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1、Chap.6 微生物的生长与控制,1. 测定生长繁殖的方法 2. 微生物的生长规律 3. 影响微生物生长的主要因素 4. 微生物培养法 5. 有害微生物的控制,生长的定义 Growth is defined as an increase in cellular constituents and may result in an increase in a microorganisms size ,population number, or both. 微生物数量和重量的增加。,微生物生长特点 -平衡生长 -生长与繁殖联系 -用群体指标反映（研究）生长,一、测定生长繁殖的方法,（一）测生长量：
2、适用一切微生物,1测体积 2称干重 3间接法：比浊法、 生理指标法 （N,C,P,DNA,ATP等）,（二）计繁殖数 1、直接法： 血球计数板法 （常用） Petroff-Hausser 计数板 局限性,2、间接法：（活菌计数法） 平板计数法：菌落形成单位（CFU）,最大可能数量法（MPN） 供测样品通过稀释接种于液体选择培养基中,然后根据生长与否,通过统计学方法计算出微生物数量的一种计数方法。,膜过滤培养法,2、微生物的生长规律,一、个体生长与同步生长 个体水平研究： -超薄切片 -显微摄影技术,-同步生长（培养）： 细胞群体中每个个 体处于同样的细胞生 长、分裂周期状态。,如何研究芽孢的个
3、体发育？,同步培养方法 诱导法：变换温度、光脉冲、营养供应 机械筛选法（ Helmstetter-cummings的膜洗脱技术）,二、典型生长曲线 描述单细胞微生物群体生长规律的曲线。,绘制曲线条件 1）分批培养 2）细胞数目的对数为纵坐标,根据生长速率常数（R=n/t2-t1）划分： 1）延滞期：生长速率常数为零，仅个体变化 对策： -采用对数期种子(种子的活化） -增大接种量 -采用营养丰富培养基,指数期:生长速率最大 个体和群体生长特点： 三个重要参数: n、R、G,影响指数期代时长短的因素 1）菌种 2）营养成分 3）营养物浓度（生长限制因子存在与否）,指数期M的应用 作为代谢、生理研
4、究的良好材料（生理特性较一致，细胞 成 分平衡发展，生长速率恒定）。 增殖噬菌体的最适宿主菌龄。 发酵生产中作为种子的最佳种龄。,3稳定期（最高生长期）: R=0,1）菌体产量达最高； 2）次生代谢产物合成,3）菌体生长产量常数 ：消耗单位营养物质 获得的菌体产量。 Y= （x菌体干重， c限 制性营养物浓度）,同样可计算产物得率常数（转化率）,原因： 营养物质耗尽 营养物比例失调（C/N不合适） 有害代谢物积累 pH氧化还原势等物化条件不适宜。,4衰亡期: R为负值 个体死亡速度新生的速度， 群体呈现负生长,三、微生物的连续培养,连续生长: 在反应器中不断地流加新鲜培养液,同时不断排出发酵液
5、,使培养物达到动态平衡,微生物长期保持在指数期的平衡生长状态和衡定的生长速率上,该生长方式称之为连续生长。,恒浊器（控制菌体密度） 菌体浓度，浊度， 控制使流速； 结果： 菌体密度恒定； 生长速率恒定(最快) 恒化器（控制培养基流速） 限制性营养物浓度恒定，流速恒定； 结果： 生长速率恒定；,工作原理：培养液浊度与菌浓度成正比 限制性营养物与菌生长速度正比。,控制方法：改变流速，使培养液浊度恒定 流速恒定,流入培养基成分：各种营养成分都很充分 限制性营养物浓度低，其他成分充分。,容器内菌的生长速率：最大生长速率 低于最大生长速率,恒浊器 恒化器,建议理解图表：,3.影响微生物生长的主要因素,一
