環(huán)境工程微生物學(xué)微生物的生長與繁殖

環(huán)境工程微生物學(xué)微生物的生長與繁殖第1頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)

微生物的分離和純培養(yǎng)第二節(jié)

微生物的生長繁殖第三節(jié)

微生物生長的環(huán)境因子第2頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物的分離和純培養(yǎng)無菌技術(shù)用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)用液體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)單細(xì)胞(單孢子)分離選擇培養(yǎng)分離二元培養(yǎng)物微生物的保藏技術(shù)

第3頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一無菌技術(shù)

在分離、轉(zhuǎn)接及培養(yǎng)純培養(yǎng)物時防止其被其他微生物污染的技術(shù)被稱為無菌技術(shù)(aseptictechnique)，它是保證微生物學(xué)研究正常進(jìn)行的關(guān)鍵。第4頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物培養(yǎng)的常用器具及其滅菌試管、玻璃燒瓶、平皿(culturedish，petridish)等是最為常用的培養(yǎng)微生物的器具，在使用前必須先行滅菌，使容器中不含任何生物。培養(yǎng)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)[稱為培養(yǎng)基(culturemedium)]可以加到器皿中后一起滅菌，也可在單獨滅菌后加到無菌的器具中。第5頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一最常用的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌，它可以殺滅所有的生物，包括最耐熱的某些微生物的休眠體，同時可以基本保持培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分不被破壞。玻璃器皿多采用高溫干熱滅菌。第6頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一為了防止雜菌，特別是空氣中的雜菌污染，試管及玻璃燒瓶都需采用適宜的塞子塞口，通常采用棉花塞，金屬、塑料及硅膠帽，空氣可通過，而微生物不能通過。平皿是由正反兩平面板互扣而成，這種器具是專為防止空氣中微生物的污染而設(shè)計的。第7頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一接種操作用接種環(huán)或接種針分離微生物，或在無菌條件下把微生物由一個培養(yǎng)器皿轉(zhuǎn)接到另一個培養(yǎng)容器進(jìn)行培養(yǎng)。微生物實驗的所有操作均應(yīng)在無菌條件下進(jìn)行。第8頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一用固體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)菌落或菌苔大多數(shù)細(xì)菌、酵母菌，以及許多真菌和單細(xì)胞藻類能在固體培養(yǎng)基上形成孤立的菌落，采用適宜的平板分離法很容易得到純培養(yǎng)。第9頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一平板，即培養(yǎng)平板(cultureplate)的簡稱，是指熔化的固體培養(yǎng)基倒入無菌平皿，冷卻凝固后，盛有固體培養(yǎng)基的平皿。第10頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一固體培養(yǎng)基(用瓊脂或其他凝膠物質(zhì)固化的培養(yǎng)基)，可使每個孤立的活微生物體生長、繁殖形成菌落，形成的菌落便于移植。最常用的分離、培養(yǎng)微生物的固體培養(yǎng)基是瓊脂固體培養(yǎng)基平板。Koch建立的平板分離微生物純培養(yǎng)的技術(shù)簡便易行，100多年來一直是各種菌種分離的最常用手段。第11頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一稀釋倒平板法(pourplatemethod)

涂布平板法(spreadplatemethod) 平板劃線分離法(streakplatemethod)稀釋搖管法(dilutionshakeculturemethod)第12頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一稀釋倒平板法

取樣---系列稀釋---混菌---培養(yǎng)---單菌落(可能是由一個細(xì)菌細(xì)胞繁殖形成的)---挑取單菌落，或重復(fù)操作---純培養(yǎng)。涂布平板法無菌平皿---無菌平板---稀釋樣品懸液---涂布---培養(yǎng)---單菌落第13頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第14頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一平板劃線分離法

待分離材料---平行劃線、扇形劃線或其他形式的連續(xù)劃線(微生物細(xì)胞數(shù)量將隨著劃線次數(shù)的增加而減少，并逐步分散開來)---培養(yǎng)---單菌落。第15頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第16頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一稀釋搖管法

