第微生物的生長與控制演示文稿

第微生物的生長與控制演示文稿當(dāng)前第1頁\共有125頁\編于星期六\9點（優(yōu)選）第微生物的生長與控制當(dāng)前第2頁\共有125頁\編于星期六\9點生長——微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行新陳代謝，生命個體的重量和體積不斷增大的過程。繁殖——生命個體生長到一定階段，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。個體生長——微生物細(xì)胞個體吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進行新陳代謝，原生質(zhì)與細(xì)胞組分的增加為個體生長。群體生長——群體中個體數(shù)目的增加?？梢杂弥亓俊Ⅲw積、密度或濃度來衡量。（由于微生物的個體極小，所以常用群體生長來反映個體生長的狀況）個體生長個體繁殖群體生長群體生長=個體生長+個體繁殖生長與繁殖的概念當(dāng)前第3頁\共有125頁\編于星期六\9點第1節(jié)微生物純培養(yǎng)分離及生長測定方法當(dāng)前第4頁\共有125頁\編于星期六\9點5一、獲得純培養(yǎng)的方法純培養(yǎng)(pureculture)

微生物學(xué)中把從一個細(xì)胞或一群相同的細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)繁殖而得到的后代，稱純培養(yǎng).當(dāng)前第5頁\共有125頁\編于星期六\9點6首先將待分離的樣品進行連續(xù)稀釋,目的是得到高度稀釋的效果，使一支試管中分配不到一個微生物。如果經(jīng)過稀釋后的大多數(shù)試管中沒有微生物生長，那么有微生物生長的試管得到的培養(yǎng)物可能就是由一個微生物個體繁殖而來的純培養(yǎng)物。這種方法適合于細(xì)胞較大的微生物。①液體稀釋法當(dāng)前第6頁\共有125頁\編于星期六\9點②平板劃線分離法（StreakPlate）特點：快速、方便。

分區(qū)劃線（適用于濃度較大的樣品）

連續(xù)劃線（適用于濃度較小的樣品）Aninoculatingloopisusedtothinoutorganismsonthesurfaceoftheagar.當(dāng)前第7頁\共有125頁\編于星期六\9點8③傾注平板法（PourPlate）Organismsareseriallydiluted,thenasmallamountisaddedtoanemptysterilepetridish,towhichmeltedagarat50oCisadded.Thenmixtodistributetheorganisms.當(dāng)前第8頁\共有125頁\編于星期六\9點④平板涂布分離法（SpreadPlate）簡單易行，但易造成機械損傷Liquidspecimenisspreadonthesurfaceofsolidagarwithasterilebentglassrod.當(dāng)前第9頁\共有125頁\編于星期六\9點當(dāng)前第10頁\共有125頁\編于星期六\9點⑤選擇性培養(yǎng)分離法為了從混雜的微生物群體中分離出某種微生物，可以根據(jù)該微生物的特點，包括營養(yǎng)、生理、生長條件等，采用選擇培養(yǎng)的方法進行分離。＊利用選擇培養(yǎng)基進行直接分離＊富集培養(yǎng)當(dāng)前第11頁\共有125頁\編于星期六\9點12⑥單細(xì)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(xì)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(xì)管法：用毛細(xì)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(xì)胞或孢子以獲得純培養(yǎng)。小液滴法：將經(jīng)過適當(dāng)稀釋后的樣品制成小液滴，在顯微鏡下選取只含一個細(xì)胞的液滴來進行純培養(yǎng)物的分離。當(dāng)前第12頁\共有125頁\編于星期六\9點13二、微生物純培養(yǎng)生長的測定方法描述不同種類、不同生長狀態(tài)的微生物生長情況，需選用不同的測定指標(biāo)。（一）微生物細(xì)胞數(shù)目的檢測法直接法（血球計數(shù)板、比例計數(shù)法）間接法（活菌計數(shù)法、液體稀釋法、膜過濾法）（二）微生物生長量和生理指標(biāo)測定法直接法(干重法，堆體積法)間接法（比濁法，碳、氮含量法，其它生理指標(biāo)）當(dāng)前第13頁\共有125頁\編于星期六\9點1.血球計數(shù)板法當(dāng)前第14頁\共有125頁\編于星期六\9點細(xì)菌計數(shù)板和血球計數(shù)板都用來側(cè)微生物的總菌數(shù)。血球計數(shù)板用來測較大微生物如酵母菌和霉菌孢子的總數(shù)，細(xì)菌計數(shù)板用來測細(xì)菌的總菌數(shù)。兩種計數(shù)板的構(gòu)造相似，不同的是細(xì)菌計數(shù)板的深度僅為血球計數(shù)板深度的1/5。適用范圍：個體較大細(xì)胞或顆粒，如血球、酵母菌等。不適用于細(xì)菌等個體較小的細(xì)胞。特點：快速，準(zhǔn)確，對酵母菌可同時測定出芽率，或在菌懸液中加入少量美藍(lán)可以區(qū)分死活細(xì)胞。當(dāng)前第15頁\共有125頁\編于星期六\9點2.涂片染色法應(yīng)用：可同時計數(shù)不同微生物的菌數(shù)，適

于土壤、牛奶中細(xì)菌計數(shù)。方法：用鏡臺測微尺計算出視野面積；取

0.1ml菌液涂于1cm2面積上，計數(shù)后代

入公式：每ml原菌液含菌數(shù)

