第六章 微生物的生长及其控制(刘)

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1、第六章 微生物的生长繁殖微生物的生长繁殖及其控制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，当同化作微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同化作用用异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。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。命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。个体生长个体生长微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，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。原生质与细胞组分的增加

2、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、体积、密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。度或浓度来衡量。（由于微生物的个体极小，所以常用群体生（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）长来反映个体生长的状况）个体生长个体生长个体繁殖个体繁殖 群体生长群体生长 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微微微微 生生生生 物物物物 学学学学北方民族大学北方民族大学北方民族大学北方民族大学6.16.1微生物生长的研究方法微生物生长的研究方法6.1.1微生物的培养6.1.2微生物的同步生长及

3、同步培养法6.1.36.1.3微生物生长的测定微生物生长的测定6.26.2微生物的群体生长规律微生物的群体生长规律6.2.16.2.1典型生长曲线典型生长曲线6.2.26.2.2几个重要参数几个重要参数6.2.36.2.3连续培养连续培养6.36.3环境因素对微生物生长的影响环境因素对微生物生长的影响6.46.4微生物生长的控制微生物生长的控制本章内容本章内容微微微微 生生生生 物物物物 学学学学北方民族大学北方民族大学北方民族大学北方民族大学6.1 6.1 微生物生长的研究方法微生物生长的研究方法一、微生物的纯培养及获得方法一、微生物的纯培养及获得方法一、微生物的纯培养及获得方法一、微生物的

4、纯培养及获得方法稀释平板涂布分离法稀释平板涂布分离法稀释倒平板法稀释倒平板法平板划线分离法平板划线分离法液体稀释法液体稀释法单细胞（单孢子）分离法单细胞（单孢子）分离法常用分离、纯常用分离、纯化微生物方法化微生物方法6.1.1微生物的培养微生物的培养为了进行纯培养，防止其它微生物的进入是很重要的，若其为了进行纯培养，防止其它微生物的进入是很重要的，若其它微生物进入了纯培养中，便称之为污染。它微生物进入了纯培养中，便称之为污染。北方民族大学北方民族大学北方民族大学北方民族大学微微微微 生生生生 物物物物 学学学学微微微微 生生生生 物物物物 学学学学平板涂布分离法（平板涂布分离法（Spread

5、Plate）先用固体培养基制成无菌平板先用固体培养基制成无菌平板, ,然后将一定稀释度然后将一定稀释度的少量样品的少量样品( (一般是一般是0.2_0.50.2_0.5mlml) )加到平板上加到平板上, ,并用无并用无菌玻璃涂棒将菌液均匀涂布到整个平板表面菌玻璃涂棒将菌液均匀涂布到整个平板表面, ,经过培经过培养后挑取单个菌落养后挑取单个菌落. .是是最常用的方法最常用的方法. .0.2ml1ml1ml0.2ml1ml0.2ml9ml9ml9ml9ml简单易行，但易造成机械损伤简单易行，但易造成机械损伤 将待分离的材料用无菌生理盐水进行一系列稀将待分离的材料用无菌生理盐水进行一系列稀释释,

6、,然后取不同稀释液少许然后取不同稀释液少许( (一般是一般是1 1ml)ml)分别与已熔分别与已熔化并冷却到化并冷却到5050左右的琼脂培养基混合倒入无菌平左右的琼脂培养基混合倒入无菌平皿中皿中, ,冷凝后进行培养冷凝后进行培养. .如果稀释得当如果稀释得当, ,在平板表面在平板表面或琼脂培养基中就可出现分散的单个菌落或琼脂培养基中就可出现分散的单个菌落, ,这样的这样的菌落可能是由一个细胞繁殖而来的菌落可能是由一个细胞繁殖而来的. .随后挑取该单随后挑取该单个菌落个菌落, ,或重复以上操作数次或重复以上操作数次, ,就可得到纯培养就可得到纯培养. .稀释倒平板法（稀释倒平板法（Pour Pl

7、ate）1ml1ml1ml1ml1ml1ml9ml9ml9ml9ml北方民族大学北方民族大学北方民族大学北方民族大学微微微微 生生生生 物物物物 学学学学 用接种环以菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表用接种环以菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线 ，如果划线，如果划线适宜，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌适宜，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。落。 平板划线分离法平板划线分离法 微微微微 生生生生 物物物物 学学学学平板划线分离法平板划线分离法 特点：快速、方便。

8、特点：快速、方便。 分区划线（适用于浓度较大的样品）分区划线（适用于浓度较大的样品） 连续划线（适用于浓度较小的样品）连续划线（适用于浓度较小的样品）微微微微 生生生生 物物物物 学学学学 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的效目的是得到高度稀释的效果果, ,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. .如果经过稀释后的大多数如果经过稀释后的大多数试管中没有微生物生长试管中没有微生物生长, ,那么有微生物生长的试管得到的培养物可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来的纯培养物能就是由一个微生物个体

9、繁殖而来的纯培养物. . 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微微微微 生生生生 物物物物 学学学学单细胞（单孢子）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。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

10、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。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学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

11、养富集培养微微微微 生生生生 物物物物 学学学学 试从相应样品中分离特定的微生物：试从相应样品中分离特定的微生物：从土壤中分离褐球固氮菌从土壤中分离褐球固氮菌从酒样中分离酵母菌从酒样中分离酵母菌从霉腐样品（水果、馒头、面包等）中分从霉腐样品（水果、馒头、面包等）中分离霉菌离霉菌从土样中分离放线菌从土样中分离放线菌 试从实验目的、原理、实验方法（包括试从实验目的、原理、实验方法（包括确定采集样地点、分离纯培养物方法、何种确定采集样地点、分离纯培养物方法、何种培养基等）、步骤及时间安排等几个方面设培养基等）、步骤及时间安排等几个方面设计分离相应的菌种。计分离相应的菌种。二、微生物的培养方法二、微生

12、物的培养方法好氧培养好氧培养固体培养固体培养实验室用琼脂作凝固剂实验室用琼脂作凝固剂工业生产中则利用含水量适度的工业生产中则利用含水量适度的半固体物料作为培养基半固体物料作为培养基液体培养液体培养实验室中主要采用摇瓶培养法实验室中主要采用摇瓶培养法工业上主要采用深层液体通气法工业上主要采用深层液体通气法厌氧培养厌氧培养实验室中（不管是液体厌氧培养还是固体厌氧培养）实验室中（不管是液体厌氧培养还是固体厌氧培养）都需要特殊的培养装置都需要特殊的培养装置工业上主要采用液体静置培养方法工业上主要采用液体静置培养方法微微微微 生生生生 物物物物 学学学学6.1.26.1.2微生物的同步生长及同步培养方法

13、微生物的同步生长及同步培养方法同步生长的概念：同步生长的概念：在培养物中所有微生物细胞都处在培养物中所有微生物细胞都处于同一生长阶段，并都能同时分裂的状态，称为同于同一生长阶段，并都能同时分裂的状态，称为同步生长。进行同步分裂的细胞称为同步细胞。步生长。进行同步分裂的细胞称为同步细胞。由于微生物细胞极其微小，研究其个体生长存在着技术上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。的困难。同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，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、生彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物

14、化学等研究的良好材料。理学和生物化学等研究的良好材料。同步培养法：同步培养法：能获得处于同一生长阶段的群体细胞的培养方法。能获得处于同一生长阶段的群体细胞的培养方法。获得同步生长的方法（同步培养的方法）：获得同步生长的方法（同步培养的方法）：离心分离法离心分离法过滤分离法过滤分离法硝酸纤维素滤膜法硝酸纤维素滤膜法获得同步生长的方法主要有两类：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。与正常细胞周期不同的周期变化。机械法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选机械法：选择性过滤、梯度离心

15、。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。择，不影响细胞代谢。机械法机械法硝酸纤维素滤膜硝酸纤维素滤膜 法：法：原理：一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔滤膜上。原理：一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔滤膜上。步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，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，即为同步培养。得到刚刚分裂下来的新生细胞，即为同步培养。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学评价不同的抗菌物质对微生物产生抑评价不同的抗菌物质对微

