微生物的生長及其控制

1、第六章第六章 微生物的生長及其控制微生物的生長及其控制通過本章的學(xué)習(xí)，要求掌握通過本章的學(xué)習(xí)，要求掌握：1 1、微生物生長的研究方法；、微生物生長的研究方法；2 2、細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線各個時期的主要特點；、細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線各個時期的主要特點；3 3、物理因子，化學(xué)藥物對微生物生長的影響；、物理因子，化學(xué)藥物對微生物生長的影響；4 4、微生物生長的控制。、微生物生長的控制。 重點：重點：細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線，微生物生長的控制。細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線，微生物生長的控制。 難點：難點： 如何利用細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線的對數(shù)生長期來計算細(xì)菌的如何利用細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線的對數(shù)生長期來計算細(xì)菌的代時和代數(shù)。代時和

2、代數(shù)。 第一節(jié)第一節(jié) 微生物生長的研究方法微生物生長的研究方法生長生長: : 微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷地吸收營微生物在適宜的環(huán)境條件下，不斷地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并按照自己的代謝方式進行代謝活動，養(yǎng)物質(zhì)，并按照自己的代謝方式進行代謝活動，如果同化作用大于異化作用，則細(xì)胞質(zhì)的量不斷如果同化作用大于異化作用，則細(xì)胞質(zhì)的量不斷增加，體積得以加大，于是表現(xiàn)為生長。簡單地增加，體積得以加大，于是表現(xiàn)為生長。簡單地說，生長說，生長growthgrowth就是有機體的細(xì)胞組分與結(jié)構(gòu)在就是有機體的細(xì)胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加。量方面的增加。繁殖繁殖: : 單細(xì)胞微生物如細(xì)菌，生長往往伴隨著細(xì)胞單細(xì)胞微生物如細(xì)

3、菌，生長往往伴隨著細(xì)胞數(shù)目的增加。當(dāng)細(xì)胞增長到一定程度時，就以二數(shù)目的增加。當(dāng)細(xì)胞增長到一定程度時，就以二分分裂方式形成兩個基本相同的子細(xì)胞。這種由分分裂方式形成兩個基本相同的子細(xì)胞。這種由于細(xì)胞分裂而引起的個體數(shù)目的增加，稱為繁殖于細(xì)胞分裂而引起的個體數(shù)目的增加，稱為繁殖reproductionreproduction。在多細(xì)胞微生物中，如某些霉菌，細(xì)胞數(shù)目的增在多細(xì)胞微生物中，如某些霉菌，細(xì)胞數(shù)目的增加（菌絲細(xì)胞的不斷延長或分裂）如不伴隨著個加（菌絲細(xì)胞的不斷延長或分裂）如不伴隨著個體數(shù)目的增加，只能叫生長。只有通過形成無性體數(shù)目的增加，只能叫生長。只有通過形成無性孢子或有性孢子使得個體數(shù)

4、目增加的過程才叫做孢子或有性孢子使得個體數(shù)目增加的過程才叫做繁殖。繁殖。發(fā)育發(fā)育: :在一般情況下，當(dāng)環(huán)境條件適合，生長與在一般情況下，當(dāng)環(huán)境條件適合，生長與繁殖始終是交替進行的。從生長到繁殖是一個由繁殖始終是交替進行的。從生長到繁殖是一個由量變到質(zhì)變的過程，這個過程就是量變到質(zhì)變的過程，這個過程就是發(fā)育發(fā)育developmentdevelopment。如果某一或某些環(huán)境條件發(fā)生改變，并超出了生如果某一或某些環(huán)境條件發(fā)生改變，并超出了生物可以適應(yīng)的范圍時，就會對機體產(chǎn)生抑制乃至物可以適應(yīng)的范圍時，就會對機體產(chǎn)生抑制乃至殺滅作用。殺滅作用。一、純培養(yǎng)技術(shù)一、純培養(yǎng)技術(shù) 微生物在自然界總是混雜地生

5、活在一起，要微生物在自然界總是混雜地生活在一起，要想研究某一種微生物，必須把研究對象從混想研究某一種微生物，必須把研究對象從混雜群體中分離出來。雜群體中分離出來。微生物學(xué)中將在實驗室微生物學(xué)中將在實驗室條件下由一個細(xì)胞或一種細(xì)胞群繁殖的后代條件下由一個細(xì)胞或一種細(xì)胞群繁殖的后代稱為純培養(yǎng)稱為純培養(yǎng)pure culturepure culture。獲得純培養(yǎng)的方法獲得純培養(yǎng)的方法: : 1 1、稀釋倒平板法、稀釋倒平板法 2 2、稀釋涂布法、稀釋涂布法3 3、劃線分離法、劃線分離法 streak plate methodstreak plate method平行劃線連續(xù)劃線 此法主要用于雜菌不多

6、的標(biāo)本。分區(qū)劃線 本法適用于雜菌量較多的標(biāo)本。獲得單個菌落。4、顯微操作儀直接挑取單個細(xì)胞（適于原生動物、單細(xì)胞藻類等）5、稀釋搖管法 （分離厭氧菌）6、液體培養(yǎng)基稀釋分離7、選擇性培養(yǎng)基分離 根據(jù)所要分離的菌種的特性選用培養(yǎng)基，如：根據(jù)所要分離的菌種的特性選用培養(yǎng)基，如：分離真菌用分離真菌用馬丁氏培養(yǎng)基馬丁氏培養(yǎng)基，pHpH偏酸；分離放線菌用偏酸；分離放線菌用高氏高氏1 1號培養(yǎng)基號培養(yǎng)基，pHpH中性偏堿。中性偏堿。不同微生物對化學(xué)試劑的敏感性不同：從土壤中分離細(xì)不同微生物對化學(xué)試劑的敏感性不同：從土壤中分離細(xì)菌在培養(yǎng)基中加制霉菌素抑制真菌生長；從土壤中分離菌在培養(yǎng)基中加制霉菌素抑制真菌生

7、長；從土壤中分離真菌時，在培養(yǎng)基中加孟加拉紅和鏈霉素抑制細(xì)菌生長。真菌時，在培養(yǎng)基中加孟加拉紅和鏈霉素抑制細(xì)菌生長。根據(jù)分離對象的營養(yǎng)特征分離特殊微生物：分離纖維素根據(jù)分離對象的營養(yǎng)特征分離特殊微生物：分離纖維素分解菌時，培養(yǎng)基以纖維素為唯一碳源。分離固氮菌，分解菌時，培養(yǎng)基以纖維素為唯一碳源。分離固氮菌，用無氮培養(yǎng)基，以用無氮培養(yǎng)基，以N N2 2作氮源。作氮源。 1測定總菌數(shù)（即總的細(xì)胞數(shù)量）：測定總菌數(shù)（即總的細(xì)胞數(shù)量）： 計數(shù)板直接測數(shù)計數(shù)板直接測數(shù) 染色涂片計數(shù)法染色涂片計數(shù)法 比濁法比濁法 2. 測定活菌數(shù)：測定活菌數(shù)： （1）稀釋平板測數(shù)法）稀釋平板測數(shù)法 （2）稀釋培養(yǎng)測數(shù)法）

8、稀釋培養(yǎng)測數(shù)法 （3）薄膜過濾計數(shù)法）薄膜過濾計數(shù)法 3.測定細(xì)胞生物量：測定細(xì)胞生物量： （1 1）測定細(xì)胞干重）測定細(xì)胞干重 （2 2）測定總氮量）測定總氮量 （3 3）測定）測定DNADNA含量含量 (4) (4) 測定測定ATPATP含量含量 (5 (5）測定代謝活性）測定代謝活性顯微計數(shù)法 染色涂片計數(shù)法染色涂片計數(shù)法 取取0.01ml的菌懸液放在的菌懸液放在1cm2 的玻片的玻片上，讓其干燥，然后固定染色，再置顯上，讓其干燥，然后固定染色，再置顯微鏡下計數(shù)每一視野中的菌數(shù)，算出視微鏡下計數(shù)每一視野中的菌數(shù)，算出視野面積，按下列公式即可求出每野面積，按下列公式即可求出每ml原菌原菌液

