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1、第六章第六章 微生物的生长与及其控制微生物的生长与及其控制1微生物的生长及其控制生长生长微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同化作用当同化作用异化作用时，生命个体的重量和体积不异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。断增大的过程。繁殖繁殖生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。发育发育从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简单到复杂、从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简单到复杂、 从量变到质变的发展变化过程，这
2、一过程称为发育。从量变到质变的发展变化过程，这一过程称为发育。个体生长个体生长微生物细胞个体吸收营养物质，进行新微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。陈代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。群体生长群体生长群体中个体数目的增加。可以用重量、群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。体积、密度或浓度来衡量。（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）个体生长个体繁殖群体生长群体生长群体生长=个体生长个体生长+个体繁殖个体繁殖生长与繁殖的概念生长与繁殖的概念2微生物的生长及其控制第一节第一节 微生物纯培养分离及生长测定方法微
3、生物纯培养分离及生长测定方法3微生物的生长及其控制一、一、获得纯培养的方法获得纯培养的方法纯培养纯培养( (pure culture)pure culture)微生物学中把从一微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代代, ,称纯培养称纯培养. .4微生物的生长及其控制首先将待分离的样品进行连续稀释首先将待分离的样品进行连续稀释, ,目的是得到高度稀释目的是得到高度稀释的效果的效果, ,使一支试管中分配不到一个微生物使一支试管中分配不到一个微生物. .如果经过稀如果经过稀释后的大多数试管中没有微生物生长释后的大多数试管中没有微生物
4、生长, ,那么有微生物生长那么有微生物生长的试管得到的培养物可能就是由一个微生物个体繁殖而的试管得到的培养物可能就是由一个微生物个体繁殖而来的纯培养物来的纯培养物. .这种方法适合于细胞较大的微生物这种方法适合于细胞较大的微生物. .液体稀释法液体稀释法5微生物的生长及其控制平板划线分离法（平板划线分离法（StreakPlate）特点：快速、方便。特点：快速、方便。分区划线（适用于分区划线（适用于浓度较大浓度较大的样品）的样品）连续划线（适用于连续划线（适用于浓度较小浓度较小的样品）的样品）Aninoculatingloopisusedtothinoutorganismsonthesurfac
5、eoftheagar.6微生物的生长及其控制连续划线连续划线划线分离后平板上显示的菌落照片划线分离后平板上显示的菌落照片7微生物的生长及其控制倾注平板法（倾注平板法（PourPlate）Organismsareseriallydiluted,thenasmallamountisaddedtoanemptysterilepetridish,towhichmeltedagarat50 Cisadded.Thenmixtodistributetheorganisms.1ml1ml1ml1ml1ml1ml9ml9ml9ml9ml8微生物的生长及其控制平板涂布分离法（平板涂布分离法（SpreadPlat
6、e）简单易行，但易造成机械损伤简单易行，但易造成机械损伤Liquidspecimenisspreadonthesurfaceofsolidagarwithasterilebentglassrod.9微生物的生长及其控制选择性培养分离法选择性培养分离法为了从混杂的微生物群体中分离出某种微生物，可为了从混杂的微生物群体中分离出某种微生物，可以根据该微生物的特点，包括营养、生理、生长条以根据该微生物的特点，包括营养、生理、生长条件等，采用选择培养的方法进行分离。件等，采用选择培养的方法进行分离。利用选择培养基进行直接分离利用选择培养基进行直接分离富集培养富集培养10微生物的生长及其控制单细胞（单孢子
7、）分离法单细胞（单孢子）分离法采用显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体采用显微分离法从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养的方法。该方法要在显微镜下进行。进行培养以获得纯培养的方法。该方法要在显微镜下进行。毛细管法：毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适合于较大微生物。用毛细管提取微生物个体，适合于较大微生物。显微操作仪：显微操作仪：用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子以获用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子以获得纯培养。得纯培养。小液滴法：小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行
8、纯培养物的分离。下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。11微生物的生长及其控制MembraneFilterWhenthereisasmallnumberoforganismsinalargeamountofliquid,theliquidisfilteredthroughamembraneandthenthemembraneisplacedonagarinapetridish.12微生物的生长及其控制二、微生物纯培养生长的测定方法二、微生物纯培养生长的测定方法描述不同种类、不同生长状态的微生物生长情况，描述不同种类、不同生长状态的微生物生长情况，需选用不同的测定指标。需选用不同的测定指
9、标。（一）微生物细胞数目的检测法（一）微生物细胞数目的检测法直接法直接法（血球计数板、比例计数法）（血球计数板、比例计数法）间接法间接法（活菌计数法、（活菌计数法、液体稀释法、膜过滤法液体稀释法、膜过滤法）（二）微生物生长量和生理指标测定法（二）微生物生长量和生理指标测定法直接法直接法( (干重法，堆体积法干重法，堆体积法) )间接法间接法（比浊法，碳、氮含量法，其它生理指标）（比浊法，碳、氮含量法，其它生理指标）13微生物的生长及其控制1.1.血球计数板法血球计数板法14微生物的生长及其控制原理：将原理：将1cm20.1mm的薄层空间划分为的薄层空间划分为400小格，小格，从中均匀分布地选取
10、从中均匀分布地选取80或或100小格，计数其中的细胞小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细胞数。数目，换算成单位体积中的细胞数。适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（1）细）细菌细胞太小，不易沉降；（菌细胞太小，不易沉降；（2）在油镜下看不清网格）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。线，超出油镜工作距离。特点：快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，特点：快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。或在菌悬液中加入少量美
11、蓝可以区分死活细胞。1.1.血球计数板法血球计数板法15微生物的生长及其控制2.2.涂片染色法涂片染色法应用：可同时计数不同微生物的菌数，适应用：可同时计数不同微生物的菌数，适于土壤、牛奶中细菌计数。于土壤、牛奶中细菌计数。方法：用镜台测微尺计算出视野面积；取方法：用镜台测微尺计算出视野面积；取0.1ml菌液涂于菌液涂于1cm2面积上，计数后代面积上，计数后代入公式：入公式：每每ml原菌液含菌数原菌液含菌数=视野中平均菌数视野中平均菌数涂布面积涂布面积/视野面积视野面积100稀稀释倍数释倍数16微生物的生长及其控制3.平板菌落计数法平板菌落计数法17微生物的生长及其控制3.平板菌落计数法平板菌
12、落计数法技术要求：样品充分混匀，操作熟练快速（技术要求：样品充分混匀，操作熟练快速（1520min完完成操作），严格无菌操作；成操作），严格无菌操作；注意事项：每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀注意事项：每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理，倾注平板时的培养基温度；处理，倾注平板时的培养基温度；适用范围：中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生适用范围：中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微生物，长的微生物，误差：多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于误差：多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样品内菌体分布不均匀、以及不当操作样品内菌体分布不均匀、以及不当操作A sta
13、ndard plate count (viable count) reflects the number of viable microbes and assumes that each bacterium grows into a single colony; plate counts are reported as number of colony-forming units (CFU) per ml (CFU/ml) or per g (CFU/g) of sample.18微生物的生长及其控制Whenweobservecolonies,wecannotassumeeacharosefr
14、omjustonecelloriginallyplantedonthemedium,however.Apair,chainorclusterofcellswhichlandonthemediumincloseproximitytoeachothercanmultiplyandproduceasinglecolony.Thus,weusethetermcolony-formingunitwhenweconsiderthecommonoriginforthecellsofanycolony.ThistermisusuallyabbreviatedCFU.Colony-FormingUnit19微生
15、物的生长及其控制4.液体稀释法10n10n-210n-120微生物的生长及其控制5.薄膜过滤计数法薄膜过滤计数法常用该法测定含菌量较少的空气和水中的微生常用该法测定含菌量较少的空气和水中的微生物数目。物数目。将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜上，取酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。品中所含菌数。21微生物的生长及其控制6.干重法干重法将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离出来