對氧氣敏感的厭氧性微生物，采用稀釋搖管培養(yǎng)法進(jìn)行分離。將一系列盛無菌瓊脂培養(yǎng)基的試管加熱使瓊脂熔化后，冷卻并保持在50℃左右，用這些試管進(jìn)行梯度稀釋待分離材料，試管均勻，冷凝，傾注一層滅菌液體石蠟和固體石蠟的混合物，將培養(yǎng)基和空氣隔開。培養(yǎng)后，菌落形成在瓊脂柱的中間，挑取和移植單菌落。第18頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第19頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一用液體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)

接種物在液體培養(yǎng)基中依序稀釋，以達(dá)高度稀釋的效果，使一支試管中分配不到一個微生物。如果稀釋后的多數(shù)試管中沒有微生物生長，則有微生物生長的試管得到的培養(yǎng)物可能就是純培養(yǎng)物。第20頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一單細(xì)胞(單孢子)分離

采取顯微分離法從混雜群體中直接分離單個細(xì)胞或單個個體進(jìn)行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)，稱為單細(xì)胞(單孢子)分離法。難度大用途第21頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一選擇培養(yǎng)分離通過選擇培養(yǎng)進(jìn)行微生物純培養(yǎng)分離的技術(shù)稱為選擇培養(yǎng)分離?？衫眠x擇培養(yǎng)基進(jìn)行直接分離或富集培養(yǎng)。第22頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一利用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行直接分離主要根據(jù)待分離微生物的特點選擇不同的培養(yǎng)條件，得到純培養(yǎng)物。富集培養(yǎng)主要是指利用不同微生物間生命活動特點的不同，制定特定的環(huán)境條件，使僅適應(yīng)于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。富集條件：營養(yǎng)、溫度、pH、紫外線、高壓、光照、氧氣第23頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一二元培養(yǎng)物

只有一種微生物的培養(yǎng)物稱為純培養(yǎng)物，含有二種以上微生物的培養(yǎng)物稱為混合培養(yǎng)物，而如果培養(yǎng)物中只含有二種微生物，而且是有意識地保持二者之間的特定關(guān)系的培養(yǎng)物稱為二元培養(yǎng)物。例如二元培養(yǎng)物是保存病毒的最有效途徑。第24頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物的保藏技術(shù)傳代培養(yǎng)保藏冷凍保藏干燥保藏法第25頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一菌種保藏就是根據(jù)菌種特性及保藏目的的不同，給微生物菌株以特定的條件，使其存活而得以延續(xù)。保藏技術(shù)的要求(不死亡，不會被其他微生物污染，不會因發(fā)生變異而丟失重要的生物學(xué)性狀)菌種或培養(yǎng)物保藏的重要性第26頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一菌種保藏機構(gòu)：中國微生物菌種保藏委員會(CCCCM)，中國典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)美國典型菌種保藏中心(ATCC)世界菌種保藏聯(lián)合會(WFGC)。第27頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一傳代培養(yǎng)保藏常用的有瓊脂斜面、半固體瓊脂柱及液體培養(yǎng)等。選擇適宜培養(yǎng)基，定期移種。傳代培養(yǎng)十分繁瑣，容易污染，特別是會由于菌株的自發(fā)突變而導(dǎo)致菌種衰退，使菌株的形態(tài)、生理特性、代謝物的產(chǎn)量等發(fā)生變化。第28頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一冷凍保藏使微生物處于冷凍狀態(tài)，代謝作用停止以達(dá)到保藏的目的。微生物細(xì)胞對低溫敏感，可用速凍、快速升溫和添加各種保護(hù)劑等手段。液氮保藏或-70℃低溫保藏。用普通冰箱冷凍保存菌種的效果往往遠(yuǎn)低于低溫冰箱，應(yīng)注意經(jīng)常檢查保藏物的存活情況，隨時轉(zhuǎn)種。第29頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一干燥保藏法深度干燥是微生物保藏技術(shù)中另一項經(jīng)常采用的手段。沙土管保存和冷凍真空干燥保藏是最常用的二項微生物干燥保藏技術(shù)。第30頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一沙土管保存