9、中的含菌數(shù)。液中的含菌數(shù)。 每每ml菌液中的含菌數(shù)菌液中的含菌數(shù)=視野中的平均視野中的平均菌數(shù)菌數(shù)1cm2/視野面積視野面積100 比濁法比濁法 比濁法的原理是利用細(xì)菌細(xì)胞在溶液中數(shù)比濁法的原理是利用細(xì)菌細(xì)胞在溶液中數(shù)量越多，濁度越大，在光電比色計中測定時所量越多，濁度越大，在光電比色計中測定時所吸收的光線越多（即透過的光線少）吸收的光線越多（即透過的光線少） 方法是先要測定出一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，即將菌方法是先要測定出一條標(biāo)準(zhǔn)曲線，即將菌液制成不同濁度的稀釋液，將此不同濁度的稀液制成不同濁度的稀釋液，將此不同濁度的稀釋液用光電比色計測出其消光值，再把這各種釋液用光電比色計測出其消光值，再把這各種濁度

10、的稀釋液用顯微鏡直接計數(shù)法測出其中的濁度的稀釋液用顯微鏡直接計數(shù)法測出其中的含菌數(shù)，以不同濁度的稀釋液的消光值作縱坐含菌數(shù)，以不同濁度的稀釋液的消光值作縱坐標(biāo)，以不同濁度稀釋液所含的菌數(shù)作橫坐標(biāo)，標(biāo)，以不同濁度稀釋液所含的菌數(shù)作橫坐標(biāo)，繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線。有了標(biāo)準(zhǔn)曲線，就可以取未知繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線。有了標(biāo)準(zhǔn)曲線，就可以取未知菌液測消光值后通過查此曲線得知未知菌液中菌液測消光值后通過查此曲線得知未知菌液中的含菌數(shù)。此方法在工業(yè)發(fā)酵中應(yīng)用較多，因的含菌數(shù)。此方法在工業(yè)發(fā)酵中應(yīng)用較多，因為它快速，節(jié)約時間。為它快速，節(jié)約時間。測定微生物的活菌數(shù)viable count 稀釋平板測數(shù)法dilute plate

11、count以CFU(colony forming units)表示 稀釋培養(yǎng)測數(shù)法稀釋培養(yǎng)測數(shù)法（又稱最大概率法，（又稱最大概率法，MPN most probable number）例如：某細(xì)菌在稀釋培養(yǎng)法中生長情況如下：例如：某細(xì)菌在稀釋培養(yǎng)法中生長情況如下：稀釋度稀釋度: 103 104 105 106 107 108重復(fù)數(shù)重復(fù)數(shù): 5 5 5 5 5 5有菌生有菌生長管數(shù)：長管數(shù)： 5 5 5 4 1 0 根據(jù)上述結(jié)果，數(shù)量指標(biāo)為根據(jù)上述結(jié)果，數(shù)量指標(biāo)為“541”，查表，查表得近似值為得近似值為17，乘以第一位數(shù)的稀釋倍數(shù)，得出，乘以第一位數(shù)的稀釋倍數(shù)，得出原始培養(yǎng)物的活菌數(shù)原始培養(yǎng)物的

12、活菌數(shù)=17105個 薄膜過濾計數(shù)法；薄膜過濾計數(shù)法； 此法用于計數(shù)空氣中的含菌數(shù)此法用于計數(shù)空氣中的含菌數(shù) 當(dāng)一定體積的空氣通過濾膜后，將濾當(dāng)一定體積的空氣通過濾膜后，將濾膜培養(yǎng)后計數(shù)濾膜上的菌落數(shù)即可求出膜培養(yǎng)后計數(shù)濾膜上的菌落數(shù)即可求出單位體積空氣中的含菌數(shù)。單位體積空氣中的含菌數(shù)。細(xì)胞生物量測定細(xì)胞生物量測定1.1.細(xì)胞干重測定：單位體積的培養(yǎng)液中的微生物細(xì)胞的干重。細(xì)胞干重測定：單位體積的培養(yǎng)液中的微生物細(xì)胞的干重。（如菌絲干重（如菌絲干重g/100mlg/100ml）2.2.總氮量測定法：用化學(xué)分析方法測出微生物細(xì)胞中蛋白質(zhì)總氮量測定法：用化學(xué)分析方法測出微生物細(xì)胞中蛋白質(zhì)或氮元素

13、的含量?；虻氐暮俊?蛋白質(zhì)的含量蛋白質(zhì)的含量= =氮量氮量6.256.253.DNA3.DNA含量測定法：用熒光法測定微生物細(xì)胞中含量測定法：用熒光法測定微生物細(xì)胞中DNADNA含量。含量。 細(xì)菌平均每個含細(xì)菌平均每個含DNADNA的量為的量為8.48.410105 5 ngng，若測得某樣若測得某樣品中的品中的DNADNA含量為含量為8.48.41010-2-2ngng，則測定樣品中含有則測定樣品中含有10001000個個細(xì)菌細(xì)菌 4.ATP4.ATP含量測定法含量測定法: : 以分光光度法測定它的熒光素以分光光度法測定它的熒光素?zé)晒馑責(zé)晒馑孛阜磻?yīng)的強度酶反應(yīng)的強度, ,經(jīng)換算即可求得

14、生物量。經(jīng)換算即可求得生物量。5.5.代謝活性法：根據(jù)微生物生命活動的強度來估算生物量。代謝活性法：根據(jù)微生物生命活動的強度來估算生物量。如單位體積培養(yǎng)物在單位時間內(nèi)的如單位體積培養(yǎng)物在單位時間內(nèi)的O O2 2消耗、糖消耗或產(chǎn)酸消耗、糖消耗或產(chǎn)酸產(chǎn)產(chǎn)COCO2 2量等，它們在一定程度上間接地反映細(xì)胞生物量。量等，它們在一定程度上間接地反映細(xì)胞生物量。三、同步培養(yǎng)三、同步培養(yǎng)在分批培養(yǎng)中，各個細(xì)胞的生理狀態(tài)、代謝活動并不在分批培養(yǎng)中，各個細(xì)胞的生理狀態(tài)、代謝活動并不完全一樣。如果以群體測定結(jié)果的平均值來代表單個完全一樣。如果以群體測定結(jié)果的平均值來代表單個細(xì)胞的生長或生理特性是不符合客觀實際的，

15、然而利細(xì)胞的生長或生理特性是不符合客觀實際的，然而利用單個細(xì)胞進行研究又是很困難的。為了解決這一問用單個細(xì)胞進行研究又是很困難的。為了解決這一問題，就必須設(shè)法使群體處于同一發(fā)育階段，使群體和題，就必須設(shè)法使群體處于同一發(fā)育階段，使群體和個體行為變得一致，因而發(fā)展了單細(xì)胞的同步培養(yǎng)技個體行為變得一致，因而發(fā)展了單細(xì)胞的同步培養(yǎng)技術(shù)。術(shù)。 同步培養(yǎng)法：同步培養(yǎng)法：能使培養(yǎng)的微生物處于比較一致的生長能使培養(yǎng)的微生物處于比較一致的生長發(fā)育階段上的培養(yǎng)方法叫同步培養(yǎng)法發(fā)育階段上的培養(yǎng)方法叫同步培養(yǎng)法synchronous culture。 過濾分離法過濾分離法 1、機械法、機械法 區(qū)帶離心法區(qū)帶離心法

