微生物的生長(zhǎng)及其控制(4)演示課件

1、1,第六章 微生物的生長(zhǎng)及其控制,2,第一節(jié) 測(cè)定微生物生長(zhǎng)繁殖的方法 第二節(jié) 微生物的生長(zhǎng)規(guī)律 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因素 第四節(jié) 微生物培養(yǎng)法概論 第五節(jié) 微生物生長(zhǎng)繁殖的控制,3,單個(gè)微生物細(xì)胞,合適的外界條件，吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝,同化作用的速度超過(guò)了異化作用,個(gè)體的生長(zhǎng) 原生質(zhì)的總量（重量、體積、大?。┚筒粩嘣黾?如果各細(xì)胞組分是按恰當(dāng)?shù)谋壤鲩L(zhǎng)時(shí)，則達(dá)到一定程度后就 會(huì)發(fā)生繁殖，引起個(gè)體數(shù)目的增加,群體內(nèi)各個(gè)個(gè)體的進(jìn)一步生長(zhǎng),群體的生長(zhǎng),4,第一節(jié) 測(cè)定微生物生長(zhǎng)繁殖的方法,微生物生長(zhǎng)的測(cè)定：個(gè)體計(jì)數(shù)、群體重量測(cè)定和群體生理指標(biāo)測(cè)定。 目的： 評(píng)價(jià)培養(yǎng)條件、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等對(duì)

2、微生物生長(zhǎng)的影響； 評(píng)價(jià)不同的抗菌物質(zhì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制(或殺死)作用的效果； 客觀地反映微生物生長(zhǎng)的規(guī)律,5,一、測(cè)生長(zhǎng)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間里微生物重量上的變化。 （一）直接法（精確的稱干重法；粗放的測(cè)體積法） （二）間接法（比濁法，生理指標(biāo)法,6,一）直接法 將一定量的菌液中的菌體通過(guò)離心或過(guò)濾分離出來(lái)，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(gè)細(xì)菌細(xì)胞一般重約10-1210-13g。 該法適合菌液濃度較高的樣品,7,二）間接法,1、比濁法：借助于分光光度計(jì)，在一定波長(zhǎng)（450650nm波段) 下測(cè)定菌懸液的光密度，就可反應(yīng)出菌液的濃度。 原理：在一定

3、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。 特點(diǎn)：快速、簡(jiǎn)便,8,如何定量二者關(guān)系呢,濁度儀,9,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)菌液濁度，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線得出細(xì)菌數(shù)量,10,2、生理指標(biāo)法,測(cè)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(guò)測(cè)含氮量就可推知微生物的濃度。 其他方法：含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、產(chǎn)CO2、產(chǎn)酸、產(chǎn)熱、粘度等，都可用于生長(zhǎng)量的測(cè)定,11,二、計(jì)繁殖數(shù)（單細(xì)胞微生物細(xì)胞個(gè)體數(shù)目的檢測(cè)法） （一）直接法：血球計(jì)數(shù)板 （二）間接法：（活菌）平板菌落計(jì)數(shù)法、厭氧菌培養(yǎng),12,血球計(jì)數(shù)板法,一）直接法,細(xì)胞密度（4個(gè)

4、大格細(xì)胞總數(shù)/4）104個(gè)/ml,13,二）間接法（活菌計(jì)數(shù)法,平板菌落計(jì)數(shù)法,14,膜過(guò)濾培養(yǎng)法,15,微生物生長(zhǎng)測(cè)定方法比較,測(cè)定細(xì)胞數(shù)目,血球計(jì)數(shù)板法 較快速簡(jiǎn)便，但較費(fèi)時(shí),薄膜過(guò)濾染色法 快速簡(jiǎn)便，適于含菌數(shù)很低的空氣、水等中的總菌計(jì)數(shù),平皿菌落計(jì)數(shù)法 簡(jiǎn)易價(jià)廉，但花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，不能立刻知道結(jié)果,測(cè)定物質(zhì)量,比濁法 快速簡(jiǎn)便，敏感度低，適于不發(fā)酵液或液體中的快速 總細(xì)胞數(shù)估計(jì)，但需事先標(biāo)定,16,第二節(jié) 微生物的生長(zhǎng)規(guī)律 一、獲得微生物純培養(yǎng)的方法 概念：從一個(gè)細(xì)胞得到的后代稱為純培養(yǎng)。 方法：稀釋倒平板法；劃線法,17,二、微生物的個(gè)體生長(zhǎng)和群體的同步生長(zhǎng) 使用同步培養(yǎng)技術(shù)，即設(shè)法使

