微生物生長教材

微生物的生長1、掌握微生物純培養(yǎng)的方法2、掌握測定微生物生長繁殖的方法3、掌握微生物的生長規(guī)律4、了解理化因素對微生物生長的影響5、了解微生物生長的控制1、第一節(jié)微生物純培養(yǎng)的生長微生物在自然界中不僅分布很廣，而且都是混雜地生活在一起。要想研究或利用某一微生物，必須把混雜的微生物類群分離開來，以得到只含一種微生物的培養(yǎng)。微生物學中將在實驗室條件下從一個細胞或一種細胞群繁殖得到的后代稱為純培養(yǎng)。純培養(yǎng)的分離，是研究和利用微生物的第一步，是微生物工作中最重要的環(huán)節(jié)之一。最常用的方法有稀釋平板法、劃線法、單細胞挑取法及利用選擇培養(yǎng)基分離法等。純培養(yǎng)的分離方法稀釋倒平板法（或涂布法）選擇培養(yǎng)基分離法單細胞挑取法平板分離法平板劃線法稀釋倒平板法（傾注法、涂布法）這是最常用的純種分離法，先將待分離的材料作一系列的稀釋(如1：10、1：100、1：1000、1：10，000……)，然后分別取不同稀釋液少許，與已熔化并冷卻至45℃的瓊脂培養(yǎng)基相混合，搖勻后，傾入滅過菌的培養(yǎng)皿中，待瓊脂凝固后，保溫培養(yǎng)一定時間即可出現(xiàn)菌落。如果稀釋得當，平皿上就可出現(xiàn)分散的單個菌落，這個菌落可能就是由一個細胞繁殖形成的。隨后挑取該單個菌落，或重復以上操作數(shù)次，便可得到純培養(yǎng)。

平板劃線法將已熔化的培養(yǎng)基倒入無菌平皿，冷卻凝固后，用接種環(huán)沾取少許待分離的材料，在培養(yǎng)基表面進行平行劃線、扇形劃線或其他形式的連續(xù)劃線，微生物將隨著劃線次數(shù)的增加而分散，經(jīng)保溫培養(yǎng)形成菌落。劃線開始的部分細菌分散度小，形成的菌落往往連在一起。由于連續(xù)劃線，微生物逐漸減少，劃到最后，?？尚纬蓡蝹€孤立的菌落。這種單個菌落可能由一個細胞繁殖而來，故可獲得純培養(yǎng)。用其他工具如彎形玻璃代替接種環(huán)，在培養(yǎng)基表面涂布，亦可得到同樣結(jié)果。此法較為簡便。單細胞挑取法這種方法是從待分離的材料中挑取一個細胞來培養(yǎng)，從而獲得純培養(yǎng)。具體方法是將顯微鏡挑取器裝置在顯微鏡上，把一滴菌懸液置于載玻片上，用安裝在顯微鏡挑取器上的極細的毛細吸管，在顯微鏡下對準某一個單獨的細胞挑取，再接種到培養(yǎng)基上培養(yǎng)。此法需要非常熟練的操作人員，多限于高度專業(yè)化的科學研究中采用。

利用選擇培養(yǎng)基分離法不同微生物需要不同的營養(yǎng)物質(zhì)。有些微生物生長適于酸性環(huán)境，有些則適于堿性環(huán)境。各種微生物對不同的化學試劑如消毒劑(酚)、染料(結(jié)晶紫等)、抗生素及其他物質(zhì)等具有不同的抵抗能力。利用這些特性，便可配制成適合于某種微生物生長而限制其他微生物生長的各種選擇性培養(yǎng)基，以達到純種分離的目的。另外，也可以將待分離的樣品先進行適當處理，以消除不希望分離到的微生物。對一些生理類型比較特殊的微生物，為了提高分離機率，往往在涂布分離前先進行富集培養(yǎng)，其目的是提供一個特別設(shè)計的培養(yǎng)環(huán)境，以幫助所需的特殊生理類型的微生物的生長，而不利于其他類型微生物的生長。主要是指利用不同微生物間生命活動特點的不同，制定環(huán)境條件使僅適應(yīng)該條件的微生物旺盛生長，從而使其在群落中的數(shù)量大大增加，人們能夠更容易地從自然界中分離到所需的特定微生物。選擇培養(yǎng)基分離法1.dilutesample1ml9ml10