16、膜洗脫法膜洗脫法 溫度調(diào)整法溫度調(diào)整法2 2、誘導(dǎo)法、誘導(dǎo)法 營養(yǎng)調(diào)整法營養(yǎng)調(diào)整法 芽孢萌發(fā)法芽孢萌發(fā)法 3 3、 解除抑制法：采用碟呤等代謝抑制劑阻斷細(xì)解除抑制法：采用碟呤等代謝抑制劑阻斷細(xì) 胞胞DNADNA的合成，然后大量稀釋解除的合成，然后大量稀釋解除抑抑 制，使細(xì)胞同步生長。制，使細(xì)胞同步生長。 機械法對細(xì)胞正常生理代謝影響很少；而誘機械法對細(xì)胞正常生理代謝影響很少；而誘導(dǎo)同步分裂雖然方法多，應(yīng)用較廣，但對正常導(dǎo)同步分裂雖然方法多，應(yīng)用較廣，但對正常代謝有時有影響，而且對其誘導(dǎo)同步化的生化代謝有時有影響，而且對其誘導(dǎo)同步化的生化基礎(chǔ)了解很少，化學(xué)誘導(dǎo)同步化的本質(zhì)還是一基礎(chǔ)了解很少，化學(xué)

17、誘導(dǎo)同步化的本質(zhì)還是一個尚待研究的問題。個尚待研究的問題。 同步生長的時間，因菌種和條件而變化，同步生長的時間，因菌種和條件而變化，由于同步群體的個體差異，同步生長不能無限由于同步群體的個體差異，同步生長不能無限地維持，往往會逐漸破壞，最多能維持地維持，往往會逐漸破壞，最多能維持23個世個世代，又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機生長，即非同步化。代，又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機生長，即非同步化。第二節(jié)、微生物的生長規(guī)律第二節(jié)、微生物的生長規(guī)律 以少量純培養(yǎng)細(xì)菌接種一定容積的培養(yǎng)基中經(jīng)過培養(yǎng)生以少量純培養(yǎng)細(xì)菌接種一定容積的培養(yǎng)基中經(jīng)過培養(yǎng)生長，最后一次收獲，此稱分批培養(yǎng)長，最后一次收獲，此稱分批培養(yǎng)( (batch cult

18、ure)batch culture)。利用分批培養(yǎng)可以測定細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線。利用分批培養(yǎng)可以測定細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線。一、細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線一、細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線: : 將少量細(xì)菌的純培養(yǎng)體接種到新鮮的液體培養(yǎng)基中，將少量細(xì)菌的純培養(yǎng)體接種到新鮮的液體培養(yǎng)基中，定期測定菌體數(shù)量，開始時生長緩慢，然后細(xì)菌數(shù)目以對定期測定菌體數(shù)量，開始時生長緩慢，然后細(xì)菌數(shù)目以對數(shù)增加，繼而穩(wěn)定在最高生長量上，最后逐漸降低，進入數(shù)增加，繼而穩(wěn)定在最高生長量上，最后逐漸降低，進入衰老死亡階段，如用座標(biāo)法作圖，以時間為橫座標(biāo)，以菌衰老死亡階段，如用座標(biāo)法作圖，以時間為橫座標(biāo)，以菌數(shù)的對數(shù)增長量為縱座標(biāo)，可以繪出一條曲

19、線，我們將此數(shù)的對數(shù)增長量為縱座標(biāo)，可以繪出一條曲線，我們將此曲線叫做細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線。曲線叫做細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線。細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線衰亡期穩(wěn)定期對數(shù)期滯留期細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線的分期及各期特點細(xì)菌純培養(yǎng)生長曲線的分期及各期特點: :延滯期延滯期 lag phase （滯留適應(yīng)期）（滯留適應(yīng)期） 菌種初接入新鮮培養(yǎng)液內(nèi)，微生物細(xì)胞需要通菌種初接入新鮮培養(yǎng)液內(nèi)，微生物細(xì)胞需要通過自身生理機能的調(diào)節(jié)逐步適應(yīng)新環(huán)境。表現(xiàn)為細(xì)過自身生理機能的調(diào)節(jié)逐步適應(yīng)新環(huán)境。表現(xiàn)為細(xì)胞數(shù)量不增加但細(xì)胞個體體積增大，代謝活躍。胞數(shù)量不增加但細(xì)胞個體體積增大，代謝活躍。對數(shù)期對數(shù)期 logarithmic growth

20、 phase 細(xì)菌在這個時期生長旺盛，代謝活力強。分裂細(xì)菌在這個時期生長旺盛，代謝活力強。分裂速度快，菌數(shù)以指數(shù)級數(shù)增加，代時穩(wěn)定。細(xì)胞在速度快，菌數(shù)以指數(shù)級數(shù)增加，代時穩(wěn)定。細(xì)胞在形態(tài)、生理等方面較為一致，是研究微生物生理代形態(tài)、生理等方面較為一致，是研究微生物生理代謝和遺傳變異的好材料。在工業(yè)生產(chǎn)中，也用對數(shù)謝和遺傳變異的好材料。在工業(yè)生產(chǎn)中，也用對數(shù)期細(xì)胞作為擴大培養(yǎng)的種子液。期細(xì)胞作為擴大培養(yǎng)的種子液。利用對數(shù)生長期測定細(xì)菌的代時和代數(shù)利用對數(shù)生長期測定細(xì)菌的代時和代數(shù): 在對數(shù)生長期內(nèi)，細(xì)菌數(shù)目的增加是按在對數(shù)生長期內(nèi)，細(xì)菌數(shù)目的增加是按指數(shù)指數(shù)級數(shù)增級數(shù)增加的加的 即即 20 2

21、1 22 23 2n 這里的指數(shù)這里的指數(shù) n 為細(xì)菌分裂的次數(shù)或者增殖的代數(shù)，為細(xì)菌分裂的次數(shù)或者增殖的代數(shù)，也就是一個細(xì)菌繁殖也就是一個細(xì)菌繁殖n代產(chǎn)生代產(chǎn)生2n 個細(xì)菌。個細(xì)菌。 如果在對數(shù)期如果在對數(shù)期 開始時間開始時間 t1的菌數(shù)為的菌數(shù)為 x1 ， 繁殖繁殖 n 代后到對數(shù)期代后到對數(shù)期 后期后期t2的菌數(shù)為的菌數(shù)為 x2， 則代時（則代時（Generation time，G）（）（即每增加一代所即每增加一代所需要的時間）應(yīng)為：需要的時間）應(yīng)為： G=（t2 - t1）/n 先求代數(shù)先求代數(shù)n 由于由于x2 = x1 2n lgx2 = lgx1 + nlg2 ； n=（lgx2

22、- lgx1）/lg2 n = 3.3 lg (x2 /x1 ) 即即G =（t2 - t1 ）/3.3 lg (x2 /x1) 例如：在一細(xì)菌培養(yǎng)液中第一次測得的細(xì)菌數(shù)為例如：在一細(xì)菌培養(yǎng)液中第一次測得的細(xì)菌數(shù)為 104 /ml，經(jīng)過培養(yǎng)經(jīng)過培養(yǎng) 4 h后，又測得菌液中的細(xì)菌數(shù)后，又測得菌液中的細(xì)菌數(shù)為為 108 /ml，求此菌的世代時間和在此時間內(nèi)繁殖求此菌的世代時間和在此時間內(nèi)繁殖的代數(shù)。的代數(shù)。 根據(jù)公式：根據(jù)公式： G = （t2 - t1 ）/3.3 lg (x2 /x1) t2 - t1 = （4 - 0） 60 min = 240 min x2 = 108 x1 = 104 l

23、g(x2 /x1 ) = lg108 lg104 = 8 - 4 = 4 代入上式代入上式 G = 240/3.3 4 = 240/13.2 = 18 min 即在上述培養(yǎng)液中，即在上述培養(yǎng)液中，世代時間為世代時間為 18 min。 細(xì)菌繁殖代數(shù)細(xì)菌繁殖代數(shù) n = (t2 - t1)/G = 240/18 = 13.3 代。代。穩(wěn)定期穩(wěn)定期(stationary phase) 又稱恒定期或最高生長期。處于穩(wěn)定期又稱恒定期或最高生長期。處于穩(wěn)定期的微生物，新增殖的細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡的微生物，新增殖的細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相等，整個培養(yǎng)物中二者處于動態(tài)平數(shù)幾乎相等，整個培養(yǎng)物中二者處于動態(tài)