5、群體中的所有細(xì)胞盡可能都處于同樣細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂周期中，然后分析此群體的各種生物化學(xué)特征，從而了解單個(gè)細(xì)胞所發(fā)生的變化。 通過(guò)同步培養(yǎng)而使細(xì)胞群體處于分裂步調(diào)一致的狀態(tài)即同步生長(zhǎng)。進(jìn)行同步分裂的細(xì)胞稱為同步細(xì)胞,18,獲得同步生長(zhǎng)的方法,19,獲得同步生長(zhǎng)的方法主要有兩類： （1）環(huán)境條件誘導(dǎo)法：抗生素、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。 （2）機(jī)械篩選法：選擇性過(guò)濾、梯度離心或膜洗脫法。 物理方法，隨機(jī)選擇，不影響細(xì)胞代謝,20,硝酸纖維素膜法,細(xì)菌細(xì)胞會(huì)粘附于具有相反電荷的硝酸纖維微孔濾膜上,21,三、單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線,22,將少量純種單細(xì)胞微生物接種到恒

6、容積的液體培養(yǎng)基中后，在適宜的溫度、通氣（厭氧菌除外）等條件下，它們的群體會(huì)有規(guī)律地生長(zhǎng)起來(lái)。每隔一定時(shí)間取樣，測(cè)菌細(xì)胞數(shù)目。以細(xì)胞數(shù)目的對(duì)數(shù)值作縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間作橫坐標(biāo)，可以畫出一條有規(guī)律的曲線即單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線。 生長(zhǎng)曲線代表了單細(xì)胞微生物在新的環(huán)境中從開(kāi)始生長(zhǎng)、分裂直至死亡的整個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,23,單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線,延滯期,指數(shù)期,穩(wěn)定期,衰亡期,24,又稱：停滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期“萬(wàn)事開(kāi)頭難” 1、特點(diǎn)： 生長(zhǎng)速率常數(shù)R= 0; 細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng); 細(xì)胞內(nèi)RNA特別是rRNA含量增高，原生質(zhì)嗜堿性增強(qiáng); 合成代謝活躍（核糖體、酶類、ATP合成加快），易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶

7、; 對(duì)外界不良條件反應(yīng)敏感（如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等理、化學(xué)藥物,一） 延滯期,25,2、在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期，措施有： 接種齡：對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的菌種接種,子代停滯期短；穩(wěn)定期的菌種接種，子代停滯期居中；停滯期或衰亡期菌種接種，子代停滯期長(zhǎng)。 增加接種量；一般來(lái)說(shuō)， 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）。 調(diào)整培養(yǎng)基的成分，應(yīng)適當(dāng)豐富，且發(fā)酵培養(yǎng)基成分盡量與種子培養(yǎng)基的成分接近,26,二）指數(shù)期,1、特點(diǎn)： 生長(zhǎng)速率常數(shù)R最大，即代時(shí)最短; 細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)，菌體大小、形態(tài)、生理特征等比較一致; 酶系活躍，代謝最旺盛,27,x2,x1,t2,t1,繁