1001000104105

106107牛肉膏培養(yǎng)基土豆培養(yǎng)基高氏培養(yǎng)基

微生物純培養(yǎng)分離方法的比較

稀釋平板法既可定性，又可定量，用途廣泛

平板劃線法方法簡便，多用于分離細菌

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微生物的培養(yǎng)方法一、良好的微生物培養(yǎng)裝置的基本條件按微生物的生長規(guī)律進行科學的設(shè)計，提供豐富、均勻的營養(yǎng)物質(zhì)。保證微生物獲得適宜的溫度和良好的O2條件。為微生物提供適宜的理化條件。嚴防雜菌的污染。實驗室培養(yǎng)法固體培養(yǎng)法厭氧菌的固體培養(yǎng)高層瓊脂柱厭氧培養(yǎng)皿厭氧罐技術(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)臺式發(fā)酵罐搖瓶培養(yǎng)實驗室的微生物培養(yǎng)法

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厭氧罐anaerobicjar掛曲小曲紅曲近代人工踏制大曲AwholeprocessofDA-QUprepationfermenter3、微生物的個體生長1.細菌細胞的生長1.1細菌染色體的復制1.2細胞壁和細胞膜的擴增1.3核糖體的建成1.4細胞分裂離心法控制溫度選擇法：根據(jù)微生物細胞在不同生長階段體積與質(zhì)量不完全相同的原理設(shè)計的，2-3較常用。選擇法過濾法4、微生物同步培養(yǎng)(synchronousculture)

使培養(yǎng)基中細菌同時分裂，處于相同的生長階段叫同步生長。膜洗脫法誘導法控制培養(yǎng)基成分誘導法：主要是控制環(huán)境條件，如溫度、營養(yǎng)物或能夠影響周期中主要功能的代謝抑制劑等，使細胞繼續(xù)生長，但抑制細胞分裂，然后將環(huán)境條件恢復到最適，大多數(shù)細胞就同時出現(xiàn)分裂。離心法控制溫度選擇法：根據(jù)微生物細胞在不同生長階段體積與質(zhì)量不完全相同的原理設(shè)計的，2-3較常用。選擇法過濾法

膜洗脫法誘導法控制培養(yǎng)基成分誘導法：主要是控制環(huán)境條件，如溫度、營養(yǎng)物或能夠影響周期中主要功能的代謝抑制劑等，使細胞繼續(xù)生長，但抑制細胞分裂，然后將環(huán)境條件恢復到最適，大多數(shù)細胞就同時出現(xiàn)分裂。離心法控制溫度選擇法：根據(jù)微生物細胞在不同生長階段體積與質(zhì)量不完全相同的原理設(shè)計的，2-3較常用。選擇法過濾法

膜洗脫法誘導法控制培養(yǎng)基成分誘導法：主要是控制環(huán)境條件，如溫度、營養(yǎng)物或能夠影響周期中主要功能的代謝抑制劑等，使細胞繼續(xù)生長，但抑制細胞分裂，然后將環(huán)境條件恢復到最適，大多數(shù)細胞就同時出現(xiàn)分裂。

選擇法又稱機械篩選法，是通過物理學方法從隨機、不同步群體中選擇出同步的群體。此法可在不影響微生物代謝的情況下獲得同步培養(yǎng)物。若微生物在相同發(fā)育階段大小不一，則不適宜用此法。舉例：過濾分離法、密度梯度離心法、膜洗脫（常用）等。

誘導法誘導因子：不影響微生物生長，可特異性抑制細胞分裂，消除該抑制后，細胞同時出現(xiàn)分裂。此法會擾亂細胞的正常代謝舉例：

1、溫度調(diào)整法；

2、營養(yǎng)條件調(diào)整法；

3、抑制DNA合成法（代謝抑制劑：）（抑制DNA合成法是利用代謝抑制劑阻礙DNA合成相當一段時間，然后解除其抑制，可達到同步目的。常用的代謝抑制劑：氨甲蝶呤、羥基尿素、5-氟脫氧尿苷、胸腺苷、脫氧腺苷、脫氧鳥苷等。）

5、微生物的群體生長微生物特別是單細胞微生物，體積很小，個體的生長很難測定，而且也沒有什么實際應(yīng)用價值。因此，在微生物學的研究和應(yīng)用中，通常是測定群體的增加量，即群體的生長。測定不同種類、不同生長狀態(tài)微生物的生長情況，需要選用不同的指標。通常對單細胞微生物來說，既可測定細胞數(shù)目，又可測定生長量；而對多細胞微生物(尤其是絲狀真菌)，則常以菌絲生長的長度等作為生長指標。

表現(xiàn)為細胞數(shù)目或群體細胞物質(zhì)的增加，因此群體生長的測定方法可以分為細胞數(shù)目的測定或細胞物質(zhì)總量的測定兩類。

（一）微生物細胞數(shù)目的測定

－－適用于單細胞微生物或絲狀微生物的孢子1、直接計數(shù)法－－全菌計數(shù)法計數(shù)板計數(shù)法（常用）2、平板菌落計數(shù)法－－活菌計數(shù)法