主要適用于產(chǎn)孢子的微生物，如芽孢桿菌、放線菌等。

將菌種接種培養(yǎng)，長出大量的孢子，洗下孢子制備孢子懸液，加入無菌的沙土試管中，減壓干燥，抽干水分，最后用石蠟、膠塞等封閉管口，置冰箱保存。第31頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一冷凍真空干燥保藏將加有保護(hù)劑的細(xì)胞樣品預(yù)先冷凍，經(jīng)真空冰的升華作用除去水分。達(dá)到干燥的樣品可在真空或惰性氣體的密閉環(huán)境中置低溫保存，從而使微生物處于干燥、缺氧及低溫的狀態(tài)，生命活動處于休眠，可以達(dá)到長期保藏的目的。第32頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)微生物的生長繁殖

微生物生長繁殖細(xì)菌的個體生長細(xì)菌的群體生長繁殖真菌的生長繁殖微生物生長的測定計數(shù)法重量法生理指標(biāo)法第33頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物生長繁殖

微生物生長是細(xì)胞物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導(dǎo)致細(xì)胞體積擴(kuò)大的生物學(xué)過程，這是個體生長的定義。繁殖是微生物生長到一定階段，由于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)制與重建并通過特定方式產(chǎn)生新的生命個體，即引起生命個體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。在一定時間和條件下細(xì)胞數(shù)量的增加，這是微生物群體生長的定義。第34頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌的個體生長細(xì)菌的個體生長包括細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)制與再生、細(xì)胞的分裂與控制：染色體DNA的復(fù)制和分離細(xì)胞壁擴(kuò)增細(xì)菌的分裂第35頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第36頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一細(xì)菌的群體生長繁殖分批培養(yǎng):微生物在化學(xué)成分一定的培養(yǎng)基中進(jìn)行的培養(yǎng)。生長曲線:在細(xì)菌分批培養(yǎng)中，定時取樣測定單位體積里的細(xì)胞數(shù)，以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，以單位體積中的細(xì)胞數(shù)為縱坐標(biāo)，可以作出一條反映細(xì)菌在整個培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線，這種曲線稱為生長曲線(growthcurve)。第37頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一一條典型的生長曲線至少可以分為遲緩期、對數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期等四個生長時期。第38頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一延滯生長期(lagphase)也稱遲緩期。當(dāng)細(xì)菌進(jìn)入新的環(huán)境后，并不立即繁殖，而是需要一定時間的調(diào)整和適應(yīng)。在初始階段，細(xì)菌數(shù)量(或菌體重量)幾乎不增加，甚至稍有減少。一段時間后，菌體細(xì)胞物質(zhì)開始增加，細(xì)胞體積增大；細(xì)胞代謝機能活化，大量合成誘導(dǎo)酶、輔酶以及其他產(chǎn)物；核糖體合成加快，RNA含量升高。接著，細(xì)胞開始分裂。第39頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一延滯生長期的長短與菌種特性、菌齡、接種量以及移接前后的環(huán)境條件有關(guān)?？s短延滯生長期的主要措施是：接種適當(dāng)菌齡的菌種；配制接近種子培養(yǎng)基的發(fā)酵培養(yǎng)基等。第40頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一對數(shù)生長期(logphase)又稱指數(shù)期(exponentialphase)。經(jīng)過延滯生長期后的細(xì)菌，細(xì)胞分裂速率加快，個體數(shù)量以幾何級數(shù)增長(21，22，23，24…2n)。細(xì)菌個體數(shù)量與時間的關(guān)系服從對數(shù)規(guī)律，被稱為對數(shù)生長期。第41頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一對數(shù)生長期細(xì)菌的特征是：個體生長繁殖迅速、代時最短；細(xì)胞生理活性強、代謝活動旺盛。細(xì)菌菌體大小、個體形態(tài)、化學(xué)組成和生理特性等相對一致。第42頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一穩(wěn)定生長期(stationaryphase)又稱最高生長期。經(jīng)過對數(shù)生長期，營養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗，比例失調(diào)，代謝產(chǎn)物開始積累，營養(yǎng)液pH發(fā)生變化，致使生長條件惡化，環(huán)境條件逐漸不適宜于細(xì)菌生長，細(xì)菌增殖速率逐漸下降，死亡速率上升。當(dāng)增殖速率與死亡速率基本持平時，培養(yǎng)液中活菌數(shù)保持相對穩(wěn)定，這一時期稱為穩(wěn)定生長期。第43頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一在穩(wěn)定生長期，細(xì)菌凈增長速率為零，但細(xì)胞并未停止分裂；此時細(xì)菌個體增加數(shù)與死亡數(shù)相等。當(dāng)培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物質(zhì)消耗殆盡后，細(xì)菌開始消耗細(xì)胞內(nèi)的貯藏物質(zhì)，同時菌體死亡后裂解，釋放出的營養(yǎng)物質(zhì)，也作為其他細(xì)菌的養(yǎng)料，稱之為內(nèi)源代謝(endogenousmetabolism)。穩(wěn)定生長期細(xì)菌的特征細(xì)菌總數(shù)達(dá)到最高；細(xì)胞活性逐漸下降，內(nèi)含物如肝糖粒、脂肪粒、PHB等開始積累；芽孢細(xì)菌開始形成芽孢。第44頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一衰亡生長期(declinephase)在穩(wěn)定生長期后，營養(yǎng)物質(zhì)殆盡，代謝產(chǎn)物積累，細(xì)菌增殖逐漸停止，死亡率不斷增加細(xì)胞死亡數(shù)超過新增數(shù)，總的活菌數(shù)明顯下降，細(xì)胞進(jìn)入衰亡期。在某一時段，活菌數(shù)呈幾何級數(shù)下降，稱為“對數(shù)死亡期”。第45頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一.