8、殖代數(shù) n=3.322(lgx2-lgx1,2、指數(shù)期中的的 三個(gè)重要參數(shù),28,一 些 細(xì) 菌 的 代 時(shí),菌名培養(yǎng)基培養(yǎng)溫度 代時(shí) E. coli（大腸桿菌） 肉湯 3717min E. coli 牛奶 3712.5 Enterobacter aerogenes（產(chǎn)氣腸細(xì)菌）肉湯或牛奶 371618 E. aerogenes 組合 372944 B. Cereus（蠟狀芽孢桿菌）肉湯3018 B. thermophilus（嗜熱芽孢桿菌）肉湯5518.3 Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳桿菌）牛奶376687 Streptococcus lactis（乳酸鏈球菌）

9、牛奶3726 S. lactis乳糖肉湯3748 Azotobacter chroococcum（褐球固氮菌）葡萄糖2534446 Mycobacterium tuberculosis（結(jié)核分枝桿菌）組合3779293 Nitrobacter agilis（活躍硝化桿菌）組合271200,29,1）菌種：不同菌種其代時(shí)差別極大。 （2）營(yíng)養(yǎng)成分：同一種微生物，在營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)時(shí)，其代時(shí)較短，反之則長(zhǎng)。 （3）營(yíng)養(yǎng)物濃度：既影響微生物的生長(zhǎng)速率，又影響它的生長(zhǎng)總量。 （濃度0.12.0mg/mL影響生長(zhǎng)速率，濃度2.08.0mg/mL時(shí)影響最終產(chǎn)量）（圖） （4）培養(yǎng)溫度：溫度對(duì)微生物的

10、生長(zhǎng)速率明顯的影響,3、影響指數(shù)期微生物代時(shí)長(zhǎng)短的因素,30,營(yíng)養(yǎng)物濃度與對(duì)數(shù)期生長(zhǎng)速率和產(chǎn)量,細(xì)胞數(shù)或菌體量,31,4、應(yīng)用 指數(shù)期的微生物具有整個(gè)群體的生理特性一致、細(xì)胞各成分平衡增長(zhǎng)和生長(zhǎng)速率恒定等優(yōu)點(diǎn)。 （1）用作代謝、生理等研究的良好材料； （2）是增殖噬菌體的最適宿主； （3）是發(fā)酵工業(yè)中用種子的最佳材料。 （4）進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良好材料,32,三）穩(wěn)定期,1、特點(diǎn)： （1）R=0，即處于新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，或正生長(zhǎng)與負(fù)生長(zhǎng)相等的動(dòng)態(tài)平衡之中。 （2）菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高點(diǎn)。 （3）菌體產(chǎn)量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出有規(guī)律的比例關(guān)系。 （4）細(xì)胞內(nèi)開(kāi)始積聚糖原、異染

11、顆粒和脂肪等內(nèi)含物；芽孢桿菌一般在這時(shí)開(kāi)始形成芽孢； （5）通過(guò)復(fù)雜的次生代謝途徑合成各種次生代謝物,33,Y指生長(zhǎng)產(chǎn)量常數(shù)/生長(zhǎng)得率 ，表示微生物對(duì)基質(zhì)利用效率的高低 ，即消耗每g或mol營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)所產(chǎn)生的菌體干重（g,2、生長(zhǎng)得率,34,3、穩(wěn)定期到來(lái)的原因,1）營(yíng)養(yǎng)物尤其是生長(zhǎng)是限制因子耗盡； （2）營(yíng)養(yǎng)物的比例失調(diào)； （3）酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產(chǎn)物的累積； （4）pH、氧化還原勢(shì)等物理化學(xué)條件越來(lái)越不適宜等等,35,4、應(yīng)用,1）對(duì)以生產(chǎn)菌體或菌體生長(zhǎng)相平行的代謝產(chǎn)物的最佳收獲期； （2）是對(duì)維生素、堿基、氨基酸等物質(zhì)進(jìn)行生物測(cè)定的最佳測(cè)定時(shí)期； （3）通過(guò)對(duì)穩(wěn)定期到來(lái)原因的