1）澆注平板法

2）涂布平板法3、薄膜過濾計數(shù)法：利用微孔薄膜過濾法測定空氣和水中的微生物數(shù)量。

4、比濁法：懸液中細胞濃度與混濁度成正比，與透

光度成反比，可利用比色計或分光光度計測定透

光率或光密度。1、直接計數(shù)法－－全菌計數(shù)法計數(shù)板計數(shù)法（常用）2、平板菌落計數(shù)法－－活菌計數(shù)法

1）澆注平板法2）涂布平板法細胞。3、薄膜過濾計數(shù)法：利用微孔薄膜過濾法測定含菌較少的空氣和水中的微生物數(shù)量。4、比濁法：懸液中細胞濃度與混濁度(光密度)成正比，菌數(shù)越多，光密度越大，與透光度成反比，可利用比色計或分光光度計測定透光率或光密度，就可反映菌液的濃度。血球計數(shù)板

各種型號的全自動血球計數(shù)儀活菌計數(shù)的一般步驟

……含

（二）細胞物質(zhì)總量的測定方法(直接法)稱重法含氮量測定法N×6.25=PrDNA能和3，5-二氨基苯甲酸-鹽酸溶液顯示特殊熒光的原理，通過測定熒光強度求得DNA含量，可直接反映所含細胞物質(zhì)的量。還可根據(jù)DNA含量計算細菌數(shù)量，每個細菌平均含DNA８.４x１０-５ｎｇ．DNA含量測定法

1、稱重法：干重法和濕重法。微生物的干重一般為其濕重的10%-20%。濕重法對于細菌等單細胞微生物可通過離心收集菌體直接稱重，對于絲狀微生物需過濾后用濾紙吸干菌絲之間的自由水再稱重。干重法即將樣品放在已知質(zhì)量的容器內(nèi)于1050C烘干至恒重，然后放到干燥器內(nèi)冷卻再稱重。2、含氮量測定法

蛋白質(zhì)是細胞的主要物質(zhì)，含量比較穩(wěn)定，而氮又是蛋白質(zhì)的重要組成，因此可用蛋白質(zhì)含量反映菌體數(shù)和細胞物質(zhì)的量。從一定量培養(yǎng)物中分離細菌，洗滌，用凱氏定氮法測定總含氮量，再乘以系數(shù)6.25換算成細胞蛋白質(zhì)總含量。3、DNA含量測定法

DNA作為微生物的重要遺傳物質(zhì)，在細胞內(nèi)的含量相當恒定。根據(jù)DNA能和DABA-2HCl（20%3,5-二氨基苯甲酸-鹽酸溶液）顯示特殊熒光的原理，通過測定熒光反應(yīng)強度求得DNA含量，可直接反映所含細胞物質(zhì)的量。還可根據(jù)DNA含量計算細菌數(shù)量，每個細菌平均含DNA8.4ｘ10-5ng微生物的連續(xù)培養(yǎng)單細胞微生物的群體生長

單細胞微生物的典型生長曲線微生物的高密度培養(yǎng)微生物的連續(xù)培養(yǎng)

單細胞微生物的典型生長曲線微生物的高密度培養(yǎng)細菌群體的生長規(guī)律（生長曲線）總菌數(shù)活菌數(shù)Ⅱ.對數(shù)期（指數(shù)期）細菌細胞快速分裂階段，細菌數(shù)按幾何級數(shù)增加。代謝活性最強，酶活力高而穩(wěn)定，組成新細胞物質(zhì)最快，生長速率最大。代時最短，對環(huán)境變化敏感。Ⅲ.穩(wěn)定期（恒定期）:增殖的細菌與死亡的相等，兩者處于動態(tài)平衡，生長速率趨于零，活菌數(shù)保持相對穩(wěn)定。不超40代。出現(xiàn)細菌分裂速率降低，代時延長，細胞代謝活

力減退。開始積累貯藏物，如肝糖粒、異染顆粒、脂肪粒等。大多數(shù)芽孢細菌在此時形成芽孢。這一時期活菌總數(shù)最高，是積累代謝產(chǎn)物的重要階段。Ⅳ.衰亡期：細菌死亡數(shù)大大超過新生數(shù)，活菌總數(shù)下降，出現(xiàn)負增長。細胞開始自溶，