16、生物产生抑制制( (或杀死或杀死) )作用的效果；作用的效果；客观地反映微生物生长的规律；客观地反映微生物生长的规律；评价培养条件、营养物质等对评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；微生物生长的影响；微微生生物物生生长长的的测测定定6.1.36.1.3微生物生长的测定方法微生物生长的测定方法微生物的生长繁殖及其控制微生物的生长繁殖及其控制描述不同种类、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标。一、微生物细胞数目的测定法一、微生物细胞数目的测定法直接法直接法血球计数板血球计数板涂片计数法涂片计数法间接法间接法涂布平

17、板法和倾倒平板技术涂布平板法和倾倒平板技术膜过滤法膜过滤法（活菌计数法）（活菌计数法）（死、活菌不分）（死、活菌不分）比浊法比浊法微生物的生长繁殖及其控制微生物的生长繁殖及其控制血细胞计数板血细胞计数板直接法直接法血球计数板法血球计数板法采用细菌计数板或血球计数板，显微镜下直接计数采用细菌计数板或血球计数板，显微镜下直接计数 （计算一定容积里样品中微生物的数量）。（计算一定容积里样品中微生物的数量）。缺点：缺点：不能区分死菌与活菌；不能区分死菌与活菌；需要相对高的细菌浓度需要相对高的细菌浓度. . 用血细胞计数板在显微镜下直接计数是一种常用血细胞计数板在显微镜下直接计数是一种常用的微生物计数方

18、法。血细胞计数板是一块特制的用的微生物计数方法。血细胞计数板是一块特制的厚载玻片，其上由四条槽构成三个平台，中间较宽厚载玻片，其上由四条槽构成三个平台，中间较宽的平台又被一短横槽隔成两半，每一边的平台上各的平台又被一短横槽隔成两半，每一边的平台上各刻有一个方格网，每个方格网共分为刻有一个方格网，每个方格网共分为9 9个大方格，中个大方格，中间的大方格即为计数室。间的大方格即为计数室。大格大格（计数（计数室）室）血细胞计数板血细胞计数板 计数室的刻度一般计数室的刻度一般有两种规格，一种是一有两种规格，一种是一个大方格分成个大方格分成1616个中方个中方格，每个中方格又分成格，每个中方格又分成25

19、25个小格（即个小格（即16x2516x25），），另一种是一个大方格分另一种是一个大方格分成成2525个中方格，每个中个中方格，每个中方格又分为方格又分为1616个小方格个小方格（即（即25162516）。）。*1 1大格大格=16=16中格中格 =16 X 25=16 X 25小格小格 =400=400小格小格#1 1大格大格=25=25中格中格 =25 X 16=25 X 16小格小格 =400=400小格小格 但无论是哪一种规格的计数板，每一但无论是哪一种规格的计数板，每一个大方格中的小方格都是个大方格中的小方格都是400400个，每一个大个，每一个大方格边长为方格边长为1 mm1 m

20、m，则每一个大方格的面积，则每一个大方格的面积为为1 mm1 mm2 2，盖上盖玻片后，盖玻片与载玻片，盖上盖玻片后，盖玻片与载玻片之间的高度为之间的高度为0.1mm0.1mm，所以，所以计数室的容积为计数室的容积为0.1 mm0.1 mm3 3 。 计数时，计数时，如果使用如果使用16251625的计数板的计数板，要按对角线方，要按对角线方位取左上、左下、右上、右下上述位取左上、左下、右上、右下上述4 4个中格进行计数；个中格进行计数；如如果使用果使用25162516规格的计数板，规格的计数板，则除了计数上述则除了计数上述4 4个中格外，个中格外，还要计数中央的还要计数中央的1 1个中格。分

21、别按下述公式计算出酵母细个中格。分别按下述公式计算出酵母细胞数。胞数。 * （1 1）16251625格的血细胞计数板计算公式：格的血细胞计数板计算公式： 1 1 mLmL酵母细胞数酵母细胞数=A/41610=A/416104 4稀释倍数稀释倍数 （2 2）25162516格的血细胞计数板计算公式：格的血细胞计数板计算公式： 1mL 1mL 酵母细胞数酵母细胞数= A/52510= A/525104 4稀释倍数稀释倍数 #菌种：酿酒酵母（菌种：酿酒酵母（SaccharomycesSaccharomyces cerevisiaecerevisiae）。）。仪器：显微镜，血球计数板等。仪器：显微镜

22、，血球计数板等。其他：盖玻片，生理盐水，吸管，吕氏美蓝染液，其他：盖玻片，生理盐水，吸管，吕氏美蓝染液，擦镜纸，吸水纸等。擦镜纸，吸水纸等。 1.1.菌悬液的制备菌悬液的制备: :稀释稀释稀释程度以中格平均有稀释程度以中格平均有15152020个酵母为宜，可采用个酵母为宜，可采用1010倍系列稀释法。倍系列稀释法。2.2.镜检血细胞计数板：镜检血细胞计数板：确证计数室上无污物或黏附的微确证计数室上无污物或黏附的微生物细胞后才可使用。生物细胞后才可使用。3.3.加菌悬液样品加菌悬液样品: :盖上盖玻片盖上盖玻片吸管吹吸均匀吸管吹吸均匀吸取吸取菌悬液菌悬液（计数板一侧中间平台与盖玻片接触的边缘）（

23、计数板一侧中间平台与盖玻片接触的边缘）滴一小滴菌液滴一小滴菌液，让菌液沿缝隙靠毛细渗透作用自动进入，让菌液沿缝隙靠毛细渗透作用自动进入计数室，用吸水纸吸去多余菌液。计数室，用吸水纸吸去多余菌液。4.4.显微镜计数显微镜计数: :加样后静止加样后静止5 5 minmin置于显微镜载物台上置于显微镜载物台上先用低倍镜找到计数室所在先用低倍镜找到计数室所在位置位置然后换成高倍镜进行然后换成高倍镜进行计数计数（计数时，对位于线上酵计数时，对位于线上酵母菌，可采取只记数两条边的母菌，可采取只记数两条边的办法，当酵母菌芽体达到母细办法，当酵母菌芽体达到母细胞大小的二分之一时，可记作胞大小的二分之一时，可记

24、作两个细胞两个细胞）。）。注意事项 5.5.计数完毕计数完毕，将计数板在水龙头下冲洗干净，切勿用硬，将计数板在水龙头下冲洗干净，切勿用硬物洗刷，洗完后自行晾干或用电吹风吹干。物洗刷，洗完后自行晾干或用电吹风吹干。 1.1.计数室内不可有气泡计数室内不可有气泡, ,否则将影响菌悬液随机分布而使否则将影响菌悬液随机分布而使计数产生误差。计数产生误差。2.2.为了减少误差，应避免计数时的重计或遗漏。为了减少误差，应避免计数时的重计或遗漏。3.3.直接镜检计数完毕，用蒸馏水冲洗计数板。洗后待其直接镜检计数完毕，用蒸馏水冲洗计数板。洗后待其自行凉干，或用电吹风吹干。自行凉干，或用电吹风吹干。 直接法直接

25、法 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 0.01ml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 稀释稀释倍数倍数微微微微 生生生生 物物物物 学学学学直接法直接法 比浊法比浊法原理原理: :在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比

26、，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，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密度，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。就可反应出菌液的浓度。特点：快速、简便；特点：快速、简便；但易受干扰。但易受干扰。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学间接计数法间接计数法( (活菌计数活菌计数) )平板菌落计数法平板菌落计数法微微微微 生生生生 物物物物 学学学学间接计数法间接计数法( (活菌计数活菌计数) ) 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常用该法测定含菌量较少的空气和

27、水中的微生物数目。微生物数目。 将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、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，醋酸纤维薄膜）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，可求出取下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。样品中所含菌数。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学测生长量测生长量重量法重量法二、测生长量二、测生长量 将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离出来将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离出来, ,然后烘然后烘干干( (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、称

