微生物的生長及其控制

1、微生物的生長及其調控微生物的生長及其調控一個微生物細胞一個微生物細胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質，進行代謝。合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質，進行代謝。如果同化作用的速度超過了異化作用如果同化作用的速度超過了異化作用個體的生長個體的生長原生質的總量（重量、體積、大?。┚筒粩嘣黾釉|的總量（重量、體積、大?。┚筒粩嘣黾尤绻骷毎M分是按恰當的比例增長時，則達到一定程度后就如果各細胞組分是按恰當的比例增長時，則達到一定程度后就會發(fā)生繁殖，引起個體數目的增加。會發(fā)生繁殖，引起個體數目的增加。群體內各個個體的進一步生長群體內各個個體的進一步生長群體的生長群體的生長生長生長:微生物細胞吸收營養(yǎng)物質，進行新

2、陳代謝，當同微生物細胞吸收營養(yǎng)物質，進行新陳代謝，當同化作用化作用異化作用時，生命個體的重量和體積不斷增大異化作用時，生命個體的重量和體積不斷增大的過程。的過程。繁殖繁殖生命個體生長到一定階段，通過特定方式產生命個體生長到一定階段，通過特定方式產生新的生命個體，即引起生命個體數量增加的生物學生新的生命個體，即引起生命個體數量增加的生物學過程。過程。發(fā)育發(fā)育從生長到繁殖，是生物的構造和機能從簡單從生長到繁殖，是生物的構造和機能從簡單到復雜、從量變到質變的發(fā)展變化過程，這一過程稱到復雜、從量變到質變的發(fā)展變化過程，這一過程稱為發(fā)育。為發(fā)育。生長與繁殖的概念生長與繁殖的概念個體生長個體生長微生物細胞

3、個體吸收營養(yǎng)物質，進行微生物細胞個體吸收營養(yǎng)物質，進行新陳代謝，原生質與細胞組分的增加為個體生長。新陳代謝，原生質與細胞組分的增加為個體生長。群體生長群體生長群體中個體數目的增加?？梢杂弥亓?、群體中個體數目的增加?？梢杂弥亓?、體積、密度或濃度來衡量。體積、密度或濃度來衡量。（由于微生物的個體（由于微生物的個體極小，所以常用群體生長來反映個體生長的狀況）極小，所以常用群體生長來反映個體生長的狀況） 個體生長個體生長個體繁殖個體繁殖 群體生長群體生長 群體生長群體生長 = = 個體生長個體生長 + + 個體繁殖個體繁殖微生物的生長及其控制微生物的生長及其控制第一節(jié)第一節(jié) 測定微生物生長繁殖的方法測

4、定微生物生長繁殖的方法第二節(jié)第二節(jié) 微生物的生長規(guī)律微生物的生長規(guī)律第三節(jié)第三節(jié) 影響微生物生長的主要因素影響微生物生長的主要因素第四節(jié)第四節(jié) 微生物培養(yǎng)法微生物培養(yǎng)法第五節(jié)第五節(jié) 有害微生物的控制有害微生物的控制純培養(yǎng)純培養(yǎng)(pure culture)(pure culture)微生物學中把從一個細微生物學中把從一個細胞或一群相同的細胞經過培養(yǎng)繁殖而得到的后代胞或一群相同的細胞經過培養(yǎng)繁殖而得到的后代, ,稱純培養(yǎng)。稱純培養(yǎng)。描述不同種類、不同生長狀態(tài)的微生物生長情況，描述不同種類、不同生長狀態(tài)的微生物生長情況，需選用不同的測定指標。需選用不同的測定指標。第一節(jié)第一節(jié) 測定微生物生長繁殖的方

5、法測定微生物生長繁殖的方法微生物純培養(yǎng)生長的測定方法微生物純培養(yǎng)生長的測定方法一、測生長量一、測生長量直接法直接法( (干重法，測體積法干重法，測體積法) )間接法間接法（比濁法，碳、氮含量法，其它生理指標）（比濁法，碳、氮含量法，其它生理指標）二、計繁殖數二、計繁殖數直接法直接法（死、活細胞總數）血球計數板、比例計數法（死、活細胞總數）血球計數板、比例計數法間接法間接法（活菌）平板菌落計數法、（活菌）平板菌落計數法、液體稀釋法、液體稀釋法、膜過濾法膜過濾法一、測生長量（微生物生長量和生理指標測定法）一、測生長量（微生物生長量和生理指標測定法）1、直接法、直接法（1）粗放的測體積法）粗放的測體