釋放代謝產(chǎn)物，菌體出現(xiàn)多種形態(tài)，甚至畸形，芽孢菌釋放芽孢。Ⅰ.延遲期：不立即繁殖，細胞數(shù)幾乎保持不變。細菌細胞分裂雖遲緩，但代謝活躍，細胞體積增長快。細菌數(shù)目（個/ml）對數(shù)ⅡⅢⅣⅠ縮短延滯期的意義和方法1、延滯期出現(xiàn)原因本期特點影響本期限長短因素1）延滯期出現(xiàn)原因

把細菌接種到新鮮的培養(yǎng)基中培養(yǎng)時，并不立即進行分裂繁殖，細菌增殖數(shù)為０，這時細胞需要合成多種酶，輔酶和某些中間代謝產(chǎn)物，以適應(yīng)新的環(huán)境為細胞分裂作準備，要經(jīng)過一個調(diào)整和適應(yīng)過程。

2）延滯期特點細胞分裂遲緩，但代謝活躍，細胞體積增長快細胞質(zhì)均勻

容易產(chǎn)生各種誘導酶對不良條件抵抗能力降低蛋白質(zhì)和ＲＮＡ含量高3、影響延滯期限長短因素接種菌齡菌種的遺傳性培養(yǎng)基成分4、縮短延滯期的意義和方法可以縮短生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率。接種對數(shù)生長期的菌種，采用最適菌齡加大接種量與培養(yǎng)菌種相同組成分的培養(yǎng)基改善菌種的遺傳特性2、指數(shù)期(對數(shù)期)：細菌細胞經(jīng)過延遲期的調(diào)整后，便進入快速分裂階段，細菌數(shù)按幾何級數(shù)增加

1）特點該期的細菌生產(chǎn)中多被用做種子和科學試驗材料①活菌數(shù)和總菌數(shù)接近②酶活力高而穩(wěn)定，代謝旺盛。③生長速率最大，generationtime最短。④細胞的化學組成及形態(tài)，生理特性比較一致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=指數(shù)期生長的數(shù)學模型繁殖代數(shù)n=3.322(lgx2-lgx1)2）影響指數(shù)期的因素菌種營養(yǎng)成分不同的培養(yǎng)條件培養(yǎng)溫度4)指數(shù)期應(yīng)用3、穩(wěn)定期（恒定期）1)穩(wěn)定期特點

活菌數(shù)保持相對穩(wěn)定，生長速率趨于零?；罹倲?shù)最高，是積累代謝產(chǎn)物的重要階附段芽孢桿菌這時開始形成芽孢。這是生產(chǎn)收獲時期。活增殖的細菌與死亡的相等，兩者處于動態(tài)平衡營養(yǎng)的消耗有害代謝產(chǎn)物積累PH值EH值等理化條件不適2)出現(xiàn)原因營養(yǎng)物比例失調(diào)一般連續(xù)繁殖不超過40代（1）對于以收集菌體或與菌體生長相平行的代謝產(chǎn)物為目的的發(fā)酵生產(chǎn)，穩(wěn)定期是最佳時期。3)工業(yè)應(yīng)用延長措施：可通過通氣、補料、調(diào)節(jié)PH、調(diào)整溫度4、衰亡期1)特點細菌死亡數(shù)大于增殖數(shù),活菌數(shù)明顯減少,群體衰落細胞出現(xiàn)多形態(tài),大小不等的畸形,變成衰退型細胞死亡,出現(xiàn)自溶現(xiàn)象。2)原因培養(yǎng)環(huán)境對細菌越來越不利，引起細胞內(nèi)分解代謝明顯超過合成代謝，導致大量菌體死亡，是衰亡期產(chǎn)生的主要原因長短菌種的遺傳特性有關(guān)，不同微生物差別較大細菌生長曲線對指導發(fā)酵生產(chǎn)的意義?絲狀微生物的群體生長培養(yǎng)環(huán)境對細菌越來越不利，引起細胞內(nèi)分解代謝明顯超過合成代謝，導致大量菌體死亡，是衰亡期產(chǎn)生的主要原因長短菌種的遺傳特性有關(guān)，不同微生物差別較大細菌生長曲線對指導發(fā)酵生產(chǎn)的意義?