12、研究，促進(jìn)了連續(xù)培養(yǎng)原理的提出和工藝、技術(shù)的創(chuàng)建,36,四）衰亡期,1、特點(diǎn)： （1）細(xì)胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超過(guò)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(zhǎng)” （ R0 ） ； （2）細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)，畸形或衰退形； （3）因菌體本身產(chǎn)生的水解酶及代謝產(chǎn)物的作用，使菌體死亡、自溶等。 （4）有的微生物進(jìn)一步合成或釋放次生代謝物。 （5）芽孢桿菌在此期釋放芽孢等,37,不立即繁殖,繁殖速度 最快,出生率等于死亡率,活菌數(shù)最大,代謝產(chǎn)物大量積累,死亡超過(guò) 繁殖,適應(yīng)新環(huán)境,條件適宜,生存條件 開(kāi)始惡化,生存條件 極度惡化,代謝活躍,體積增長(zhǎng)較快,個(gè)體形態(tài)和 生理特性穩(wěn)定,有些種類 出現(xiàn)

13、芽孢,出現(xiàn)畸變,與菌種和培養(yǎng)條件有關(guān),生產(chǎn)用菌種 科研材料,改善和控制條件,延長(zhǎng)穩(wěn)定期,細(xì)胞裂解 釋放產(chǎn)物,單細(xì)胞微生物生長(zhǎng)的四個(gè)時(shí)期,38,四、絲狀微生物的群體生長(zhǎng),絲狀微生物的純培養(yǎng)采用孢子接種，在液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)或深層通氣加攪拌培養(yǎng)，菌絲體通過(guò)斷裂繁殖不形成產(chǎn)孢結(jié)構(gòu)。 以菌絲干重作為衡量生長(zhǎng)的指標(biāo)，即以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以菌絲干重為縱坐標(biāo)，繪制生長(zhǎng)曲線。 培養(yǎng)時(shí)間與菌絲體干重的立方根成直線關(guān)系,39,1、生長(zhǎng)停滯期: 孢子萌發(fā)前真正的停滯狀態(tài) 2、迅速生長(zhǎng)期:生長(zhǎng)主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長(zhǎng)和出現(xiàn)分支、斷裂等，此時(shí)期的菌體呼吸強(qiáng)度達(dá)到高峰，有的開(kāi)始積累代謝產(chǎn)物。 3、衰退期:菌絲體干重下降，

14、到一定時(shí)期不再變化,絲狀微生物的群體生長(zhǎng)曲線,40,五、微生物的連續(xù)培養(yǎng),分批培養(yǎng)：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(bǔ)充和更換，最后一次性收獲。 連續(xù)培養(yǎng)：在微生物培養(yǎng)的過(guò)程中，不斷地供給新鮮的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)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(zhǎng)時(shí)間地處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)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),41,42,連續(xù) 培養(yǎng)器,按控制方式分 按培養(yǎng)器的級(jí)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(zhǎng)速率）：恒化器,單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器 多級(jí)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(shí)驗(yàn)室科

15、研用：連續(xù)培養(yǎng)器 發(fā)酵生產(chǎn)用：連續(xù)發(fā)酵罐,1、連續(xù)培養(yǎng)器,43,特點(diǎn)：基質(zhì)過(guò)量，微生物始終以最高速率進(jìn)行生長(zhǎng)，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。 使用范圍：用于生產(chǎn)大量菌體、生產(chǎn)與菌體生長(zhǎng)相平行的某些代謝產(chǎn)物，如乳酸、乙醇等,1）恒濁器 恒濁連續(xù)培養(yǎng),44,2）恒化器 恒化連續(xù)培養(yǎng),特點(diǎn)：維持營(yíng)養(yǎng)成分的亞適量，控制微生物生長(zhǎng)速率。菌體生長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究,45,恒濁器與恒化器的比較,46,2、連續(xù)發(fā)酵,將連續(xù)培養(yǎng)用于發(fā)酵，即為連續(xù)發(fā)酵，相對(duì)于單批發(fā)酵而言。SCP的生產(chǎn)、乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的發(fā)酵、石油脫蠟、污水