=視野中平均菌數(shù)×涂布面積/視野面積×100×稀釋倍數(shù)當(dāng)前第16頁\共有125頁\編于星期六\9點3.平板菌落計數(shù)法當(dāng)前第17頁\共有125頁\編于星期六\9點3.平板菌落計數(shù)法★技術(shù)要求：樣品充分混勻，操作熟練快速（15~20min完成操作），嚴(yán)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，★誤差：多次稀釋造成的誤差是主要來源，其次還有由于樣品內(nèi)菌體分布不均勻、以及不當(dāng)操作★Astandardplatecount(viablecount)reflectsthenumberofviablemicrobesandassumesthateachbacteriumgrowsintoasinglecolony;platecountsarereportedasnumberofcolony-formingunits(CFU)perml(CFU/ml)orperg(CFU/g)ofsample.當(dāng)前第18頁\共有125頁\編于星期六\9點19Colony-FormingUnit一個活菌在合適的培養(yǎng)基表面，逐漸生長成一個肉眼可見的菌落（菌落形成單位，colonyformingunit,CFU），從而得知原始活菌含量。當(dāng)前第19頁\共有125頁\編于星期六\9點4.液體稀釋法10n10n-210n-1當(dāng)前第20頁\共有125頁\編于星期六\9點5.薄膜過濾計數(shù)法常用該法測定含菌量較少的空氣和水中的微生物數(shù)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(shù)，可求出樣品中所含菌數(shù)。當(dāng)前第21頁\共有125頁\編于星期六\9點當(dāng)前第22頁\共有125頁\編于星期六\9點水樣品中各種微生物的計數(shù)濾膜在不同的培養(yǎng)基上培養(yǎng)的結(jié)果用于全微生物計數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基；用于糞便大腸菌計數(shù)；糞便大腸菌在其上形成藍(lán)色菌落；用于大腸桿菌計數(shù)的m-Endo培養(yǎng)基；大腸桿菌在其上形成綠色菌落；用于酵母和霉菌計數(shù)的Wort培養(yǎng)基。當(dāng)前第23頁\共有125頁\編于星期六\9點6.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(xì)菌細(xì)胞一般重約10-12-10-13g。該法適合菌濃較高的樣品。舉例：大腸桿菌一個細(xì)胞一般重約10–12~10–13g，液體培養(yǎng)物中細(xì)胞濃度達(dá)到2×109個/ml時，100ml培養(yǎng)物可得10~90mg干重的細(xì)胞。當(dāng)前第24頁\共有125頁\編于星期六\9點7.比濁法原理是在一定范圍內(nèi)，菌懸液中的細(xì)胞濃度與混濁度成正比，即與光密度成正比，菌數(shù)越多，光密度越大。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(yīng)出菌液的濃度。OD450-650nm特點：快速、簡便；但易受干擾。當(dāng)前第25頁\共有125頁\編于星期六\9點8.生理指標(biāo)法測含氮量蛋白質(zhì)是細(xì)胞的主要物質(zhì)，含量穩(wěn)定，而氮是蛋白質(zhì)的主要成分，通過測含氮量就可推知微生物的濃度。一般細(xì)菌含氮量為干重的12.5%，酵母菌為7.5%，霉菌為6.0%，根據(jù)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。其他方法含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、產(chǎn)二氧化碳、產(chǎn)酸、產(chǎn)熱、粘度等，都可用于生長量的測定。當(dāng)前第26頁\共有125頁\編于星期六\9點第2節(jié)微生物的生長規(guī)律當(dāng)前第27頁\共有125頁\編于星期六\9點由于微生物細(xì)胞極其微小，研究其個體生長存在著技術(shù)上的困難。同步生長的概念：一個細(xì)胞群體中各個細(xì)胞都在同一時間進行分裂的狀態(tài)，稱為同步生長。進行同步分裂的細(xì)胞稱為同步細(xì)胞。同步細(xì)胞群體在任何一時刻都處在細(xì)胞周期的同一相，彼此間形態(tài)、生化特征都很一致，因而是細(xì)胞學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)等研究的良好材料。一、微生物的個體生長和同步生長當(dāng)前第28頁\共有125頁\編于星期六\9點獲得同步生長的方法：獲得同步生長的方法主要有兩類：環(huán)境條件誘導(dǎo)法：變換溫度、光線、培養(yǎng)基等。造成與正常細(xì)胞周期不同的周期變化。選擇法：選擇性過濾、梯度離心。物理方法，隨機選擇，不影響細(xì)胞代謝。當(dāng)前第29頁\共有125頁\編于星期六\9點A

BA：膜洗脫法B：密度梯度離心同步培養(yǎng)方法當(dāng)前第30頁\共有125頁\編于星期六\9點Helmstetter-Cummings法原理：一些細(xì)菌細(xì)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(xì)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(xì)胞；除去起始洗脫液后就可以得到剛剛分裂下來的新生細(xì)胞，即為同步培養(yǎng)。當(dāng)前第31頁\共有125頁\編于星期六\9點二、微生物的群體生長☆無分支單細(xì)胞微生物主要包括細(xì)菌和酵母菌，其群體生長是以群體中細(xì)胞數(shù)量的增加來表示的，☆由一個細(xì)胞分裂成為兩個細(xì)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(xì)胞數(shù)目擴大一倍所需時間，有時也稱為倍增時間?！钣覉D表示的是一個細(xì)胞經(jīng)過若干代分裂后的情況。右圖可見，每經(jīng)過一個代時，細(xì)胞數(shù)目就增加一倍，呈指數(shù)增加，因而被稱為指數(shù)生長，這就是單細(xì)胞群體生長的特征。1.無分支單細(xì)胞微生物的群體生長特征當(dāng)前第32頁\共有125頁\編于星期六\9點33★指數(shù)生長可以用下式表示：

b=B×2nB,b和t可由試驗獲得，n可通過上式計算得出，將等式兩側(cè)取對數(shù)重排后得：

lgb=lgB+nlg2lgb-lgBlgb-lgB

lg20.301式中：B

為起始細(xì)胞數(shù)目，

b

為指數(shù)生長某個時刻t時的細(xì)胞數(shù)目，

n

為世代數(shù)n==指數(shù)生長當(dāng)前第33頁\共有125頁\編于星期六\9點例如：一培養(yǎng)液中微生物數(shù)目由開始的12，000（B），經(jīng)4h（t）后增加到49，000，000（b），這樣，n＝(lg4.9×107-lg1.2×104）÷0.301＝12★借助于n和t，還可以計算出不同培養(yǎng)條件下的代時G，

G＝t/n在本例中，G＝4×60/12＝20min∴該種微生物的代時為20分鐘。在4小時內(nèi)共繁殖了12代。當(dāng)前第34頁\共有125頁\編于星期六\9點35★代時能夠反應(yīng)細(xì)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(xué)研究中常常要了解微生物的代時?！锎鷷r在不同種微生物中的變化很大，多數(shù)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(dá)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。當(dāng)前第35頁\共有125頁\編于星期六\9點影響微生物代時長短的因素菌種 不同菌種差別很大營養(yǎng)成分 同種不同培養(yǎng)基差別很大營養(yǎng)物濃度