24、平衡，此時生長速度，又逐漸趨向零。衡，此時生長速度，又逐漸趨向零。 在一定容積的培養(yǎng)基中，細(xì)菌為什么不在一定容積的培養(yǎng)基中，細(xì)菌為什么不能按對數(shù)期的高速率無限生長呢能按對數(shù)期的高速率無限生長呢? 這是由于對數(shù)期細(xì)菌活躍生長引起周圍這是由于對數(shù)期細(xì)菌活躍生長引起周圍環(huán)境條件條件發(fā)生了一系列變化，某些營養(yǎng)環(huán)境條件條件發(fā)生了一系列變化，某些營養(yǎng)物質(zhì)消耗，有害代謝產(chǎn)物的積累，以及諸如物質(zhì)消耗，有害代謝產(chǎn)物的積累，以及諸如pH、氧化還原電位、溫度等的改變，限制了氧化還原電位、溫度等的改變，限制了菌體細(xì)胞繼續(xù)以高速度進行生長和分裂。菌體細(xì)胞繼續(xù)以高速度進行生長和分裂。 穩(wěn)定期的細(xì)胞內(nèi)開始積累貯藏物，如肝穩(wěn)

25、定期的細(xì)胞內(nèi)開始積累貯藏物，如肝糖、異染顆粒、脂肪粒等，大多數(shù)芽孢細(xì)菌糖、異染顆粒、脂肪粒等，大多數(shù)芽孢細(xì)菌也在此階段形成芽孢。如果為了獲得大量菌也在此階段形成芽孢。如果為了獲得大量菌體，就應(yīng)在此階段收獲，因這時細(xì)胞總數(shù)量體，就應(yīng)在此階段收獲，因這時細(xì)胞總數(shù)量最高；最高； 這一時期也是發(fā)酵過程積累代謝產(chǎn)物這一時期也是發(fā)酵過程積累代謝產(chǎn)物的重要階段，某些放線菌抗生素的大量形成的重要階段，某些放線菌抗生素的大量形成也在此時期。也在此時期。 從上可以看出，穩(wěn)定期的微生物，在從上可以看出，穩(wěn)定期的微生物，在數(shù)量上的達(dá)到了最高水平，產(chǎn)物的積累也達(dá)數(shù)量上的達(dá)到了最高水平，產(chǎn)物的積累也達(dá)到了高峰，此時，菌體

26、的總產(chǎn)量與所消耗的到了高峰，此時，菌體的總產(chǎn)量與所消耗的營養(yǎng)物質(zhì)之間存在著一定關(guān)系，這種關(guān)系，營養(yǎng)物質(zhì)之間存在著一定關(guān)系，這種關(guān)系，生產(chǎn)上稱為產(chǎn)量常數(shù)。生產(chǎn)上稱為產(chǎn)量常數(shù)。衰亡期衰亡期(decline phase) 細(xì)菌死亡率逐漸增加，群體中活菌數(shù)目細(xì)菌死亡率逐漸增加，群體中活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)了急劇下降，出現(xiàn)了“負(fù)生長負(fù)生長”。其中有一。其中有一段時間，活菌數(shù)換幾何級數(shù)下降，故有人段時間，活菌數(shù)換幾何級數(shù)下降，故有人稱之為稱之為“對數(shù)死亡階段對數(shù)死亡階段”。 這一階段的細(xì)胞，有的開始自溶，產(chǎn)生這一階段的細(xì)胞，有的開始自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，如氨基酸、轉(zhuǎn)化酶、或釋放出一些產(chǎn)物，如氨基酸、

27、轉(zhuǎn)化酶、外肽酶或抗生素等。菌體細(xì)胞也呈現(xiàn)多種外肽酶或抗生素等。菌體細(xì)胞也呈現(xiàn)多種形態(tài)，有時產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小懸殊，有形態(tài)，有時產(chǎn)生畸形，細(xì)胞大小懸殊，有的細(xì)胞內(nèi)多液泡，革蘭氏染色反應(yīng)的陽性的細(xì)胞內(nèi)多液泡，革蘭氏染色反應(yīng)的陽性菌變成陰性反應(yīng)等。菌變成陰性反應(yīng)等。 二、二次生長：二、二次生長：當(dāng)培養(yǎng)液中同時存在兩種均能被微生物利用的主要營養(yǎng)物時，當(dāng)培養(yǎng)液中同時存在兩種均能被微生物利用的主要營養(yǎng)物時，微生物將首先利用其中較易利用的營養(yǎng)物開始生長。當(dāng)較易微生物將首先利用其中較易利用的營養(yǎng)物開始生長。當(dāng)較易利用的營養(yǎng)物被消耗利用的營養(yǎng)物被消耗完，進入穩(wěn)定期后，完，進入穩(wěn)定期后，微生物經(jīng)過短暫的適微生物經(jīng)

28、過短暫的適應(yīng)，開始利用第二種應(yīng)，開始利用第二種營養(yǎng)物，再次開始新營養(yǎng)物，再次開始新的對數(shù)生長，并進入的對數(shù)生長，并進入新的穩(wěn)定期，表現(xiàn)為新的穩(wěn)定期，表現(xiàn)為二階式的雙峰生長曲二階式的雙峰生長曲線，稱為二次生長曲線，稱為二次生長曲線。線。當(dāng)微生物在一個固定的容器中生長時，由于當(dāng)微生物在一個固定的容器中生長時，由于養(yǎng)料的消耗，代謝產(chǎn)物的積累，必然會導(dǎo)致養(yǎng)料的消耗，代謝產(chǎn)物的積累，必然會導(dǎo)致微生物生長速度減慢，為了保持微生物能長微生物生長速度減慢，為了保持微生物能長時期的處于對數(shù)生長期，就要采用連續(xù)培養(yǎng)時期的處于對數(shù)生長期，就要采用連續(xù)培養(yǎng)continuous culture，即，即在一個恒定容積的流

29、在一個恒定容積的流動系統(tǒng)中，一方面以一定的速度不斷地加入動系統(tǒng)中，一方面以一定的速度不斷地加入新的培養(yǎng)基，另一方面又以相同的速度流出新的培養(yǎng)基，另一方面又以相同的速度流出培養(yǎng)物，這樣就可以使容器中微生物的數(shù)量培養(yǎng)物，這樣就可以使容器中微生物的數(shù)量和營養(yǎng)狀態(tài)保持恒定，使微生物長期處于旺和營養(yǎng)狀態(tài)保持恒定，使微生物長期處于旺盛生長階段。盛生長階段。 連續(xù)培養(yǎng)的原理是利用連續(xù)培養(yǎng)的原理是利用細(xì)菌細(xì)菌在在生長曲線生長曲線中的對中的對數(shù)期生長最快。數(shù)期生長最快。 恒化連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng) 恒濁連續(xù)培養(yǎng)恒濁連續(xù)培養(yǎng) 恒濁連續(xù)培養(yǎng)：恒濁連續(xù)培養(yǎng)： 不斷調(diào)節(jié)流速而使細(xì)菌培養(yǎng)物濁度保持恒定的連

30、不斷調(diào)節(jié)流速而使細(xì)菌培養(yǎng)物濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)叫恒濁連續(xù)培養(yǎng)續(xù)培養(yǎng)叫恒濁連續(xù)培養(yǎng)。 由光電裝置檢測培養(yǎng)容器中的濁度，根據(jù)濁度變由光電裝置檢測培養(yǎng)容器中的濁度，根據(jù)濁度變化控制新鮮培養(yǎng)液流入和舊培養(yǎng)流出速度，使容器化控制新鮮培養(yǎng)液流入和舊培養(yǎng)流出速度，使容器內(nèi)菌液濃度恒定。內(nèi)菌液濃度恒定。 工業(yè)發(fā)酵中用此法可獲得大量菌體及代謝產(chǎn)物。工業(yè)發(fā)酵中用此法可獲得大量菌體及代謝產(chǎn)物。 恒化連續(xù)培養(yǎng)：恒化連續(xù)培養(yǎng)： 控制恒定流速，使由于細(xì)菌生長而耗去的營控制恒定流速，使由于細(xì)菌生長而耗去的營養(yǎng)物及時得到補充，又叫恒組成連續(xù)培養(yǎng)養(yǎng)物及時得到補充，又叫恒組成連續(xù)培養(yǎng)。這樣，。這樣，細(xì)菌的生長速率將取決于限制性