28、重。一般干重为湿重的湿重的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。举举例例：大大肠肠杆杆菌菌一一个个细细胞胞一一般般重重约约10121013g，液液体体培培养养物物中中细细胞胞浓浓度度达达到到2109个个/ml时时，100ml培培养养物物可可得得1090mg干干重重的的细胞。细胞。以生物量为指标测定微生物的生长以生物量为指标测定微生物的生长重量法重量法生理指标法生理指标法（碳、氮含量法，其它生理指标）（碳、氮含量法，其它生理指标）微微微微 生生生生 物物物物 学学学学

29、测生长量测生长量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，而氮是蛋白质的主要成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。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%12.5%，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，就可测得粗蛋，就可测得粗蛋白的含量。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、

30、产耗氧量、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。酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学6.2 微生物的生长规律微生物的生长规律6.2.16.2.1单细胞微生物的典型生长曲线单细胞微生物的典型生长曲线生长曲线生长曲线定量描述液体培养基中微生物群体生长定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的实验曲线。规律的实验曲线。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。以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长以细菌为例

31、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。规律，其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、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。分裂直至死亡的整个动态变化过程。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学将少量单细胞的纯培养，接种到一恒定容积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，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，测细菌细胞数目。以培每隔一定时间取样，测细菌细胞数目。以培养时间为横坐标，以细菌细胞数目的对数为养时间为横坐标，以细菌细胞数目的对数为纵坐标，绘制所得

32、的曲线。纵坐标，绘制所得的曲线。生长曲线的制作生长曲线的制作微微微微 生生生生 物物物物 学学学学典型的生长曲线典型的生长曲线 （Growth curve）延延滞滞期期指指数数期期稳定期稳定期衰亡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（growth race constant）不同不同 单位时间内分裂的次数（单位时间内分裂的次数（R R） 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。特点：特点：生长速率常数生长速率常数R= 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，

33、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、抗生素等理对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等理化因素）化因素）.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l延滞期（延滞期（lag phase）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，

34、其延迟期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；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迟期接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用种子（发酵工业上一般采用种子: :发酵培养基发酵培养基=1:10,v/v=1:10,v/v的接种的接种量）；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长的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；延滞期比在合成培养基上生长时短；接种后培养基成分接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使有较大变化时，会使延滞期加长，所以

35、发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近。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：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；在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；采取的采取的缩短缩短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，在种子培养基中加入发酵培养基的调整培养基的成分，在种子培养基中加入发酵培养基的某些成分。某些

36、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微微微微 生生生生 物物物物 学学学学现象：现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。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；细胞进行平衡生长，细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较菌体大小、形态、生理特征等比较一致；一致；酶系活跃，代谢最旺盛酶系活跃，代谢最旺盛.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l指数期（指数期（logarithmic phaseloga

37、rithmic phase）影响因素：影响因素：微微微微 生生生生 物物物物 学学学学由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最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；适菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；是生理代谢及是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察遗传研究或进行染色、形态观察等等的良好材料的良好材料;发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度密度;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.应用意义：应用意义：微微微微 生生生生 物物物物 学学学学l稳定期（稳定期（stationa

38、ry phase）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生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值。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，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢。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。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，一，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。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

39、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。又称：恒定期或最高生长期又称：恒定期或最高生长期微微微微 生生生生 物物物物 学学学学1 1）对以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物为目的的某些）对以生产菌体或与菌体生长相平行的代谢产物为目的的某些发酵生产来说，稳定期是产物的最佳收获期（即稳定期细胞数发酵生产来说，稳定期是产物的最佳收获期（即稳定期细胞数目及产物积累达到最高）目及

40、产物积累达到最高） ；2 2）通过对稳定期到来原因的研究，还促进了连续培养原理的提）通过对稳定期到来原因的研究，还促进了连续培养原理的提出和工艺、技术的创建。如补充营养物质（补料）；调出和工艺、技术的创建。如补充营养物质（补料）；调pHpH；调调整温度等整温度等 3 3）对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物测定来说，稳定期）对维生素、碱基、氨基酸等物质进行生物测定来说，稳定期是产物的最佳收获期。是产物的最佳收获期。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 Y=x x0C0 C=x x0C0应用意义：应

41、用意义：生长产量常数（生长产量常数（Y Y，或生长得率，或生长得率，growth yieldgrowth yield）：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（葡萄糖）菌体，需某营养物（葡萄糖）1010g g。根据产量常数可确定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 l衰亡期（衰亡期（decline phasedecline phase）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，群体细胞死亡数增加，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，出现中的活菌数目急剧下降，出现“负生长负生长”。细胞内颗粒

42、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。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大超过合成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代谢，继而导致菌体的死亡

43、微微微微 生生生生 物物物物 学学学学 微生物的生长曲线，反映一种微生物在一定微生物的生长曲线，反映一种微生物在一定的生活环境中（如试管、摇瓶、发酵罐）生长繁的生活环境中（如试管、摇瓶、发酵罐）生长繁殖和死亡的规律。殖和死亡的规律。它既可作为营养物和环境因素它既可作为营养物和环境因素对生长繁殖影响的理论研究指标，也可用为调控对生长繁殖影响的理论研究指标，也可用为调控微生物生长代谢的依据，以指导微生物生产实践。微生物生长代谢的依据，以指导微生物生产实践。 根据发酵目的的不同，确定在微生物发酵的根据发酵目的的不同，确定在微生物发酵的不同时期进行收获，微生物生长曲线可以用于指不同时期进行收获，微生物

44、生长曲线可以用于指导微生物发酵工程中的工艺条件优化以获得最大导微生物发酵工程中的工艺条件优化以获得最大的经济效益。的经济效益。生长曲线的指导意义生长曲线的指导意义:微微微微 生生生生 物物物物 学学学学 生长的数学模型生长的数学模型 任何一数学公式所表示的数学关系，只要能反映客观物质的任何一数学公式所表示的数学关系，只要能反映客观物质的运动规律，都可视其为运动规律，都可视其为数学模型数学模型。利用数学公式来表达微生物系。利用数学公式来表达微生物系统的某些定量关系，该数学公式便是此系统的数学模型。统的某些定量关系，该数学公式便是此系统的数学模型。 指数生长期中微生物生长是平衡生长，即微生物细胞数

45、量呈指数生长期中微生物生长是平衡生长，即微生物细胞数量呈指数增加和细胞各成分按比例增加。因此指数生长期中微生物的指数增加和细胞各成分按比例增加。因此指数生长期中微生物的生长可用数学模型表示：生长可用数学模型表示： dN/dt=NN N：每毫升培养液中细胞的数量；每毫升培养液中细胞的数量；：比生长速率，即每单位数量的细胞或物质在单位时间（比生长速率，即每单位数量的细胞或物质在单位时间（h h）内增加的量；内增加的量；t t：培养时间（培养时间（h h） 微微微微 生生生生 物物物物 学学学学对对dN/dtdN/dt=N=N积分，得积分，得lnNlnNt t-lnN-lnN0 0= (t= (t1

46、 1-t-t0 0) )将上式转换成以将上式转换成以1010为底的对数：为底的对数：(t(t1 1-t-t0 0) )lgNlgNt t-lgN-lgN0 0= =2.303例如：例如： t t0 0时每毫升培养液中细胞数为时每毫升培养液中细胞数为10104 4（N N0 0），经过），经过4 4h h培培养后该培养液中细胞数量增加到每毫升养后该培养液中细胞数量增加到每毫升10108 8（N Nt t），则此条件），则此条件下该菌的比生长速率为：下该菌的比生长速率为：=lgNlgNt t-lgN-lgN0 0t t1 1-t-t0 02.303= =8-48-44 2.303/h =2.303

47、 =2.303 /h 说明该菌在此条件下说明该菌在此条件下, ,每个微生物细胞以每小时增加每个微生物细胞以每小时增加2.3032.303个细胞个细胞的速度增加的速度增加微微微微 生生生生 物物物物 学学学学 指数生长可以用下式表示：指数生长可以用下式表示： N Nt t= N= N0 022n nN Nt t ,N ,N0 0 和和 t t 可由试验获得，可由试验获得， n n 可通过可通过上式计算得出，将等式两侧取对数得：上式计算得出，将等式两侧取对数得： lglg N Nt t = = lglg N N0 0 + nlg2 + nlg2式中：式中： N N0 0为起始细胞数目，为起始细胞数

48、目， N Nt t为指数生长某个时为指数生长某个时刻刻t t时的细胞数目，时的细胞数目， n n 为世代数为世代数u指数期繁殖代数指数期繁殖代数 n n=n nlg Nt- lg N0 lg26.2.2单细胞微生物的群体生长的主要参数单细胞微生物的群体生长的主要参数 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，一个世代所需的时间就是一个世代所需的时间就是代时（代时（eneration time, 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，时间，有时也称为有时也称为倍增时间倍增时间。右图表示的是一个细胞经过

49、若干代分裂后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，细的情况。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，因而被胞数目就增加一倍，呈指数增加，因而被称为称为指数生长指数生长，这，这就是就是单细胞群体生长的单细胞群体生长的特征。特征。G t / nu代时：代时：微微微微 生生生生 物物物物 学学学学例如：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1212，000000个（个（ B B ），），经经4 4h h （ t t ）后增加到后增加到4949，000000，000000个（个（ b b ），），这样，这样， n n (lg4.