第46頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一.

第47頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一連續(xù)培養(yǎng)(continouscultureofmicroorganisms)是在分批培養(yǎng)的對數(shù)生長期時，一方面以一定速度源源不斷地輸入營養(yǎng)物質(zhì)，同時以相同速度移去培養(yǎng)物(菌體和代謝產(chǎn)物)，可以延長對數(shù)生長期一種培養(yǎng)方法。＊解除分批培養(yǎng)中由于營養(yǎng)物質(zhì)消耗和產(chǎn)物積累而導(dǎo)致在微生物生長停止。第48頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一真菌的生長繁殖與單細(xì)胞微生物不同，絲狀微生物(放線菌、霉菌等)的生長曲線一般不出現(xiàn)典型的對數(shù)生長期。在分批培養(yǎng)中，若以菌絲體干重作為衡量生長的指標(biāo)，霉菌的生長過程大致可分為停滯生長期、迅速生長期和衰亡生長期三個階段第49頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一茄病鐮刀霉（Fusariumsolani）的生長曲線第50頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一停滯生長期在新的環(huán)境中，霉菌的孢子或菌絲同樣有一個適應(yīng)過程，表現(xiàn)為生長處于停滯狀態(tài)。其原因有：霉菌的孢子尚未萌發(fā)，處于停滯狀態(tài)；菌絲雖然略有生長，但難以測定。第51頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一迅速生長期此階段霉菌的菌絲體干重迅速增加。在該時期，霉菌代謝旺盛，呼吸作用強，菌絲尖端迅速伸長，培養(yǎng)基中的養(yǎng)分被迅速利用，一些可能的次生代謝產(chǎn)物（如酸類）開始出現(xiàn)。菌絲體干重的立方根與時間之間呈直線關(guān)系。由于繁殖不以幾何級數(shù)倍增，因而沒有對數(shù)生長期。第52頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一衰亡生長期霉菌生長進(jìn)入衰亡生長期后，菌絲生長速度減緩、菌絲體干重下降。由于養(yǎng)料的消耗和有害代謝產(chǎn)物（如氨和有機酸等）的積累，霉菌生長速率減緩并最終停止生長。大多數(shù)次級代謝產(chǎn)物(如抗生素)在該時期合成。第53頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物生長的測定計數(shù)法此法通常用來測定樣品中所含細(xì)菌、孢子、酵母菌等單細(xì)胞微生物的數(shù)量。計數(shù)法又分為直接計數(shù)和間接計數(shù)兩類。第54頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一直接計數(shù)