31、因子的濃度。細(xì)菌的生長速率將取決于限制性因子的濃度。 恒化連續(xù)培養(yǎng)多用于微生物學(xué)的研究工作中。恒化連續(xù)培養(yǎng)多用于微生物學(xué)的研究工作中。從遺傳學(xué)角度來講，它允許我們作長時間的細(xì)菌從遺傳學(xué)角度來講，它允許我們作長時間的細(xì)菌培養(yǎng)而能從中分離不出的變種；從生理學(xué)方面看，培養(yǎng)而能從中分離不出的變種；從生理學(xué)方面看，能幫助我們觀察細(xì)菌在不同生活條件下的變化，能幫助我們觀察細(xì)菌在不同生活條件下的變化，尤其是尤其是DNADNA、RNARNA及蛋白質(zhì)合成的變化；同時它也及蛋白質(zhì)合成的變化；同時它也是研究自然條件下微生物生態(tài)體系比較理想的實是研究自然條件下微生物生態(tài)體系比較理想的實驗?zāi)Ｐ?，因為，生長在自然界的微生

32、物一般都處驗?zāi)Ｐ?，因為，生長在自然界的微生物一般都處于低營養(yǎng)濃度條件下，生長也較慢。而恒定連續(xù)于低營養(yǎng)濃度條件下，生長也較慢。而恒定連續(xù)培養(yǎng)正好可通過調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)來維持培養(yǎng)基成分培養(yǎng)正好可通過調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)來維持培養(yǎng)基成分的低營養(yǎng)養(yǎng)濃度，使之與自然條件相類似。的低營養(yǎng)養(yǎng)濃度，使之與自然條件相類似。四、真菌的生長四、真菌的生長1、絲狀真菌在固體培養(yǎng)基上的生長繁殖、絲狀真菌在固體培養(yǎng)基上的生長繁殖 絲狀真菌菌絲生長與營養(yǎng)有關(guān)。營養(yǎng)豐富，絲狀真菌菌絲生長與營養(yǎng)有關(guān)。營養(yǎng)豐富，分支多而密，營養(yǎng)貧乏，分支少而稀。分支多而密，營養(yǎng)貧乏，分支少而稀。 菌絲的生長是頂端生長，菌絲各個部分都有菌絲的生長是頂端生長

33、，菌絲各個部分都有極性之分，即位于前端的為幼齡菌絲，位于后面極性之分，即位于前端的為幼齡菌絲，位于后面的為老齡菌絲。的為老齡菌絲。菌絲生長與營養(yǎng)有關(guān)，營養(yǎng)豐富菌絲生長與營養(yǎng)有關(guān)，營養(yǎng)豐富則分支點與菌絲生長頂端的距離短，即分支多而則分支點與菌絲生長頂端的距離短，即分支多而頻繁；營養(yǎng)貧乏分支點同菌絲生長頂端距離長，頻繁；營養(yǎng)貧乏分支點同菌絲生長頂端距離長，即分支少即分支少。菌絲在固體培養(yǎng)基培養(yǎng)時形成菌落。菌絲在固體培養(yǎng)基培養(yǎng)時形成菌落。2、絲狀真菌在液體培養(yǎng)基中的生長、絲狀真菌在液體培養(yǎng)基中的生長絲狀真菌在液體培養(yǎng)基中的生長可分為三個生長階段絲狀真菌在液體培養(yǎng)基中的生長可分為三個生長階段即即: 延

34、緩期延緩期 迅速生長期迅速生長期 衰退期衰退期3、孢子生長、孢子生長 真菌無性孢子的形成可分為五個階段：真菌無性孢子的形成可分為五個階段： 1、分生孢子梗形成、分生孢子梗形成 2、核移動到分生孢子梗內(nèi)、核移動到分生孢子梗內(nèi) 3、分生孢子梗膨脹、分生孢子梗膨脹 4、頂端出芽，并形成一串互相連通的芽、頂端出芽，并形成一串互相連通的芽 5、芽與芽之間產(chǎn)生橫隔，將它們分隔成成串孢子、芽與芽之間產(chǎn)生橫隔，將它們分隔成成串孢子無性孢子繁殖過程：無性孢子繁殖過程： 孢子腫脹（外源腫脹，不需營養(yǎng)；孢子腫脹（外源腫脹，不需營養(yǎng)； 內(nèi)源腫脹，需要營養(yǎng)）內(nèi)源腫脹，需要營養(yǎng)） 萌發(fā)管形成萌發(fā)管形成 菌絲生長菌絲生長

35、包括包括 真菌有性孢子形成是由于性激素產(chǎn)生，研究較真菌有性孢子形成是由于性激素產(chǎn)生，研究較多的幾種性激素是：多的幾種性激素是： 1、三孢酸、三孢酸 2、誘雄激素、誘雄激素 3、成精激素和成卵激素、成精激素和成卵激素 綿霉的有性孢子形成過程分為以下幾個步驟綿霉的有性孢子形成過程分為以下幾個步驟1、首先由雌性菌體分泌一種類固醇性質(zhì)的成精激、首先由雌性菌體分泌一種類固醇性質(zhì)的成精激素（素（antheridiol），），它可以連續(xù)不斷地產(chǎn)生，并擴它可以連續(xù)不斷地產(chǎn)生，并擴散到基質(zhì)中；散到基質(zhì)中；2、雄性菌體在接受成精激素后，會發(fā)生多方面反雄性菌體在接受成精激素后，會發(fā)生多方面反應(yīng)，促進其本身產(chǎn)生雄器或

36、精子，同時，它可以反應(yīng)，促進其本身產(chǎn)生雄器或精子，同時，它可以反過來合成另一種激素稱為成卵激素（過來合成另一種激素稱為成卵激素（oogoniol hormone）；）；3、雌性菌體在接受成卵激素以前，沒有任何形態(tài)雌性菌體在接受成卵激素以前，沒有任何形態(tài)變化，直到接受了成卵激素后，才促進形成藏卵器，變化，直到接受了成卵激素后，才促進形成藏卵器，并大量產(chǎn)生成精激素，以吸引雄器或精子；并大量產(chǎn)生成精激素，以吸引雄器或精子；4、吸引和識別的結(jié)果使藏卵器與雄器結(jié)合，進行、吸引和識別的結(jié)果使藏卵器與雄器結(jié)合，進行有性生殖。有性生殖。4、真菌的二型現(xiàn)象有些真菌，尤其是絲狀真菌如毛霉和假有些真菌，尤其是絲狀真

37、菌如毛霉和假絲酵母，在不同環(huán)境下，可以絲酵母，在不同環(huán)境下，可以從菌絲型從菌絲型變?yōu)閱渭?xì)胞出芽酵母型，或者相反，由變?yōu)閱渭?xì)胞出芽酵母型，或者相反，由酵母型轉(zhuǎn)變?yōu)榫z型，這種生長型的轉(zhuǎn)酵母型轉(zhuǎn)變?yōu)榫z型，這種生長型的轉(zhuǎn)變稱為二形現(xiàn)象變稱為二形現(xiàn)象。二型轉(zhuǎn)變受環(huán)境因子。二型轉(zhuǎn)變受環(huán)境因子的控制。的控制。第三節(jié)第三節(jié) 影響微生物生長的主要因素影響微生物生長的主要因素 生長是微生物與外界環(huán)境因素共同作生長是微生物與外界環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。環(huán)境條件的改變，在一定限度內(nèi)，用的結(jié)果。環(huán)境條件的改變，在一定限度內(nèi)，可能引起：可能引起： A. 微生物形態(tài)，生理、生長、繁殖等微生物形態(tài)，生理、生長、繁殖等特征