16、出来, ,然后烘干然后烘干( (干燥温度可采用干燥温度可采用105105、100100或或80)80)、称重。一般干重为湿重的、称重。一般干重为湿重的10%20%10%20%，而一个细菌细胞一般重约，而一个细菌细胞一般重约1010-12-121010-13-13g g。该法适合菌浓较高的样品。该法适合菌浓较高的样品。举例：大肠杆菌一个细胞一般重约10121013g，液体培养物中细胞浓度达到2109个/ml时，100ml培养物可得1090mg干重的细胞。22微生物的生长及其控制7.比浊法比浊法原理是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成原理是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即
17、与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。密度，就可反应出菌液的浓度。特点：快速、特点：快速、简便；但易受干便；但易受干扰。23微生物的生长及其控制8.生理指标法生理指标法测含氮量测含氮量蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。一般细菌含氮量为干重的一般细菌含氮量为干重的12.5%12
18、.5%，酵母菌为，酵母菌为7.5%7.5%，霉菌为，霉菌为6.0%6.0%，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以6.256.25，就可，就可测得粗蛋白的含量。测得粗蛋白的含量。其他方法其他方法含碳、磷、含碳、磷、DNADNA、RNARNA、耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。24微生物的生长及其控制Table1.SomeMethodsusedtomeasurebacterialgrowthMethodApplicationCommentsDirect
19、microscopiccountEnumerationofbacteriainmilkorcellularvaccinesCannotdistinguishlivingfromnonlivingcellsViablecellcount(colonycounts)Enumerationofbacteriainmilk,foods,soil,water,laboratorycultures,etc.VerysensitiveifplatingconditionsareoptimalTurbiditymeasurementEstimationsoflargenumbersofbacteriaincl
20、earliquidmediaandbrothsFastandnondestructive,butcannotdetectcelldensitieslessthan107cellspermlMeasurementoftotalNorproteinMeasurementoftotalcellyieldfromverydenseculturesonlypracticalapplicationisintheresearchlaboratoryMeasurementofBiochemicalactivitye.g.O2uptakeCO2production,ATPproduction,etc.Micro
21、biologicalassaysRequiresafixedstandardtorelatechemicalactivitytocellmassand/orcellnumbersMeasurementofdryweightorwetweightofcellsorvolumeofcellsaftercentrifugationMeasurementoftotalcellyieldinculturesprobablymoresensitivethantotalNortotalproteinmeasurements25微生物的生长及其控制第二节第二节微生物的生长规律微生物的生长规律26微生物的生长及
22、其控制由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技术上的困难。术上的困难。同步生长同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称为同步生长一时间进行分裂的状态，称为同步生长（synchronousgrowth），进行同步分裂的细胞称为，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。同步细胞。同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料
23、。生理学和生物化学等研究的良好材料。一、微生物的个体生长和同步生长一、微生物的个体生长和同步生长27微生物的生长及其控制获得同步生长的方法：获得同步生长的方法：获得同步生长的方法主要有两类：环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等。造成与正常细胞周期不同的周期变化。选择法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。28微生物的生长及其控制Helmstetter-Cummings法法原理：一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔滤膜原理：一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔滤膜上。上。步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新
24、鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起膜，以新鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞，即始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞，即为同步培养。为同步培养。29微生物的生长及其控制Figure5.Thesynchronousgrowthofabacterialpopulation.Bycarefulselectionofcellsthathavejustdivided,abacterialpopulationcanbesynchronizedinthebacterialcelldivisioncycle.Synchronycanbemaintaine
25、dforonlyafewgenerations.Figure.synchronousgrowth30微生物的生长及其控制二、微生物的群体生长二、微生物的群体生长无分支单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌，无分支单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌，其群体生长是以群体中细胞数量的增加来表示的，其群体生长是以群体中细胞数量的增加来表示的，由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代世代，一，一个世代所需的时间就是个世代所需的时间就是代时（代时（enerationtime,G），代时也就是群体细胞数目扩大一倍所需代时也就是群体细胞数目扩大一倍所需时间，有时也时间，有时
26、也称为称为倍增时间倍增时间。右图表示的是一个细胞经过若干代分裂右图表示的是一个细胞经过若干代分裂后的情况。右图可见，每经过一个代时，后的情况。右图可见，每经过一个代时，细胞数目就增加一倍，呈指数增加，因而细胞数目就增加一倍，呈指数增加，因而被称为被称为指数生长指数生长，这，这就是就是单细胞群体生长单细胞群体生长的特征。的特征。1.无分支单细胞微生物的群体生长特征无分支单细胞微生物的群体生长特征31微生物的生长及其控制Bydefinition,bacterialgrowthiscellreplicationi.e.,growthoftheculture.Mostspeciesofbacteria
27、replicatebybinaryfission,whereonecelldividesinto2cells,the2cellsinto4,the4into8,etc.Ifthiscelldivisionoccursatasteadyratesuchaswhenthecellshaveadequatenutrientsandcompatiblegrowingconditionswecanplotnumbersofcellsvs.timesuchasonthegraphatright.Beforetoolong,wewillneedtoextendthepaperverticallyasthep
28、opulationcontinuestodouble.Foraculturewherecellsdivideevery20minutes,onecellcanresultin16,777,216(i.e.,224)cellsafterjust8hoursbarringnutrientdepletionorothergrowth-alteringconditions.1.无分支单细胞微生物的群体生长特征无分支单细胞微生物的群体生长特征32微生物的生长及其控制Ifweweretoconvertourverticalaxistoalogarithmicscaleasonthegraphatright
29、wewillnotneedasmanysheetsofgraphpaper,andwewillfindthatasteadyrateofgrowthisreflectedasastraightline.(Ontheverticalaxis,thesamedistanceonthepaperiscoveredwitheachdoubling.)Thistypeofgraphpaperiscalledsemilogarithmicgraphpaperonwhichwewillbeplottingourclassresults.Thenumbersweplotwillfallonthegraphat
30、thesameplacethelogarithmsofthesenumberswouldfallwhenplottedonconventionalgraphpaper.33微生物的生长及其控制Theexampleatrightshowsthetypeofgraphwemayobtainfromourclassdata.Wecanplotbothcolony-formingunits(CFUs)permlandabsorbanceonthesamegraph,rememberingthattheabsorbanceunitsshouldalsobeonalogarithmicscale.Rath
31、erthanconnectingthedots,wedrawthebeststraightlineamongourCFU/mlplotstorepresentthephasesofgrowthlag,exponential,andthestartofthemaximumstationaryphase.34微生物的生长及其控制指数生长可以用下式表示：指数生长可以用下式表示：b=B2nB,b和和t可由试验获得，可由试验获得，n可通过上式计算可通过上式计算得出，将等式两侧取对数重排后得：得出，将等式两侧取对数重排后得：lgb=lgB+nlg2lgb-lgBlgb-lgBlg20.301式中：式中：B