6、積法（2）精確的稱干重法精確的稱干重法將一定量的菌液中的菌體通過離心或過濾分離出來，將一定量的菌液中的菌體通過離心或過濾分離出來，然后烘干然后烘干(干燥溫度可采用干燥溫度可采用105、100或或80)、稱、稱重。一般干重為濕重的重。一般干重為濕重的10%20%，而一個細菌細胞，而一個細菌細胞一般重約一般重約10-1210-13g。該法適合菌濃較高的樣品。該法適合菌濃較高的樣品。例：大腸桿菌一個細胞一般重約例：大腸桿菌一個細胞一般重約10121013g，100ml培培養(yǎng)物若得養(yǎng)物若得1090mg干重的細胞。則液體培養(yǎng)物中細胞干重的細胞。則液體培養(yǎng)物中細胞濃度達到濃度達到2109個個/ml 。2、

7、間接法、間接法（1）比濁法）比濁法 借助于分光光度計，在一定波長下借助于分光光度計，在一定波長下測定菌懸液的光密度，就可反應出菌液的濃度。測定菌懸液的光密度，就可反應出菌液的濃度。原理：在一定范圍內，菌懸液中的細胞濃度與混濁原理：在一定范圍內，菌懸液中的細胞濃度與混濁度成正比，即與光密度成正比，菌數越多，光密度度成正比，即與光密度成正比，菌數越多，光密度越大。越大。特點：特點：快速、簡便?？焖佟⒑啽?。（2）生理指標法）生理指標法測含氮量測含氮量 蛋白質是細胞的主要物質，含量穩(wěn)定，而氮是蛋白蛋白質是細胞的主要物質，含量穩(wěn)定，而氮是蛋白質的主要成分，通過測含氮量就可推知微生物的濃度。質的主要成分，

8、通過測含氮量就可推知微生物的濃度。 一般細菌含氮量為干重的一般細菌含氮量為干重的12.5%，酵母菌為，酵母菌為7.5%，霉菌為霉菌為6.0%，根據一定體積培養(yǎng)液中的含氮量再乘以，根據一定體積培養(yǎng)液中的含氮量再乘以6.25，就可測得粗蛋白的含量，就可測得粗蛋白的含量: N6.25=Pr其他方法其他方法 含碳、磷、含碳、磷、DNA、RNA、耗氧量、消耗底物量、產耗氧量、消耗底物量、產CO2、產酸、產熱、粘度等，都可用于生長量的測定。產酸、產熱、粘度等，都可用于生長量的測定。血球計數板法血球計數板法（死、活細胞在內的總菌數）（死、活細胞在內的總菌數） 二、計繁殖數（單細胞微生物細胞數目的檢測法）二、

9、計繁殖數（單細胞微生物細胞數目的檢測法）（一）直接法（一）直接法如用特殊染料對菌體進如用特殊染料對菌體進行染色后，再用光學顯行染色后，再用光學顯微鏡計數，可作活菌計微鏡計數，可作活菌計數和總菌計數。數和總菌計數。（二）間接法（二）間接法活菌計數法活菌計數法平板菌落計數法平板菌落計數法最常用的活菌計數法。將適當稀釋的菌液傾注平板或涂布在平板表面，經保溫培養(yǎng)后，以平板上出現(xiàn)的菌落數乘以稀釋度就可以計算出原菌液的含菌量。直徑9cm的培養(yǎng)皿平板上出現(xiàn)菌落數一般以50500為宜。按照國家標準規(guī)定的樣品菌落總數測定的計數原則，以平板菌落數在30300之間為報告依據。9ml 9ml9ml9ml1ml1ml1