16、處理等應(yīng)用。 優(yōu)點(diǎn)： 高效，簡(jiǎn)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(jìn)行自動(dòng)控制；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；節(jié)約大量動(dòng)力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、電的負(fù)荷均衡合理。 缺點(diǎn)：菌種易于退化；易于遭到雜菌污染；營(yíng)養(yǎng)物利用率低于單批培養(yǎng)。 連續(xù)發(fā)酵的生產(chǎn)時(shí)間受以上因素限制，一般只能維持?jǐn)?shù)月 1年,47,第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的主要因素,影響微生物生長(zhǎng)的外界因素很多，除了營(yíng)養(yǎng)因素之外，還有許多理化因素，如：O2、溫度、pH值、水活度、滲透壓、輻射、UV、電離輻射、超聲波、化學(xué)藥劑等,48,溫度對(duì)微生物的影響具體表現(xiàn)在直接影響細(xì)胞內(nèi)的各種生化反應(yīng)： 影響酶活性：溫度變化影響酶促反應(yīng)

17、速率，最終影響細(xì)胞合成。 影響細(xì)胞膜的流動(dòng)性：溫度高，流動(dòng)性大，有利于物質(zhì)的運(yùn)輸，溫度低，流動(dòng)性降低，不利于物質(zhì)運(yùn)輸。 影響物質(zhì)的溶解度，對(duì)生長(zhǎng)有影響,一、溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響,49,一）微生物生長(zhǎng)溫度的三基點(diǎn),從微生物整體來(lái)看，生長(zhǎng)的溫度范圍一般在-10100 ；極端下限為-30，極端上限為105。 特定的某一種微生物，只能在一定溫度范圍內(nèi)生長(zhǎng)（寬溫微生物、窄溫微生物）。 在這個(gè)范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長(zhǎng)溫度三基點(diǎn)，即最低、最適、最高生長(zhǎng)溫度。 最適生長(zhǎng)溫度：某菌分裂代時(shí)最短或生長(zhǎng)速率最高時(shí)的培養(yǎng)溫度,50,51,菌 名生長(zhǎng)溫度發(fā)酵溫度累積產(chǎn)物溫度 （ ） （ ） （ ） S.the

18、rmophilus(嗜熱鏈球菌） 374737 S.lactis (乳酸鏈球菌） 3440產(chǎn)細(xì)胞：2530 產(chǎn)乳酸：30 S. griseus (灰色鏈霉菌） 3728_ Corenybacterium pekinense 32 3335_ Clostridium acetobutylicum 3733_ Penicilium chrysogenum 302520,二）不同生理生化過(guò)程的最適溫度,微生物不同生理活動(dòng)要求不同溫度； 最適生長(zhǎng)溫度 發(fā)酵速度快、積累代謝產(chǎn)物多,52,以青霉素的生產(chǎn)為例： 培養(yǎng)165小時(shí)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

19、方式：05小時(shí)，30 ； 540小時(shí)，25； 40125小時(shí)，20； 125165小時(shí)，25,53,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(duì)微生物生長(zhǎng)的影響,54,專性好氧菌：必須在有分子氧的條件下才能生長(zhǎng)；細(xì)胞含有超氧物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化氫酶。絕大多數(shù)真菌、多數(shù)細(xì)菌和放線菌。 兼性好氧菌：在有氧或無(wú)氧條件下均能生長(zhǎng)，但有氧情況下生長(zhǎng)得更好；細(xì)胞含有SOD和過(guò)氧化氫酶。許多酵母菌和不少細(xì)菌。 微好氧菌：只能較低的氧分壓下才能正常生長(zhǎng)，?；魜y弧菌、發(fā)酵單胞菌屬、彎曲菌屬等,55,耐氧菌：生活不需要