32、为起始师细胞数目，为起始师细胞数目，b为指数生长某个时为指数生长某个时刻刻t时的细胞数目，时的细胞数目，n为世代数为世代数n=指数生长指数生长35微生物的生长及其控制例如：一培养液中微生物数目由开始的例如：一培养液中微生物数目由开始的12，000（B），经），经4h（t）后增加到后增加到49，000，000（b），），这样，这样，n(lg4.9107lg1.2104）0.30112借助于借助于n和和t，还可以计算出不同培养条件下的，还可以计算出不同培养条件下的代时代时G，Gt/n在本例中，在本例中，G460/1220min该种微生物的代时为该种微生物的代时为20分钟。在分钟。在4小时内共繁殖了
33、小时内共繁殖了12代。代。36微生物的生长及其控制代时能够反应细菌的生长速率，代时短，生长速代时能够反应细菌的生长速率，代时短，生长速率快，代时长，生长速率慢。率快，代时长，生长速率慢。在很多微生物学研究在很多微生物学研究中常常要了解微生物的代时。中常常要了解微生物的代时。代时在不同种微生物中的变化很大，多数微生物代时在不同种微生物中的变化很大，多数微生物的代时为的代时为13h,然而有些快速生长的微生物的代时还然而有些快速生长的微生物的代时还不到不到10min,而另一些微生物的代时却可长达几小时而另一些微生物的代时却可长达几小时或几天；或几天；另外，同一种微生物，在不同的生长条件另外，同一种微
34、生物，在不同的生长条件下其代时的长短也不同；但是，在一定条件下，每下其代时的长短也不同；但是，在一定条件下，每一种微生物的代时是恒定的，因此它是微生物菌种一种微生物的代时是恒定的，因此它是微生物菌种的一个重要特征。的一个重要特征。37微生物的生长及其控制一些细菌的代时一些细菌的代时菌名菌名培养基培养基 培养温度培养温度代时代时E.coli（大肠杆菌）大肠杆菌）肉汤肉汤3717minE.coli牛奶牛奶3712.5Enterobacteraerogenes（产气肠细菌）产气肠细菌）肉汤或牛奶肉汤或牛奶37 1618E.aerogenes组合组合372944B.Cereus（蜡状芽孢杆菌）蜡状芽孢
35、杆菌）肉汤肉汤3018B.thermophilus（嗜热芽孢杆菌）嗜热芽孢杆菌）肉汤肉汤5518.3Lactobacillusacidophilus（嗜酸乳杆菌）嗜酸乳杆菌）牛奶牛奶376687Streptococcuslactis（乳酸链球菌）乳酸链球菌）牛奶牛奶3726S.lactis 乳糖肉汤乳糖肉汤3748Salmonellatyphi（伤寒沙门氏菌）伤寒沙门氏菌）肉汤肉汤3723.5Azotobacterchroococcum（褐球固氮菌）褐球固氮菌）葡萄糖葡萄糖2534446Mycobacteriumtuberculosis（结核分枝杆菌）组合结核分枝杆菌）组合3779293Nit
36、robacteragilis（活跃硝化杆菌）活跃硝化杆菌）组合组合27120038微生物的生长及其控制BacteriumMediumGenerationTime(minutes)EscherichiacoliGlucose-salts17BacillusmegateriumSucrose-salts25StreptococcuslactisMilk26StreptococcuslactisLactosebroth48StaphylococcusaureusHeartinfusionbroth27-30LactobacillusacidophilusMilk66-87Rhizobiumjapon
37、icumMannitol-salts-yeastextract344-461MycobacteriumtuberculosisSynthetic792-932TreponemapallidumRabbittestes1980Table.Generationtimesforsomecommonbacteriaunderoptimalconditionsofgrowth.39微生物的生长及其控制不同温度下的代时不同温度下的代时温度对微生物的代时有明显影响：温度对微生物的代时有明显影响：E.Coli在不同温度下的代时在不同温度下的代时温度（温度（）代时（分）代时（分）温度（温度（）代时（分）代时（分
38、）10860352215120371720904017.525404520302947.57740微生物的生长及其控制2.无分支单细胞微生物的群体生长曲线无分支单细胞微生物的群体生长曲线以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律，其以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律，其结论也基本适用于酵母菌。结论也基本适用于酵母菌。生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直至死亡的整个动态变化过程。至死亡的整个动态变化过程。每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程却有着共同的规律性。一般可
39、以将生长曲线划分为四个时却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。期。43微生物的生长及其控制将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的新鲜液将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积的新鲜液体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间取样，体培养基中，在适宜条件下培养，每隔一定时间取样，测菌细胞数目。以培养时间为横坐标，以细菌增长数测菌细胞数目。以培养时间为横坐标，以细菌增长数目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。目的对数为纵坐标，绘制所得的曲线。生长曲线的制作生长曲线的制作44微生物的生长及其控制典型的生长曲线典型的生长曲线（Growthcurve）延延滞滞期期对对数数期期稳定期稳定期衰亡
40、期衰亡期时期的划分：按照生长速率常数（时期的划分：按照生长速率常数（growthraceconstant）不同不同45微生物的生长及其控制其它名称：停滞期、调整期、适应期其它名称：停滞期、调整期、适应期1.现象：现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。活菌数没增加，曲线平行于横轴。2.特点：特点：生长速率常数生长速率常数=0细胞形态变大或增长细胞形态变大或增长细胞内细胞内RNA特别是特别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性增强含量增高，原生质嗜碱性增强合成代谢活跃（核糖体、酶类、合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产生诱合成加快），易产生诱导酶导酶对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、
41、抗生素等化对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）学药物）3.原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物.延滞期（延滞期（lagphase）46微生物的生长及其控制菌种菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短；接种物菌龄接种物菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其延用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；迟期较短，甚至检查不到延迟期；接种量：一般来说，接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延接种量增大可缩短甚至消除延迟期（迟期（发酵工业上一般采用发酵工业
42、上一般采用1/10的接种量）；的接种量）；培养基成分：培养基成分：在营养成分丰富的天然培养基上生在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；长的延滞期比在合成培养基上生长时短；接种后培接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。影响延迟期长短的因素：影响延迟期长短的因素：47微生物的生长及其控制认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义：认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义：在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；在发酵工业上
43、需设法尽量缩短延迟期；采取的采取的缩短短lag phase lag phase 的的措施有：措施有：增加接种量；增加接种量；（群体优势（群体优势-适应性增强）适应性增强） 采用对数生长期的健壮菌种；采用对数生长期的健壮菌种；调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分。基的某些成分。选用繁殖快的菌种选用繁殖快的菌种在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌48微生物的生长及其控制.对数期（对数期（logarithmicphase）其他名称：指数期其他名称：指数期现象：现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直
44、线关系。细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。 特点：特点：生长速率常数最大，即代时最短生长速率常数最大，即代时最短细胞进行细胞进行平衡生长平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较一致菌体大小、形态、生理特征等比较一致代谢最旺盛代谢最旺盛细胞对理化因素较敏感细胞对理化因素较敏感影响因素：影响因素：菌种菌种营养成分营养成分营养物浓度营养物浓度培养温度培养温度49微生物的生长及其控制应用意义应用意义：由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密
45、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食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期是生理代谢及是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等遗传研究或进行染色、形态观察等的良好的良好材料材料。50微生物的生长及其控制营养物浓度与对数期生长速率和产量营养物浓度与对数期生长速率和产量作用方式：影响作用方式：影响微生物的生长微生物的生长速率和总生长速率和总生长量量生长限制因子生长限制因子生长限制因子生长限制因子：凡是处于较低凡是处于较低浓度范围内，浓度范围内，可影响生长速可影响生长速率和菌体产量率和菌体产量的营养物就称的营养物就称生长限制因子生长限制因子8.0mg