（三）微生物的連續(xù)培養(yǎng)

將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)過培養(yǎng)生長，最后一次收獲，此稱分批培養(yǎng)(batchculture)。通過對細菌純培養(yǎng)的生長曲線的分析可知，在分批培養(yǎng)中，培養(yǎng)基一次加入，不予補充，細菌的對數(shù)生長期不可能長時間維持。如果在培養(yǎng)器中不斷補充新鮮營養(yǎng)物質(zhì)，并及時不斷地以同樣速度排出培養(yǎng)物(包括菌體及代謝產(chǎn)物)，理論上講，對數(shù)生長期就可無限延長。這種方法就叫連續(xù)培養(yǎng)法。連續(xù)培養(yǎng)方法的出現(xiàn)，不僅可隨時為微生物的研究工作提供一定生理狀態(tài)的實驗材料，而且可提高發(fā)酵工業(yè)的生產(chǎn)效益和自動化水平。此法已成為當前發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展方向。優(yōu)點：減少了非生產(chǎn)時間，縮短發(fā)酵周期；提高了設(shè)備利用率，

便于自動化控制；產(chǎn)物質(zhì)量均一穩(wěn)定缺點：菌種易退化；易染雜菌

(一)恒化連續(xù)培養(yǎng)控制恒定的流速，使由于細菌生長而耗去的營養(yǎng)物及時得到補充，培養(yǎng)室中營養(yǎng)物濃度基本恒定，從而保持細菌的恒定生長速率，故稱恒化連續(xù)培養(yǎng)，又叫恒組成連續(xù)培養(yǎng)。

(二)恒濁連續(xù)培養(yǎng)

不斷調(diào)節(jié)流速而使細菌培養(yǎng)液濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法叫恒濁連續(xù)培養(yǎng)。在恒濁連續(xù)培養(yǎng)中裝有濁度計，借光電池檢測培養(yǎng)室中的濁度(即菌液濃度)，并由光電效應(yīng)產(chǎn)生的電信號強弱變化，來自動調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入和培養(yǎng)物流出培養(yǎng)室的流速。

裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)液流速生長速率產(chǎn)物應(yīng)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速率大量菌體或與菌體相平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)為主恒化器培養(yǎng)液流速（外控制）有限制生長因子恒定低于最高速率不同生長速率的菌體實驗室為主恒濁器與恒化器的比較生長限制因子:凡處于較低濃度范圍內(nèi)可影響生長速率和菌體產(chǎn)量的某營養(yǎng)物。

第二節(jié)理化因素對微生物生長的影響溫度氧化氧氣氧化還原電位水分輻射

一、溫度影響微生物生長繁殖的最重要因素之一。溫度

嗜冷菌

其生長溫度范圍在－10～20℃，最適生長溫度為15℃或以下，它們常分布在地球兩極地區(qū)的水域和土壤中。嗜冷機制：①酶系在低溫下仍能起催化作用

②細胞膜含較多的不飽和脂肪酸，在低溫下仍具有通透性。嗜溫菌

絕大多數(shù)微生物屬于這一類。最適生長溫度在20～40℃之間，最低生長溫度10～20℃，最高生長溫度40～50℃。它們又可分為室溫型（25℃）和體溫型（37℃）。

微生物按其最適生長溫度范圍可分為：嗜冷菌嗜溫菌嗜熱菌

嗜熱菌

它們適于在45～50℃以上的溫度中生長，在自然界中的分布僅局限制于某些地區(qū)，如溫泉、日照充足的土壤表面、堆肥堆、發(fā)酵飼料等腐爛有機物中，比如堆肥在發(fā)酵過程中溫度常高達60～70℃。嗜熱機制：

①細胞內(nèi)的酶具強抗熱性。

②產(chǎn)生的多胺，熱亞胺和高溫精胺物質(zhì)對蛋白質(zhì)等組織結(jié)構(gòu)具有保護作用。

③核酸也具有熱穩(wěn)定性的保護結(jié)構(gòu)。

④細胞膜含有較多的飽和脂肪酸和直鏈脂肪酸，使膜具有穩(wěn)定性。二、輻射輻射：可見光、紅外線、紫外線、x射線和r射線等殺菌原理間接作用：自由基直接作用

三、氧氣

專性好氧菌：需氧，正常大氣壓下呼吸產(chǎn)能以呼吸為主，兼營發(fā)酵產(chǎn)能好氧菌兼性厭氧菌

以呼吸為主，兼營厭氧呼吸產(chǎn)能

微好氧菌：需要微量氧下生活

耐氧菌：不需氧，只以發(fā)酵產(chǎn)能，氧無毒害厭氧菌

(專性)厭氧菌：氧有害或致死，以發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能

氧與細菌生長的關(guān)系

專性好氧菌（obligateorstrictaerobes）

必須在較高濃度分子氧的條件下才能生長，有完整的呼吸鏈，以分子氧作最終氫受體，具有超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（Catalase）。絕大多數(shù)真菌和多數(shù)細菌、放線菌都是專性好氧菌。兼性厭氧菌（facultativeanaerobes）

在有氧條件下生長為主（以呼吸產(chǎn)能），兼在厭氧條件下生長（以發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能）。細胞內(nèi)含有SOD和過氧化氫酶。許多酵母菌和不少細菌都是兼性厭氧菌。微好氧菌（microaerophilicbacteria）