20、氧，分子氧也對(duì)它無(wú)毒害。依靠專性發(fā)酵獲得能量。細(xì)胞內(nèi)存在SOD和過(guò)氧化物酶，但缺乏過(guò)氧化氫酶。乳酸菌多為耐氧菌。 厭氧菌：分子氧對(duì)它有毒害。生命活動(dòng)所需能量通過(guò)發(fā)酵、無(wú)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(guò)氧化氫酶,56,五類與氧關(guān)系不同的微生物在半固體瓊脂 柱中的生長(zhǎng)狀態(tài)（模式圖,57,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(guò)程中，可形成某些有毒的中間產(chǎn)物，例如，過(guò)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(qiáng)，極不穩(wěn)定，可破壞膜和重

21、要生物大分子，對(duì)微生物造成毒害或致死,厭氧菌的氧毒害機(jī)制 SOD學(xué)說(shuō),58,H2O + O2 2 O2 + 2H+O2 + H2O2 2H2O,O2 + e 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（SOD）是在生物進(jìn)化中發(fā)展出來(lái)的一種自我保護(hù)方式,生物體中超氧陰離子的形成與去除,1 2,SOD 好氧生物 和耐氧細(xì)菌,過(guò)氧化氫酶 好氧生物,過(guò)氧化物酶 NADH2NAD 耐氧菌,59,各類菌所含對(duì)氧解毒酶,專性好氧菌 SOD，過(guò)氧化氫酶 兼性厭氧菌 SOD， 過(guò)氧化氫酶 專性厭氧菌 二種酶均無(wú) 微好氧菌 少量SOD 耐氧菌 SOD， 過(guò)氧化物酶,60,在培養(yǎng)不同類型的微

22、生物時(shí)，要采用相應(yīng)的措施: 培養(yǎng)好氧微生物：需振蕩或通氣，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(shí)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(shì)。 培養(yǎng)兼性厭氧或耐氧微生物：可深層靜止培養(yǎng),61,一）環(huán)境pH值對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響 影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進(jìn)而影響對(duì)物質(zhì)的吸收能力。 改變酶活、酶促反應(yīng)的速率及代謝途徑：如：酵母菌在pH4.55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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度，從而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)的毒性,三、pH值對(duì)微生物生長(zhǎng)影響,62,微生物的生長(zhǎng)pH值范圍極廣，從pH10都有微生物能生長(zhǎng)。但是絕

23、大多數(shù)種類都生活在pH5.09.0之間。 微生物生長(zhǎng)的pH值三基點(diǎn)： 各種微生物都有其生長(zhǎng)的最低、最適和最高pH值。低于最低、或超過(guò)最高生長(zhǎng)pH值時(shí)，微生物生長(zhǎng)受抑制或?qū)е滤劳?二) 不同微生物對(duì)pH要求不同,微生物名稱 pH值 最低 最適 最高 Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫桿菌 0.5 2.03.5 6.0 Lactobacillus acidophilus 嗜酸乳桿菌 4.04.6 5.86.6 6.8 Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌 4.2 6.87.0 11.0 Azotobacter chroococcum 圓褐固氮 4.5 7.47

24、.6 9.0 Nitrosomonas sp. 硝化單胞菌 7.0 7.88.6 9.4 Acetobacter aceti 醋化醋桿菌 4.04.5 5.46.3 7.08.0 Staphylococcus aureus 金黃葡球菌 4.2 7.07.5 9.3 Chlorobium limicola 泥生綠菌 6.0 6.8 7.0 Thurmus aquaticus 水生棲熱菌 6.0 7.57.8 9.5 Aspergillus niger 黑曲霉 1.5 5.06.0 9.0 一般放線菌 5.0 7.08.0 10.0 一般酵母菌 3.0 5.06.0 8.0,不同微生物的生長(zhǎng)pH值

