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1、第六章 微生物的生长及其控制,个体生长 个体繁殖 群体生长 群体生长 个体生长+个体繁殖 由于微生物的个体极小，所以常用群体生长来反映个体生长的状况,一、获得微生物纯培养的方法 纯培养的概念：微生物学中将从一个细胞得到的后代称为纯培养 方法： 稀释倒平板法 划线法 单细胞挑取法 利用选择培养基培养法,第一节 微生物纯培养的生长,二、 微生物的同步生长,同步生长的概念：采用一定的方法使细胞群体处于分裂步调一致的状态，称为同步生长 通过环境条件诱导同步生长群体 获得同步生长的方法: 温度、培养基成分等） 通过物理方法选择同步生长群体 （离心方法、过滤分离、硝酸纤维素滤膜）,三、测定生长繁殖的方法,
2、测体积 直接法 称干重 测生长量 比浊法 间接法 测含碳量 生理指标法 测含氮量 其它（P 、 DNA）,比例计数法 直接法 血球计数法 计繁殖数 液体稀释法 间接法 平板菌落计数法, 细 胞 数 延滞期 指数期 稳定期 衰亡期 单细胞微生物的典型生长曲线,第二节 微生物的生长规律,延滞期的特点,生长速度为零 细胞体积急剧增大 细胞内的RNA尤其是rRNA含量增高，细胞呈嗜碱性 合成代谢活跃，易产生诱导酶 对外界不良环境条件敏感,影响延滞期长短的因素,接种龄 接种量 培养基成分 发酵工业需尽量缩短该期,以降低生产成本 在食品工业上,尽量在此期进行消毒或灭菌,指数期的特点 生长速度常数R最大 细
3、胞进行平衡生长 酶系活跃，代谢旺盛 影响指数期微生物增代时间的因素 菌种 营养成分 营养物的浓度 发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度 食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期,细菌研究中常用的三个参数,繁殖代数（n） 指数生长方式： 1 2 4 8 2n 设接种时细胞数为x1, 时间为t1, 到时间t2后，繁殖n代，细胞数为x2，它们之间的相互关系为： x2 = x1*2n 以对数表示： x2 = x1 + n2 x2 - x1 n = = 3.322( x2 - x1 ) 2,生长速度常数（R） n x2 - x1 R = = t2 t1 t2 t1 代时(G) 1 t2 t1 G
4、= = R 3.322( x2 - x1),稳定期特点：,1 生长速率常数R等于0 2 菌体产量达到了最高值 3 合成次生代谢产物 4 细胞内出现储藏物质,芽孢菌内开始产生 芽孢 产生原因： 营养物尤其是生长限制因子的耗尽 营养物的比例失调，如碳氮比不合适 有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等） 物化条件（pH、氧化还原势等）不合适,1 R为负值 2 细胞的形态发生变化，出现不规则的衰退形 3 释放次生代谢产物，芽孢等 4 菌体开始自溶 产生原因： 生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡,衰亡期特点：,主要的生长参数,迟缓时间：实际达到对数生长期所需时间与理
5、想条件下达到对数期所需时间之差。延缓生长量反映了迟缓期给细胞物质的工业化生产造成的损失。 比生长率：表示生长速度与生长基质浓度之间的关系，当营养物质浓度很低时，比生长率与营养物质浓度成正比。 总生长量：通过培养获得的微生物总量与原来接种的微生物量之差值。 产量常数：总生长量与消耗基质总量之比。,温度 氧气 辐射 物理因素 干燥 渗透压 超声波与微波 酸、碱与pH 重金属及其化合物 表面消毒剂 有机化合物（酚类、醇类、醛类） 卤族元素及其化合物 表面活性剂（新洁尔灭、杜灭芬） 化学因素 染料 抗代谢药物：磺胺类等 化学治疗剂 抗生素 中草药有效成分,第三节 影响微生物生长的主要因素,温 度,不同
6、的微生物生长的温度范围不同，根据生长与温度的关系，微生物的生长有三个温度基点，即最适、最高、最低生长温度，根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物分为：低温微生物、中温微生物和高温微生物.如下表,高温对微生物生长的影响,嗜热微生物的生长特性 高温菌在高温下生长的原因： 抗热的酶，膜中的高饱和脂肪酸 高温菌的生长特性： 生长曲线的各个时期均短暂，因此常会在腐败食品中 检测不到，这在食品检验中要特别注意,微生物耐热性大小的几种表示方法： 热力致死时间：在特定的温度及其它条件 下，杀死一定数量的微生物所需要的时间 F值：在一定的基质中，温度为121.1，加 热杀死一定数量微生物所需的时间 D 值：
7、利用一定温度进行加热，活菌数减少 一个对数周期(即90%活菌被杀死)所需的 时间 Z值：在加热致死曲线中，时间降低一个对数 周期（即缩短90%的加热时间）所需要升 高的温度,影响微生物对热抵抗力的因素： 菌种的遗传特性 菌龄 微生物的数量 基质的特性（组成、浓度、理化条件） 加热的时间与温度,灭菌与消毒的概念： 灭菌是指采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施； 消毒是一种采用较温和的理化因素，仅杀死物体中病原微生物的措施 加热灭菌和加热消毒的方法： 干热灭菌法 火焰灭菌法 干燥加热空气灭菌法 高温灭菌 巴氏消毒法(2) 常压下 煮沸消毒法 湿热灭菌法 间歇灭