38、的改變，特征的改變， B. 微生物抵抗、適應(yīng)了環(huán)境條件的某微生物抵抗、適應(yīng)了環(huán)境條件的某些改變；些改變； C. 導(dǎo)致微生物的死亡。導(dǎo)致微生物的死亡。一、溫度對微生物生長的影響一、溫度對微生物生長的影響微生物生長的溫度類型微生物生長的溫度類型低溫型微生物低溫型微生物psychrophiles 又稱嗜冷微生物，可分為專性嗜冷和兼性嗜冷兩種。又稱嗜冷微生物，可分為專性嗜冷和兼性嗜冷兩種。 它們或者分布在地球兩極地區(qū)的水域和土壤中，它們或者分布在地球兩極地區(qū)的水域和土壤中，這里大部分地區(qū)幾乎終年冰凍，即使在其微小的液態(tài)這里大部分地區(qū)幾乎終年冰凍，即使在其微小的液態(tài)水間隙中也有微生物的存在；它們或者分布

39、在平均溫水間隙中也有微生物的存在；它們或者分布在平均溫度為度為5左右的海洋中左右的海洋中;或者分布在只有或者分布在只有12的海洋深的海洋深處；還有的分布于冷泉。處；還有的分布于冷泉。 冷藏食物的腐敗往往由這類微生物引起。冷藏食物的腐敗往往由這類微生物引起。嗜冷微生物嗜冷機理：嗜冷微生物嗜冷機理： 1、細(xì)胞內(nèi)的酶在低溫下酶活性高；、細(xì)胞內(nèi)的酶在低溫下酶活性高； 2、細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸含量較高，細(xì)胞膜在低溫、細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸含量較高，細(xì)胞膜在低溫下仍保持半流動狀態(tài)，從而能進行下仍保持半流動狀態(tài)，從而能進行活躍的物質(zhì)代謝?；钴S的物質(zhì)代謝。中溫型微生物中溫型微生物mesophiles 它們又可分

40、為室溫性微生物和體溫性微生物。它們又可分為室溫性微生物和體溫性微生物。室溫性微生物適于室溫性微生物適于2030生長，如土壤微生物、生長，如土壤微生物、植物病原微生物。體溫性微生物多為人及溫血動植物病原微生物。體溫性微生物多為人及溫血動物的病原菌，它們生長的極限范圍在物的病原菌，它們生長的極限范圍在1045，最，最適生長溫度與其宿主體溫相近，在適生長溫度與其宿主體溫相近，在2540之間，之間，人體寄生菌為人體寄生菌為37左右。左右。中溫型微生物不能在低溫條件下生長是由于：中溫型微生物不能在低溫條件下生長是由于： 1、中溫型微生物在低溫下蛋白質(zhì)的合成過程、中溫型微生物在低溫下蛋白質(zhì)的合成過程不能啟

41、動；不能啟動； 2、低溫下，受代謝產(chǎn)物的反饋抑制。、低溫下，受代謝產(chǎn)物的反饋抑制。 高溫型微生物高溫型微生物themophiles 它們適于在它們適于在4550以上的溫度中生長，在自然界中的分以上的溫度中生長，在自然界中的分布僅局限制于某些地區(qū)，比如堆肥在發(fā)酵過程中溫度常高達(dá)布僅局限制于某些地區(qū)，比如堆肥在發(fā)酵過程中溫度常高達(dá)6070。能在。能在5570中生長的微生物有中生長的微生物有Bacillus、Methanobacterium等。分布于溫泉中的細(xì)菌，有的可在近于等。分布于溫泉中的細(xì)菌，有的可在近于100的高溫中生長。這些耐高溫的微生物，經(jīng)常給罐頭工業(yè)、的高溫中生長。這些耐高溫的微生物，

42、經(jīng)常給罐頭工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)帶來麻煩。發(fā)酵工業(yè)帶來麻煩。 微生物的耐熱性一般而言：微生物的耐熱性一般而言： 原核生物大于真核生物原核生物大于真核生物 非光合微生物大于光合微生物非光合微生物大于光合微生物 簡單生物大于復(fù)雜生物簡單生物大于復(fù)雜生物 高溫微生物耐高溫的主要原因：高溫微生物耐高溫的主要原因： 1、具耐熱的酶和蛋白質(zhì)及其合成系統(tǒng)、具耐熱的酶和蛋白質(zhì)及其合成系統(tǒng) 2、細(xì)胞膜富含飽和脂肪酸，利于膜在高溫下保持穩(wěn)定、細(xì)胞膜富含飽和脂肪酸，利于膜在高溫下保持穩(wěn)定 二、二、 pH pH 值對微生物生長的影響值對微生物生長的影響 微生物在微生物在 pH49 之間都可以生長。之間都可以生長。 細(xì)菌最適細(xì)

43、菌最適 pH 為為7.08.0 放線菌最適放線菌最適 pH 7.58.5 霉菌、酵母最適霉菌、酵母最適 pH 4.06.0 藻類藻類 6.07.0 原生動物原生動物 6.08.0pH 值影響微生物生長的主要作用在于：值影響微生物生長的主要作用在于： 引起細(xì)胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對引起細(xì)胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；營養(yǎng)物質(zhì)的吸收； 影響代謝過程中酶的活性；影響代謝過程中酶的活性； 改變營養(yǎng)物質(zhì)的可給性以及有害物質(zhì)的毒性。改變營養(yǎng)物質(zhì)的可給性以及有害物質(zhì)的毒性。微生物生長繁殖的最適微生物生長繁殖的最適pH與其合成某種代謝與其合成某種代謝產(chǎn)物的產(chǎn)物的pH通常是不一樣的

44、。通常是不一樣的。 例如丙酮丁醇梭菌生長繁殖最適例如丙酮丁醇梭菌生長繁殖最適 pH 是是 5.57.0，丙酮丁醇梭菌合成丙酮丁醇的最適，丙酮丁醇梭菌合成丙酮丁醇的最適 pH 是是 4.35.3。 微生物在不同的微生物在不同的 pH 下積累的代謝產(chǎn)物下積累的代謝產(chǎn)物不一樣。不一樣。 黑曲霉在黑曲霉在 pH 23 的環(huán)境中發(fā)酵蔗的環(huán)境中發(fā)酵蔗糖以產(chǎn)檸檬酸為主，產(chǎn)草酸極少；而在糖以產(chǎn)檸檬酸為主，產(chǎn)草酸極少；而在 pH 近中性時發(fā)酵蔗糖產(chǎn)生大量的草酸，檸檬酸近中性時發(fā)酵蔗糖產(chǎn)生大量的草酸，檸檬酸產(chǎn)量很低。產(chǎn)量很低。 可利用微生物對可利用微生物對pH要求的不同，控制雜菌要求的不同，控制雜菌的污染。的污染

45、。 無機酸如硫酸、鹽酸等殺菌力雖強，但無機酸如硫酸、鹽酸等殺菌力雖強，但腐蝕性大腐蝕性大,很少應(yīng)用很少應(yīng)用；某些有機酸如苯甲酸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酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的乳酸抑制腐敗性微生物的生長。長。 強堿可用作殺菌劑，但由于其毒性大，強堿可用作殺菌劑，但由于其毒性大，用途有局限性。如生石灰用于對排泄物及倉用途有局限性。如生石灰用于對排泄物及倉庫、棚舍等環(huán)境的消毒。強堿對庫、棚舍等環(huán)境的消毒。強堿對G+與病毒比與病毒比對對G-作用強。結(jié)核分枝桿菌抗堿力特強。作用強。結(jié)核分枝桿菌抗堿力特強。三