這類方法是利用特定的細(xì)菌計數(shù)板或血細(xì)胞計數(shù)板，在顯微鏡下計算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量。此法的缺點不能區(qū)分死菌與活菌。

每毫升原液所含細(xì)菌數(shù)

＝每小格平均細(xì)菌數(shù)×4000×l000×稀釋倍數(shù)

第55頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第56頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第57頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一DirectMicroscopicCount第58頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第59頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一間接計數(shù)

此法又稱活菌計數(shù)法，其原理是每個活細(xì)菌在適宜的培養(yǎng)基和良好的生長條件下可以通過生長形成菌落。

每毫升原菌液活菌數(shù)＝

同稀釋度菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)第60頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一PlateCounts:Performserialdilutionsofasample第61頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一InoculatePetriplatesfromserialdilutions第62頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一Afterincubation,countcoloniesonplatesthathave25-250colonies(CFUs)第63頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一PourplatePourplate第64頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一重量法

此法的原理是根據(jù)每個細(xì)胞有一定的重量而設(shè)計的。它可以用于單細(xì)胞、多細(xì)胞以及絲狀體微生物生長的測定。微生物濕重微生物干重濁度法蛋白質(zhì)總量

DNA含量

第65頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一Turbidity第66頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)總量蛋白質(zhì)總量＝含氮量×6.25

細(xì)胞總量＝蛋白質(zhì)總量÷(50%～80%(或65%))≈蛋白質(zhì)總量×1.54DNA含量

核酸DNA是微生物的重要遺傳物質(zhì)，每個細(xì)菌的DNA含量相當(dāng)恒定，平均為8.4×10-5ng.第67頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一生理指標(biāo)法生理指標(biāo)包括微生物的呼吸強度、耗氧量、酶活性、生物熱等。根據(jù)微生物在生長過程中伴隨出現(xiàn)的這些指標(biāo)，樣品中微生物數(shù)量多或生長旺盛，這些指標(biāo)愈明顯，因此可以借助特定的儀器如瓦勃氏呼吸儀、微量量熱計等設(shè)備來測定相應(yīng)的指標(biāo)。第68頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物生長的環(huán)境因子(自學(xué))一、溫度 1、微生物生長的溫度范圍溫度是微生物生長的重要環(huán)境因子之一。微生物生長的溫度范圍很廣，在-5~85℃范圍內(nèi)均有微生物生長，少數(shù)嗜熱微生物的生長溫度可達(dá)100℃以上。第69頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)不同微生物生長的溫度可將其分為三大類:低溫型（psychrophiles）中溫型（mesophiles）高溫型（thermophiles）絕大多數(shù)微生物的生長溫度屬中溫型。第70頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物對溫度的適應(yīng)范圍微生物類型生長溫度（℃）主要分布處所最低最適最高低溫型專性嗜冷-125-1515-20兩極地區(qū)兼性嗜冷-5~010~2025-30海水及食品冷藏箱中溫型10-2025~4040~50哺乳動物生活的環(huán)境高溫型嗜

熱3045~6070堆肥和沼氣發(fā)酵池等極端嗜熱3070~90100以上溫泉和洋底火山口第71頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第72頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物在其最低生長溫度下酶的活性降低，微生物代謝活動減弱，處于休眠狀態(tài)，但仍然維持生命。故常在4℃~-85℃左右冰箱中保存菌種。第73頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一高溫可以殺死微生物，這是因為高溫使菌體內(nèi)含有的蛋白質(zhì)凝固，酶變性失活，代謝停滯而死亡的緣故。能在10min內(nèi)殺死某種微生物的最高溫界限稱為致死溫度（lethaltemperature）。不同微生物的致死溫度有差異，大多數(shù)細(xì)菌、病毒、酵母菌和絲狀真菌營養(yǎng)體的致死溫度為50~65℃。第74頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物菌體內(nèi)含水分愈高，所需致死溫度愈低。芽孢含水量少，在100℃沸水中需煮幾十分鐘甚至1~2h才死去，而無芽孢菌體70℃十幾分鐘即死。干熱滅菌時，微生物的營養(yǎng)體在100℃時需1~2h、芽孢在加熱至160℃后需1~2h才能滅活。實際應(yīng)用中，常常采用高溫的方式殺死基質(zhì)或器皿上的微生物。第75頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一第76頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一2.高溫滅菌：巴斯德消毒法:殺死大多數(shù)腐敗菌或者病原微生物，如牛奶消毒63煮30min72℃