50、9 (lg4.910107 7lg1.2lg1.210104 4）0.3010.3011212借助于借助于 n n 和和 t 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 G， G t / n在本例中，在本例中， G 460 / 12 20min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小时内共繁殖了小时内共繁殖了12代。代。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学 大肠杆菌在37的牛奶中每12.5min繁殖一代，假设牛奶消毒后，大肠杆菌的含量为1个/100ml，请问按国家标准（30000个/ml），该消毒牛奶在37下最多可存放多少时间？ =n nl

51、g Nt- lg N0 lg2G G / n / nlgNlgNt t-lgN-lgN0 0t t1 1-t-t0 0=t t1 1-t-t0 0lg2n n=lg3000000 - lg 10.30112.512.5=269min=4.5h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

52、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，在不同的生长另外，同一种微生物，在不同的生长条件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，因此它是微生物一种微生物的代时是恒定的，因此它是微生物菌种菌种的一个重要的一个重要特征特征。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学u生长速率常数生长速率常数生长速率常数生长速率常数R R R R单位时间内繁殖的代数单位时间内繁殖的代数R=R=1Gu迟缓时间迟缓时间迟缓时间

53、迟缓时间T T T T微生物在生长过程中，在实际条件下达到指数期微生物在生长过程中，在实际条件下达到指数期微生物在生长过程中，在实际条件下达到指数期微生物在生长过程中，在实际条件下达到指数期所需时间与理想条件（即无迟缓期）下达到指数生长所需时间与理想条件（即无迟缓期）下达到指数生长所需时间与理想条件（即无迟缓期）下达到指数生长所需时间与理想条件（即无迟缓期）下达到指数生长期所需时间之差。期所需时间之差。期所需时间之差。期所需时间之差。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学作用方式：影响微作用方式：影响微生物的生长速率生物的生长速率和总生长量和总生长量生长限制因子生长限制因子生长限制因子生长限制

54、因子：凡凡是处于较低浓度是处于较低浓度范围内，可影响范围内，可影响生长速率和菌体生长速率和菌体产量的营养物就产量的营养物就称生长限制因子称生长限制因子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单位数量微生物细胞或物质在单位时间内增加的量单位数量微生物细胞或物质在单位时间内增加的量单位数量微生物细胞或物质在单位时间内增加的量单位数量微生物细胞或物质在单位时间内增加的量u比生长速率比生长速率

55、比生长速率比生长速率= m（S/(Ks+S)） 基质浓度很小时，比生长速率和基质浓度成正比基质浓度很小时，比生长速率和基质浓度成正比基质浓度很大时，细菌以最大比生长速率生长基质浓度很大时，细菌以最大比生长速率生长莫诺经验公式莫诺经验公式:Monod公式只适用于单个限制性营养物质的情况。6.2.36.2.3连续培养连续培养（continuous culturecontinuous culture）分批培养分批培养（batch culturebatch culture） ：将微生物置于一定容积的：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。不再补充和更定量的培养基中培养，培养基一次

56、性加入。不再补充和更换，最后一次性收获。换，最后一次性收获。连续培养连续培养（continuous culturecontinuous culture） ：在微生物培养的过：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体及代程中，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，让培养的微生物长时间地处于对数生长谢产物的发酵液，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速度和代谢活性处于某种稳定状期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。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期到来原：由于对典型生长曲线中稳定期到来原因

57、的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而发展出现因的认识，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。在的连续培养技术。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学原理：当微生物在单批培养方式下生长达到指数期后期时，原理：当微生物在单批培养方式下生长达到指数期后期时，一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流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，其中的微生物就能方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，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。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

58、 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 一、连续培养原理一、连续培养原理微微微微 生生生生 物物物物 学学学学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

59、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：连续发酵罐二、连续培养器的类型二、连续培养器的类型微微微微 生生生生 物物物物 学学学学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生长速：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。率恒定的方法。 原理：原理：通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、生长因通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、生长因子等）子等） ，使其始终成为生长限制因子，而达到控制培养液，使其始终成为生长限制因子，而达到控制培养液流速保持不变，并使微生物始终在

60、低于其最高生长速率条流速保持不变，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。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，控制微生物生长速率。菌，控制微生物生长速率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。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微微微微 生生生生 物物物物 学学学学恒化器恒化器Chemostat 或或bactogen概念：概念：通过调节培养基流速，使培通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续培养方法。养液浊度保持恒定的连续培养方法。原理原理：通过调

61、节新鲜培养基流入的：通过调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速度来速度和培养物流出的速度来维持菌维持菌浓度不变浓度不变,即浊度不变即浊度不变。主要采用恒。主要采用恒浊器，当浊度高时，使新鲜培养基浊器，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培的流速加快，浊度降低，则减慢培养基的流速。养基的流速。特点：特点：基质过量，微生物始终以最基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，并可在允许范围高速率进行生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺复内控制不同的菌体密度；但工艺复杂，烦琐。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

62、、生产与菌体生长相平行体、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。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学装置装置控制对象控制对象培养基培养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）无限制无限制生长因生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）有限制有限制生长因生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

63、恒浊器与恒化器的比较微微微微 生生生生 物物物物 学学学学连续发酵（连续发酵（continuous fermentation）的优缺点的优缺点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

64、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。微微微微 生生生生 物物物物 学学学学 微生物与所处的环境之间具有复杂的相互影响和相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：一方面互作用：一方面,各种各样的环境因素对微生物的生长各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响，另一方面和繁殖有影响，另一方面,微生物生长繁殖也会影响和微生物生长繁殖也会影响和改变环境。研究环境因素与微生物之间的关系，可以通改变环境。研究环境因素与微

65、生物之间的关系，可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面过控制环境条件来利用微生物有益的一面,同时防止它同时防止它有害的一面。有害的一面。6.3 6.3 环境因素对微生物的影响环境因素对微生物的影响影响微生物生长的外界因素很多，除了前面讲过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。的营养因素之外，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

66、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，最终影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞物质合成。影响细胞物质合成。影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利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，不利于物于物质的运输，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。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。6.3.1温度对微生物生长的影响温度对微生物生长的影

67、响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-10 100 极端下限为极端下限为-30 ，极端上限为，极端上限为105150 但对于特定的某一种微生物但对于特定的某一种微生物：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，

68、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）微生

69、物类型微生物类型生长温度范围生长温度范围/分分 布布 区区 域域最低最低最适最适最高最高嗜冷微生物嗜冷微生物嗜温微生物嗜温微生物嗜热微生物嗜热微生物专性嗜冷型专性嗜冷型兼性嗜冷型兼性嗜冷型嗜温型嗜温型体温型体温型地球两极地球两极海洋、冷泉、冷藏食品海洋、冷泉、冷藏食品腐生环境腐生环境寄生环境寄生环境温泉、堆肥、土壤温泉、堆肥、土壤-12-125-155-1515-2015-2010102020-5-50 0252530302020353540404545101020203535404040404545微微微微 生生生生 物物物物 学学学学菌菌 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

