對于空氣和不耐熱液體培養(yǎng)基滅菌不適用，此時可使用多孔材料進行過濾除菌。（a）深度濾器（進入發(fā)酵罐空氣）介質(zhì)：棉花、玻璃纖維、石棉、多層濾紙等。優(yōu)點：不破壞營養(yǎng)成份和物質(zhì)化學性質(zhì)缺點：病毒除不掉（0.22um孔徑濾膜）（b）膜濾器（不耐熱液體成份，如酶或維生素溶液、血清等）由硝酸纖維素或醋酸纖維素制成。（c）核孔濾器（液體過濾）微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第89頁膜濾器超凈臺微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第90頁二、化學原因?qū)ξ⑸锷L控制

抗微生物劑(Antimicrobialagent)生物合成天然產(chǎn)物人工合成化合物一類能夠殺死微生物或抑制微生物生長化學物質(zhì)微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第91頁化學物質(zhì)抗微生物能力測定液體培養(yǎng)法最低抑制濃度（MIC）試驗平板培養(yǎng)法抑菌圈（zoneofinhibition）試驗最低抑制濃度：抑制某病原菌生長最低濃度?？咕镔|(zhì)濃度由高到低用一系列含不一樣濃度抗生素培養(yǎng)基試管中培養(yǎng)標準數(shù)目標測試菌，經(jīng)16~24h培養(yǎng)后造成無菌生長抗生素濃度是MIC。Minimuminhibitoryconcentration微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第92頁抗微生物劑非選擇性（對全部細胞都有毒性）有選擇性（對病原微生物毒性更強）消毒劑(Disinfectant)防腐劑(Antisepsis)抗代謝藥品抗生素中草藥有效成份（化學治療劑）微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第93頁（一）化學消毒劑（或滅菌劑）與石炭酸系數(shù)化學消毒劑是指對一切活細胞都有毒性，不能用作活細胞或機體內(nèi)治療用化學藥劑，它們通慣用來殺死非生物材料上微生物。當消毒劑處于低濃度時，往往會對微生物生命活動起刺激作用，伴隨濃度遞增，相繼出現(xiàn)抑菌和殺菌作用。化學消毒劑相對殺菌強度表述：石炭酸系數(shù)（phenolcoefficient,P.C.，又稱酚系數(shù)）將某一消毒劑作不一樣稀釋，在一定條件、一定時間（普通10min）致死全部供試微生物（慣用金黃色葡萄球菌或傷寒沙門氏菌）最高稀釋度與到達一樣效果酚最高稀釋度比值，即為石炭酸系數(shù)。

某消毒劑殺死全部供試菌最高稀釋度石炭酸系數(shù)=

石炭酸殺死全部供試菌最高稀釋度微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第94頁慣用消毒劑舉例70％乙醇陽離子去垢劑（季銨化合物）0.2~0.5mg/L氯氣含氯化合物（0.2%~0.5%氯胺、次氯酸鈉、二氧化氯）0.1％～0.5％硫酸銅600mg/L氧化乙烯（即環(huán)氧乙烷）0.5％～10％甲醛37％溶液（福爾馬林）或甲醛2%戊二醛溶液過氧化氫碘液0.05％～0.1％二氯化汞（升汞）1mg/L臭氧0.2％過氧乙酸含酚化合物（3％～5％石炭酸、2％煤酚皂即來蘇水）醫(yī)療器械和試驗室物品表面醫(yī)療器械、食品等設備凈化生活用水奶制品與食品工業(yè)設備、生活用水游泳池及生活用水殺藻劑溫度敏感試驗材料如塑料3％～8％溶液用于表面消毒用于滅菌用作高效消毒劑、滅菌劑氣體用作滅菌劑醫(yī)療器械、試驗物品表面消毒試驗室物品表面消毒飲用水用作高效消毒劑、滅菌劑試驗室物品表面消毒