在較低氧分壓下才能正常生長。通過呼吸鏈以氧作最終氫受體而產(chǎn)能。耐氧菌（aerotolerantanaerobes）在分子氧存在下進行發(fā)酵性厭氧生活。不需要氧，氧對其無害。不具有呼吸鏈，依靠專性發(fā)酵和底物水平磷酸化獲得能量。細胞內(nèi)存在SOD和過氧化物酶（缺乏過氧化氫酶）。通常的乳酸菌多為耐氧菌。厭氧菌（anaerobes）

可分為一般厭氧菌和嚴格厭氧菌。

厭氧菌（anaerobes）將環(huán)境中氧吸掉；抽真空；深層培養(yǎng)氧對其有毒

能量來源于發(fā)酵、無氧呼吸、環(huán)式光合磷酸化或甲烷發(fā)酵O2.-超氧陰離子自由基普遍存在H2O+1/2O2

過氧化氫酶（好氧菌）2H2O過氧化物酶（耐氧菌）NADH2NADO2.+2H+H2O2+O2

-SOD（好氧菌及耐氧菌）1

1

1

細胞內(nèi)缺乏SOD、細胞色素氧化酶和過氧化氫酶A.

+

B.A:B

共價結(jié)合均裂氧化還原電位作用機理：氧化還原電位影響為生物細胞中許多酶的活性，并影響呼吸作用。好氧菌：+0.1v以上，以0.3v-0.4v為宜厭氧菌：+0.1v以下，-0.1v為宜水分

等滲溶液對微生物生長有利，細菌處于低滲液中會吸水膨脹乃至破裂，細胞處于高滲液中會脫水引起質(zhì)壁分離，導致死亡。用鹽漬（5-30%）和密餞（30-80%）的方式保存食品。1、氫離子濃度（PH）

影響細胞膜透性與穩(wěn)定性影響物質(zhì)溶解度

影響細胞表面電荷分布

因此影響微生物生長、繁殖，發(fā)育。各類微生物能夠生長的PH值較寬，但細胞內(nèi)部PH值卻接近中性。微生物的活動也能改變環(huán)境中的PH值化學因素對微生物生長的影響

嗜酸性微生物（pH小于5.4）

嗜堿性微生物（pH=7.0-11.5）嗜中性微生物根據(jù)氫離子濃度對微生物分類2、重金屬及其化合物都有殺菌作用，是殺菌劑和防腐劑，作用最強的是Hg,Ag,Cu,作用機理：重金屬帶正電，容易和帶負電的菌體蛋白結(jié)合使其凝固變性，使酶失活。（與E的－SH結(jié)合）重金屬鹽類是蛋白質(zhì)的沉淀劑。酪AA+I2→二碘酪氨酸3、鹵素及其化合物

碘殺菌力強，3－7％碘溶于70－83％的乙醇中成碘酒。

氯及氯化物常用于水及食品消毒與水結(jié)合放出原子氧（O）用于消毒。氯，碘是常用的消毒劑4、有機化合物醇、醛、酚是常用的殺菌劑。

殺菌機制①損傷CW

②使蛋白質(zhì)變性（細胞膜，E失活）

③抑制脫氫酶，氧化酶活性。

5、染色劑干擾菌體氧化還原電位

阻礙芽孢的形成。

染料陽離子與菌體的羧基或磷酸基形成弱電離化合物，妨礙菌體的正常代謝，抑制菌體生長。

微生物生長的控制幾個基本概念物理滅菌因素的代表—高溫化學殺菌劑、消毒劑和治療劑消毒(disinfection)：殺死或消除物體上的病原微生物的方法滅菌（sterilition）：殺死物體上全部微生物的方法防腐(antisepsis)：用理化方法防止抑制微生物生長的方法幾個基本概念化療(chemotherapy)：利用對病源菌具有高度毒力而對宿主基本無毒的化學物質(zhì)來抑制宿主體內(nèi)病源微生物的生長繁殖驚人的數(shù)據(jù)一、控制微生物生長的物理方法高溫滅菌低溫抑菌輻射干燥和滲透壓過濾除菌超聲波