煮15sec耐熱的微生物仍然存活第77頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一2、高溫滅菌：濕熱滅菌

第78頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一2.高溫滅菌:干熱滅菌干熱滅菌火焰灼燒：酒精燈灼燒滅菌焚燒：垃圾處理廠的焚燒垃圾干熱滅菌：恒溫干燥箱干熱滅菌高壓蒸汽滅菌滅菌方式170?C,2hr121?C,15min第79頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一3.低溫保藏菌種和食品低溫抑制微生物生長冰箱保存（4℃）超低溫（-20~-85℃

）凍干法(Lyophilization)第80頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一二、水分和滲透壓1、水分環(huán)境中水的可供給性與水的活度(Wateractivity)-aw密切相關(guān)，aw是指在一定溫度和壓力條件下，溶液中的蒸汽壓與純水蒸氣壓之比，它表征了水被吸附和溶液因子對水可利用性的影響的程度。

第81頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一一些微生物生活環(huán)境的水活度水活度環(huán)境（材料）代表微生物種類1.000純水柄桿菌、螺菌0.995人體血液鏈球菌、埃希氏菌0.980海水假單胞菌、弧菌0.950面包大多數(shù)革蘭氏陽性桿菌0.900楓（樹）糖漿、火腿革蘭氏陰性球菌0.850咸臘腸魯氏酵母0.800水果蛋糕、果醬拜耳酵母、青霉0.750鹽湖、咸魚鹽桿菌、鹽球菌0.700谷物、蜜餞、干果嗜干燥真菌第82頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一2、滲透壓各種微生物都有其最適的滲透壓。環(huán)境中的微生物具有比環(huán)境略高的滲透壓，因而微生物能夠從環(huán)境中吸收水分，維持正常的生命活動。第83頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一如果環(huán)境滲透壓過高，細(xì)胞就會失水出現(xiàn)質(zhì)壁分離；而滲透壓過低時，細(xì)胞可能過度吸水，微生物的生長繁殖都會受到抑制，甚至死亡；當(dāng)滲透壓在一定范圍內(nèi)逐漸改變時，對微生物的生長影響不大。在培養(yǎng)微生物時必須注意營養(yǎng)物質(zhì)的濃度，避免滲透壓過高或過低。第84頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一自然界中存在著一些能在高滲透壓環(huán)境中生活的微生物，稱為耐滲性微生物（osmophiles）；某些甚至必須在高滲溶液中才能生長，如嗜鹽菌與嗜糖菌。第85頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一日常生活中，人們常利用滲透壓原理來保存物品，如加入食鹽或蔗糖來保存蔬菜、肉類和水果等，防止食品腐?。粚⒓Z食干燥至安全水分以下再貯藏，以防止糧食陳化變質(zhì)。第86頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一三、氫離子濃度（pH）不同微生物的生長pH范圍；微生物培養(yǎng)過程中pH調(diào)節(jié)措施。環(huán)境的氫離子濃度即酸堿度對微生物的生命活動有很大的影響，各種微生物生長要求的pH條件有差異。大多數(shù)微生物在pH中性或接近中性的環(huán)境中（pH6.5~7.5）生長最好，一般霉菌和酵母菌的適宜pH為4~6。原生動物則以中性環(huán)境中生長為好。