10、ml1ml1ml1ml1ml222（1）平板菌落計數法）平板菌落計數法菌落形成單位菌落形成單位（colony forming unit,cfu）一定菌樣中的單個微生物經培養(yǎng)后，形成的單菌落。一定菌樣中的單個微生物經培養(yǎng)后，形成的單菌落。根據每皿上形成的根據每皿上形成的cfu數乘上稀釋度即可推算出菌樣數乘上稀釋度即可推算出菌樣的含菌數。的含菌數。（2）厭氧菌的菌落計數法）厭氧菌的菌落計數法亨蓋特滾管培養(yǎng)法。亨蓋特滾管培養(yǎng)法。半固體深層瓊脂法。半固體深層瓊脂法。第二節(jié)第二節(jié) 微生物的生長規(guī)律微生物的生長規(guī)律一、微生物的個體生長和同步生長一、微生物的個體生長和同步生長二、單細胞微生物的典型生長曲線二

11、、單細胞微生物的典型生長曲線三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)四、微生物的高密度培養(yǎng)四、微生物的高密度培養(yǎng)由于微生物細胞極其微小，研究其個體生長存在著由于微生物細胞極其微小，研究其個體生長存在著技術上的困難（用電子顯微鏡和同步培養(yǎng)技術）。技術上的困難（用電子顯微鏡和同步培養(yǎng)技術）。同步生長同步生長（synchronous growth）：一個細胞群體中）：一個細胞群體中各個細胞都在同一時間進行分裂的狀態(tài)，稱為同步各個細胞都在同一時間進行分裂的狀態(tài)，稱為同步生長。生長。同步培養(yǎng)技術：同步培養(yǎng)技術：獲得同步生長的技術。獲得同步生長的技術。同步細胞：同步細胞：進行同步分裂的細胞稱為進行同步分裂

12、的細胞稱為同步細胞。同步細胞。同步細胞群體在任何一時刻都處在細胞周期的同一同步細胞群體在任何一時刻都處在細胞周期的同一相，彼此間形態(tài)、生化特征都很一致，因而是細胞相，彼此間形態(tài)、生化特征都很一致，因而是細胞學、生理學和生物化學等研究的良好材料。學、生理學和生物化學等研究的良好材料。一、微生物的個體生長和同步生長一、微生物的個體生長和同步生長化學誘導物理誘導誘導法誘導法過濾法區(qū)帶密度梯度離心法膜洗脫法篩選法篩選法同步培養(yǎng)法同步培養(yǎng)法獲得同步生長的方法：獲得同步生長的方法：獲得同步生長的方法主要有兩類：獲得同步生長的方法主要有兩類：環(huán)境條件誘導法：環(huán)境條件誘導法：抗生素、變換溫度、光線、培養(yǎng)基等。

13、造抗生素、變換溫度、光線、培養(yǎng)基等。造成與正常細胞周期不同的周期變化。成與正常細胞周期不同的周期變化。機械篩選法：機械篩選法：選擇性過濾、梯度離心或膜洗脫法。選擇性過濾、梯度離心或膜洗脫法。物理方法，隨機選擇，不影響細胞代謝。物理方法，隨機選擇，不影響細胞代謝。 硝酸纖維素膜硝酸纖維素膜 法法原理：原理：一些細菌細胞會緊緊粘附于具不同電荷的硝酸纖一些細菌細胞會緊緊粘附于具不同電荷的硝酸纖維微孔濾膜上。維微孔濾膜上。步驟：步驟：菌懸液通過微孔濾膜，細胞吸附其上；菌懸液通過微孔濾膜，細胞吸附其上； 反置濾膜，以新鮮培養(yǎng)液通過濾膜，洗掉浮游細胞；反置濾膜，以新鮮培養(yǎng)液通過濾膜，洗掉浮游細胞； 除去起