影響生長速率和總生長量 生長限制因子培養(yǎng)溫度 影響極大 發(fā)酵實踐、食品包藏和防止事物變質(zhì)和中毒當(dāng)前第36頁\共有125頁\編于星期六\9點37一些細(xì)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(chǎn)氣腸細(xì)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 23.5Azotobacterchroococcum（褐球固氮菌） 葡萄糖 25 344~46 Mycobacteriumtuberculosis（結(jié)核分枝桿菌）組合 37 792~93 Nitrobacteragilis（活躍硝化桿菌） 組合 27 1200當(dāng)前第37頁\共有125頁\編于星期六\9點38BacteriumMediumGenerationTime(minutes)EscherichiacoliGlucose-salts17Bacillus

megateriumSucrose-salts25StreptococcuslactisMilk26StreptococcuslactisLactosebroth48StaphylococcusaureusHeartinfusionbroth27-30LactobacillusacidophilusMilk66-87RhizobiumjaponicumMannitol-salts-yeastextract344-461MycobacteriumtuberculosisSynthetic792-932TreponemapallidumRabbittestes1980Table.Generationtimesforsomecommonbacteriaunderoptimalconditionsofgrowth.

當(dāng)前第38頁\共有125頁\編于星期六\9點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（min） 溫度（℃） 代時（min）10 860 35 2215 120 37 1720 90 40 17.525 40 45 2030 29 47.5 77當(dāng)前第39頁\共有125頁\編于星期六\9點2.無分支單細(xì)胞微生物的群體生長曲線☆以細(xì)菌為例介紹無分支單細(xì)胞微生物群體生長規(guī)律，其結(jié)論也基本適用于酵母菌。☆生長曲線代表了細(xì)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(xì)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。當(dāng)前第40頁\共有125頁\編于星期六\9點單細(xì)胞微生物典型生長曲線定量描繪液體培養(yǎng)基中微生物群體生長規(guī)律的實驗曲線。典型生長曲線將少量純種的單細(xì)胞微生物接種于一定量液體培養(yǎng)基中，隔一定時間取樣，測菌數(shù)。以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，以菌數(shù)的對數(shù)為縱坐標(biāo)，可以得到一條有規(guī)律的曲線，即單細(xì)胞微生物典型的生長曲線。適用對象單細(xì)胞微生物：細(xì)菌、酵母不適合絲狀生長的真菌或放線菌當(dāng)前第41頁\共有125頁\編于星期六\9點典型生長曲線及不同時期延滯期lagphase指數(shù)期exponentialphase穩(wěn)定期stationaryphase衰亡期declinephase時間穩(wěn)定期指數(shù)期延滯期衰亡期當(dāng)前第42頁\共有125頁\編于星期六\9點將少量單細(xì)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(xì)胞數(shù)目。以培養(yǎng)時間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌增長數(shù)目的對數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制所得的曲線。生長曲線的制作當(dāng)前第43頁\共有125頁\編于星期六\9點三個參數(shù)1、繁殖代數(shù)(n)：2、生長速率(R)：3、代時(G)：當(dāng)前第44頁\共有125頁\編于星期六\9點典型的生長曲線（Growthcurve）延滯期對數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期當(dāng)前第45頁\共有125頁\編于星期六\9點46其它名稱：停滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期1.現(xiàn)象：活菌數(shù)沒增加，曲線平行于橫軸。2.特點：生長速率常數(shù)=0細(xì)胞形態(tài)變大或增長細(xì)胞內(nèi)RNA特別是rRNA含量增高，原生質(zhì)嗜堿性增強合成代謝活躍（核糖體、酶類、ATP合成加快），易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶對外界不良條件敏感，（如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化學(xué)藥物）3.原因：適應(yīng)新的環(huán)境條件，合成新的酶，積累必要的中間產(chǎn)物①.延滯期（lagphase）當(dāng)前第46頁\共有125頁\編于星期六\9點47◆菌種：繁殖速度較快的菌種的延遲期一般較短；◆接種物菌齡：用對數(shù)生長期的菌種接種時，其延遲期較短，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遲期（發(fā)酵工業(yè)上一般采用1/10的接種量）；◆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。★影響延遲期長短的因素：當(dāng)前第47頁\共有125頁\編于星期六\9點48認(rèn)識延遲期的特點及形成原因?qū)嵺`的指導(dǎo)意義：◆在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期；采取的縮短lagphase的措施有：①增加接種量；（群體優(yōu)勢----適應(yīng)性增強）②采用對數(shù)生長期的健壯菌種；③調(diào)整培養(yǎng)基的成分，在種子基中加入發(fā)酵培養(yǎng)基的某些成分。④選用繁殖快的菌種◆在食品工業(yè)上，盡量在此期進行消毒或滅菌當(dāng)前第48頁\共有125頁\編于星期六\9點49②.對數(shù)期（logarithmicphase）其他名稱：指數(shù)期現(xiàn)象：細(xì)胞數(shù)目以幾何級數(shù)增加，其對數(shù)與時間呈直線關(guān)系。