25、范圍,64,微生物 生長(zhǎng)最適pH 合成抗生素最適pH 灰色鏈霉菌 6.36.9 6.77.3 紅霉素鏈霉菌 6.67.0 6.87.3 產(chǎn)黃青霉 6.57.2 6.26.8 金霉素鏈霉菌 6.16.6 5.96.3 龜裂鏈霉菌 6.06.6 5.86.1 灰黃青霉 6.47.0 6.26.5,幾種抗生素產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)與發(fā)酵的最適pH,65,同一種微生物在不同的生長(zhǎng)階段和不同生理生化過(guò)程中，對(duì)環(huán)境pH值要求不同。 例如：丙酮丁醇梭菌 在pH值=5.57.0時(shí)，以菌體生長(zhǎng)為主 在pH值=4.35.3時(shí)，進(jìn)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=

26、23時(shí)，產(chǎn)物以檸檬酸為主，只產(chǎn)少量草酸。 pH值在7左右時(shí)，產(chǎn)物以草酸為主，只產(chǎn)少量檸檬酸,66,三）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,67,四）微生物的生命活動(dòng)對(duì)環(huán)境pH值的影響,微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中也會(huì)使外界環(huán)境的pH值發(fā)生改變，原因： 由于有機(jī)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

27、養(yǎng)液pH值上升 由于無(wú)機(jī)鹽選擇性吸收： 銨鹽吸收 (NH4)2SO4 H2SO4， pH 硝酸鹽吸收 NaNO3 NaOH， pH,NH4+被吸收,NO3-被吸收,68,配制培養(yǎng)基時(shí)調(diào)整pH值的措施和培養(yǎng)過(guò)程中調(diào)節(jié)pH值的措施 過(guò)酸時(shí)：加入堿或適量氮源，提高通氣量。 過(guò)堿時(shí)：加入酸或適量碳源，降低通氣量,措 施,69,第四節(jié) 微生物培養(yǎng)法（自學(xué)為主,一、良好的微生物培養(yǎng)裝置的基本條件 按微生物的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，提供豐富、均勻的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 保證微生物獲得適宜的溫度和良好的O2條件。 為微生物提供適宜的理化條件。 嚴(yán)防雜菌的污染,70,實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)法,固體培養(yǎng)法,好氧菌的固體培養(yǎng)：試管、平皿

28、、三角瓶,厭氧菌的固體培養(yǎng),高層瓊脂柱,厭氧培養(yǎng)皿,厭氧罐技術(shù),厭氧手套箱技術(shù),液體培養(yǎng)法,好氧菌的液體培養(yǎng),厭氧菌的液體培養(yǎng),試管液體培養(yǎng),三角瓶淺層液體培養(yǎng),臺(tái)式發(fā)酵罐,搖瓶培養(yǎng),71,Brewer 皿,高層瓊脂柱,亨蓋特技術(shù),培養(yǎng)厭氧菌的試管及平皿,72,厭氧罐,73,厭氧手套箱,74,試管和三角瓶,10 ml,20 ml- 1 L,1 L - 1000L,臺(tái)式發(fā)酵罐,75,三、生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)微生物的裝置,固態(tài)培養(yǎng)法,好氧菌-曲法培養(yǎng),厭氧菌的堆積培養(yǎng),深層液體通氣培養(yǎng)（發(fā)酵罐,液體培養(yǎng)法,淺盤培養(yǎng),76,發(fā)酵罐,77,第五節(jié) 有害微生物的控制,78,驚人的數(shù)據(jù),79,滅菌 采用強(qiáng)烈的理

29、化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長(zhǎng)繁殖能力的措施，稱為滅菌。滅菌還可分殺菌（菌體雖死、形體尚存）、溶菌（菌體被殺死后，細(xì)胞自溶、裂解消失）。 消毒 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(duì)人體有害的病原菌，而對(duì)被處理物體基本無(wú)害的措施，稱為消毒,80,防腐 利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長(zhǎng)繁殖，從而達(dá)到防止物品發(fā)生霉腐的措施，稱為防腐。 化療 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)病原微生物的生長(zhǎng)繁殖，以達(dá)到治療該傳染病的一種措施,81,低溫：利用4以下的各種低溫以保藏食物、藥品、菌種等。 缺氧：在密閉容器中加入除氧劑，如鐵粉。真空保藏也是比較常用