第87頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一少數(shù)細(xì)菌能在很低或很高pH環(huán)境內(nèi)生長。嗜酸微生物（acidophiles）如氧化硫硫桿菌(Thiobacillusthiooxidans)的最適pH2~2.8，或嗜堿微生物（alkalinophiles）嗜鹽堿球菌屬(Natronococcus)和嗜鹽堿桿菌屬(Natronobacterium)的適宜范圍pH9~11。第88頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一氫離子能夠改變細(xì)胞質(zhì)膜電荷性質(zhì)、影響?zhàn)B料吸收、影響酶的活性以及改變環(huán)境中養(yǎng)料的可給性或有害物質(zhì)的毒性，進(jìn)而影響微生物的生長。

第89頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物的某些代謝產(chǎn)物積累常常使周圍環(huán)境的pH發(fā)生改變，為了維持基質(zhì)pH的穩(wěn)定，在配制培養(yǎng)基時，既要調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH使之適合于微生物的生長，還需加入適量的緩沖物質(zhì)如磷酸鹽、碳酸鹽等，避免生長過程中培養(yǎng)基pH發(fā)生大的改變。第90頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一為了維持基質(zhì)pH的穩(wěn)定，在配制培養(yǎng)基時，既要調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH使之適合于微生物的生長，還需加入適量的緩沖物質(zhì)如磷酸鹽、碳酸鹽等，避免生長過程中培養(yǎng)基pH發(fā)生大的改變。在實際應(yīng)用中，如污水的生物處理過程，常采用加入石灰等物質(zhì)保持污水處理系統(tǒng)的pH處于適宜的范圍。第91頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一四、氧氣及氧化還原電位 1、氧氣 微生物種類繁多，對氧氣的需求不盡相同，根據(jù)呼吸過程中微生物與分子態(tài)氧之間的關(guān)系，可將微生物分成不同的類群：

第92頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一好氧性微生物：這類微生物只能在有氧條件下生長，進(jìn)行有氧呼吸。包括常見的細(xì)菌、放線菌和真菌。它們在生長時需要一定濃度的溶解氧。在環(huán)境工程中，活性污泥法、生物膜法等污水處理方法的微生物類群主要是好氧性微生物，因此常用攪拌、曝氣等方式滿足其對氧氣的需要。第93頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一厭氧性微生物：厭氧性微生物分為兩類，一類稱為專性厭氧菌，只能在嚴(yán)格無氧的條件下生長，氧氣對這類微生物有毒性，如梭狀芽孢桿菌屬(Clostridium)、擬桿菌屬(Bacteroides)、甲烷桿菌屑(Methanobacterium)等。另一類為耐氣性厭氧微生物，其代謝作用不需要氧，但分子氧的存在對其無害，如大多數(shù)乳酸菌，無論有氧或缺氧，均能夠進(jìn)行典型的乳酸發(fā)酵。第94頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一兼性厭氧微生物：此類微生物在有氧及無氧條件下均生長，但不同條件下呼吸代謝方式不同。如酵母菌在有氧時可進(jìn)行有氧呼吸，以氧為受氫體，使葡萄糖徹底氧化為CO2與H2O；在無氧條件下則以乙醛為受氫體，進(jìn)行酒精發(fā)酵，生成乙醇和CO2。硝酸還原菌在有氧時亦進(jìn)行好氧呼吸；在缺氧環(huán)境下可利用NO3-為受氫體進(jìn)行無氧呼吸。