脂溶劑、蛋白變性劑與膜上磷脂相互作用氧化劑氧化劑蛋白沉淀劑烷化劑烷化劑烷化劑烷化劑氧化劑與蛋白質(zhì)中酪氨酸結(jié)合與蛋白質(zhì)巰基結(jié)合強氧化劑強氧化劑蛋白變性劑試劑適用范圍作用機理微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第95頁工業(yè)領域消毒劑應用造紙皮革塑料紡織木材冶金石油空調(diào)電力核工業(yè)有機汞化物、酚化合物重金屬、酚化合物陽離子去垢劑重金屬、酚化合物酚化合物陽離子去垢劑汞化合物、酚化合物、陽離子去垢劑氯氣、酚化合物氯氣氯氣在生產(chǎn)中抑制微生物生長在產(chǎn)品中作為抑菌因子存在在塑料水狀分散相中抑制細菌生長阻止室外使用遮棚、帳篷纖維受微生物侵染腐爛預防木質(zhì)結(jié)構(gòu)變質(zhì)腐爛阻止細菌在切割用乳劑中生長阻止細菌在石油及石油產(chǎn)品復性和儲存過程中生長阻止細菌在冷卻塔中生長阻止細菌在冷凝器及冷卻塔中生長阻止抗輻射微生物在核反應堆生長工業(yè)生產(chǎn)慣用消毒劑微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第96頁（二）防腐劑(antisepsis)防腐劑含有殺死或抑制微生物生長能力，但對于動物或人體組織無毒害或較小毒害作用。大多數(shù)化學防腐劑慣用于洗手或處理表面?zhèn)?，有些防腐劑用作消毒劑一樣有效?0％乙醇酚類（六氯酚、氯二甲苯酚等）陽離子去垢劑（季銨化合物如殺藻胺）3％過氧化氫溶液2.5％碘酒有機汞化合物（2％紅汞）0.1％～1％硝酸銀皮膚肥皂、洗液、化裝品、除臭劑肥皂、洗液皮膚皮膚皮膚預防新生兒眼炎脂溶劑、蛋白變性劑破壞細胞膜與膜上磷脂相互作用氧化劑與蛋白質(zhì)中酪氨酸結(jié)合與蛋白質(zhì)巰基結(jié)合蛋白沉淀劑試劑適用范圍作用機理慣用化學防腐劑劑舉例生物防腐劑是由動植物組織或微生物細胞代謝產(chǎn)生含有殺死或抑制微生物生長能力防腐劑。有些可用于食品防腐。如Natamycin,Polylysine,Nisin等。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第97頁何種消毒劑或防腐劑可用于處理以下物品：口腔溫度計試驗臺面飲用水手術(shù)前皮膚表面小型醫(yī)用器械（探針、鑷子等）思索題：微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第98頁（三）化學治療劑化學治療劑是指含有選擇性毒力，能在生物體內(nèi)使用殺死體內(nèi)病原微生物而不影響人體情況、能夠控制傳染病發(fā)生化學物質(zhì)。慣用于口服或注射?；瘜W治療劑種類：主要包含化學合成抗代謝物，以及生物合成抗生素（抗生素、半合成抗生素、酶抑制劑、微生物藥品素等）。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第99頁1.抗代謝物(Antimetabolite)

定義：又稱代謝拮抗物或代謝類似物(metaboliteanalogue)，是一類在化學結(jié)構(gòu)上與微生物細胞所必需代謝物(即生長因子)很相同，可干擾微生物正常代謝活動化學物質(zhì)。葉酸反抗物（磺胺）、嘌呤反抗物（6-巰基嘌呤）、苯丙氨酸反抗物（對氟苯丙氨酸）、尿嘧啶反抗物（5-氟尿嘧啶）、胸腺嘧啶反抗物（5-溴胸腺嘧啶）

抗代謝物主要是一些生長因子類似物:微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第100頁抗代謝藥品三種作用：與正常代謝產(chǎn)物競爭酶活性中心，從而使微生物正常代謝所需主要物質(zhì)無法合成，如磺胺類藥品。假冒正常代謝物，使微生物合成出無正常生理活性假產(chǎn)物，如8-重氮鳥嘌呤取代鳥嘌呤合成核苷酸會產(chǎn)生無正常功效RNA。與某一生化合成路徑終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類似，經(jīng)過反饋調(diào)整破壞正常代謝調(diào)整機制，比如6-巰基嘌呤可抑制腺嘌呤核苷酸合成。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第101頁磺胺類藥品：最早發(fā)覺，也是最常見化學療劑，抗菌譜廣，能治療各種傳染性疾病。

大多數(shù)革氏陽性細菌（肺炎球菌、溶血性鏈球菌等）

一些革氏陰性細菌（痢疾桿菌、腦膜炎球菌、流感桿菌等）對放線菌也有一定作用。最簡單磺胺類藥品是對氨基苯磺酰胺，簡稱磺胺。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第102頁磺胺是四氫葉酸合成前體對氨基苯甲酸（PABA）結(jié)構(gòu)類似物磺胺類藥品作用機理：很多細菌必需利用PABA來合成四氫葉酸。但PABA可由細菌本身合成，也可從外界取得。而磺胺存在則可與PABA競爭性地與二氫蝶酸合成酶結(jié)合，阻止四氫葉酸合成。人類因缺乏四氫葉酸合成酶，只能從食物中取得。對磺胺藥品不敏感?；前匪幤穼Π被郊姿崛~酸TMP是磺胺藥品增效劑三甲基芐二氨嘧啶微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第103頁當環(huán)境中存在大量PABA時，磺胺藥會失效。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第104頁異煙肼是另一個臨床上有效主要抗代謝藥品，其作為煙酰胺結(jié)構(gòu)類似物，專一性干擾分支桿菌特異性細胞壁成份分枝酸合成。所以，異煙肼是治療肺結(jié)核特效藥。