46、、氧與氧化還原電位三、氧與氧化還原電位根據(jù)氧與微生物根據(jù)氧與微生物生長生長的關(guān)系，可將微生物分的關(guān)系，可將微生物分成五類：成五類： 專性好氧微生物專性好氧微生物Strict aerobes 專性厭氧微生物專性厭氧微生物Strict anaerobes 兼性厭氧微生物兼性厭氧微生物facultative aerobes 微好氧微生物微好氧微生物microaerophilic bacteria 耐氧微生物耐氧微生物aerotolerant anaerobes 五類微生物的比較五類微生物的比較 微生物微生物 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶 過氧化氫酶過氧化氫酶 過氧化物酶過氧化物酶專性好氧微生物專性好

47、氧微生物 + + -+ + -專性厭氧微生物專性厭氧微生物 - - - - -兼性厭氧微生物兼性厭氧微生物 + + -+ + -微好氧微生物微好氧微生物 + + -+ + -耐氧微生物耐氧微生物 + - + - +氧化還原電位（氧化還原電位（EhEh值值）與微生物與微生物生長生長的關(guān)系的關(guān)系 影響影響EhEh的因素很多，分子態(tài)氧的影響尤為重要。的因素很多，分子態(tài)氧的影響尤為重要。其次是培養(yǎng)基中氧化還原物質(zhì)的影響。其次是培養(yǎng)基中氧化還原物質(zhì)的影響。不同的微生物對氧化還原電位的要求不一樣。不同的微生物對氧化還原電位的要求不一樣。 好氣微生物要求好氣微生物要求EhEh值在值在 +0.1 +0.1 伏

48、以上，以伏以上，以 0.30.3至至 0.4 0.4 伏為宜。伏為宜。 兼性好氧微生物兼性好氧微生物EhEh值在值在 0.1 0.1 伏以上行呼吸作用，伏以上行呼吸作用，在在 0.1 0.1 伏以下行發(fā)酵作用。伏以下行發(fā)酵作用。 厭氣性微生物厭氣性微生物 EhEh 值在值在 0.1 0.1 伏以下為宜。伏以下為宜。 向培養(yǎng)基中通入空氣或加入氧化劑可提高基質(zhì)中的向培養(yǎng)基中通入空氣或加入氧化劑可提高基質(zhì)中的 EhEh 值，以培養(yǎng)好氣微生物。在培養(yǎng)基中加入還原性值，以培養(yǎng)好氣微生物。在培養(yǎng)基中加入還原性物質(zhì)如半胱氨酸物質(zhì)如半胱氨酸、亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、NaNa2 2S S 等可降低基質(zhì)中的等可降低基

49、質(zhì)中的氧化還原電位，以培養(yǎng)厭氣性微生物。氧化還原電位，以培養(yǎng)厭氣性微生物。 第四節(jié) 微生物的培養(yǎng)方法一、實驗室培養(yǎng)法1、固體培養(yǎng)法好氧菌的固體培養(yǎng)主要用試管斜面、培養(yǎng)皿瓊脂平板及較大型的克氏扁瓶、茄子瓶等進行培養(yǎng)。厭氧菌的固體培養(yǎng)A、高層瓊脂柱B、厭氧培養(yǎng)皿C、亨蓋特滾管技術(shù)D、厭氧罐E、厭氧手套箱2、液體培養(yǎng)法好氧菌的液體培養(yǎng)A、試管培養(yǎng)B、三角瓶淺層液體培養(yǎng)C、搖瓶培養(yǎng)D、臺式發(fā)酵罐厭氧菌的液體培養(yǎng) 加巰基乙酸、半胱氨酸、維生素C等降低氧化還原電位，以適合厭氧菌的生長。二、生產(chǎn)實踐中培養(yǎng)微生物的裝置1、固態(tài)培養(yǎng)法好氧菌的曲法培養(yǎng)厭氧菌的堆積培養(yǎng)法2、液體培養(yǎng)法好氧菌的培養(yǎng)A、淺盤培養(yǎng)B、深

50、層液體通氣培養(yǎng)三、發(fā)酵罐（1）斜面培養(yǎng)：用于微生物形態(tài)觀察或菌種保藏。（2）培養(yǎng)皿平板培養(yǎng)：用于分離和活菌計數(shù)。為了獲得較多菌體提高培養(yǎng)效率，采用增大培養(yǎng)表面積的辦法，實驗室采用克氏瓶（茄子瓶）、羅氏瓶、錐形瓶。工廠采用曲盤、簾子以及通風(fēng)制曲池等方法培養(yǎng)菌體。厭氧菌在有氧的情況下不能生長。要培養(yǎng)厭氧菌，必須創(chuàng)造一個無氧的環(huán)境。通常用培養(yǎng)基中加入還原劑，或用物理、化學(xué)方法去除環(huán)境中的游離氧，以降低氧化還原電勢。如皰肉培養(yǎng)基、硫基乙酸鈉培養(yǎng)基，牛心腦浸液培養(yǎng)基等。常用的厭氧培養(yǎng)方法有許多，可根據(jù)實際情況選用。1厭氧缸法 接種好標(biāo)本的平板或液體培養(yǎng)基試管，可放入?yún)捬醺變?nèi)培養(yǎng)，厭氧缸是普通的干燥缸，用

51、物理化學(xué)的方法使缸內(nèi)造成厭氧環(huán)境，從而將厭氧菌培養(yǎng)出來。2厭氧袋（Bio-bag） 即在塑料袋內(nèi)造成厭氧環(huán)境來培養(yǎng)厭氧菌。塑料袋透明而不透氣，內(nèi)裝氣體發(fā)生管（有硼氫化鈉的碳酸氫鈉固體以及5%檸檬酸安瓿）、美蘭指示劑管、鈀催化劑管、干燥劑。放入已接種好的平板后，盡量擠出袋內(nèi)空氣，然后密封袋口。先折斷氣體發(fā)生管，后折斷美蘭指示劑管，命名袋內(nèi)在半小時內(nèi)造成無氣環(huán)境。如不突變表示袋內(nèi)已達(dá)厭氧狀態(tài)，可以孵育。3厭氧手套箱（Anaerobie glove box）是迄今為止國際上公認(rèn)的培養(yǎng)厭氧菌最佳儀器之一。它是一個密閉的大型金屬箱，箱的前面有一個有機玻璃做的透明面板，板上裝有兩個手套，可通過手套在箱內(nèi)進

52、行操作，故名。箱側(cè)有一交換室，具有內(nèi)外二門，內(nèi)門通箱內(nèi)先關(guān)著。欲放物入箱，先打開外門，放入交換室，關(guān)上外門進行抽氣和換氣（H2，CO2，N2）達(dá)到厭氧狀態(tài)，然后手伸入手套把交換室內(nèi)門打開，將物品移入箱內(nèi)，關(guān)上內(nèi)門。箱內(nèi)保持厭氧狀態(tài)，也是利用充氣中的氫在鈀的催化下和箱中錢殘余氧化合成水的原理。該箱可調(diào)節(jié)溫度，本身是孵箱或孵箱即附在其內(nèi)，還可放入解剖顯微鏡便于觀察厭氧菌菌落，這種厭氧箱適于作厭氧細(xì)菌的大量培養(yǎng)研究，大量培養(yǎng)基可放入作預(yù)還原和厭氧性無菌試驗。金屬硬壁型厭氧箱的抽氣、充氣、厭氧環(huán)境和溫度等均系自動調(diào)節(jié)。 4.厭氧盒：原理同厭氧袋，有成品銷售。 5.生物耗氧法：在一密閉的容器內(nèi)放以生物（