火焰灼燒法（焚燒滅菌法）

干熱滅菌法

烘箱熱空氣滅菌法：1710C-1h;160-2h;121-12h高溫滅菌

巴氏消毒法

常壓下煮沸消毒法:100-15min

濕熱滅菌法

間歇滅菌法

常規(guī)加壓滅菌法

加壓下

連續(xù)加壓滅菌法高溫滅菌濕熱滅菌效果比干熱滅菌效果好

焚燒滅菌法（火焰灼燒法）

此法滅菌徹底，迅速簡便，但使用范圍有限。常用于接種工具、污染物品以及實驗動物尸體等廢棄物的處理。烘烤熱空氣法主要在干燥箱中利用熱空氣進行滅菌。通常170℃處理1h、或160℃加熱2h、或121℃加熱12h便可達到滅菌的目的。如果被處理物傳熱性差、體積較大或堆積過擠時，需適當延長時間。此法只適用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品的滅菌。其優(yōu)點是可保持物品干燥。

煮沸滅菌法（煮沸消毒法）

物品在水中煮沸15min，可殺死所有營養(yǎng)細胞和一部分芽孢。在水中加入１％的Ｎa2CO3或２～５％的碳酸效果更好。此法適合注射器和解剖用具的消毒。

高壓蒸汽滅菌(normalautoclving)是濕熱滅菌中最好的方法，通常在1.05kg/cm2的壓力下（此時溫度121oＣ）處理15～30min。要排冷，否則會形成假壓，雖然壓力達到要求，溫度卻達不到相應(yīng)高度，而影響滅菌效果。

間歇滅菌法(fractionalsterilization)是用常壓蒸汽反復幾次進行滅菌的方法。

主要用于不宜高壓滅菌的培養(yǎng)基，不耐熱的藥物和營養(yǎng)物等。方法是將待滅菌物品置于蒸鍋內(nèi)加熱到沸騰維持15～30min殺死營養(yǎng)細胞，取出冷卻后在37oＣ恒溫培養(yǎng)24小時，使芽孢萌發(fā)，再用此法滅菌，反復三次，即可達到滅菌目的。

巴氏消毒法(pasteurization)是食品（牛奶）釀造（啤酒）工業(yè)中常用的方法。具體做法是62.9oＣ處理30min或71.6oＣ處理15min。這樣即可殺死病原微生物。又不致?lián)p壞營養(yǎng)，可保留食品飲料原有用味。根據(jù)結(jié)核桿菌在62oＣ下15min被致死。低溫維持法;高溫瞬時滅菌低溫抑菌低溫的作用主要是抑菌。它可使微生物的代謝活力降低，生長繁殖停滯，但仍能保持活性。低溫法常用于保藏食品和菌種。包括冷藏法和冷凍法輻射輻射主要有紫外光、電離輻射、強可見光?？捎糜诳刂莆⑸锷L和保存食品。紫外線：波長265～266nm的紫外線殺菌力最強。紫外輻射對微生物有明顯的致死作用，是強殺菌劑。由于紫外線穿透能力差，不易透過不透明的物質(zhì)，故紫外殺菌燈只適用于空氣及物體表面消毒。紫外輻射的殺菌機制是復雜的，現(xiàn)知主要是由于它對

DNA的作用，最明顯的是形成胸腺嘧啶二聚體。經(jīng)紫外輻射處理后，受損傷的微生物細胞若再暴露于可見光中，一部分可恢復正常，稱光復活現(xiàn)象。X射線與r射線直接學說間接學說

r射線是放射性元素Co60發(fā)射出的高能射線，具強穿透能力，500－干倫琴劑量用于誘變育種，10萬倫琴以上具殺菌作用。干燥和滲透壓微生物代謝離不開水。干燥或提高溶液滲透壓降低微生物可利用水的量或活度，從而抑制其生長。過濾除菌過濾除菌是將液體通過某種多孔的材料，使微生物與液體分離，現(xiàn)今大多用膜濾器除菌。此法可用于對熱敏感液體的滅菌，如含有酶或維生素的溶液、血清等，還可用于啤酒生產(chǎn)代替巴氏消毒法。超聲波超聲波(頻率在20000Hz以上)具有強烈的生物學作用。其作用是使細胞破裂，內(nèi)含物外溢，從而實現(xiàn)殺滅微生物的目的。幾乎所有的微生物都能受其破壞?？蒲兄谐Ｓ么朔ㄆ扑榧毎?，以研究細胞結(jié)構(gòu)及化學組成、抗原結(jié)構(gòu)和酶的活性等。二、控制微生物生長的化學方法消毒劑和防腐劑抗代謝物抗生素

化學治療劑是指能直接干擾病原微生物的生長繁殖并可用于治療感染性疾病的化學藥物，按其作用和性質(zhì)又可分為抗代謝物和抗生素。消毒劑和防腐劑消毒劑是可抑制或殺滅微生物，對人體也可能產(chǎn)生有害作用的化學藥劑，主要用于抑制或殺滅非生物體表面、器械、排泄物和環(huán)境中的微生物。防腐劑是可以抑制微生物但對人和動物毒性較低的化學藥劑，可用于機體表面如皮膚、黏膜、傷口等處防止感染，也可用于食品、飲料、藥品的防腐。理想的消毒劑和防腐劑應(yīng)具有作用快、效力大、滲透強、易配制、價格低、毒性小、無怪味的特點。