特點：生長速率常數(shù)最大，即代時最短細(xì)胞進行平衡生長，菌體大小、形態(tài)、生理特征等比較一致代謝最旺盛細(xì)胞對理化因素較敏感影響因素：菌種營養(yǎng)成分營養(yǎng)物濃度﹡培養(yǎng)溫度當(dāng)前第49頁\共有125頁\編于星期六\9點50應(yīng)用意義：①由于此時期的菌種比較健壯，增殖噬菌體的最適菌齡；生產(chǎn)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(dá)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。當(dāng)前第50頁\共有125頁\編于星期六\9點51營養(yǎng)物濃度與對數(shù)期生長速率和產(chǎn)量作用方式：影響微生物的生長速率和總生長量生長限制因子：凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長速率和菌體產(chǎn)量的營養(yǎng)物就稱生長限制因子8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收獲量受影響生長速度和最大收獲量受影響時間細(xì)胞數(shù)或菌體量當(dāng)前第51頁\共有125頁\編于星期六\9點52③.穩(wěn)定期（stationaryphase）又稱：恒定期或最高生長期特點：①新增殖的細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相等，微生物的生長速率處于動態(tài)平衡，培養(yǎng)物中的細(xì)胞數(shù)目達(dá)到最高值。②細(xì)胞分裂速度下降，開始積累內(nèi)含物，產(chǎn)芽孢的細(xì)菌開始產(chǎn)芽孢。③此時期的微生物開始合成次生代謝產(chǎn)物，對于發(fā)酵生產(chǎn)來說，一般在穩(wěn)定期的后期產(chǎn)物積累達(dá)到高峰，是最佳的收獲時期。產(chǎn)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(diào)，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、氧化還原勢等）不合適;當(dāng)前第52頁\共有125頁\編于星期六\9點53應(yīng)用意義：1）發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長此期，提高產(chǎn)量，措施如下：補充營養(yǎng)物質(zhì)（補料）調(diào)pH

調(diào)整溫度2）穩(wěn)定期細(xì)胞數(shù)目及產(chǎn)物積累達(dá)到最高。生長產(chǎn)量常數(shù)（Y，或生長得率，growthyield）：概念：表示微生物對基質(zhì)利用效率的高低

Y=菌體干重/消耗營養(yǎng)物質(zhì)的濃度

根據(jù)產(chǎn)量常數(shù)可確定微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需要量如：Y=0.5，表示要得到5g菌體，需某營養(yǎng)物（葡萄糖）10g。Y=x–x0C0

–C=x–x0C0當(dāng)前第53頁\共有125頁\編于星期六\9點54④.衰亡期（declinephase）特點：①細(xì)胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超過新增殖的細(xì)胞數(shù)，群體中的活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)“負(fù)生長”。②細(xì)胞內(nèi)顆粒更明顯，細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形，芽孢開始釋放。③因菌體本身產(chǎn)生的酶及代謝產(chǎn)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(xiàn)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(guān)。產(chǎn)生原因：生長條件的進一步惡化，使細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體的死亡當(dāng)前第54頁\共有125頁\編于星期六\9點55lg細(xì)胞數(shù)或產(chǎn)物濃度時間細(xì)胞產(chǎn)物I型 II型3.微生物生長與代謝產(chǎn)物形成的關(guān)系微生物發(fā)酵形成產(chǎn)物的過程與微生物細(xì)胞生長的過程并不總是一致的。一般認(rèn)為：初級代謝是給予生物能量和生成中間產(chǎn)物的過程，初級代謝產(chǎn)物的形成往往與微生物細(xì)胞的形成過程同步，微生物生長的穩(wěn)定期是這些產(chǎn)物的最佳收獲時機；次級代謝產(chǎn)物與微生物的生存、生長和繁殖無關(guān)。次級代謝產(chǎn)物的形成往往與微生物細(xì)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。當(dāng)前第55頁\共有125頁\編于星期六\9點564.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(chǎn)孢結(jié)構(gòu)?？梢杂镁z干重作為衡量生長的指標(biāo)，即以時間為橫坐標(biāo)，以菌絲干重為縱坐標(biāo)，繪制生長曲線。可分為三個階段：1、生長停滯期2、迅速生長期3、衰退期當(dāng)前第56頁\共有125頁\編于星期六\9點571、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(jīng)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(guān)系，菌絲干重不以幾何級數(shù)增加，沒有對數(shù)生長期。生長主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長和出現(xiàn)分支、斷裂等，此時期的菌體呼吸強度達(dá)到高峰，有的開始積累代謝產(chǎn)物。3、衰退期：菌絲體干重下降，到一定時期不再變化。大多數(shù)次級代謝產(chǎn)物在此期合成，大多數(shù)細(xì)胞都出現(xiàn)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(guān)。4.絲狀微生物的群體生長當(dāng)前第57頁\共有125頁\編于星期六\9點58連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）分批培養(yǎng)（batchculture）：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。連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture）：在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質(zhì)，同時排除含菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時間地處于對數(shù)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)。連續(xù)培養(yǎng)理論基礎(chǔ)：由于對典型生長曲線中穩(wěn)定期到來原因的認(rèn)識，采取相應(yīng)有效措施推遲其來臨，從而發(fā)展出現(xiàn)在的連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)。當(dāng)前第58頁\共有125頁\編于星期六\9點59原理：當(dāng)微生物在單批培養(yǎng)方式下生長達(dá)到對數(shù)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(dá)到動態(tài)平衡，其中的微生物就能長期保持對數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。單批培養(yǎng)恒濁法恒化法單批培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng) 時間連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)液lg細(xì)胞數(shù)（個/ml）連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)原理當(dāng)前第59頁\共有125頁\編于星期六\9點60連續(xù)培養(yǎng)器按控制方式分按培養(yǎng)器的級數(shù)分按細(xì)胞狀態(tài)分按用途分內(nèi)控制（控制菌體密度）：恒濁器外控制（控制培養(yǎng)液流速、以控制生長速率）：恒化器單級連續(xù)培養(yǎng)器多級連續(xù)培養(yǎng)器一般連續(xù)培養(yǎng)器固定化細(xì)胞連續(xù)培養(yǎng)器實驗室科研用：連續(xù)培養(yǎng)器發(fā)酵生產(chǎn)用：連續(xù)發(fā)酵罐連續(xù)培養(yǎng)器當(dāng)前第60頁\共有125頁\編于星期六\9點61連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)——恒化連續(xù)培養(yǎng)概念：以恒定流速使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)濃度恒定而保持細(xì)菌生長速率恒定的方法。原理：通過控制某一種營養(yǎng)物濃度（如碳、氮源、生長因子等），使其始終成為生長限制因子，而達(dá)到控制培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長速率條件下進行生長繁殖。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(chǎn)量低于最高菌體產(chǎn)量。應(yīng)用范圍：實驗室科學(xué)研究當(dāng)前第61頁\共有125頁\編于星期六\9點62恒化器Chemostat或bactogen