第95頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一O2與微生物生活的關(guān)系

類

群氧氣（O2）的影響需氧性微生物：專性需氧性必須有O2才能生活兼性需氧性有O2時生長得更好微需氧性僅需低于大氣中含O2量的條件厭氧性微生物：微耐氧性不需O2，有O2時可以生活兼性厭氧性有O2或無O2均能生長專性（嚴(yán)格）厭氧性O(shè)2有毒害，或有致死作用第96頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一氧化還原電位Eh：氧化還原電位綜合反映了環(huán)境的氧化還原狀況。不同的微生物，其生長要求不同的Eh值環(huán)境。好氧微生物生長的適宜Eh值為0.3~0.4V，當(dāng)Eh0.1V即能生長。厭氧性微生物只能在Eh為0.1V以下甚至為負(fù)值時才能生長。兼厭氧性微生物在Eh為0.1V以上時行有氧呼吸，在0.1V以下時行無氧呼吸或發(fā)酵作用。第97頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微生物在生長過程中可能改變周圍環(huán)境中的氧化還原電位。在培養(yǎng)過程中，由于氧的消耗和還原性物質(zhì)如H2及H2S等的產(chǎn)生，常使環(huán)境Eh值降低，尤其是在對數(shù)生長期，環(huán)境中的Eh值可降到-0.1V左右，以后隨細(xì)菌生長速度降低，Eh值才逐漸回升。通過改善通氣條件，降低培養(yǎng)基pH和加入氧化性物質(zhì)等措施可以提高環(huán)境的Eh值。

第98頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一五、輻射輻射分為電離輻射和非電離輻射，根據(jù)波長而分為各種射線和電波?？梢姽獠ㄩL為380~760nm。除少數(shù)含有光合色素的微生物能利用光能進(jìn)行光合作用外，其他微生物都不需要光線。但可見光對某些非光合微生物也有較大的影響，如多數(shù)蕈菌在形成子實體和孢子時需要一定的散射光刺激。第99頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一強烈的可見光直接照射可殺死微生物，主要是由于光氧化作用(photooxidation)所致。光線被細(xì)胞內(nèi)色素吸收后在有氧時引起某些酶或敏感成分失去活性。

第100頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一紫外線

紫外線(波長200~390nm)，具有殺菌作用，殺菌作用機理較復(fù)雜：主要的效應(yīng)在于紫外線照射后，引起DNA分子中相鄰的胸腺嘧啶形成二聚體，進(jìn)而阻礙DNA的復(fù)制，最終引起微生物突變或死亡。能夠引起DNA的斷裂；DNA分子雙鏈的交聯(lián)；胞嘧啶和尿嘧啶的水合作用；嘧啶二聚體的形成等。第101頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)和核酸吸收紫外線的能力強，核酸吸收光譜在260nm處，是紫外線殺菌力最強的波長范圍。研究工作中，紫外線誘變育種是一種常見的、簡單有效的方法。

紫外線的穿透力很弱，常用于表面滅菌和空氣滅菌。經(jīng)紫外線殺菌后的物品，不應(yīng)立即暴露在可見光之下，以免受損傷的細(xì)菌因光復(fù)活作用又恢復(fù)正?；盍Α５?02頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一電離輻射電離輻射包括X射線、α射線、β射線和γ射線。電離輻射特點：波長短，能量大，能使被照射的物質(zhì)分子發(fā)生電離作用而產(chǎn)生自由基，與細(xì)胞中的敏感大分子作用并使之失活，從而使細(xì)胞受到損傷或死亡。電離輻射已廣泛應(yīng)用于不耐熱物品(如食物、藥品及塑料制品等)的滅菌。第103頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一微波微波為一類電磁波，頻率在300MHz至300GHz之間，微波對微生物的作用表現(xiàn)為熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)。熱效應(yīng)使細(xì)胞蛋白質(zhì)的極性側(cè)鏈以極高的頻率振蕩，導(dǎo)致熱量產(chǎn)生，改變蛋白質(zhì)構(gòu)象與活性；非熱效應(yīng)可表現(xiàn)為細(xì)胞壁剝落、細(xì)胞膜通透性改變、膜電位改變等，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。微波常用于食品的滅菌，滅菌效果與微波的功率和處理時間有關(guān)。第104頁，共113頁，2023年，2月20日，星期一超聲波是頻率在20,000Hz以上的聲波，幾乎能破壞所有微生物細(xì)胞，但不同微生物對超聲波的敏感程度不同。作用機理尚不完全明確，推測細(xì)菌受超聲波作用導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)含物凝膠化，溶液受超聲波作用產(chǎn)生空腔引起壓力變化，同時溶液中的小氣泡猛烈撞擊細(xì)菌