1、醇類

醇類是脫水劑、蛋白質(zhì)變性劑，也是脂溶劑，可使蛋白質(zhì)脫水、變性，損害細胞而具殺菌能力。70%～75％的乙醇殺菌效果最好，常用于皮膚及器械的消毒。醇類物質(zhì)，隨著分子量的增大，殺菌力增強。例如戊醇＞丁醇＞丙醇＞乙醇＞甲醇。那些高級醇雖殺菌力強于乙醇，由于丙醇以上的醇不易與水相混，故一般不用作消毒劑。

2、醛類

醛類的作用主要是使蛋白質(zhì)烷基化，改變酶或蛋白質(zhì)的活性，使微生物的生長受到抑制或死亡。常用的醛類是甲醛，37％～40％甲醛溶液稱福爾馬林，因有刺激性和腐蝕性，不宜在人體使用，常以2％甲醛溶液浸泡器械，10％甲醛溶液進行熏蒸以消毒廠房、無菌室或者傳染病患者的家具、房屋等。

3、酚類

低濃度的酚可破壞細胞膜組分，高濃度的酚可凝固菌體蛋白。酚還能破壞結(jié)合在膜上的氧化酶與脫氫酶，引起細胞的迅速死亡。

石炭酸

O.5％可消毒皮膚，2％～5％可消毒痰、糞便與器皿，5％可噴霧消毒空氣。甲酚

是酚的衍生物，殺菌效果比苯酚強幾倍，但在水中的溶解度較低，可在皂液或堿性溶液中形成乳濁液。市售的消毒劑來蘇爾就是甲酚與肥皂的混合液，常用3％～5％的溶液消毒皮膚、桌面及用具。

4、表面活性劑

主要是破壞菌體細胞膜的結(jié)構(gòu)，造成胞內(nèi)物質(zhì)泄漏、蛋白質(zhì)變性、菌體死亡。肥皂一種陰離子表面活性劑，對肺炎鏈球菌或鏈球菌有效，但對葡萄球菌、結(jié)核分枝桿菌無效，0.25％的肥皂溶液對鏈球菌的作用比0.7％來蘇爾或0.1％的升汞還強，但一般認為肥皂的作用主要是機械地移去微生物，微生物附著于肥皂泡沫中被水沖洗掉。新潔爾滅人工合成的季銨鹽陽離子表面活性劑，0.05％～0.1％新潔爾滅溶液用于皮膚、黏膜和器械消毒。

5、染料一些堿性染料的陽離子可與菌體的羧基或磷酸基作用，形成弱電離的化合物，妨礙菌體的正常代謝，抑制生長。例如：結(jié)晶紫。6、氧化劑類氧化劑作用于蛋白質(zhì)的巰基，使蛋白質(zhì)和酶失活，強氧化劑還可破壞蛋白質(zhì)的氨基和酚羥基。常用的氧化劑有鹵素（碘酒、氯氣等）、過氧化氫、高錳酸鉀。

7、重金屬高濃度的重金屬及其化合物都是有效的殺菌劑或防腐劑，其作用最強的是Hg、Ag和Cu。升汞l﹕（500～2000）液可殺滅大多數(shù)細菌，腐蝕金屬，對動物有劇毒，常用于組織分離時外表消毒和器皿消毒。紅汞2％紅汞水溶液即紅藥水常消毒皮膚、黏膜及小創(chuàng)傷，不可與碘酒共用。銀是溫和的消毒劑，0.1％～l％硝酸銀可消毒皮膚，l％硝酸銀可防治新生兒傳染性眼炎。硫酸銅對真菌和藻類有強殺傷力，與石灰配制的波爾多液可防治某些植物病害。

8、酸堿類強酸與強堿具有殺菌力。無機酸如硫酸、鹽酸等殺菌力雖強，但腐蝕性大，實際上不宜作消毒劑。某些有機酸如苯甲酸可用作防腐劑。酸菜、飼料青貯則是利用乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸抑制腐敗性微生物的生長，使之得以久貯存。強堿可用作殺菌劑，但由于它們的毒性大，其用途局限于對排泄物及倉庫、棚舍等環(huán)境的消毒。

類型

名稱及使用方法

作用原理

應(yīng)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(yīng)用（1）

常用的消毒防腐劑及其應(yīng)用（2）類型

名稱及使用方法

作用原理

應(yīng)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%