當(dāng)前第62頁\共有125頁\編于星期六\9點63概念：通過調(diào)節(jié)培養(yǎng)基流速，使培養(yǎng)液濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法。原理：通過調(diào)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。特點：基質(zhì)過量，微生物始終以最高速率進行生長，并可在允許范圍內(nèi)控制不同的菌體密度；但工藝復(fù)雜，煩瑣。連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)——恒濁培養(yǎng)使用范圍：用于生產(chǎn)大量菌體、生產(chǎn)與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物，如乳酸、乙醇等。當(dāng)前第63頁\共有125頁\編于星期六\9點64裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(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大量菌體或與菌體形成相平行的產(chǎn)物生產(chǎn)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當(dāng)前第64頁\共有125頁\編于星期六\9點65連續(xù)發(fā)酵（continuousfermentation）連續(xù)培養(yǎng)在生產(chǎn)上的應(yīng)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(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定節(jié)約大量動力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、電的負(fù)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(chǎn)時間受以上因素限制，一般只能維持?jǐn)?shù)月~1年。當(dāng)前第65頁\共有125頁\編于星期六\9點66微生物與所處的環(huán)境之間具有復(fù)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(guān)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(xué)條件。本節(jié)主要內(nèi)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當(dāng)前第66頁\共有125頁\編于星期六\9點67幾個基本概念滅菌（sterilization）采用強烈的禮花因素是任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅菌。消毒（disinfection）采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部的一部分對人體有害的病原菌，而對被處理物體基本無害的措施，稱為消毒。防腐（antisepsis）利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達(dá)到防止物品發(fā)生霉腐的措施，稱為防腐?；煟╟hemotheraphy）即化學(xué)治療。利用具有高度選擇毒力的化學(xué)物質(zhì)抑制宿主體內(nèi)病院微生物的生長繁殖，以達(dá)到治療該傳染病的一種措施。當(dāng)前第67頁\共有125頁\編于星期六\9點68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(xiàn)在：影響酶活性，溫度變化影響酶促反應(yīng)速率，最終影響細(xì)胞合成。影響細(xì)胞膜的流動性，溫度高，流動性大，有利于物質(zhì)的運輸，溫度低，流動性降低，不利于物質(zhì)運輸，因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌。影響物質(zhì)的溶解度，對生長有影響。一、溫度對微生物生長的影響當(dāng)前第68頁\共有125頁\編于星期六\9點69從微生物整體來看:生長的溫度范圍一般在-10℃~100℃極端下限為-30℃，極端上限為105~300℃但對于特定的某一種微生物：只能在一定溫度范圍內(nèi)生長，在這個范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長溫度三基點，即最低、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?xí)劳?。超過最高生長溫度時，微生物不生長，溫度過高，甚至?xí)劳?。（一）微生物生長的三個溫度基點當(dāng)前第69頁\共有125頁\編于星期六\9點70根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為三個類型：（二）微生物生長溫度類型低溫型微生物（嗜冷微生物）中溫型微生物（嗜溫微生物）高溫型微生物（嗜熱微生物）當(dāng)前第70頁\共有125頁\編于星期六\9點71當(dāng)前第71頁\共有125頁\編于星期六\9點72低溫型微生物:最適生長溫度在5~20℃,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。嗜冷微生物在低溫下生長的機理，目前還不清楚，據(jù)推測有兩種原因：①它們體內(nèi)的酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活喪失②細(xì)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(zhì)的傳遞。當(dāng)前第72頁\共有125頁\編于星期六\9點73中溫型微生物：最適生長溫度為20℃~40℃，大多數(shù)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(nèi)。高溫型微生物：最適生長溫度為50℃~60℃,主要分布在溫泉、堆肥和土壤中。在高溫下能生長的原因：①酶蛋以及核糖體有較強的抗熱性②核酸具有較高的熱穩(wěn)定性（核酸中G+C含量高（tRNA），可提供形成氫鍵，增加熱穩(wěn)定性）。③細(xì)胞膜中飽和脂肪酸含量高，較高溫度下能維持正常的液晶狀態(tài)。當(dāng)前第73頁\共有125頁\編于星期六\9點74高溫微生物的特點:生長速度快，合成大分子迅速，可及時修復(fù)高溫對其造成的分子損傷。耐高溫菌具應(yīng)用優(yōu)勢：在減少能源消耗、減少染菌、縮短發(fā)酵周期等方面具重要意義。當(dāng)前第74頁\共有125頁\編于星期六\9點75以青霉素的生產(chǎn)為例：培養(yǎng)165小時采用分段控制溫度的方法，其青霉素產(chǎn)量比始終在30℃培養(yǎng)提高了14.7%。分段控制方式：0~5小時，30℃；5~40小時，25℃；40~125小時，20℃；125~165小時，25℃?！锊煌砩^程的最適溫度微生物不同生理活動要求不同溫度，所以，最適生長溫度≠發(fā)酵速度快、積累代謝產(chǎn)物多。當(dāng)前第75頁\共有125頁\編于星期六\9點761、高溫對微生物的影響高溫下蛋白質(zhì)不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)（溶菌）。★微生物對熱的耐受力與以下因素有關(guān):(1)微生物種類及發(fā)育階段