14、始洗脫液后就可以得到剛剛分裂下來的新生細除去起始洗脫液后就可以得到剛剛分裂下來的新生細胞，即為同步培養(yǎng)。胞，即為同步培養(yǎng)。 這種細胞在培養(yǎng)過程中，一般經這種細胞在培養(yǎng)過程中，一般經2 3個分裂周期就會喪失其同步性。個分裂周期就會喪失其同步性。 二、單細胞微生物的典型生長曲線二、單細胞微生物的典型生長曲線 生長曲線：定量描述液體培養(yǎng)基中微生物群體生生長曲線：定量描述液體培養(yǎng)基中微生物群體生長規(guī)律的實驗曲線。長規(guī)律的實驗曲線。 單細胞微生物主要包括細菌和酵母菌，其群體生單細胞微生物主要包括細菌和酵母菌，其群體生長是以群體中細胞數量的增加來表示的。長是以群體中細胞數量的增加來表示的。 由一個細胞分裂

15、成為兩個細胞的時間間隔稱為由一個細胞分裂成為兩個細胞的時間間隔稱為世世代代，一個世代所需的時間就是，一個世代所需的時間就是代時（代時（eneration time, G ），代時也就是群體細胞數目擴大一倍所，代時也就是群體細胞數目擴大一倍所需需 時間，有時也稱為時間，有時也稱為倍增時間倍增時間。 生長速率常數：每小時分裂次數，用生長速率常數：每小時分裂次數，用R表示。表示。 右圖表示的是一個細胞經右圖表示的是一個細胞經過若干代分裂后的情況。過若干代分裂后的情況。如圖可見，每經過一個代如圖可見，每經過一個代時，細胞數目就增加一倍，時，細胞數目就增加一倍，呈指數增加，因而被稱為呈指數增加，因而被稱

16、為指數生長指數生長，這就是，這就是單細胞單細胞群體生長的特征。群體生長的特征。 即：即：X2 = X12n生長曲線的制作生長曲線的制作：接種接種適溫培養(yǎng)適溫培養(yǎng)定時取樣測定時取樣測定生長量定生長量將少量單細胞的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的新鮮液將少量單細胞的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時間取樣，體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時間取樣，測菌細胞數目。以培養(yǎng)時間為橫坐標，以細菌增長數測菌細胞數目。以培養(yǎng)時間為橫坐標，以細菌增長數目的對數為縱坐標，繪制所得的曲線。目的對數為縱坐標，繪制所得的曲線。生長曲線的制作生長曲線的制作以細菌為例介紹無分支單細胞微

17、生物群體生長規(guī)律，以細菌為例介紹無分支單細胞微生物群體生長規(guī)律，其結論也基本適用于酵母菌。其結論也基本適用于酵母菌。生長曲線代表了單細胞微生物在新的環(huán)境中從開始生長曲線代表了單細胞微生物在新的環(huán)境中從開始生長、分裂直至死亡的整個動態(tài)變化過程。生長、分裂直至死亡的整個動態(tài)變化過程。每種單細胞微生物都有各自的典型生長曲線，但它每種單細胞微生物都有各自的典型生長曲線，但它們的生長過程卻有著共同的規(guī)律性。一般可以將生長們的生長過程卻有著共同的規(guī)律性。一般可以將生長曲線劃分為四個時期。曲線劃分為四個時期。典型生長曲線典型生長曲線 （Growth curve） 延延滯滯期期對對數數期期穩(wěn)定期穩(wěn)定期衰亡期衰

18、亡期時期的劃分：按照生長速率常數時期的劃分：按照生長速率常數R（growth race constant）的不同）的不同又稱：停滯期、調整期、適應期又稱：停滯期、調整期、適應期1.現(xiàn)象：現(xiàn)象：活菌數沒增加，曲線平行于橫軸?；罹鷶禌]增加，曲線平行于橫軸。2.特點：特點：生長速率常數生長速率常數R= 0細胞形態(tài)變大或增長細胞形態(tài)變大或增長細胞內細胞內RNA特別是特別是rRNA含量增高，原生質嗜堿性增強含量增高，原生質嗜堿性增強合成代謝活躍（核糖體、酶類、合成代謝活躍（核糖體、酶類、ATP合成加快），易產生誘合成加快），易產生誘導酶導酶對外界不良條件敏感，（如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化對外界不良條