53、多是植物），消耗氧氣，同時產(chǎn)生二氧化碳，供細(xì)菌生長用。我沒見過。 6.焦性末食子酸法：在一潔凈的玻片上鋪上紗布或濾紙，均勻撒上焦性末食子酸，然后再混入NaHCO3粉末或NaOH溶液，迅速將已接種細(xì)菌的平板倒扣在上面，用融化的白蠟封邊，造成一個封閉空間。焦性末食子酸與堿反應(yīng)后耗氧。該法用于厭氧不嚴(yán)格的厭氧菌的培養(yǎng)，簡單。如有梭狀芽孢桿菌。 7.皰肉培養(yǎng)基：本身就是一個不需特殊設(shè)備的厭氧培養(yǎng)法。皰肉和肉湯裝入大試管，液面封凡士林，造成無氧環(huán)境。 液體培養(yǎng)法液體培養(yǎng)法將微生物接種到液體培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)的方法叫液體培養(yǎng)法。該類方法有：1靜止培養(yǎng)是指接種后的液體靜止不動。由于所用容器不同，培養(yǎng)法也不同。

54、試管培養(yǎng)法將菌接種到裝有10 ml液體培養(yǎng)基的試管后搖勻，放入試管架上，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，定時觀察微生物液體培養(yǎng)特征；淺盤培養(yǎng)法，將菌接入裝有液體培養(yǎng)基的搪瓷盤內(nèi)，使液面與空氣廣泛接觸。早年檸檬酸發(fā)酵培養(yǎng)黑曲霉時曾用此法。2搖瓶振蕩培養(yǎng) 由于其簡便、實用，自本世紀(jì)30年代問世以來，很快發(fā)展成為微生物培養(yǎng)中極重要的技術(shù)，廣泛用于種子培養(yǎng)、擴大發(fā)酵用。搖瓶培養(yǎng)設(shè)備主要有旋轉(zhuǎn)式搖床和往復(fù)式搖床兩種類型（一般搖床須放入恒溫室，現(xiàn)已用自動控溫的臺式搖床）。用旋轉(zhuǎn)式搖床進行微生物振蕩培養(yǎng)時，固定在搖床上的錐形瓶隨搖床以 200250 rmin的速度運動，由此帶動培養(yǎng)物圍繞著錐形瓶內(nèi)壁平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。在用往復(fù)式搖

55、床進行振蕩培養(yǎng)時，培養(yǎng)物被前后拋擲，引起較為激烈的攪拌和撞擊。如要獲得更大的氧供應(yīng)，可在較大的燒瓶（250500 ml錐形瓶）中裝相對較小容積的培養(yǎng)基（2030 ml）。由此可獲得更高的氧傳遞速率，便于細(xì)胞的迅速生長。若要獲得較低的氧供應(yīng)，則采用較慢的振蕩速度和相對大的培養(yǎng)體積。3發(fā)酵罐培養(yǎng)一般實驗室中較大量的通氣擴大培養(yǎng)，可采用小型發(fā)酵罐，罐容在 530 L，它可以供給所培養(yǎng)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，使微生物均勻生長，大量生產(chǎn)微生物細(xì)胞或代謝產(chǎn)物，并可在實驗過程中得到必要的數(shù)幾個基本概念幾個基本概念 防腐防腐antisepsisantisepsis 它是一種抑菌作用。利用某些理化因子，使物它是

56、一種抑菌作用。利用某些理化因子，使物體內(nèi)外的微生物暫時處于不生長繁殖但又未死亡的狀體內(nèi)外的微生物暫時處于不生長繁殖但又未死亡的狀態(tài)。這是一種防止食品腐敗和其他物質(zhì)霉變的技術(shù)措態(tài)。這是一種防止食品腐敗和其他物質(zhì)霉變的技術(shù)措施。如低溫、干燥、鹽腌、糖漬等等。施。如低溫、干燥、鹽腌、糖漬等等。 消毒消毒disinfectiondisinfection 是指殺死或消除所有病原微生物的措施，可達(dá)是指殺死或消除所有病原微生物的措施，可達(dá)到防止傳染病傳播的目的。例如將物體煮沸到防止傳染病傳播的目的。例如將物體煮沸10 min10 min，就可殺死病原菌的營養(yǎng)體，但不能殺死細(xì)菌的芽孢，就可殺死病原菌的營養(yǎng)體，

57、但不能殺死細(xì)菌的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物體表面的消毒。常用于牛奶、食品以及某些物體表面的消毒。第五節(jié) 微生物的控制 滅菌滅菌sterilization 是指用物理或化學(xué)因子，殺滅物體中的所有是指用物理或化學(xué)因子，殺滅物體中的所有生活微生物，包括最耐熱的細(xì)菌芽孢。這是一種徹生活微生物，包括最耐熱的細(xì)菌芽孢。這是一種徹底的殺菌措施。通過滅菌的物品不再存在任何有生底的殺菌措施。通過滅菌的物品不再存在任何有生命的有機體。命的有機體。 化學(xué)治療化學(xué)治療chemotherapy 是指利用某些具有選擇毒性的化學(xué)藥物是指利用某些具有選擇毒性的化學(xué)藥物(如如磺胺磺胺)或抗生素，對生物體的深部感染進行治療

58、，可或抗生素，對生物體的深部感染進行治療，可以有效地消除宿主體內(nèi)的病原體，但對宿主卻沒有以有效地消除宿主體內(nèi)的病原體，但對宿主卻沒有或基本上沒有損害?；蚧旧蠜]有損害。 不同微生物的致死溫度不同：不同微生物的致死溫度不同： 多數(shù)細(xì)菌、酵母菌、霉菌的營養(yǎng)細(xì)胞和病毒，在多數(shù)細(xì)菌、酵母菌、霉菌的營養(yǎng)細(xì)胞和病毒，在5065條件下條件下12 min可致死；可致死； 放線菌和霉菌孢子比營養(yǎng)細(xì)胞的抗熱性強，放線菌和霉菌孢子比營養(yǎng)細(xì)胞的抗熱性強，7680條件下條件下10 min才被殺死；才被殺死； 細(xì)菌芽孢抗熱性最強，細(xì)菌芽孢抗熱性最強，100以下處理相當(dāng)長時間以下處理相當(dāng)長時間才能致死。例如肉毒梭菌的芽孢沸

59、水中才能致死。例如肉毒梭菌的芽孢沸水中5.0-9.5小時才小時才被殺死。被殺死。 同一菌種不同菌株或不同菌齡，其抗熱性也可能不同同一菌種不同菌株或不同菌齡，其抗熱性也可能不同 一般幼齡的比老齡的對熱敏感。例如菌齡為一般幼齡的比老齡的對熱敏感。例如菌齡為1.75 h和和2.75 h的大腸桿菌在的大腸桿菌在53加熱加熱15 min，其菌數(shù)分別下其菌數(shù)分別下降降10，000倍和倍和2， 000倍，而菌齡為倍，而菌齡為62 h，在同樣條件在同樣條件下菌數(shù)只下降下菌數(shù)只下降12倍。倍。 同一種微生物在生長發(fā)育的不同階段，對溫度的要同一種微生物在生長發(fā)育的不同階段，對溫度的要求不一樣求不一樣: 例如：灰色

60、鏈霉菌的菌體最適生長溫度為例如：灰色鏈霉菌的菌體最適生長溫度為37，而，而產(chǎn)生鏈霉素的最適生長溫度為產(chǎn)生鏈霉素的最適生長溫度為2828。 又如：青霉素產(chǎn)生菌菌體的最適生長溫度為又如：青霉素產(chǎn)生菌菌體的最適生長溫度為30，而產(chǎn)生青霉素的最適溫度為而產(chǎn)生青霉素的最適溫度為2323。 又如：黑曲霉菌體生長的最適生長溫度為又如：黑曲霉菌體生長的最適生長溫度為3737，而，而產(chǎn)酶的溫度為產(chǎn)酶的溫度為2828。 又如：人工栽培的食用菌菌絲生長的最適溫度為又如：人工栽培的食用菌菌絲生長的最適溫度為2525左右，而子實體分化的溫度通常大都在左右，而子實體分化的溫度通常大都在1818左左右。右。 培養(yǎng)基的成分對