嗜熱菌比其它類型的菌體抗熱有芽孢的細(xì)菌比無芽孢的菌抗熱微生物的繁殖結(jié)構(gòu)比營養(yǎng)結(jié)構(gòu)抗熱性強老齡菌比幼齡菌抗熱（三）高溫與低溫對微生物的影響當(dāng)前第76頁\共有125頁\編于星期六\9點77(2)微生物對熱的耐受力還受環(huán)境條件的影響與培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分有關(guān)——培養(yǎng)基中蛋白質(zhì)含量高時比較耐熱.與pH有關(guān)——pH適宜時不易死亡，pH不適宜時，容易死亡.與水分有關(guān)——含水量大時容易死亡，含水量小時不容易死亡.與含菌量有關(guān)——含菌量高，抗熱性增強，含菌量低，抗熱性差。與熱處理時間有關(guān)——熱處理時間長，微生物易死亡。當(dāng)前第77頁\共有125頁\編于星期六\9點78當(dāng)環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時，微生物的生長繁殖停止，當(dāng)微生物的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)并未破壞時，不會很快造成死亡并能在較長時間內(nèi)保持活力，當(dāng)溫度提高時，可以恢復(fù)正常的生命活動。低溫保藏菌種就是利用這個原理。一些細(xì)菌、酵母菌和霉菌的瓊脂斜面菌種通常可以長時間地保藏在4℃的冰箱中。當(dāng)溫度過低，造成微生物細(xì)胞凍結(jié)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當(dāng)前第78頁\共有125頁\編于星期六\9點79造成死亡的原因：①凍結(jié)時細(xì)胞水分變成冰晶，冰晶對細(xì)胞膜產(chǎn)生機械損傷，膜內(nèi)物質(zhì)外漏。②凍結(jié)過程造成細(xì)胞脫水。凍結(jié)速度對冰晶形成有很大影響，緩慢凍結(jié)，形成的冰晶大，對細(xì)胞損傷大；快速凍結(jié)，形成的冰晶小、分布均勻，對細(xì)胞的損傷小，因此，利用快速凍結(jié)可以對一些菌種進行凍結(jié)保藏，一般情況下在菌懸液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護劑等可對菌種進行長期保藏。當(dāng)前第79頁\共有125頁\編于星期六\9點80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(jù)微生物與氧的關(guān)系,可把它們分為幾種類群:

專性好氧菌:好氧菌

微好氧菌：兼性厭氧菌耐氧厭氧菌：

厭氧菌

(專性)厭氧菌：二、氧氣對微生物生長的影響當(dāng)前第80頁\共有125頁\編于星期六\9點81氧濃度對不同微生物生長的影響當(dāng)前第81頁\共有125頁\編于星期六\9點82專性好氧菌（strictaerobe）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(xì)胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxidedismutase）和過氧化氫酶。在有氧或無氧條件下均能生長，但有氧情況下生長得更好，在有氧時靠呼吸產(chǎn)能，無氧時接發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能；細(xì)胞含有SOD和過氧化氫酶。微好氧菌（microaerophilicbacteria）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(chǎn)能，兼性好氧菌（facultativeaerobe）當(dāng)前第82頁\共有125頁\編于星期六\9點83耐氧菌（aerotolerantanaerobe）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。不具有呼吸鏈，依靠專性發(fā)酵獲得能量。細(xì)胞內(nèi)存在SOD和過氧化物酶，但缺乏過氧化氫酶。厭氧菌（anaerobe）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；在空氣或含有10%CO2的空氣中，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、循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵提供；細(xì)胞內(nèi)缺乏SOD和細(xì)胞色素氧化酶，大多數(shù)還缺乏過氧化氫酶。當(dāng)前第83頁\共有125頁\編于星期六\9點84嚴(yán)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(chǎn)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(chǎn)物，例如，過氧化氫（H2O2）、超氧陰離子（O2·

）等。超氧陰離子為活性氧，兼有分子和離子的性質(zhì)，反應(yīng)力極強，極不穩(wěn)定，可破壞膜和重要生物大分子，對微生物造成毒害或致死。好氧微生物具有降解這些產(chǎn)物的酶，如過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶等，而嚴(yán)格厭氧菌缺乏SOD，故易被生物體內(nèi)極易產(chǎn)生的超氧陰離子自由基毒害致死。厭氧菌的氧毒害機制——SOD學(xué)說：當(dāng)前第84頁\共有125頁\編于星期六\9點85各類菌所含對氧解毒酶專性好氧菌SOD，過氧化氫酶兼性厭氧菌SOD，過氧化氫酶專性厭氧菌二種酶均無微好氧菌少量SOD耐氧菌SOD，過氧化物酶當(dāng)前第85頁\共有125頁\編于星期六\9點86 H2O+O22O2·+2H+ O2+H2O2 2H2OO2+e O2·(·O2)超氧陰離子在細(xì)胞內(nèi)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。兼性厭氧菌E.coli在發(fā)生SOD缺失突變后，就會變成一種“嚴(yán)格厭氧菌”。生物體中超氧陰離子的形成與去除12SOD好氧生物和耐氧細(xì)菌過氧化氫酶好氧生物過氧化物酶NADH2 NAD耐氧菌當(dāng)前第86頁\共有125頁\編于星期六\9點87在培養(yǎng)不同類型的微生物時，要采用相應(yīng)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，同時在培養(yǎng)基中添加還原劑，降低培養(yǎng)基中的氧化還原電位勢。培養(yǎng)兼性厭氧或耐氧微生物：可深層靜止培養(yǎng)。當(dāng)前第87頁\共有125頁\編于星期六\9點88◆影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進而影響對物質(zhì)的吸收能力?！舾淖兠富睢⒚复俜磻?yīng)的速率及代謝途徑：如：酵母菌在pH4.5-5產(chǎn)乙醇，在pH6.5以上產(chǎn)甘油、酸。◆環(huán)境pH值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)的毒性。三、pH值與微生物生長的相互影響（一）環(huán)境pH值對微生物生長的影響當(dāng)前第88頁\共有125頁\編于星期六\9點89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(shù)種類都生活在pH5.0~9.0之間。微生物生長的pH值三基點：各種微生物都有其生長的最低、最適和最高pH值。低于最低、或超過最高生長pH值時，微生物生長受抑制或?qū)е滤劳?。不同的微生物最適生長的pH值不同，根據(jù)微生物生長的最適pH值，將微生物分為：

嗜堿微生物：硝化細(xì)菌、尿素分解菌、多數(shù)放線菌耐堿微生物：許多鏈霉菌中性微生物：絕大多數(shù)細(xì)菌，一部分真菌嗜酸微生物：硫桿菌屬耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌（二)不同微生物對pH要求不同當(dāng)前第89頁\共有125頁\編于星期六\9點90

微生物種類最低pH最適pH最高pH大腸桿菌枯草芽孢桿菌金黃色葡萄球菌黑曲霉一般放線菌一般酵母菌

1.55.03.06.0—8.06.0—7.57.0—7.55.0—6.07.0—8.05.0—6.09.0108.0

一些微生物生長的pH值范圍當(dāng)前第90頁\共有125頁\編于星期六\9點91微生物 pH值 最低最適最高Thiobacillusthiooxidans氧化硫硫桿菌