19、件敏感，（如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化學藥物）學藥物）3.原因：原因：適應新的環(huán)境條件，合成新的酶，積累必要的中間產物適應新的環(huán)境條件，合成新的酶，積累必要的中間產物（一）（一） 延滯期（延滯期（lag phase）認識延遲期的特點及形成原因對實踐的指導意義：認識延遲期的特點及形成原因對實踐的指導意義：在發(fā)酵工業(yè)上需設法盡量縮短延遲期，措施有：在發(fā)酵工業(yè)上需設法盡量縮短延遲期，措施有：接種齡：采用對數生長期的健壯菌種；接種齡：采用對數生長期的健壯菌種；增加接種量；一般來說，增加接種量；一般來說， 接種量增大可縮短甚至消接種量增大可縮短甚至消除延遲期（發(fā)酵工業(yè)上一般采用除延遲期（發(fā)酵工業(yè)上一般

20、采用1/10的接種量）；的接種量）； 調整培養(yǎng)基的成分，應適當豐富，且發(fā)酵培養(yǎng)基成調整培養(yǎng)基的成分，應適當豐富，且發(fā)酵培養(yǎng)基成分盡量與種子培養(yǎng)基的成分接近。分盡量與種子培養(yǎng)基的成分接近。 （二）對數期（二）對數期（logarithmic phase，指數期指數期） 在生長曲線中，緊接著延滯期的一段細胞數目以幾在生長曲線中，緊接著延滯期的一段細胞數目以幾 何級數增長的時期。何級數增長的時期。其對數與時間呈直線關系。其對數與時間呈直線關系。 1、指數期的特點：、指數期的特點： 生長速率常數生長速率常數R最大，即代時最短最大，即代時最短; 細胞進行細胞進行平衡生長平衡生長，菌體大小、形態(tài)、生理特征菌

21、體大小、形態(tài)、生理特征 等比較一致等比較一致; 酶系活躍，代謝最旺盛酶系活躍，代謝最旺盛; 細胞對理化因素較敏感。細胞對理化因素較敏感。2、指數期中的的三個重要參數、指數期中的的三個重要參數v繁殖代數（繁殖代數（n） 指數生長方式：指數生長方式： 1、 2、4、8 2n 設接種時細胞數為設接種時細胞數為x1, 時間為時間為t1, 到時間到時間t2后，繁后，繁殖殖n代，細胞數為代，細胞數為x2，它們之間的相互關系為：它們之間的相互關系為： x2 = x12n以對數表示：以對數表示： x2 = x1 + n2 n = = 3.322( x2 - x1 ) x2 - x12x2x1t2t1培養(yǎng)時間培

22、養(yǎng)時間Lg 細胞數細胞數/mlt2 - t13.322(lgx2-lgx1)生長速率常數生長速率常數R=t2 - t13.322(lgx2-lgx1)代時代時G= 繁殖代數繁殖代數 n=3.322(lgx2-lgx1)代時在不同種微生物中的變化很大，多數微生物的代代時在不同種微生物中的變化很大，多數微生物的代時為時為13h，然而有些快速生長的微生物的代時還不到，然而有些快速生長的微生物的代時還不到10min,而另一些微生物的代時卻可長達幾小時或幾天；而另一些微生物的代時卻可長達幾小時或幾天； 另外，同一種微生物，在不同的生長條件下其代時的另外，同一種微生物，在不同的生長條件下其代時的長短也不同

23、；但是，在一定條件下，每一種微生物的代長短也不同；但是，在一定條件下，每一種微生物的代時是恒定的，因此它是微生物菌種的一個重要特征。時是恒定的，因此它是微生物菌種的一個重要特征。一一 些些 細細 菌菌 的的 代代 時時菌名菌名培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)溫度培養(yǎng)溫度 代時代時E. coli（大腸桿菌）（大腸桿菌） 肉湯肉湯 3717minE. coli 牛奶牛奶 3712.5Enterobacter aerogenes（產氣腸細菌）（產氣腸細菌）肉湯或牛奶肉湯或牛奶 371618E. aerogenes 組合組合 372944B. Cereus（蠟狀芽孢桿菌）（蠟狀芽孢桿菌）肉湯肉湯3018B. ther