70、积产物温度 （ ） （ ） （ ） 嗜热链球菌嗜热链球菌 374737乳酸链球菌乳酸链球菌3440产细胞：产细胞：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分段控制温度分段控制温度的方的方法，其青霉素产量比始终在法，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

71、：分段控制方式：05小时，小时，30 ；540小时，小时，25 ；40125小时，小时，20 ；125165小时，小时，25 。不同生理生化过程的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最适生长温度最适生长温度 发酵速率或累积代谢产物最高时的培养温度。发酵速率或累积代谢产物最高时的培养温度。发酵速率或累积代谢产物最高时的培养温度。发酵速率或累积代谢产物最高时的培养温度。微生物对氧的需要和耐受力在不同的微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系

72、关系, ,可把它们分为几种类群可把它们分为几种类群: : 6.3.2氧气对微生物生长的影响氧气对微生物生长的影响专性好氧菌专性好氧菌: :微好氧菌：微好氧菌：耐氧厌氧菌：耐氧厌氧菌：( (专性专性) )厌氧菌：厌氧菌：好氧菌好氧菌兼性厌氧菌兼性厌氧菌厌氧菌厌氧菌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专性好氧菌（专性好氧菌（strict aerobe）必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸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，细胞含有超氧化物歧链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧化物歧化酶（化酶（SOD，superoxide dism

73、utase）和过氧化氢酶。和过氧化氢酶。在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能；细胞含有或无氧呼吸产能；细胞含有SOD和和过氧化氢酶。过氧化氢酶。微好氧菌（微好氧菌（microaerophilic bacteria）只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸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，链并以氧为最终氢受体而产能，兼性好氧菌（兼性好氧菌（facultative aerobe）耐氧菌（耐氧菌（aerotolerant

74、anaerobe）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和过氧化物酶，但缺乏过氧化和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。氢酶。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

75、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。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

76、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

77、氧菌的氧毒害机制厌氧菌的氧毒害机制 SOD学说：学说：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H2O + O22 O2 + 2H+O2 + H2O22H2O12SOD好氧生物好氧生物和耐氧细菌和耐氧细菌O2 + eO2 ( O2 )超氧阴离子在细胞内可由酶促或非酶促形成。超氧阴离子在细胞内可由酶促或非酶促形成。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超氧物阴离

78、子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过氧化氢酶过氧化氢酶 好氧生物好氧生物过氧化物酶过氧化物酶 NADH2NAD耐氧菌耐氧菌在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证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。不同微生物的生长。不同微生物的生长。不同微生物的生长。培养好氧微生

79、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。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。可深层静止培养。可深层静止培

80、养。影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，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。6.3.3 pH6.3.3 pH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

81、值对微生物生长的影响对微生物生长的影响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都有微生物都有微生物能生长。但是绝大多数种类都生活在能生长。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。低于低于最最低、或低、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导致死亡。值时，微生物生长受抑制或导致死亡。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根据微生物生长根据微生物生长的最适的

82、最适的最适的最适pH值值，将微生物分为：，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，中性微生物：绝大多数细菌，一部分真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

83、 acidophilus 嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌 4.04.6 5.86.6 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 7.0 7.88.6 9.4Acetobacter aceti 醋化醋杆菌醋化醋杆菌 4.04.5 5.46.3 7.08.0Staphylococcus aureus 金黄葡球菌金黄葡球菌 4.2 7.07.5 9.3Chlorobium limicola 泥生绿菌泥生绿菌

84、 6.0 6.8 7.0Thurmus aquaticus 水生栖热菌水生栖热菌 6.0 7.57.8 9.5Aspergillus niger 黑曲霉黑曲霉 1.5 5.06.0 9.0一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 3.0 5.06.0 8.0不同微生物的生长pH值范围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，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，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，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，对对对对pHpH值的要求也不同。值的要求也不同。值的要求也不同。值的

85、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

86、.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值与代谢产物合成的最适值与代谢产物合成的最适pHpH值值三、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环境虽然微生物生活的环境pH值范围较宽，但是其细值范围较宽，但是其细胞内的胞内的pH值却相当稳定，一般都接近中性。值却相当稳定，一般都接近中性。这种维持细胞内稳定中性这种维持细胞内稳定中性pH值的特性能够保持细值的特性能够保持细

87、胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶所需胞内各种生物活性分子的结构稳定和细胞内酶所需要的最适要的最适pH值。值。微生物微生物胞内酶胞内酶的最适的最适pHpH值一般为值一般为中性，中性，胞外酶胞外酶的最适的最适pH值接近环境值接近环境pH值。值。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。微生物在生长过程中也会使外界环境的微生物在生长过程中也会使外界环境的pH

88、pH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)2SO4 H2SO4），）， pHpH硝酸盐吸收硝酸盐吸收(NaNO3 NaOH)， pHpHNH4+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：微生物是一把双刃剑6.4 6.4 微生物生长繁殖的控

89、制微生物生长繁殖的控制微生物会造成哪些危害？微生物会造成哪些危害？n食品与工农业产品的腐败变质食品与工农业产品的腐败变质n污染：实验室、发酵工业污染：实验室、发酵工业n致病菌致病菌控制有害菌的措施控制有害菌的措施抑制抑制除菌除菌杀灭杀灭消毒消毒（部分杀灭）（部分杀灭）灭菌灭菌（彻底杀灭）（彻底杀灭）溶菌溶菌杀菌杀菌 化疗化疗（抑制宿主体内病原菌）（抑制宿主体内病原菌）防腐防腐（抑制霉腐微生物）（抑制霉腐微生物）杀灭 灭菌：杀菌溶菌灭菌：杀菌溶菌 消毒：仅杀死病原菌消毒：仅杀死病原菌抑制 防腐：抑制霉腐微生物防腐：抑制霉腐微生物 化疗：抑制宿主内的病原菌化疗：抑制宿主内的病原菌控制有害微生物的基

90、本概念控制有害微生物的基本概念灭菌：灭菌：采用采用强理化因素强理化因素使物体内外的使物体内外的一切微生物一切微生物永远永远丧失其生长繁殖能力丧失其生长繁殖能力的措施。的措施。无菌：无菌：不存在活菌。不存在活菌。无菌操作无菌操作：采取防止一切微生物进入某一范围的：采取防止一切微生物进入某一范围的方法。多指微生物实验和外科手术的操作过方法。多指微生物实验和外科手术的操作过程。程。（一）灭菌（一）灭菌（一）灭菌（一）灭菌 消毒：消毒：采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部病原微生物的方法,并不一定能杀死含芽孢的细菌或非病原微生物。 用以消毒的化学药物称为消毒剂。 方法：70酒精消毒、巴氏消毒法等

91、（二）消毒（二）消毒（二）消毒（二）消毒防腐：采用某种理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，即通过抑制菌作用防止食品、生物制品等发生霉腐的措施。（三）防腐（三）防腐低温：低温：利用利用4以下的各种低温以保藏食物、药品、菌种等。以下的各种低温以保藏食物、药品、菌种等。缺氧：缺氧：在密闭容器中加入除氧剂，如铁粉。真空保藏也是比较常用的方法。在密闭容器中加入除氧剂，如铁粉。真空保藏也是比较常用的方法。干燥：干燥：采用晒干或红外线干燥保藏粮食、食品等，或在密封条件下用吸湿剂采用晒干或红外线干燥保藏粮食、食品等，或在密封条件下用吸湿剂也可达到防霉作用。也可达到防霉作用。高渗：高渗：通过盐渍或糖渍达到高渗

92、。通过盐渍或糖渍达到高渗。高酸度：高酸度：如泡菜、酸菜等。如泡菜、酸菜等。防腐剂：防腐剂：苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸等苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸等防腐的措施防腐的措施化疗：利用具有高度利用具有高度选择毒力即对病原菌具高即对病原菌具高度毒力而对其宿主基本无害的化学物质来度毒力而对其宿主基本无害的化学物质来抑制宿主体内病原微生物的生长繁殖，借以治疗该，借以治疗该宿主传染病。宿主传染病。化学治疗剂：磺胺类、抗生素、生物药物素磺胺类、抗生素、生物药物素若干中草药中有效成分等。若干中草药中有效成分等。（四）化疗（四）化疗（四）化疗（四）化疗高温灭菌（消毒）高温灭菌（消毒）法法是最常用的是最常用的物理方法。高