0.5 2.0~3.5 6.0Lactobacillusacidophilus嗜酸乳桿菌

4.0~4.65.8~6.6 6.8Rhizobiumjaponicum大豆根瘤菌

4.2 6.8~7.0 11.0Azotobacterchroococcum圓褐固氮

4.5 7.4~7.6 9.0Nitrosomonassp.硝化單胞菌

7.0 7.8~8.6 9.4Acetobacteraceti醋化醋桿菌

4.0~4.55.4~6.3 7.0~8.0Staphylococcusaureus

金黃葡球菌

4.27.0~7.5 9.3Chlorobiumlimicola泥生綠菌

6.0 6.8 7.0Thurmusaquaticus水生棲熱菌

6.07.5~7.8 9.5Aspergillusniger黑曲霉

1.55.0~6.0 9.0一般放線菌 5.0 7.0~8.0 10.0一般酵母菌 3.05.0~6.08.0不同微生物的生長pH值范圍當(dāng)前第91頁\共有125頁\編于星期六\9點92同一種微生物在其不同的生長階段和不同的生理生化過程中，對pH值的要求也不同。在發(fā)酵工業(yè)中，控制pH值尤其重要，舉例：Aspergillusniger在pH2~2.5范圍時有利于合成檸檬酸，當(dāng)在pH2.5~6.5范圍內(nèi)時以菌體生長為主，而在pH7.0時，則以合成草酸為主。丙酮丁醇梭菌在pH5.5~7.0范圍時，以菌體生長為主，而在pH4.3~5.3范圍內(nèi)才進行丙酮丁醇發(fā)酵。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(chǎn)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值當(dāng)前第92頁\共有125頁\編于星期六\9點93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(chǎn)物。例如：黑曲霉pH值=2—3時，產(chǎn)物以檸檬酸為主，只產(chǎn)少量草酸。pH值在7左右時，產(chǎn)物以草酸為主，只產(chǎn)少量檸檬酸。當(dāng)前第93頁\共有125頁\編于星期六\9點94（三）微生物細(xì)胞內(nèi)的pH值雖然微生物生活的環(huán)境pH值范圍較寬，但是其細(xì)胞內(nèi)的pH值卻相當(dāng)穩(wěn)定，一般都接近中性。這種維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定中性pH值的特性能夠保持細(xì)胞內(nèi)各種生物活性分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和細(xì)胞內(nèi)酶所需要的最適pH值。微生物胞內(nèi)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。當(dāng)前第94頁\共有125頁\編于星期六\9點95（四）微生物的生命活動對環(huán)境pH值的影響★微生物在生長過程中也會使外界環(huán)境的pH值發(fā)生改變，原因：由于有機物分解：分解糖類、脂肪等，產(chǎn)生酸性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH值下降；分解蛋白質(zhì)、尿素等，產(chǎn)生堿性物質(zhì)，使培養(yǎng)液pH值上升由于無機鹽選擇性吸收：銨鹽吸收:(NH4)2SO4H2SO4，pH↓硝酸鹽吸收:（NaNO3NaOH)，pH↑★培養(yǎng)過程中調(diào)節(jié)pH值的措施過酸時：加入堿或適量氮源，提高通氣量。過堿時：加入酸或適量碳源，降低通氣量。NH4+被吸收NO3+被吸收★配制培養(yǎng)基時調(diào)整pH值的措施：當(dāng)前第95頁\共有125頁\編于星期六\9點96（五）酸堿添加劑的抑菌機理酸類物質(zhì)：無機酸：與H+濃度成正比的高氫離子濃度，可引起菌體表面蛋白的變性和核酸的水解，并破壞酶類的活性有機酸：與不電離的部分成正比,故有時有機酸的抑菌效果>無機酸。作為食品防腐劑的有機酸如苯甲酸和水楊酸可與微生物細(xì)胞中的成分發(fā)生氧化作用，從而抑制微生物的生長。堿類物質(zhì)：強堿可引起蛋白質(zhì)、核酸大分子變性、水解，以殺死或抑制微生物。食品工業(yè)中常用石灰水、NaOH、Na2CO3等作為機器、工具以及冷藏庫的消毒劑。當(dāng)前第96頁\共有125頁\編于星期六\9點97第3節(jié)微生物生長繁殖的控制當(dāng)前第97頁\共有125頁\編于星期六\9點981、高溫滅菌（消毒）法——是最常用的物理方法。高溫可引起蛋白質(zhì)、核酸等活性大分子氧化或變性失活而導(dǎo)致微生物死亡。

一、常用的滅菌、消毒、抑菌及除菌的物理方法（一）溫度當(dāng)前第98頁\共有125頁\編于星期六\9點99★干熱滅菌法（dryheatsterilization）焚燒法（incineration）：是將被滅菌物品在火焰中燃燒，使所有的生物質(zhì)碳化。簡單、徹底，但對被滅菌物品的破壞極大。適用于無經(jīng)濟價值的物品滅菌，及不怕燒的實驗器具，如接種環(huán)、鑷子、試管或三角瓶口的滅菌等。干燥熱空氣滅菌法(hot-airoven)：將物品放入烘箱內(nèi)，然后升溫至150℃-170℃，維持1—2h。適用于玻璃、陶瓷和金屬物品的滅菌，不適合液體樣品，及棉花、紙張、纖維和橡膠類物質(zhì)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。

當(dāng)前第99頁\共有125頁\編于星期六\9點100★濕熱法(moistheatsterilization)

：特點：溫度低、時間短、滅菌效果高原因：

1)菌體內(nèi)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)濕熱易破壞細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)大分子的穩(wěn)定

性，主要破壞氫鍵結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第100頁\共有125頁\編于星期六\9點101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(dá)到100℃以上高溫滅菌的方法。方法：121℃（1kg/cm2或15磅/英寸2）維持15-20min。