8、菌法 常规加压灭菌法 加压下 (高压蒸汽灭菌法) 连续加压灭菌法,影响加压蒸汽灭菌效果的因素,灭菌物体的含菌量 灭菌锅内空气的排除程度 灭菌物体的pH值 灭菌对象的体积 加热与散热的速度,高温对培养基的影响及其防止措施,高温对培养基的不利影响： 形成沉淀物（有机沉淀物如多肽类，无机沉淀物如磷酸盐）；破坏营养；提高色泽（褐变如产生氨基糖等）；改变培养基的pH值；降低培养基的浓度 消除有害影响的措施 采用特殊的加热灭菌法 过滤除菌法 加入螯合剂,低温对微生物生长的影响,低温微生物耐低温的原因： 胞内酶耐低温；细胞膜中不饱和脂肪酸的含量高。 低于冰点的温度对微生物的影响： 水分的丧失；冰晶对细胞膜的
9、物理损伤。 速冻、缓冻与反复冻溶对微生物细胞的影响,低温的用途,菌种保藏 液氮的温度（-195）、干冰温度（-70 ）、-20 和4 （常加大分子保护剂如糊精、血清白蛋白等） 食品冷藏 冷藏（0-4 ）与动藏（-18 ）,氧 气,根据微生物生长与氧气的关系，可将微生物分为以下几种： 专性好氧菌：在正常大气压下（0.2巴）进行好氧呼吸产能 好氧菌 兼性厌氧菌： 以呼吸为主，兼营发酵或无氧呼吸产能 微好氧菌：只能在0.01-0.03巴大气压下生活 厌氧菌 耐氧菌：只能以发酵产能，但分子氧无毒害 （专性）厌氧菌：只能生长在无氧或基本无氧条件下，氧剧毒 过氧化物歧化酶、过氧化氢酶、细胞色素氧化酶的分布
10、情况,氧气影响微生物生长的机制,厌氧菌氧毒害的机制： 由于厌氧菌细胞内缺乏SOD，无法消除02.- ，后者反应力很强，性质极不稳定，在细胞内可破坏各种重要的生物大分子和膜，也可形成其他活性氧化物，对生物非常有害 好氧与耐氧菌驱除02.-机制： H2O2(好氧菌) H2O+1/202 SOD 2 02.-+2H + H2O2+ 02 好氧及耐氧菌 过氧化物酶（耐氧菌） 2H2O,辐 射,不同波长的射线对微生物的作用不同，可见光部分（400-800纳米）往往能被某些光合微生物所利用，而波长较短的紫外线（13.6-400纳米）、X-射线（0.06-13.6纳米）、r-射线（0.01-0.14纳米）均
11、可抑制甚至杀死微生物。尤其是r-射线因作用距离较远、穿透力较强而用于食品的杀菌保藏。 物理杀菌：一类新的冷杀菌技术，它在克服热杀菌不足之处的基础上，运用物理手段如电场、高压、电子、光等的单一或两种以上的共同作用，在低温或常温下达到杀菌的目的。这种方法不须向食品中加入化学物质，不会使菌体产生抗性，且条件易于控制，在保持食品自然风味的基础上，杀菌效果明显。常用的物理杀菌的方法有超高压脉冲电场杀菌、脉冲强光杀菌、半导体光催化杀菌，辐射杀菌,干燥（湿度）,水分约占微生物细胞组成的70-85%，环境中缺水时（干燥的环境）引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类浓度的增高，抑制微生物的生长，甚至造成微生物的死亡
12、。 干燥对微生物的作用受环境温度、失水速度、菌龄、微生物所处基质等条件的影响。 干燥用于食品保藏的方法可分为两类，即自然干燥（熏干、晒干、冷冻干燥）和人工干燥（常压干燥如热风、喷雾、冻结、微波等；真空干燥如真空和冷冻真空干燥）,渗透压,微生物生长与渗透压的关系（高渗透压、低渗透压对微生物生长的影响） 根据微生物对高渗透压耐性的不同，将其分为以下三类： 高度嗜盐细菌（20-30%食盐溶液中生长） 嗜盐细菌 中等嗜盐细菌（5-18%的食盐溶液中生长） 低等嗜盐细菌（2-5%的食盐溶液中生长） 耐盐细菌（可在10%以下的食盐溶液中生长） 耐糖细菌（可在60%以下的含糖高渗溶液中生长） * 普通微生物
13、一般在0.85-0.90的食盐溶液中生长,pH值,根据微生物生长的最适pH值，将微生物分为： 嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌 耐碱微生物：许多链霉菌 中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌 嗜酸微生物：硫杆菌属 耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌 不同的微生物最适生长的pH值不同，同一种微生物在不同的生理阶段对pH值的要求也不同，在发酵工业中，控制pH值尤其重要，如黑曲霉在pH2-2.5主要产柠檬酸， pH2.5-6.5 以菌体生长为主，pH7时以合成草酸为主 各类微生物生长的最适pH值： 细菌为6.5-7.5 ，放线菌为7.5-8.0，霉菌和酵母菌为 4-6,酸碱添加剂的抑菌机理,无机酸可增加氢离子的浓度，引起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的活性 作为食品防腐剂的有机酸如苯甲酸和水杨酸可与微生物细胞中的成分发生氧化作用，从而抑制微生物的生长 防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物生长繁殖的措施 碱类物质可引起细胞物质的水解或凝结，以杀死或抑制微生物，食品工业中常用石灰水、NaOH、Na2CO3等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂,几种常用表面消毒剂及其应用,表面消毒剂：对一切活细胞都有毒性，不能用作活细胞内化学治疗用的化学药剂,