46、/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收只最大收获量受影响获量受影响生长速度和最大生长速度和最大收获量受影响收获量受影响时间时间细胞数或菌体量细胞数或菌体量51微生物的生长及其控制.稳定期（稳定期（stationaryphase）又称：恒定期或最高生长期又称：恒定期或最高生长期特点：特点：新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的微生物的生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。细胞分裂速度下降，开始积
47、累内含物，产芽孢的细菌开始产芽细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。孢。此时期的微生物开始此时期的微生物开始合成次生代谢产物合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。产生原因：产生原因：营养物尤其是生长限制因子的耗尽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）有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）物化条件（物化条件（pH、氧化还原势等）不合适氧化还原势等）不合适;52微生
48、物的生长及其控制应用意义：应用意义：1 1）发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上）发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：应尽量延长此期，提高产量，措施如下： 补充营养物质（补料）补充营养物质（补料） 调调pH pH 调整温度调整温度 2）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。生长产量常数（生长产量常数（Y，或生长得率，或生长得率，growthyield）：概念：表示微生物对基质利用效率的高低概念：表示微生物对基质利用效率的高低Y=菌体干重菌体干重/消耗营养物质的浓度消耗营养物质的浓度根据产量常数可确定
49、微生物对营养物质的需要量根据产量常数可确定微生物对营养物质的需要量 如：如：Y=0.5Y=0.5，表示要得到表示要得到5 5g g菌体，需某营养物（葡萄菌体，需某营养物（葡萄 糖）糖）1010g g。Y=xx0C0C=xx0C053微生物的生长及其控制.衰亡期（衰亡期（declinephase）特点：特点：细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现群体中的活菌数目急剧下降，出现“负生长负生长”。细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。孢开始释放
50、。因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。件有关。产生原因：产生原因：生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大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大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡54微生物的生长及其控制lg细胞数或产物细胞数或产物浓度浓度时间时间细胞细胞产产物物I型型II型型3.微生物生长与
51、代谢产物形成的关系微生物生长与代谢产物形成的关系微生物发酵形成产物的过程与微生物细胞生长的过程并不总是一微生物发酵形成产物的过程与微生物细胞生长的过程并不总是一致的。一般认为：致的。一般认为：初级代谢初级代谢是给予生物能量和生成中间产物的过程，是给予生物能量和生成中间产物的过程，初级代谢产物初级代谢产物的形成往往与微生物细胞的形成过程同步，微生物生长的稳定期的形成往往与微生物细胞的形成过程同步，微生物生长的稳定期是这些产物的最佳收获时机；是这些产物的最佳收获时机；次级代谢产物次级代谢产物与微生物的与微生物的生存、生长和繁殖无关。生存、生长和繁殖无关。次级代谢产物的形成往往次级代谢产物的形成往往
52、与微生物细胞的形成过程与微生物细胞的形成过程不同步。在分批培养中，不同步。在分批培养中，它们的形成高峰往往在微它们的形成高峰往往在微生物生长稳定期的后期或生物生长稳定期的后期或衰亡期。衰亡期。55微生物的生长及其控制4.丝状微生物的群体生长丝状微生物的群体生长丝状微生物的纯培养采用孢丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中震子接种，在液体培养基中震荡培养或深层通气加搅拌培荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝体通过断裂繁殖不养，菌丝体通过断裂繁殖不形成产孢结构。可以用菌丝形成产孢结构。可以用菌丝干重作为衡量生长的指标，干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以菌丝即以时间为横坐标，以菌丝干重
53、为纵坐标，绘制生长曲干重为纵坐标，绘制生长曲线。线。可分为三个阶段：可分为三个阶段：1、生长停滞期、生长停滞期2、迅速生长期、迅速生长期3、衰退期、衰退期56微生物的生长及其控制1、生长停滞期、生长停滞期:造成生长停滞的原因一是孢子萌发前真正的造成生长停滞的原因一是孢子萌发前真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。2、迅速生长期、迅速生长期:菌丝体干重迅速增加，其立方根与时间呈直菌丝体干重迅速增加，其立方根与时间呈直线关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对数生长期。生线关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对数生长期。生长主要表现在菌丝尖
54、端的伸长和出现分支、断裂等，此时期长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。3、衰退期、衰退期:菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。有次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。有些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。4.丝状微生物的群体生长丝状微生物的群体生长57微生物的生长及其控制连续培养连续培养（continuouscu
55、lture）分批培养分批培养（batchculture）：将微生物置于一定：将微生物置于一定容积的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。容积的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。不再补充和更换，最后一次性收获。不再补充和更换，最后一次性收获。连续培养连续培养（continuousculture）：在微生物培养：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种
56、稳定状态。速度和代谢活性处于某种稳定状态。连续培养连续培养理论基础理论基础：由于对典型生长曲线中稳定：由于对典型生长曲线中稳定期到来原因的认识，采取相应有效措施推迟其来期到来原因的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而发展出现在的连续培养技术。临，从而发展出现在的连续培养技术。58微生物的生长及其控制原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物流方式流出培养液，使培养物达到动态平衡
57、，其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。单批培养单批培养恒浊法恒浊法恒化法恒化法单批培养单批培养连续培养连续培养时间时间连续流入连续流入新鲜培养液新鲜培养液lg细胞数（个细胞数（个/ml）连续培养连续培养连续培养原理连续培养原理59微生物的生长及其控制连续连续培养培养器器按控制方式分按控制方式分按培养器的级数分按培养器的级数分按细胞状态分按细胞状态分按用途分按用途分内控制（控制菌体密度）：恒浊器内控制（控制菌体密度）：恒浊器外控制（控制培养液流速、以控制外控制（控制培养液流速、以控制生长速率）：恒化器生长速率）：恒化器单
58、级连续培养器单级连续培养器多级连续培养器多级连续培养器一般连续培养器一般连续培养器固定化细胞连续培养器固定化细胞连续培养器实验室科研用：连续培养器实验室科研用：连续培养器发酵生产用：连续发酵罐发酵生产用：连续发酵罐连续培养器连续培养器60微生物的生长及其控制连续培养技术连续培养技术恒化连续培养恒化连续培养概念概念：以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌：以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。生长速率恒定的方法。原理：原理：通过控制某一种营养物浓度通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、（如碳、氮源、生长因子等）生长因子等），使其始终成为生长限制因子，而，使其始终成为生长限制因
59、子，而达到控制培养液流速保持不变，并使微生物始终在达到控制培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖。低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖。特点：特点：维持营养成分的维持营养成分的亚适量亚适量，控制微生物生长速，控制微生物生长速率。率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。量低于最高菌体产量。应用范围：应用范围：实验室科学研究实验室科学研究61微生物的生长及其控制Figure.Schematicdiagramofachemostat,adeviceforthecontinuouscultureofbac
60、teria.Thechemostatrelievestheenvironmentalconditionsthatrestrictgrowthbycontinuouslysupplyingnutrientstocellsandremovingwastesubstancesandspentcellsfromtheculturemedium.62微生物的生长及其控制恒化器恒化器Chemostat或或bactogen63微生物的生长及其控制概念：概念：通过调节培养基流速，通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续使培养液浊度保持恒定的连续培养方法。培养方法。原理原理：通过调节新鲜培养基流：通过调节
61、新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速度入的速度和培养物流出的速度来来维持菌浓度不变维持菌浓度不变,即浊度不即浊度不变变。主要采用恒浊器，当浊度。主要采用恒浊器，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培养基快，浊度降低，则减慢培养基的流速。的流速。特点：特点：基质过量，微生物始终基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，以最高速率进行生长，并可在并可在允许范围内控制不同的菌体密允许范围内控制不同的菌体密度度；但工艺复杂，烦琐。；但工艺复杂，烦琐。连续培养技术连续培养技术恒浊培养恒浊培养使用范围：使用范围：用于生产大量菌用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行体