喹諾酮也是一類化學合成抗微生物化學治療劑，其作用機制不是作為生長因子類似物，而是作用于DNA螺旋酶（gyrase），阻止螺旋酶催化細菌DNA超螺旋作用。萘啶酸是經(jīng)典喹諾酮類化合物，萘啶酸氟喹諾酮衍生物如諾氟沙星和環(huán)丙沙星慣用于治療人泌尿系統(tǒng)感染，因為DNA螺旋酶在全部細菌中都存在，但不存在于人及高等動物細胞內(nèi)，所以，氟喹諾酮能有效地治療革蘭氏陽性菌和陰性菌引發(fā)各種細菌感染。另外，氟喹諾酮也廣泛用于養(yǎng)牛場和家禽喂養(yǎng)場，治療動物呼吸道疾病。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第105頁定義：一類由微生物或其它生物生命活動過程中合成次級代謝產(chǎn)物或其人工衍生物，它們在很低濃度時就能抑制或干擾它種生物（包含病原菌、病毒、癌細胞等）生命活動。2.抗生素（antibiotics）抗生素抑菌譜：某種抗生素抑菌范圍。既能作用于G＋菌又能作用于G－菌抗生素稱為廣譜抗生素，如氯霉素、四環(huán)素、金霉素和土霉素；僅作用于單一微生物類群抗生素稱為窄譜抗生素。因為不一樣微生物之間細胞化學結(jié)構(gòu)和代謝差異，不一樣抗生素抗菌譜各異。（1）概述微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第106頁新生霉素萘啶酸諾氟沙星DNA解旋酶青霉素萬古霉素桿菌肽環(huán)絲氨酸頭孢菌素紅霉素氯霉素氯林肯霉素林肯霉素磺胺類藥品四環(huán)素壯觀霉素莫匹羅星嘌呤霉素多黏菌素鏈霉素托普霉素卡拉霉素①抑制細菌細胞壁合成；②干擾細胞質(zhì)膜；③抑制蛋白質(zhì)合成；④抑制DNA復制和轉(zhuǎn)錄。作用機制微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第107頁1）抑制細胞壁合成青霉素：青霉素b-內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)與D-丙氨酸-D-丙氨酸結(jié)構(gòu)相同，從而能與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，阻止肽鏈之間交聯(lián)，造成細菌發(fā)生滲透裂解。

頭孢菌素：同青霉素，抑制肽聚糖合成中轉(zhuǎn)肽作用

萬古霉素：糖肽類抗生素（東方鏈霉菌）。肽鏈部分與肽聚糖五肽末端D-丙氨酸-D-丙氨酸特異性結(jié)合，阻斷轉(zhuǎn)肽酶作用。

D-環(huán)絲氨酸：胞壁酸肽尾合成多氧菌素：幾丁質(zhì)合成（真菌有效）微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第108頁青霉素b-內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)與D-丙氨酸末端結(jié)構(gòu)相同，從而能占據(jù)D-丙氨酸位置與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，酶無法正常行使其功效，肽鏈之間無法彼此連接，抑制了細胞壁合成。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第109頁2）干擾蛋白質(zhì)合成四環(huán)素：同核糖體30S小亞基結(jié)合，抑制氨基酰-tRNA結(jié)合于核糖體A位點，從而抑制蛋白質(zhì)合成。鏈霉素、卡那霉素、新霉素：

同核糖體30S小亞基結(jié)合，直接抑制蛋白質(zhì)合成或引發(fā)錯譯。紅霉素：

同核糖體50S大亞基結(jié)合，抑制蛋白質(zhì)合成中肽鏈延長。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第110頁3）抑制核酸合成原核生物與真核生物核酸合成機制差異不大，所以，抑制核酸合成抗生素選擇毒力通常不如其它抗生素。絲裂霉素：阻止解鏈，抑制DNA復制；利福霉素：與細菌依賴DNARNA聚合酶結(jié)合，阻止RNA合成；放線菌素D：抑制RNA轉(zhuǎn)錄；喹諾酮類（合成，環(huán)丙沙星，諾氟沙星，氧氟沙星）：抑制DNA促旋酶而干擾DNA復制、修復和轉(zhuǎn)錄微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第111頁4）干擾細胞膜多粘菌素：使細胞膜上蛋白質(zhì)釋放，細胞內(nèi)容物外漏。制霉菌素、兩性霉素：

與膜固醇結(jié)合，引發(fā)細胞成份泄漏,控制假絲酵母感染。短桿菌肽：使氧化磷酸化解偶聯(lián)，細胞內(nèi)容物外漏。原核生物與真核生物細胞膜結(jié)構(gòu)差異不大，所以抑制細胞膜合成抗生素選擇毒力通常不如其它抗生素。微生物的生長及其控制工業(yè)微生物學第112頁（2）半合成抗生素對天然抗生素化學結(jié)構(gòu)進行人為改造后抗生素，稱為半合成抗生素。青霉素易過敏、不穩(wěn)定、不能口服和易產(chǎn)生耐藥菌株。青霉素結(jié)構(gòu)改造：改造其母核6‐氨基青霉烷酸（6－aminopenicillanicacid,6-APA）側(cè)鏈R基團。6‐APA制備：6-APA抑菌力微弱，在發(fā)酵液中含量也較低。普通以芐青霉素為原料，利用大腸桿菌青霉素酰化酶裂解后制取6-APA