30、的方法。 干燥：采用曬干或紅外線干燥保藏糧食、食品等，或在密封條件下用吸濕劑也可達(dá)到防霉作用。 高滲：通過(guò)鹽漬或糖漬達(dá)到高滲。 高酸度：如泡菜、酸菜等。 高醇度：用酒保存食品。 防腐劑：苯甲酸、山梨酸、脫氫醋酸等,防腐的措施,82,物理滅菌溫度的代表高溫,高溫滅菌的種類,83,1、干熱滅菌法 干燥熱空氣滅菌法：將物品放入烘箱內(nèi)，然后升溫至150170 ，維持12小時(shí)。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。 灼燒法：是將被滅菌物品在火焰中燃燒，使所有的生物質(zhì)碳化。簡(jiǎn)單、徹底，但對(duì)被滅菌物品的破壞極大。適用于無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物品滅菌，及不怕燒的實(shí)驗(yàn)器具

31、，如接種環(huán)、鑷子、試管或三角瓶口的滅菌等。 特點(diǎn)：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(shí)間長(zhǎng),84,2、濕熱滅菌法 100 以上的加壓蒸汽進(jìn)行滅菌。 同溫同壓和相同作用時(shí)間下濕熱比干熱滅菌更好。 濕熱對(duì)一般營(yíng)養(yǎng)體和孢子的殺滅條件： 1、多數(shù)細(xì)菌和真菌的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞：在60左右處理510min； 2、酵母菌和真菌的孢子：用80以上溫度處理； 3、細(xì)菌的芽孢：121處理15分鐘以上,85,濕熱滅菌法分類,1、常壓法 （1）巴斯德消毒法 低溫維持法： 63，30min處理牛奶。 高溫瞬時(shí)法： 72，15s處理牛奶。 （2）煮沸消毒法 將水加熱至100，煮沸15min30min，可

32、殺死所有營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和部分芽孢，達(dá)到消毒物品的目的,86,3）間歇滅菌法（分段滅菌法、丁達(dá)爾滅菌法） 過(guò)程如下： 80 100下蒸煮15 60min（殺滅其中所有的微生物營(yíng)養(yǎng)體）； 室溫或37保溫過(guò)夜（誘使其中殘存的芽孢萌發(fā)）； 第二天再以同法蒸煮和保溫過(guò)夜； 如此連續(xù)重復(fù)3天，即可在較低的溫度下達(dá)到徹底滅菌的效果。 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(diǎn)是麻煩、費(fèi)時(shí),87,1）高壓蒸汽滅菌法 利用水的沸點(diǎn)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1520min。 112（0.5kg/cm2或8

33、磅/英寸2）2030min。 115（0.75kg/cm2或11磅/英寸2）2030min。 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(yíng)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112 。 適用：耐高溫物品，玻璃儀器、含水或不含水的物品,2、加壓法,88,高 壓 蒸 汽 滅 菌 鍋,89,2）連續(xù)加壓蒸汽滅菌法（連消法） 加壓條件下，培養(yǎng)基在管道的流動(dòng)過(guò)程中快速升溫、維持和冷卻，然后流入發(fā)酵罐。 優(yōu)點(diǎn)： （1）可以減少培養(yǎng)基中的有效成分因長(zhǎng)時(shí)間加熱而遭受的破壞； （2）所用時(shí)間短，提高發(fā)酵罐的利用率； （3）提高鍋爐使用效率； （4）適宜工業(yè)化生產(chǎn),90,利用溫度進(jìn)行殺菌的定量指標(biāo),熱死時(shí)間：在某一溫度下，殺死某微生物的水懸浮液群體所需的最短時(shí)間。如：E.coli在60 下為10min。 熱死溫度（熱死點(diǎn)）：在一定時(shí)間內(nèi)（一般為