93、温可物理方法。高温可引起蛋白质、核酸引起蛋白质、核酸等活性大分子氧化等活性大分子氧化或变性失活而导致或变性失活而导致微生物死亡。微生物死亡。 6.4.16.4.1常用控制微生物生长繁殖的物理因素常用控制微生物生长繁殖的物理因素一、温度一、温度干热灭菌法（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

94、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、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

95、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。 湿热法湿热法( (moist moist heatsterilizationheatsterilization) ) ：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。

96、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（1 1kg/cmkg/cm2 2或或1515磅磅/ /英寸英寸2 2）维持）维持1515-20-20minmin。 112 112（0 0.5.5kg/cmkg/cm2 2或或8 8磅磅/ /英寸英寸2 2）2020- -3 30 0minmin。 11 115 5（0.750.75kg/cmkg/cm2 2或或1111磅磅/ /英寸英寸2 2）2020- -3 30 0minmin。应根据灭菌物

97、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。 高高高高 压压压压 蒸蒸蒸蒸 汽汽汽汽 灭灭灭灭 菌菌菌菌 锅锅锅锅注意事项：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。灭菌结束，趁热取出物品。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

98、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 过滤除菌法过滤除菌法 加入螯合剂加入螯合剂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

99、1515min30minmin30min，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原微生物，这样既保持用较低的温度来杀死其中的病原微生物，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3030minmin，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

100、 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):):让液体食品停让液体食品停留在留在140140左右左右3-43-4s s，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

101、至2020。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15-6015-60minmin，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

102、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。影响加压蒸汽灭菌效果的因素影响加压蒸汽灭菌效果的因素高压蒸汽灭菌器中温度与压力的关系高压蒸汽灭菌器中温度与压力的关系高压蒸汽灭菌器中温度与压力的关系高压蒸汽灭菌器中温度与压力的关系 压力压力温度温度()()公斤公斤/ /厘米厘米2 2排除冷空气排除冷空气不排除冷空气不排除冷空气0.350.350.700.701.051.051.411.411.761.762.002.00109.0109.0115.5115.5121.5121.5126.5126.5131.5131.513

103、4.6134.672729090100100109109115115121121灭菌锅内空气的排除程度验证灭菌锅内空气的排除程度验证灭菌锅内空气的排除程度验证灭菌锅内空气的排除程度验证灭菌锅上同时装有灭菌锅上同时装有压力表和温度计压力表和温度计将待测将待测气体通过橡胶管引入深层冷水中气体通过橡胶管引入深层冷水中灭菌后知道：灭菌后知道：在灭菌后要知道当时的灭菌温度是多在灭菌后要知道当时的灭菌温度是多少，可在灭菌的同时，采取以下方法进行验证：少，可在灭菌的同时，采取以下方法进行验证：1 1、放入耐热性较强的试验菌种、放入耐热性较强的试验菌种嗜热脂肪芽孢杆嗜热脂肪芽孢杆菌，灭菌后，在适宜的培养基中进

104、行培养，看它是菌，灭菌后，在适宜的培养基中进行培养，看它是否被杀死；否被杀死；2 2、放入硫磺、放入硫磺( (熔点熔点115)115)、乙酰替苯胺、乙酰替苯胺(116) (116) 或脱或脱水琥珀酸水琥珀酸(120)(120)等结晶，看其是否熔化等。等结晶，看其是否熔化等。低温低温低温是通过降低酶反应速度使微生物生长低温是通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制。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-10-10左右的冷冻温度较左

105、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。低温抑菌低温抑菌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留在一侧，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。从而达到灭菌的目的。但不能除去病毒。实验室中常用的滤器：实验室中常用的滤器：滤膜过滤器

106、、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 、0.45 m 。应用：对于含酶、血清、维生素和氨基酸等热敏物质除菌。应用：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、过滤除菌法水活度：在相同的温度、压力下，体系中溶液的水活度：在相同的温度、压力下，体系中溶液的水的蒸汽压与纯水的蒸汽压之比水的蒸汽压与纯水的蒸汽压之比

107、,即即a=p/p0.微生物生长的水活度范围微生物生长的水活度范围 ： a=0.630.99 各种微生物生长的最低水活度值各种微生物生长的最低水活度值 微生物最低 a 值值 微生物最低 a值值一般细菌一般酵母菌一般霉菌 0.90 0.88 0.80 嗜盐细菌干生性霉菌耐渗透压酵母 0.75 0.65 0.63三、水分三、水分渗透压和干燥都涉及到水分含量和水活度，它渗透压和干燥都涉及到水分含量和水活度，它们对微生物的生长都有很大的影响。们对微生物的生长都有很大的影响。干燥抑制微生物生长或造成其死亡的原因：干燥抑制微生物生长或造成其死亡的原因：干燥能引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类干燥能引起微生物

108、细胞内蛋白质的变性和盐类等物质浓度提高，从而抑制生长或造成微生物等物质浓度提高，从而抑制生长或造成微生物死亡死亡干燥对微生物的影响干燥对微生物的影响: :细胞内溶质浓度与胞外溶液的溶质浓度相等时，为细胞内溶质浓度与胞外溶液的溶质浓度相等时，为等渗溶液等渗溶液,溶液的溶质浓度高于胞内溶质浓度为高溶液的溶质浓度高于胞内溶质浓度为高渗溶液渗溶液,溶液的溶质浓度低于胞内溶质浓度为低渗溶液的溶质浓度低于胞内溶质浓度为低渗溶液溶液.在等渗溶液中在等渗溶液中,微生物的活动保持正常微生物的活动保持正常,细胞外形不细胞外形不变变在高渗溶液中在高渗溶液中,细胞易失水细胞易失水,脱水后发生质壁分离脱水后发生质壁分离

109、,生长受抑制或死亡生长受抑制或死亡.(盐渍和糖渍保藏食品盐渍和糖渍保藏食品)在低渗溶液中在低渗溶液中,细胞吸水膨胀细胞吸水膨胀,甚至导致细胞破裂死甚至导致细胞破裂死亡亡.渗透压对微生物的影响渗透压对微生物的影响细菌中的嗜盐菌：细菌中的嗜盐菌：能在能在15%30%的盐溶液中生长，主要分布在盐湖、死海、的盐溶液中生长，主要分布在盐湖、死海、海水和盐场及腌渍菜中。又分为：海水和盐场及腌渍菜中。又分为：o低嗜盐菌：能在低嗜盐菌：能在2%5% 盐溶液中生长盐溶液中生长o中嗜盐菌：中嗜盐菌： 5%20%o 极端嗜盐菌：极端嗜盐菌： 20%30% 高糖环境下生长的微生物：高糖环境下生长的微生物：o 花蜜酵母

110、菌和某些霉菌能在花蜜酵母菌和某些霉菌能在60%80% 的糖溶液中生长的糖溶液中生长o产甘油的耐高渗酵母能在产甘油的耐高渗酵母能在20%40%的糖蜜中生长的糖蜜中生长微生物对干燥的抵抗力与以下因素有关：微生物对干燥的抵抗力与以下因素有关：v温度：温度： 在相同的干燥环境下，温度高，微生物易在相同的干燥环境下，温度高，微生物易死亡，死亡，而在低温下不易死亡（例如冷冻干燥保藏菌种）而在低温下不易死亡（例如冷冻干燥保藏菌种）v干燥速度：干燥速度：干燥速度快，微生物不易死亡，反之，干燥速度快，微生物不易死亡，反之，易死亡易死亡v基质：基质：在不同基质中对干燥的抵抗力不同，含有在不同基质中对干燥的抵抗力不