113℃（0.5kg/cm2或8磅/英寸2）20-30min。

應(yīng)根據(jù)滅菌物品的性質(zhì)或成分選擇滅菌溫度例如：生理鹽水、營養(yǎng)瓊脂等培養(yǎng)基用121℃。含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培養(yǎng)基用113℃。適用：耐高溫物品，玻璃儀器、含水或不含水的物品。當(dāng)前第101頁\共有125頁\編于星期六\9點102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(jié)束，趁熱取出物品。當(dāng)前第102頁\共有125頁\編于星期六\9點103高溫對培養(yǎng)基的影響及其防止措施高溫對培養(yǎng)基的不利影響：▲會產(chǎn)生混濁或形成不溶性沉淀▲營養(yǎng)成分被破壞（PO4-3存在，葡萄糖生成酮糖，菌不利用）；▲色澤加深（褐變?nèi)绠a(chǎn)生氨基糖等）；▲改變培養(yǎng)基的pH值（通常下降0.2）；▲形成有害物質(zhì)，抑制微生物生長；消除有害影響的措施采用特殊的加熱滅菌法過濾除菌法加入螯合劑當(dāng)前第103頁\共有125頁\編于星期六\9點104煮沸消毒法將水加熱至100℃，煮沸15min—30min，可殺死所有營養(yǎng)細(xì)胞和部分芽孢，達(dá)到消毒物的目的。巴斯德消毒法（Pasteurization）：用較低的溫度來殺死其中的病源微生物，這樣既保持食品的營養(yǎng)風(fēng)味，又進行了消毒該法一般是將待消毒的液體食品置于62℃處理30min，然后迅速冷卻。即可達(dá)到消毒目的。低溫長時法(Lowtemperaturelongtime,LTLT)；62.9℃，30min處理牛奶高溫瞬時法（Hightemperatureshorttime,HTST):71.6℃15s處理牛奶超高溫巴斯德滅菌法(Ultrapasteurization):讓液體食品停留在140℃左右3-4s，急劇冷卻至75℃，經(jīng)勻質(zhì)化后冷卻至20℃。當(dāng)前第104頁\共有125頁\編于星期六\9點105間歇滅菌法：

將待滅菌物品在80-100℃蒸煮15-60min，冷卻后擱置室溫（28-37℃）下過夜，并重復(fù)以上過程三遍以上。其蒸煮過程可殺死微生物的營養(yǎng)體，但不能殺死芽胞，室溫過夜促使殘留的芽孢萌發(fā)成營養(yǎng)體，再經(jīng)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。缺點是麻煩、費時。當(dāng)前第105頁\共有125頁\編于星期六\9點106低溫-低溫是通過降低酶反應(yīng)速度使微生物生長受到抑制。冷藏法：5℃，微生物斜面菌種放置冷藏箱中可保存數(shù)周至數(shù)月而不衰竭死亡；食品保鮮冷凍法：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、或-80℃液氮中冷凍保存。2、低溫抑菌當(dāng)前第106頁\共有125頁\編于星期六\9點107

采用濾孔比細(xì)菌還小的篩子或濾膜作成各種過濾器，當(dāng)空氣或液體流經(jīng)篩子或濾膜時，微生物不能通過濾孔而被阻留在一側(cè)，從而達(dá)到滅菌的目的。但不能除去病毒。實驗室中常用的濾器：濾膜過濾器、蔡氏過濾器、玻璃過濾器、磁土過濾器等。過濾介質(zhì)：醋酸纖維素膜、硝酸纖維素膜、聚丙烯膜；以及石棉板、燒結(jié)陶瓷、燒結(jié)玻璃等。濾器孔徑：常用0.22μm

、0.45

μm

。應(yīng)用：對于含酶、血清、維生素和氨基酸等熱敏物質(zhì)除菌（二）過濾除菌法當(dāng)前第107頁\共有125頁\編于星期六\9點108紫外線滅菌使用紫外燈照射，可以根據(jù)1W/M3來計算劑量，若以面積計算，一般30W的紫外燈可用于15M2的房間消毒，照射時間為20-30min，有效照射距離為1米左右。γ射線滅菌Co60放射性元素可放出γ射線。滅菌劑量：20-50KGY（三）輻射當(dāng)前第108頁\共有125頁\編于星期六\9點109二、常用的控菌方法消毒劑:可以抑制或殺滅微生物，但對人體也可能產(chǎn)生有害作用的化學(xué)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(xué)藥劑.——用于肌體表面，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。☆但現(xiàn)時消毒劑和防腐劑間的界限已并不很嚴(yán)格.☆消毒防腐劑的作用機理一般有下列三種方式:①使微生物蛋白質(zhì)凝固變性,發(fā)生沉淀.如酒精等.②破壞菌體的酶系統(tǒng),影響菌體代謝.如過氧化氫等.③降低微生物表面張力,增加細(xì)胞膜的通透性,使細(xì)胞發(fā)生破裂或溶解.如來蘇兒等酚類物質(zhì).（一）消毒劑和防腐劑當(dāng)前第109頁\共有125頁\編于星期六\9點110

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(xì)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

當(dāng)前第110頁\共有125頁\編于星期六\9點111常用的消毒防腐劑及其應(yīng)用類型

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%杜滅芬蛋白變性、破壞細(xì)胞膜皮膚、粘膜、器械皮膚、金屬、棉織品、塑料當(dāng)前第111頁\共有125頁\編于星期六\9點112常用的消毒防腐劑及其應(yīng)用類型

名稱及使用方法

作用原理

應(yīng)用范圍鹵素及其化合物0.2—0.5mg/L氯氣10%—20%漂白粉0.5%—1%漂白粉2.5%碘酒破壞細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)飲水、游泳池水地面水、空氣等皮膚

染料2%—4%龍膽紫與蛋白質(zhì)的羧基結(jié)合皮膚、傷口

酸類0.1%苯甲酸

0.1%山梨酸食品防腐食品防腐當(dāng)前第112頁\共有125頁\編于星期六\9點113概念：化學(xué)治療劑是指那些能夠特異性地作用于某些微生物并具有選擇毒性的化學(xué)藥劑，它們與非特異的化學(xué)藥劑相比對人體幾乎沒有什么毒性或毒性很小，可用作治療微生物引起的疾病。既適用于涂抹肌體表面，也始于通過口服或注射吸收到體內(nèi)。種類：

抗代謝藥物:人工合成的

抗生素:微生物所產(chǎn)生的（二）化學(xué)治療劑當(dāng)前第113頁\共有125頁\編于星期六\9點1141、抗代謝類藥物