62、、生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，如乳酸、的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。乙醇等。64微生物的生长及其控制装置装置控制对象控制对象培养培养基基培养基培养基流速流速生长速生长速率率产物产物应用应用范围范围恒浊器恒浊器 菌体密度菌体密度（内控制）（内控制）无限无限制生制生长因长因子子不恒定不恒定最高最高大量菌体大量菌体或与菌体或与菌体形成相平形成相平行的产物行的产物生产生产为主为主恒化器恒化器 培养基流培养基流速（外控速（外控制）制）有限有限制生制生长因长因子子恒定恒定低于最低于最高高不同生长不同生长速率的菌速率的菌体体实验实验室为室为主主恒浊器与恒化器的比较恒浊器与恒化器的比较65微生物的生
63、长及其控制连续发酵（连续发酵（continuousfermentation）连续培养在生产上的应用，相对于单批发酵而言。连续培养在生产上的应用，相对于单批发酵而言。优点：优点：高效，简化了操作高效，简化了操作装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单元操作；装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单元操作；自控：便于利用各种仪表进行自动控制；自控：便于利用各种仪表进行自动控制；产品质量稳定产品质量稳定节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负荷均衡合理。节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负荷均衡合理。缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物利用率低于缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养
64、物利用率低于单批培养。单批培养。连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月1年。年。66微生物的生长及其控制TypicalbacterialexponentialGrowth67微生物的生长及其控制微生物与所处的环境之间具有复杂的相互影响和微生物与所处的环境之间具有复杂的相互影响和相互作用相互作用:一方面一方面,各种各样的环境因素对微生物的生各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响长和繁殖有影响,另一方面另一方面,微生物生长繁殖也会影响微生物生长繁殖也会影响和改变环境和改变环境.研究环境因素与微生物之间的关系研究环境因素与微生物之间
65、的关系,可以可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面通过控制环境条件来利用微生物有益的一面,同时防止同时防止它有害的一面它有害的一面.第三节第三节 影响微生物生长的主要因素影响微生物生长的主要因素影响微生物生长的外界因素很多，除了前面讲过的营养影响微生物生长的外界因素很多，除了前面讲过的营养因素之外，还有许多物理化学条件。因素之外，还有许多物理化学条件。本节主要内容：本节主要内容：一、温度对微生物生长的影响一、温度对微生物生长的影响二、氧气对微生物生长的影响二、氧气对微生物生长的影响三、三、pH值对微生物生长的影响值对微生物生长的影响68微生物的生长及其控制几个基本概念几个基本概念灭菌（灭菌
66、（sterilization）采用强烈的礼花因素是任何物体内外部的一切微生物永采用强烈的礼花因素是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，称为灭菌。远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。消毒（消毒（disinfection）采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，称为消毒。施，称为消毒。防腐（防腐（antisepsis）利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止物品
67、发生霉腐的措施，称为防腐。到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐。化疗（化疗（chemotheraphy）即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质抑制宿主体内病院微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染病的主体内病院微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染病的一种措施。一种措施。69微生物的生长及其控制温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度对微生物的影响具体表现在：温度对微生物的影响具体表现在：影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。胞合成。影响细胞膜的流
68、动性，温度高，流动性大，有利于物质影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。影响物质的溶解度，对生长有影响。影响物质的溶解度，对生长有影响。一、温度对微生物生长的影响一、温度对微生物生长的影响71微生物的生长及其控制从微生物整体来看从微生物整体来看:生长的温度范围一般在生长的温度范围一般在-10100极端下限为极端下限为-30，极端上限为，极端上限为105300但对于特定的某一种微生物：但对于特定的某一
69、种微生物：只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的自己的生长温度三基点生长温度三基点，即，即最低、最适、最高生长温度最低、最适、最高生长温度处于最适生长温度时，生长速度最处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。快，代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。长，温度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。长，温度过高，甚至会死亡。（一）微生物生长的三个温度基点（一）微生物生长的三个温度基点72微生物的生
70、长及其控制根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为三个类型三个类型：（二）微生物生长温度类型（二）微生物生长温度类型v低温型微生物（嗜冷微生物）低温型微生物（嗜冷微生物）v中温型微生物（嗜温微生物）中温型微生物（嗜温微生物）v高温型微生物（嗜热微生物）高温型微生物（嗜热微生物）73微生物的生长及其控制74微生物的生长及其控制低温型微生物低温型微生物:最适生长温度在最适生长温度在520,主要分布在地球的两极、冷泉、主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。深海、冷冻场所及冷藏食品中。例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷
71、例：假单孢菌中的某些嗜冷菌在低温下生长，常引起冷藏食品的腐败。藏食品的腐败。嗜冷微生物在低温下生长的机理，嗜冷微生物在低温下生长的机理，目前还不清楚，据目前还不清楚，据推测有两种原因：推测有两种原因：它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活它们体内的酶能在低温下有效地催化，在高温下酶活丧失丧失细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保细胞膜中的不饱和脂肪酸含量高，低温下也能保持半流动状态，可以进行物质的传递。持半流动状态，可以进行物质的传递。75微生物的生长及其控制中温型微生物：中温型微生物：最适生长温度为最适生长温度为2040，大多数微生物属于此类。，大多数微生物属于此类。室温型主要为
72、腐生或植物寄生，在植物或土壤中。室温型主要为腐生或植物寄生，在植物或土壤中。体温型主要为寄生，在人和动物体内。体温型主要为寄生，在人和动物体内。高温型微生物：高温型微生物：最适生长温度为最适生长温度为5060,主要分布在温泉、堆肥和土壤主要分布在温泉、堆肥和土壤中。中。在高温下能生长的原因：在高温下能生长的原因：酶蛋以及核糖体有较强的抗热性酶蛋以及核糖体有较强的抗热性核酸具有较高的热稳定性（核酸具有较高的热稳定性（核酸中核酸中G+C含量高（含量高（tRNA），），可提供形成可提供形成氢键，增加热稳定性氢键，增加热稳定性）。）。细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液细胞膜中饱和脂肪酸
73、含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态。晶状态。76微生物的生长及其控制高温微生物的特点高温微生物的特点:生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温生长速度快，合成大分子迅速，可及时修复高温对其造成的分子损伤。对其造成的分子损伤。耐高温菌具应用优势耐高温菌具应用优势：在减少能源消耗、减少染：在减少能源消耗、减少染菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。菌、缩短发酵周期等方面具重要意义。77微生物的生长及其控制菌菌 名名生长温度生长温度发酵温度发酵温度累积产物温度累积产物温度 （ ） （ ） （ ） Streptococcus thermophilus374737S.lactis3440产细胞：产细胞
74、：2530产乳酸：产乳酸：30Streptomyces griseus3728_Corenybacterium pekinense32 3335_Clostridium acetobutylicum3733_Penicilium chrysogenum302520以青霉素的生产为例：培养以青霉素的生产为例：培养165小时采用小时采用分段控制温度分段控制温度的方法，的方法，其青霉素产量比始终在其青霉素产量比始终在30培养提高了培养提高了14.7%。分段控制方式：分段控制方式：05小时，小时，30；540小时，小时，25；40125小小时，时，20；125165小时，小时，25。不同生理生化过程的
75、最适温度不同生理生化过程的最适温度微生物不同生理活动要求不同温度，所以，微生物不同生理活动要求不同温度，所以，最适生长温度最适生长温度发酵速度快、积累代谢产物多。发酵速度快、积累代谢产物多。78微生物的生长及其控制1、高温对微生物的影响、高温对微生物的影响高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构（溶菌）。细胞结构（溶菌）。微生物对热的耐受力与以下因素有关微生物对热的耐受力与以下因素有关:(1)微生物种类及发育阶段微生物种类及发育阶段嗜热菌比其它类型的菌体抗热嗜热菌比其它类型的菌体抗热有芽孢的细菌比无芽孢的菌抗热有芽孢的细菌比无芽孢的菌抗热