6、、 温度 最适生长温度 嗜冷菌：-1020 中温菌：2045 嗜热菌：4565 极端嗜热菌： 65 超嗜热菌： 80113,常见微生物培养温度 肠杆菌科：37C 芽孢杆菌：30 C 放线菌：28 C 酵母菌：28 C 土壤真菌：26-28 C,二、氧气 1）专性好氧菌 只有在较高的氧浓度下才能生长的微生物。 2）兼性厌氧菌 以有氧生长为主，但也可在厌氧下生长的 微生物。 3）微好氧菌 仅在较低氧分压下才能生长的微生物。,4）耐氧菌 可在有氧下进行发酵产能的微生物。 5）厌氧菌 仅能在厌氧条件下生长、分子态氧对其 有毒害作用的一类微生物。,5类微生物的判断试验（半固体琼脂柱）,厌氧菌的氧毒害机制
7、 -自由基 理论： 生物体内存在着超氧阴离子等自由基，（ , OH. ,cl.,等) 非常活泼，反应力极强，可对细胞内各种生物活性的大分子和细胞膜产生破坏作用，引起细胞的死亡。,-SOD（超氧化物歧化酶）学说,厌氧菌缺乏SOD，受超氧阴离子自由基（ ） 毒害，引起生物高分子和膜破坏作用；,+2H+,一切好氧/ 耐氧,SOD,H2O + O2,H2O2+O2,NADH2 NAD （过氧化物酶）,耐氧菌 2H2O,（过氧化氢酶）,5类微生物的氧化酶系 类型 产能 SOD 过氧化氢酶 过氧化物酶 好氧菌 呼吸 + + + - 兼性 呼吸、 + + + - 发酵 微好氧 呼吸 + + - 耐氧 发酵
8、+ - + + 厌氧 发酵、 - - - 无氧等,三、pH 多数真菌、酵母菌pH5-6、放线菌pH7- 8。,发酵生产对pH的控制：,pH改变及控制：,1、培养基中性成分被M利用，一般随 培养时间延长，变酸 2、与培养基C/N比值有关， C/N高（真菌培养基），培养后pH； C/N低（部分细菌），培养后pH； 3、发酵生产控制：酸碱中和；结合补料调节； 改变通气量,3.微生物培养方法 一、好气菌的培养 1）实验室常用培养方法及用途 -试管斜面（固） -琼脂平板（固） -摇瓶培养 （液）,2）生产常用培养方法及用途 固体发酵： 曲法培养 固体发酵罐,液体发酵：浅盘培养 深层液体通气培养（发酵罐）
9、,二、厌氧菌的培养 1）厌氧罐,GasPak 产气袋工作原理,H2+O2 H2O 钯粒,2）厌氧手套箱,5.有害微生物的控制 一、概念 灭菌：除去或杀灭所有的微生物。 消毒：除去或杀灭病原微生物。 防腐：抑制食品或生物制品霉腐微生物 的生长。 化疗：利用高选择毒力的化学物质抑制病原 微生物的生长而达到治疗传染病的措施。,二、高温灭菌种类及操作 1.干热灭菌法： 160，1.5h，烘箱；接种环火焰灼烧。 2湿热灭菌法： 常压法巴氏消毒法、煮沸消毒法、间歇灭菌法。 加压法常规加压灭菌法，连续加压灭菌法 （连消法）。,高温的不利影响,梅拉特反应：高温下氨基化合物与糖类的羰基 产生的褐变反应。 高温有
10、害影响的防止 1）特殊加热灭菌法：分消、低压灭菌、连消 2）过滤除菌法,膜滤器,三、化学杀菌剂、消毒剂和治疗剂 最低抑菌浓度（MIC）： 在一定的条件下，某化 学药剂抑制特定微生物 的最低浓度。 半致死剂量（LD50）： 在一定的条件下，某化 学药剂杀死50%试验动 物的剂量。,(二）常用消毒剂 -植物体表：升汞、次氯酸钠、75%乙醇 -空气：紫外、甲醛KMnO4、过氧乙酸 -物品，粪便：卤化物 -环境：福尔马林、酚 比较标准：酚系数,四、抗代谢药物 抗代谢药物 又称代谢拮抗物或代谢类似物。指一类在化学结构上与细胞内必要代谢物结构相似，并可干扰正常代谢活动的化学物质。,病原菌：二氢喋啶酰焦磷酸
11、+PABA,二氢碟酸合成酶 二氢叶酸还原酶,二氢叶酸合成酶,四氢叶酸（COF,转移-碳基的重要辅酶）, 磺胺与病原菌生长因子（PABA）结构类似，可竞争性地与另一 底物 （二氢喋啶酰焦磷酸）结合，产生假二氢叶酸 而无法合成 四氢叶酸 抗药菌株,磺胺类药物：对氨基苯甲酸（PABA）类似物, 人类缺四氢叶酸合成有关酶类，必须在营养 物中直接提供。因此，磺胺对人 类无毒。,建议读物,（三）抗生素,微生物或其他生物生命活动中合成的次级 代谢产物或人工合成衍生物，在很低的浓底时 就能抑制或干扰它种生物生命活动，因而可作 为优良化学治疗剂。 抗菌谱：抗菌范围 抗生素效价 用生物学方法表示的抗生素活力，常用国际单位表示。,效价的测定：扩散法 琼脂扩散法：,纸片法,管碟法,建议读物,