111、同，含有糖、淀粉、蛋白质等物质时，不易死亡。糖、淀粉、蛋白质等物质时，不易死亡。v微生物种类及生长时期：微生物种类及生长时期：产荚膜菌比不产荚膜菌产荚膜菌比不产荚膜菌抗性强；小型、厚壁细胞的微生物比长型、薄壁细抗性强；小型、厚壁细胞的微生物比长型、薄壁细胞的微生物抗性强；细菌的芽孢、真菌的孢子比营胞的微生物抗性强；细菌的芽孢、真菌的孢子比营养细胞抗干燥性很强；老龄菌比幼龄菌抗性强。养细胞抗干燥性很强；老龄菌比幼龄菌抗性强。辐射：辐射：是能量通过空间传递的一种物理是能量通过空间传递的一种物理现象。现象。与微生物有关的辐射：与微生物有关的辐射：电磁辐射：电磁辐射：可见光、紫外光，可见光、紫外光，电

112、离辐射：电离辐射：、射线射线 。四、辐射四、辐射可见光：可见光：波长在波长在400800400800nmnm的电磁辐射为可见光。的电磁辐射为可见光。大部分微生物不需要光，少数菌需要光作大部分微生物不需要光，少数菌需要光作为能源。为能源。一般来讲，可见光对大多数化能微生物没一般来讲，可见光对大多数化能微生物没有影响，但是，太强或连续长时间照射也有影响，但是，太强或连续长时间照射也会导致微生物死亡（光氧化作用）。会导致微生物死亡（光氧化作用）。电磁辐射：电磁辐射： 波长在波长在100 400100 400nmnm的电磁辐射为紫外线。的电磁辐射为紫外线。紫外线杀菌或诱变原理：紫外线杀菌或诱变原理：紫

113、外线紫外线作用于作用于DNADNA ，使其产生胸腺嘧啶二聚体，使其产生胸腺嘧啶二聚体，引起引起DNADNA结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成造成微生物微生物变异或死亡。变异或死亡。紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧有杀菌作用。放的原子氧有杀菌作用。其中波长在其中波长在260 280260 280nmnm处的紫外线处的紫外线杀菌力最强。杀菌力最强。主要因为核酸（主要因为核酸（DNADNA、RNARNA）的吸收峰为的吸收峰为260260nmnm，蛋白质的吸收峰为蛋白质的吸收峰为280280nmnm。紫外线

114、（）紫外线（）光复活现象：光复活现象：经紫外线照射的微生物，在可见光下，光可经紫外线照射的微生物，在可见光下，光可以激活以激活DNADNA修复酶，该酶能修复修复酶，该酶能修复DNADNA上的损伤，使微生物的突上的损伤，使微生物的突变率或死亡率下降。变率或死亡率下降。微生物对紫外线的抵抗力与以下因素有关：微生物对紫外线的抵抗力与以下因素有关：照射时间：照射时间：照射时间长，死亡率高。照射时间长，死亡率高。照射强度：照射强度：照射强度大，死亡率高。照射强度大，死亡率高。微生物种类及生长阶段：微生物种类及生长阶段：革兰氏阳性菌比阴性菌抗性强；革兰氏阳性菌比阴性菌抗性强；多倍体比单倍体抗性强；孢子和芽

115、孢比营养细胞抗性强；多倍体比单倍体抗性强；孢子和芽孢比营养细胞抗性强；干燥细胞比湿润细胞抗性强。干燥细胞比湿润细胞抗性强。应用：应用：由于穿透力差，只适用于物体表面以及空气、水的由于穿透力差，只适用于物体表面以及空气、水的消毒杀菌，也用于诱变育种。消毒杀菌，也用于诱变育种。 、射线射线 ，波长短，能量高，有较强，波长短，能量高，有较强的杀伤力。的杀伤力。作用原理作用原理 ：可引起水和其他物质的电离，产可引起水和其他物质的电离，产生游离基，使核酸、蛋白质或酶发生变化，造生游离基，使核酸、蛋白质或酶发生变化，造成细胞损伤或死亡。成细胞损伤或死亡。 特点：特点：穿透力强，非专一性，作用于一切穿透力强

116、，非专一性，作用于一切细胞细胞成分，对所有生物均有杀伤作用。成分，对所有生物均有杀伤作用。 应用：用于杀菌或菌种诱变。应用：用于杀菌或菌种诱变。电离辐射：电离辐射：微波：微波：微波的范围在微波的范围在91524509152450MHz/sMHz/s之间之间。机理：机理：微波产生热效应，使蛋白质、酶等物质微波产生热效应，使蛋白质、酶等物质变性，导致微生物死亡。变性，导致微生物死亡。 特点：特点：加热均匀，热能利用率高、加热时间短。加热均匀，热能利用率高、加热时间短。应用：应用：食品消毒、灭菌。食品消毒、灭菌。 五、微波与超声波五、微波与超声波超声波：超声波：每秒钟振动在每秒钟振动在1600160

117、0以上的声波。以上的声波。机理：引起膜破坏，细胞破裂，内涵物逸出。机理：引起膜破坏，细胞破裂，内涵物逸出。 应用：应用：o破碎细胞，提取胞内物质（代谢产物、酶等）破碎细胞，提取胞内物质（代谢产物、酶等）o杀菌杀菌, ,超声波杀菌效力大小与频率、强度、处理超声波杀菌效力大小与频率、强度、处理时间等多种因素有关。时间等多种因素有关。6.4.26.4.2控制微生物的化学物质控制微生物的化学物质化学因素化学因素表面消毒剂表面消毒剂化学治疗剂化学治疗剂溶液状态溶液状态气体状态气体状态抗代谢药物：磺胺类等抗代谢药物：磺胺类等抗生素抗生素生物药物素生物药物素 许多化学药物能抑制或杀死微生物，已广许多化学药物

118、能抑制或杀死微生物，已广泛用于消毒、防腐及治疗疾病。泛用于消毒、防腐及治疗疾病。评价表面消毒剂、化学杀菌剂、防霉剂、农药评价表面消毒剂、化学杀菌剂、防霉剂、农药或化学治疗剂等的药效和毒性时，经常采用以或化学治疗剂等的药效和毒性时，经常采用以下下3 3种指标：种指标：（一）表面消毒剂（一）表面消毒剂表面消毒剂：指对一切活细胞都有毒性，不能用表面消毒剂：指对一切活细胞都有毒性，不能用作活细胞或机体内治疗用的化学药剂。作活细胞或机体内治疗用的化学药剂。使微生物蛋白质凝固变性，发生沉淀。如酒精等。使微生物蛋白质凝固变性，发生沉淀。如酒精等。破坏菌体的酶系统，影响菌体代谢破坏菌体的酶系统，影响菌体代谢.

119、 .如过氧化氢等。如过氧化氢等。降低微生物表面张力，增加细胞膜的通透性，使细降低微生物表面张力，增加细胞膜的通透性，使细胞发生破裂或溶解。如来苏儿等酚类物质。胞发生破裂或溶解。如来苏儿等酚类物质。消毒剂的作用机理一般有下列三种方式消毒剂的作用机理一般有下列三种方式: :各种表面消毒剂杀菌能力的比较标准：各种表面消毒剂杀菌能力的比较标准：石炭酸系数：石炭酸系数： 指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的指在一定时间内被试药剂能杀死全部供试菌的最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比最高稀释度和达到同效的石炭酸的最高稀释度的比率。一般规定处理时间为率。一般规定处理时间为1010分钟，而供试菌定

120、为分钟，而供试菌定为Salmonella Salmonella typhityphi（伤寒沙门氏菌）。伤寒沙门氏菌）。 在临床上最早使用的消毒剂在临床上最早使用的消毒剂-石炭酸石炭酸 类类型型 名称及使用方法名称及使用方法 作用原理作用原理 应用范围应用范围 醇醇类类70%70%75%75%乙醇乙醇脱水、蛋白质变脱水、蛋白质变性性皮肤、器皿皮肤、器皿 醛醛类类0 0.5.5% %10%10%甲醛甲醛2%2%戊二醛（戊二醛（pH=8pH=8） 蛋白质变性蛋白质变性房间、物品消毒（不房间、物品消毒（不适合食品厂）适合食品厂） 酚酚类类3%3%5%5%石炭酸石炭酸 2%2%来苏儿来苏儿3%3%5%5