76、微生物的繁殖结构比营养结构抗热性强微生物的繁殖结构比营养结构抗热性强老龄菌比幼龄菌抗热老龄菌比幼龄菌抗热（三）高温与低温对微生物的影响（三）高温与低温对微生物的影响79微生物的生长及其控制(2)微生物对热的耐受力还受微生物对热的耐受力还受环境条件环境条件的影响的影响与培养基的营养成分有关与培养基的营养成分有关培养基中蛋白质含量培养基中蛋白质含量高时比较耐热高时比较耐热.与与pH有关有关pH适宜时不易死亡，适宜时不易死亡，pH不适宜时，不适宜时，容易死亡容易死亡.与水分有关与水分有关含水量大时容易死亡，含水量小时含水量大时容易死亡，含水量小时不容易死亡不容易死亡.与含菌量有关与含菌量有关含菌量高
77、，抗热性增强，含菌量含菌量高，抗热性增强，含菌量低，抗热性差。低，抗热性差。与热处理时间有关与热处理时间有关热处理时间长，微生物易死热处理时间长，微生物易死亡。亡。80微生物的生长及其控制当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，的生长繁殖停止，当微生物的原生质结构并未破坏时，不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温不会很快造成死亡并能在较长时间内保持活力，当温度提高时，可以恢复正常的生命活动。度提高时，可以恢复正常的生命活动。低温保藏菌种就是利用这个原理。一些细菌、酵母菌低温保藏菌种就是利用这
78、个原理。一些细菌、酵母菌和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在和霉菌的琼脂斜面菌种通常可以长时间地保藏在4的的冰箱中。冰箱中。当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物当温度过低，造成微生物细胞冻结时，有的微生物会死亡，有些则并不死亡。会死亡，有些则并不死亡。2、低温对微生物的影响、低温对微生物的影响81微生物的生长及其控制造成死亡的原因：造成死亡的原因：冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。膜内物质外漏。冻结过程造成细胞脱水。冻结过程造成细胞脱水。冻结速度对冰晶形成有很大影响，冻结速度对冰晶形成有很大影响，缓慢
79、冻结缓慢冻结，形成的，形成的冰晶大，对细胞损伤大；冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结快速冻结，形成的冰晶小、分布，形成的冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些均匀，对细胞的损伤小，因此，利用快速冻结可以对一些菌种进行菌种进行冻结保藏冻结保藏，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、，一般情况下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。82微生物的生长及其控制微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系中变化很大，根据微生物与氧的关系, ,可可把它们分为几种类群
80、把它们分为几种类群: : 专性好氧菌专性好氧菌: : 好氧菌好氧菌 微好氧菌：微好氧菌： 兼性厌氧菌兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌：耐氧厌氧菌： 厌氧菌厌氧菌 ( (专性专性) )厌氧菌：厌氧菌：二、氧气对微生物生长的影响二、氧气对微生物生长的影响83微生物的生长及其控制氧浓度对不同微生物生长的影响氧浓度对不同微生物生长的影响84微生物的生长及其控制专性好氧菌（专性好氧菌（strictaerobe）必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxidedismutase）和过氧化氢酶。在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好
81、，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能；细胞含有SOD和过氧化氢酶。微好氧菌（微好氧菌（microaerophilicbacteria）只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能，兼性好氧菌（兼性好氧菌（facultativeaerobe）85微生物的生长及其控制耐氧菌（耐氧菌（aerotolerantanaerobe）可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵要氧，分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。细胞内存在获得能量。细胞内存在SOD和
82、过氧化物酶，但缺乏过氧化氢和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。酶。厌氧菌（厌氧菌（anaerobe）分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有至致死；在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基表的空气中，在固体培养基表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、环境下才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏SOD和细胞和细胞色素氧
83、化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。86微生物的生长及其控制严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不严格厌氧微生物并不是被气态的氧所杀死，而是由于不能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡。能解除某些氧代谢产物的毒性而死亡。在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，在氧还原为水的过程中，可形成某些有毒的中间产物，例如，过氧化氢（例如，过氧化氢（H2O2）、）、超氧阴离子（超氧阴离子（O2）等。超氧等。超氧阴离子为活性氧，兼有分子和离子的性质，反应力极强，阴离子为活性氧，兼有分子和离子的性质，反应力极强，极不稳定，可破坏膜和重要生物大分子，极不稳定，可破坏膜和
84、重要生物大分子，对微生物造成毒对微生物造成毒害或致死。害或致死。好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过好氧微生物具有降解这些产物的酶，如过氧化氢酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶等，氧化物酶、超氧化物歧化酶等，而严格厌氧菌缺乏而严格厌氧菌缺乏SOD，故易被生物体内极易产生的超故易被生物体内极易产生的超氧阴离子自由基毒害致死。氧阴离子自由基毒害致死。厌氧菌的氧毒害机制厌氧菌的氧毒害机制SOD学说：学说：87微生物的生长及其控制各类菌所含对氧解毒酶各类菌所含对氧解毒酶专性好氧菌专性好氧菌SOD，过氧化氢酶，过氧化氢酶兼性厌氧菌兼性厌氧菌SOD，过氧化氢酶过氧化氢酶专性厌氧菌专性厌氧菌二种酶均
85、无二种酶均无微好氧菌微好氧菌少量少量SOD耐氧菌耐氧菌SOD，过氧化物酶过氧化物酶88微生物的生长及其控制H2O+O22O2+2H+O2+H2O22H2OO2+eO2(O2)超氧阴离子超氧阴离子在细胞内可由酶促或非酶促形成在细胞内可由酶促或非酶促形成。超氧物阴离子超氧物阴离子歧化酶是在生物进化中发展出来的一种自我歧化酶是在生物进化中发展出来的一种自我保护方式。保护方式。兼性厌氧菌兼性厌氧菌E.coli在发生在发生SOD缺失突变后，就会变成一种缺失突变后，就会变成一种“严格厌氧菌严格厌氧菌”。生物体中超氧阴离子的形成与去除生物体中超氧阴离子的形成与去除12SOD好氧生物和耐氧细菌过氧化氢酶好氧生
86、物过氧化物酶NADH2NAD耐氧菌89微生物的生长及其控制在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同微生物的生长。微生物的生长。培养好氧微生物：培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。需震荡或通气，保证充足的氧气。培养专性厌氧微生物：培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时需排除环境中的氧气，同时 在培养基中添加还原剂，降低在培养基中添加还原剂，降低 培养基中的氧化还原电位势。培养基中的氧化还原电位势。培养兼性厌氧或耐氧微生物：培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养。可深层静止培养。90微生物的生长及其控制影响膜表面电荷的性
87、质及膜的通透性，进而影影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力。响对物质的吸收能力。改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在酵母菌在pH4.5-5pH4.5-5产乙醇，在产乙醇，在 pH6.5pH6.5以上产甘油、以上产甘油、酸。酸。环境环境pHpH值还影响培养基中营养物质的值还影响培养基中营养物质的离子化程离子化程度，从而影响营养物质吸收，度，从而影响营养物质吸收，或或有有毒物质的毒性。毒物质的毒性。三、三、pHpH值与值与微生物生长的相互影响微生物生长的相互影响（一）环境（一）环境pHpH值值对微生物生长的影响对微生物生长的
88、影响91微生物的生长及其控制微生物的生长微生物的生长pH值范围极广，从值范围极广，从pH8都有微生物能生长。都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在但是绝大多数种类都生活在pH5.09.0之间。之间。微生物生长的微生物生长的pH值三基点：值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。值。低低于于最低、或最低、或超过超过最高生长最高生长pHpH值时，微生物生长受抑制或值时，微生物生长受抑制或导致死亡。导致死亡。不同的微生物最适生长的不同的微生物最适生长的pH值不同，值不同，根据微生物生长根据微生物生长的最适的最适pH值，将微生物分为：值，将微生物
89、分为：嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌嗜碱微生物：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：硫杆菌属嗜酸微生物：硫杆菌属耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌（二（二) ) 不同微生物对不同微生物对pHpH要求不同要求不同92微生物的生长及其控制微生物种类最低pH最适pH最高pH大肠杆菌枯草芽孢杆菌金黄色葡萄球菌黑曲霉一般放线菌一般酵母菌4.34.54.21.55.03.06.08.06.07.57.07.55.06.07.08.05.06.0
90、9.58.59.39.0108.0 一些微生物生长的一些微生物生长的pHpH值范围值范围93微生物的生长及其控制微生物微生物pH值值最低最低最适最适最高最高Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌0.5 2.03.5 6.0Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌4.04.65.86.6 6.8Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌大豆根瘤菌4.2 6.87.0 11.0Azotobacter chroococcum 圆褐固氮圆褐固氮4.5 7.47.6 9.0Nitrosomonas sp. 硝化单胞菌硝化单胞菌7
91、.0 7.88.6 9.4Acetobacter aceti 醋化醋杆菌醋化醋杆菌4.04.55.46.3 7.08.0Staphylococcus aureus金黄葡球菌金黄葡球菌4.27.07.5 9.3Chlorobium limicola 泥生绿菌泥生绿菌 6.06.87.0Thurmus aquaticus 水生栖热菌水生栖热菌6.07.57.8 9.5Aspergillus niger 黑曲霉黑曲霉1.55.06.09.0一般放线菌一般放线菌5.0 7.08.0 10.0一般酵母菌一般酵母菌3.05.06.08.0不同微生物的生长pH值范围94微生物的生长及其控制同一种微生物在其不
92、同的生长阶段和不同的生理生化过程中，同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对对pH值的要求也不同。值的要求也不同。在发酵工业中，控制在发酵工业中，控制pH值尤其重要，值尤其重要，举例：举例：Aspergillus niger在在pH22.5范围时有利于合成柠檬酸，当在范围时有利于合成柠檬酸，当在pH2.56.5范围内时以菌体生长为主，而在范围内时以菌体生长为主，而在pH7.0时，则以合成草酸时，则以合成草酸为主。为主。丙酮丁醇梭菌在丙酮丁醇梭菌在pH5.57.0范围时，以菌体生长为主，而范围时，以菌体生长为主，而在在pH4.35.3范围内才进行丙酮丁醇发酵。范围内才进行丙酮丁醇
93、发酵。微生物微生物生长最适生长最适pH合成抗生素最适合成抗生素最适pH灰色链霉菌灰色链霉菌6.36.96.77.3红霉素链霉菌红霉素链霉菌6.67.06.87.3产黄青霉产黄青霉6.57.26.26.8金霉素链霉菌金霉素链霉菌6.16.65.96.3龟裂链霉菌龟裂链霉菌6.06.65.86.1灰黄青霉灰黄青霉6.47.06.26.5生长的最适生长的最适pHpH值与发酵的最适值与发酵的最适pHpH值值95微生物的生长及其控制同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，对环境对环境pHpH值要求不同。值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌例如：丙酮丁
94、醇梭菌 在在pHpH值值=5.57.0=5.57.0时，以菌体生长为主时，以菌体生长为主 在在pHpH值值=4.35.3=4.35.3时，进行丙酮丁醇发酵时，进行丙酮丁醇发酵同一种微生物由于环境同一种微生物由于环境pHpH值不同，可能积累不同的代谢值不同，可能积累不同的代谢产物。产物。例如：黑曲霉例如：黑曲霉pHpH值值=23=23时，产物以柠檬酸为主，只产少量草酸。时，产物以柠檬酸为主，只产少量草酸。pHpH值在值在7 7左右时，产物以草酸为主，只产少量柠檬酸。左右时，产物以草酸为主，只产少量柠檬酸。96微生物的生长及其控制（三）微生物细胞内的（三）微生物细胞内的pHpH值值虽然微生物生活的
95、环境虽然微生物生活的环境pH值范围较宽，但值范围较宽，但是其细胞内的是其细胞内的pH值却相当稳定，一般都接近值却相当稳定，一般都接近中性。中性。这种维持细胞内稳定中性这种维持细胞内稳定中性pH值的特性能够值的特性能够保持细胞内各种生物活性分子的结构稳定和保持细胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶细胞内酶所需要的最适所需要的最适pH值。值。微生物微生物胞内酶胞内酶的最适的最适pHpH值一般为中性，值一般为中性，胞外酶胞外酶的最适的最适pH值值接近环境接近环境pH值。值。97微生物的生长及其控制（四）微生物的生命活动对环境四）微生物的生命活动对环境pHpH值的影响值的影响微生物在生长过程中也会
96、使外界环境的微生物在生长过程中也会使外界环境的pHpH值发生改变，原因：值发生改变，原因：由于有机物分解：由于有机物分解：分解糖类、脂肪等，分解糖类、脂肪等，产生酸性物质，使培养液产生酸性物质，使培养液pHpH值下降；值下降；分解分解蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液pHpH值上升值上升由于无机盐选择性吸收：由于无机盐选择性吸收：铵盐吸收（铵盐吸收（(NH4)2SO4H2SO4），），pHpH硝酸盐吸收硝酸盐吸收(NaNO3NaOH)，pHpH培养过程中调节培养过程中调节pHpH值的措施值的措施过酸时：过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。加入碱或适量
97、氮源，提高通气量。过碱时：过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。加入酸或适量碳源，降低通气量。NH4+被吸收被吸收NO3+被吸收被吸收配制培养基时调整配制培养基时调整pHpH值的措施：值的措施：98微生物的生长及其控制（五）酸碱添加剂的抑菌机理（五）酸碱添加剂的抑菌机理酸类物质：酸类物质：无机酸：无机酸：与与H+浓度成正比的高氢离子浓度，可引浓度成正比的高氢离子浓度，可引起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类起菌体表面蛋白的变性和核酸的水解，并破坏酶类的活性的活性有机酸：有机酸：与不电离的部分成正比与不电离的部分成正比,故有时有机酸的故有时有机酸的抑菌效果抑菌效果无机酸。作为食品防腐剂的
98、有机酸如苯无机酸。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。用，从而抑制微生物的生长。碱类物质：碱类物质：强碱可引起蛋白质、核酸大分子变性、强碱可引起蛋白质、核酸大分子变性、水解，以杀死或抑制微生物。食品工业中常用石灰水解，以杀死或抑制微生物。食品工业中常用石灰水、水、NaOH、Na2CO3等作为机器、工具以及冷藏库等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂。的消毒剂。99微生物的生长及其控制第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制100微生物的生长及其控制1 1、高温灭菌（消、高温灭菌（消
99、毒）法毒）法是最常是最常用的物理方法。高用的物理方法。高温可引起蛋白质、温可引起蛋白质、核酸等活性大分子核酸等活性大分子氧化或变性失活而氧化或变性失活而导致微生物死亡。导致微生物死亡。一、常用的灭菌、消毒、抑菌及除菌的物理方法一、常用的灭菌、消毒、抑菌及除菌的物理方法（一）温度（一）温度101微生物的生长及其控制干热灭菌法（干热灭菌法（dry heat sterilizationdry heat sterilization）焚烧法（焚烧法（incinerationincineration）：）：是将被灭菌物品在火焰中是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。简单、彻底，但对被灭菌燃烧，使
100、所有的生物质碳化。简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的怕烧的实验器具，如接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌等。灭菌等。干燥热空气灭菌法干燥热空气灭菌法(hot-air oven)(hot-air oven)：将物品放入烘箱将物品放入烘箱内，然后升温至内，然后升温至150170 150170 ，维持，维持1212小时。适用小时。适用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。棉花、
101、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死，所以温度高、时间长。杀死，所以温度高、时间长。 102微生物的生长及其控制湿热法湿热法(moist heat sterilization)(moist heat sterilization) ：特点：温度低、时间短、灭菌效果高特点：温度低、时间短、灭菌效果高原因：原因：1)菌体内含水量越高，则凝固温度越低；菌体内含水量越高，则凝固温度越低；2)蒸汽冷凝会放出潜热；蒸汽冷凝会放出潜热；3)饱和水蒸汽穿透力强；饱和水蒸汽穿透力强；4)湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定
102、湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键结构。性，主要破坏氢键结构。103微生物的生长及其控制高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到100 100 以上高温灭菌的方法。以上高温灭菌的方法。 方法：方法：121121（1kg/cm1kg/cm2 2或或1515磅磅/ /英寸英寸2 2）维持）维持1515-20min-20min。 112112（0 0.5.5kg/cmkg/cm2 2或或8 8磅磅/ /英寸英寸2 2）2020- -3 30min0min。 11115 5（0.750.75kg/cmkg/cm
103、2 2或或1111磅磅/ /英寸英寸2 2）2020- -3 30min0min。应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度例如：例如：生理盐水、营养琼脂等培养基用生理盐水、营养琼脂等培养基用121 121 。 含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用112 112 。适用：适用：耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。 104微生物的生长及其控制高高 压压 蒸蒸 汽汽 灭灭 菌菌 锅锅注意事项：注意事项：排净冷空气；排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌终了，缓慢降压；灭菌结束，趁热取出物品。
104、灭菌结束，趁热取出物品。105微生物的生长及其控制高温对培养基的影响及其防止措施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：高温对培养基的不利影响：会产生混浊或形成不溶性沉淀会产生混浊或形成不溶性沉淀营养成分被破坏（营养成分被破坏（POPO4 4-3-3存在，葡萄糖生成酮糖，存在，葡萄糖生成酮糖，菌不利用菌不利用）；）；色泽加深（褐变如产生氨基糖等）；色泽加深（褐变如产生氨基糖等）；改变培养基的改变培养基的pH值值（通常下降（通常下降0.20.2）；形成有害物质，抑制微生物生长；形成有害物质，抑制微生物生长；消除有害影响的措施消除有害影响的措施采用特殊的加热灭菌法采用特殊的加热灭菌法
105、过滤除菌法过滤除菌法加入螯合剂加入螯合剂106微生物的生长及其控制煮沸消毒法煮沸消毒法将水加热至将水加热至100100，煮沸，煮沸15min30min15min30min，可杀死所有营养细胞可杀死所有营养细胞和部分芽孢，达到消毒物的目的。和部分芽孢，达到消毒物的目的。巴斯德消毒法（巴斯德消毒法（PasteurizationPasteurization）：）：用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持食品的营养风味，又进行了消毒食品的营养风味，又进行了消毒该法一般是将待消毒的液体食品置于该法一般是将待消毒的液体食品置于6262处理处理3030mi