121、%来苏儿来苏儿破坏细胞膜、蛋破坏细胞膜、蛋白质变性白质变性地面、器具地面、器具皮肤皮肤地面、器具地面、器具氧化剂氧化剂 0 0.1.1% %高锰酸钾高锰酸钾3%3%过氧化氢过氧化氢0 0.2.2% %0.5%0.5%过氧乙酸过氧乙酸氧化蛋白质活性氧化蛋白质活性基团，酶失活基团，酶失活皮肤、水果、蔬菜皮肤、水果、蔬菜皮肤、物品表面皮肤、物品表面水果、蔬菜、塑料等水果、蔬菜、塑料等常用的表面消毒剂及其应用常用的表面消毒剂及其应用常用的表面消毒剂及其应用常用的表面消毒剂及其应用类型类型 名称及使用方法名称及使用方法 作用原理作用原理 应用范围应用范围重重金金属属盐盐类类0.05%0.1%0.05%0

122、.1%升汞升汞2%2%红汞红汞0.1%1%0.1%1%硝酸银硝酸银0.1%0.5%0.1%0.5%硫酸铜硫酸铜蛋白质变性、酶失活蛋白质变性、酶失活变性、沉淀蛋白变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失活蛋白质变性、酶失活非金属器皿非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛皮肤、新生儿眼睛防治植物病害防治植物病害表表面面活活性性剂剂0.05%0.1%0.05%0.1% 新洁尔灭新洁尔灭0.05%0.1%0.05%0.1% 杜灭芬杜灭芬蛋白变性、破坏细胞蛋白变性、破坏细胞膜膜皮肤、粘膜、器械皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织皮肤、金属、棉织品、塑料品、塑料常用的表面消毒剂及其应用常用的表面消毒

123、剂及其应用类型类型 名称及使用方法名称及使用方法 作用原理作用原理 应用范围应用范围卤素及其卤素及其化合物化合物0.20.50.20.5mg/Lmg/L氯气氯气10%20%10%20%漂白粉漂白粉0.5%1%0.5%1%漂白粉漂白粉2.5%2.5%碘酒碘酒破坏细胞膜、蛋破坏细胞膜、蛋白质白质饮水、游泳池水饮水、游泳池水地面地面水、空气等水、空气等皮肤皮肤 染料染料2%4%2%4%龙胆紫龙胆紫与蛋白质的羧基与蛋白质的羧基结合结合皮肤、伤口皮肤、伤口 酸类酸类 0 0.1%.1%苯甲酸苯甲酸 0 0.1%.1%山梨酸山梨酸食品防腐食品防腐食品防腐食品防腐u抗代谢类药物（生长因子类似物）抗代谢类药物

124、（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，干扰代谢的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，这些物质叫抗代谢物，用于疾病治疗，称抗代谢类正常进行，这些物质叫抗代谢物，用于疾病治疗，称抗代谢类药物，如：磺胺类药物。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（与相应酶竞作为菌细胞基本生长因子的竞争性抑制剂（与相应酶竞争性结合）而阻止微生物对生长因子的利用，因而可以抑制微争性结合）而阻止微生物对生长因子的利用，因而可

125、以抑制微生物的生长。只有当正常代谢产物的量少或不存在时，抗代谢生物的生长。只有当正常代谢产物的量少或不存在时，抗代谢物才有用。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。 磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学治疗剂，抗菌谱广，磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学治疗剂，抗菌谱广，能治疗多种传染性疾病。能治疗多种传染性疾病。大多数革兰氏阳性细菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）大多数革兰氏阳性细菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）某些革兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌

126、、流感杆菌某些革兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）对等）对放线菌放线菌也有一定的作用。也有一定的作用。作用机理：作用机理：磺胺是叶酸组成部分磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸的结构类似物的结构类似物磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶的相关酶-二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，酸自行合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行

127、生长。而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长。 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： 从上述磺胺作用机制中，还可以解释很多有关从上述磺胺作用机制中，还可以解释很多有关磺胺药的降效或失效现象。磺胺药的降效或失效现象。例如：例如：1.1.磺胺药要产生制菌效果，其浓度必须高于磺胺药要产生制菌效果，其浓度必须高于环境中的环境中的PABAPABA浓度；浓度； 2.2.

128、若在存在磺胺的同时，外加一定量的若在存在磺胺的同时，外加一定量的PABAPABA、二氢蝶酸、二氢叶酸、四氢叶酸或嘌呤、嘧啶、核二氢蝶酸、二氢叶酸、四氢叶酸或嘌呤、嘧啶、核苷酸、丝氨酸或甲硫氨酸等一碳基转移产物，也可苷酸、丝氨酸或甲硫氨酸等一碳基转移产物，也可解除其抑制；解除其抑制； 3.3.当某菌由磺胺敏感株突变为抗性菌株时，当某菌由磺胺敏感株突变为抗性菌株时，若不是变成缺二氢蝶酸合成酶的突变株，一般总是若不是变成缺二氢蝶酸合成酶的突变株，一般总是变成能合成大量变成能合成大量PABAPABA的突变株了。的突变株了。6 612121818242430301g1g干重干重/ /g.mL-1g.mL

129、-10.50.51.01.01.51.5时间时间/h/h2 21 13 31.1.正常生长对照（完全培养基）；正常生长对照（完全培养基）；2.2.生长几乎全受生长几乎全受抑制（完全培养基抑制（完全培养基+150+150g/mLg/mL磺胺）；磺胺）；3.3.加加PABAPABA可可使磺胺失效。使磺胺失效。抗生素抗生素( (Antibiotic) Antibiotic) 是由某些生物合成或半合成的是由某些生物合成或半合成的一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能一类次级代谢产物或衍生物，它们在很低浓度时就能抑制或影响它种生物的生命活动，如杀死微生物或抑抑制或影响它种生物的生命活动，如杀死微

130、生物或抑制其生长。制其生长。(1)(1)概念概念自本世纪自本世纪4040年代以来，已找到上万种新抗生素，合成年代以来，已找到上万种新抗生素，合成了近了近1010万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅万种半合成抗生素，但其中在临床上常用的仅几十种。几十种。u抗生素抗生素 (2)(2)作用机制作用机制抑制细菌细胞壁合成抑制细菌细胞壁合成破坏细胞质膜破坏细胞质膜作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化作用于呼吸链以干扰氧化磷酸化抑制蛋白质和核酸合成抑制蛋白质和核酸合成抗抗生生素素抑抑菌菌圈圈(3)(3)细菌抗药性的产生细菌抗药性的产生抗性菌株特点：抗性菌株特点：细胞质膜透性改变细胞质膜透性改变，使抗生素不进入

131、细胞或进入细胞，使抗生素不进入细胞或进入细胞 后被细胞主动排出；后被细胞主动排出；药物作用靶改变药物作用靶改变；合成了修饰抗生素的酶合成了修饰抗生素的酶；抗性菌株发生遗传变异抗性菌株发生遗传变异，导致合成新的多聚体，以取，导致合成新的多聚体，以取 代或部分取代原来的多聚体；代或部分取代原来的多聚体；(4)(4)应用抗生素注意应用抗生素注意1)1)第一次使用的药物剂量要足；第一次使用的药物剂量要足；2)2)避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；避免在一个时期或长期多次使用同种抗生素；3)3)不同的抗生素不同的抗生素( (或与其他药物或与其他药物) )混合使用；混合使用；4)4)对现有抗生素进行改造；对现有抗生素进行改造；5)5)筛选新的更有效的抗生素筛选新的更有效的抗生素. .白点是强度各异的抗生素，最底下的青霉素完全没有黑环，显示它白点是强度各异的抗生素，最底下的青霉素完全没有黑环，显示它对链球菌已毫无作用。对链球菌已毫无作用。 抗生素的效价：扩散法生物药物素(biopharmaceutin)生物药物素生物药物素是具有多种生理活性的比抗生素疗效更是具有多种生理活性的比抗生素疗效更为广泛的微生物次生代谢产物。为广泛的微生物次生代谢产物。酶抑制剂酶抑制剂免疫调节剂免疫调节剂受体拮抗剂受体拮抗剂抗氧化剂抗氧化剂