106、nmin，然后迅然后迅速冷却。即可达到消毒目的。速冷却。即可达到消毒目的。低温长时法低温长时法(Low temperature long time,LTLT)(Low temperature long time,LTLT)；62.930min62.930min处理牛奶处理牛奶高温瞬时法（高温瞬时法（Hightemperatureshorttime,HTST):Hightemperatureshorttime,HTST):71.615s71.615s处理牛奶处理牛奶超高温巴斯德灭菌法超高温巴斯德灭菌法( (UltrapasteurizationUltrapasteurization):):让液体
107、食品停让液体食品停留在留在140140左右左右3-4s3-4s，急剧冷却至急剧冷却至7575，经匀质化后冷却至，经匀质化后冷却至2020。107微生物的生长及其控制间歇灭菌法：间歇灭菌法： 将待灭菌物品在将待灭菌物品在8080-100-100蒸煮蒸煮15-60min15-60min，冷冷却后搁置室温（却后搁置室温（28-3728-37）下过夜，并重复以上）下过夜，并重复以上过程三遍以上。过程三遍以上。其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养死芽胞，室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体；循
108、环三体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体；循环三次以上可保证彻底灭菌的目的。次以上可保证彻底灭菌的目的。适用于不耐高温的物品灭菌，如不适于高压灭适用于不耐高温的物品灭菌，如不适于高压灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。菌的特殊培养基、药品的灭菌。 缺点是麻烦、缺点是麻烦、费时。费时。108微生物的生长及其控制低温低温低温是通过降低酶反应速度使微生物生低温是通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制。长受到抑制。冷藏法：冷藏法：55，微生物斜面菌种放置冷藏箱中可保，微生物斜面菌种放置冷藏箱中可保存数周至数月而不衰竭死亡；食品保鲜存数周至数月而不衰竭死亡；食品保鲜冷冻法：食品工业中采用冷冻法：食品工业中采用-1
109、0-10左右的冷冻温度较左右的冷冻温度较长时间地保藏食品；冷冻法也可用作菌种保藏，但长时间地保藏食品；冷冻法也可用作菌种保藏，但所需温度更低，如所需温度更低，如-80-80低温冰箱、或低温冰箱、或-78-78干冰、干冰、或或-80-80液氮中冷冻保存。液氮中冷冻保存。2 2、低温抑菌、低温抑菌109微生物的生长及其控制采用滤孔比细菌还小的筛子或滤膜作成各种过滤器，当空采用滤孔比细菌还小的筛子或滤膜作成各种过滤器，当空气或液体流经筛子或滤膜时，微生物不能通过滤孔而被阻气或液体流经筛子或滤膜时，微生物不能通过滤孔而被阻留在一侧，从而达到灭菌的目的。但不能除去病毒。留在一侧，从而达到灭菌的目的。但不
110、能除去病毒。实验室中常用的滤器：实验室中常用的滤器：滤膜过滤器、蔡氏过滤器、玻璃过滤器、磁土过滤器等。滤膜过滤器、蔡氏过滤器、玻璃过滤器、磁土过滤器等。过滤介质：醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚丙烯膜；过滤介质：醋酸纤维素膜、硝酸纤维素膜、聚丙烯膜； 以及石棉板、烧结陶瓷、烧结玻璃等。以及石棉板、烧结陶瓷、烧结玻璃等。滤器孔径：滤器孔径：常用常用0 0.22 .22 m、0.45m。应用：应用：对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物质除菌。对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物质除菌。（二）过滤除菌法（二）过滤除菌法110微生物的生长及其控制紫外线灭菌紫外线灭菌使用紫外灯照射，可以根据使用紫外灯
111、照射，可以根据1 1W/M3W/M3来计算剂量，来计算剂量，若若以面积计算，一般以面积计算，一般3030W W的紫外灯可用于的紫外灯可用于1515M2M2的房间的房间消毒，照射时间为消毒，照射时间为20302030分钟，有效照射距离为分钟，有效照射距离为1 1米左右。米左右。射线灭菌射线灭菌Co60Co60放射性元素可放出放射性元素可放出射线。射线。灭菌剂量：灭菌剂量：20502050KGYKGY（三）辐射（三）辐射111微生物的生长及其控制二、常用的控菌方法二、常用的控菌方法消毒剂消毒剂: :可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用的化
112、学试剂的化学试剂.主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和环境中的微生物。环境中的微生物。防腐剂防腐剂: :可以抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物体的毒性可以抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低的化学药剂较低的化学药剂.用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。但现时消毒剂和防腐剂间的界限已并不很严格但现时消毒剂和防腐剂间的界限已并不很严格. .消毒防腐剂的作用机理消毒防腐剂的作用机理一般有下列三种方式一般有下列三种
113、方式: :使微生物蛋白质凝固变性使微生物蛋白质凝固变性, ,发生沉淀发生沉淀. .如酒精等如酒精等. .破坏菌体的酶系统破坏菌体的酶系统, ,影响菌体代谢影响菌体代谢. .如过氧化氢等如过氧化氢等. .降低微生物表面张力降低微生物表面张力, ,增加细胞膜的通透性增加细胞膜的通透性, ,使细胞发生破裂使细胞发生破裂或溶解或溶解. .如来苏儿等酚类物质如来苏儿等酚类物质. .（一）一）消毒剂和防腐剂消毒剂和防腐剂112微生物的生长及其控制类型名称及使用方法作用原理应用范围醇类70%75%乙醇脱水、蛋白质变性皮肤、器皿醛类0.5%10%甲醛2%戊二醛（pH=8）蛋白质变性房间、物品消毒（不适合食品厂
114、）酚类3%5%石炭酸2%来苏儿3%5%来苏儿破坏细胞膜、蛋白质变性地面、器具皮肤地面、器具氧化剂 0.1%高锰酸钾3%过氧化氢0.2%0.5%过氧乙酸氧化蛋白质活性基团，酶失活皮肤、水果、蔬菜皮肤、物品表面水果、蔬菜、塑料等常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用113微生物的生长及其控制常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用类型名称及使用方法作用原理应用范围重金属盐类0.05%0.1%升汞2%红汞0.1%1%硝酸银0.1%0.5%硫酸铜蛋白质变性、酶失活变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失活非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛防治植物病害表面活性剂0.05%0.1%新洁尔灭
115、0.05%0.1%杜灭芬蛋白变性、破坏细胞膜皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织品、塑料114微生物的生长及其控制常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用类型名称及使用方法作用原理应用范围卤素及其化合物0.20.5mg/L氯气10%20%漂白粉0.5%1%漂白粉2.5%碘酒破坏细胞膜、蛋白质饮水、游泳池水地面水、空气等皮肤染料2%4%龙胆紫与蛋白质的羧基结合皮肤、伤口酸类0.1%苯甲酸0.1%山梨酸食品防腐食品防腐115微生物的生长及其控制概念概念：化学治疗化学治疗剂是指那些剂是指那些能够特异性地作用于能够特异性地作用于某些微生物并某些微生物并具有选择毒性具有选择毒性的化学药剂，它们与的化
116、学药剂，它们与非特异的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性非特异的化学药剂相比对人体几乎没有什么毒性或毒性很小，可用作治疗微生物引起的疾病。或毒性很小，可用作治疗微生物引起的疾病。既适用于涂抹肌体表面，也始于通过口服或注射既适用于涂抹肌体表面，也始于通过口服或注射吸收到体内。吸收到体内。 种类：种类： 抗代谢药物抗代谢药物人工合成的人工合成的抗生素抗生素微生物所产生的微生物所产生的（二）、化学治疗（二）、化学治疗剂剂116微生物的生长及其控制1 1、抗代谢类药物（生长因子类似物）、抗代谢类药物（生长因子类似物）: :概念：概念：有些化合物在结构上与生物体有些化合物在结构上与生物体所必需的代谢物所
117、必需的代谢物很相似，很相似，以致于可以和特定的酶结合，从而阻碍酶的功能，干扰代谢以致于可以和特定的酶结合，从而阻碍酶的功能，干扰代谢的正常进行，这些物质叫的正常进行，这些物质叫抗代谢物抗代谢物，用于疾病治疗，称抗代，用于疾病治疗，称抗代谢类药物，如：磺胺类药物。谢类药物，如：磺胺类药物。机理：机理：作为菌细胞基本生长因子的竞争性抑制剂作为菌细胞基本生长因子的竞争性抑制剂（与相应酶（与相应酶竞争性结合）竞争性结合）而阻止微生物对生长因子的利用，因而可以抑而阻止微生物对生长因子的利用，因而可以抑制微生物的生长。制微生物的生长。只有当正常代谢产物的量少或不存在时，只有当正常代谢产物的量少或不存在时，
118、抗代谢物才有用。抗代谢物才有用。种类种类：磺胺药磺胺药对氨基本甲酸对氨基本甲酸 ；6-巯基嘌呤巯基嘌呤嘌呤；嘌呤；5-甲基色氨酸甲基色氨酸氨基酸；氨基酸；异烟肼异烟肼吡哆醇。吡哆醇。117微生物的生长及其控制 二氢蝶啶二氢蝶啶 + +对氨基本甲酸对氨基本甲酸 二氢叶酸二氢叶酸 四氢叶酸四氢叶酸 辅酶辅酶F F磺胺药磺胺药 核酸合成核酸合成二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶磺胺药作用机理：磺胺药作用机理：细菌需要利用对氨基本甲酸合成生长所需的叶酸：细菌需要利用对氨基本甲酸合成生长所需的叶酸：118微生物的生长及其控制2 2、抗生素：、抗生素：概念：概念：抗生素：抗生素：微生物在其生命过程中所产生的一类
119、微生物在其生命过程中所产生的一类低分子量低分子量代谢产代谢产物，在物，在很低浓度下很低浓度下就能抑制或杀死其它微生物的生长。就能抑制或杀死其它微生物的生长。最小抑制浓度最小抑制浓度（Minimal Inhibitory Concentration,MICMinimal Inhibitory Concentration,MIC）: :表表示抗生素的抗菌活性，单位是示抗生素的抗菌活性，单位是 g/ml.MICg/ml.MIC可以在液体试管或固体可以在液体试管或固体平板上测定，平板上测定， 抗菌谱：抗菌谱：抗生素的作用对象有一定范围，这种作用范围称该抗抗生素的作用对象有一定范围，这种作用范围称该抗生
120、素的抗菌谱。广谱：对多种微生物有作用（如：土霉素、生素的抗菌谱。广谱：对多种微生物有作用（如：土霉素、四环素）；窄谱：仅对某一类微生物有作用（如：多粘菌素）四环素）；窄谱：仅对某一类微生物有作用（如：多粘菌素）作用机制：作用机制：1）抑制细胞壁的合成；（如：青霉素）抑制细胞壁的合成；（如：青霉素）2）破坏细胞膜功能；（如：多粘菌素可作用于膜磷脂使膜溶破坏细胞膜功能；（如：多粘菌素可作用于膜磷脂使膜溶解）解）3）抑制蛋白质合成；（如：氯霉素，四环素、链霉素等）抑制蛋白质合成；（如：氯霉素，四环素、链霉素等）4）干扰核酸代谢；（如：利福霉素、新生霉素、丝裂霉素、）干扰核酸代谢；（如：利福霉素、新生霉素、丝裂霉素、灰黄霉素）灰黄霉素）119微生物的生长及其控制