24、mophilus（嗜熱芽孢桿菌）（嗜熱芽孢桿菌）肉湯肉湯5518.3Lactobacillus acidophilus（嗜酸乳桿菌）（嗜酸乳桿菌）牛奶牛奶376687Streptococcus lactis（乳酸鏈球菌）（乳酸鏈球菌）牛奶牛奶3726S. lactis乳糖肉湯乳糖肉湯3748Azotobacter chroococcum（褐球固氮菌）（褐球固氮菌）葡萄糖葡萄糖2534446Mycobacterium tuberculosis（結核分枝桿菌）組合（結核分枝桿菌）組合3779293Nitrobacter agilis（活躍硝化桿菌）（活躍硝化桿菌）組合組合2712003影響指數期微

25、生物代時長短的因素影響指數期微生物代時長短的因素（1）菌種：不同菌種其代時差別極大。）菌種：不同菌種其代時差別極大。 （2）營養(yǎng)成分：同一種微生物，在營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基上）營養(yǎng)成分：同一種微生物，在營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基上 生長時，其代時較短，反之則長。生長時，其代時較短，反之則長。 （3）營養(yǎng)物濃度：既影響微生物的生長速率，又影響它）營養(yǎng)物濃度：既影響微生物的生長速率，又影響它 的生長總量。的生長總量。 （濃度（濃度0.12.0mg/mL影響生長速影響生長速 率，濃度率，濃度2.08.0mg/mL時影響最終產量）時影響最終產量） （4）培養(yǎng)溫度：溫度對微生物的生長速率明顯的影響。）培養(yǎng)溫度：溫度對微

26、生物的生長速率明顯的影響。 營養(yǎng)物濃度與對數期生長速率和產量營養(yǎng)物濃度與對數期生長速率和產量：影響微影響微生物的生長速率和生物的生長速率和總生長量?？偵L量。：凡是處于較低濃度凡是處于較低濃度范圍內，可影響生范圍內，可影響生長速率和菌體產量長速率和菌體產量的營養(yǎng)物就稱生長的營養(yǎng)物就稱生長限制因子。限制因子。8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收只最大收獲量受影響獲量受影響生長速度和最大生長速度和最大收獲量受影響收獲量受影響時間時間細胞數或菌體量細胞數或菌體量應用意義：應用意義：指數期的微生物具有整

27、個群體的生理特性一致、細指數期的微生物具有整個群體的生理特性一致、細胞各成分平衡增長和生長速率恒定等優(yōu)點，是：胞各成分平衡增長和生長速率恒定等優(yōu)點，是：（1 1）用作代謝、生理等研究的良好材料；）用作代謝、生理等研究的良好材料；（2 2）是增殖噬菌體的最適宿主；）是增殖噬菌體的最適宿主；（3 3）是發(fā)酵工業(yè)中用種子的最佳材料。）是發(fā)酵工業(yè)中用種子的最佳材料。（4 4）進行染色、形態(tài)觀察等進行染色、形態(tài)觀察等的良好材料的良好材料。（三）穩(wěn)定期（三）穩(wěn)定期（stationary phase，恒定期、最高生長期恒定期、最高生長期）1特點：特點：（1）R=0，即處于新繁殖的細胞數與衰亡的細胞數，即處于

28、新繁殖的細胞數與衰亡的細胞數相等，或正生長與負生長相等的動態(tài)平衡之中。相等，或正生長與負生長相等的動態(tài)平衡之中。培養(yǎng)培養(yǎng)物中的細胞數目達到最高值。物中的細胞數目達到最高值。（2）菌體產量達到了最高點；）菌體產量達到了最高點；（3）菌體產量與營養(yǎng)物質的消耗間呈現(xiàn)出有規(guī)律的比例）菌體產量與營養(yǎng)物質的消耗間呈現(xiàn)出有規(guī)律的比例關系（可用生長產量常數關系（可用生長產量常數Y生長得率來表示：表示生長得率來表示：表示微生物對基質利用效率的高低微生物對基質利用效率的高低 。Y=菌體干重菌體干重/ 消耗營養(yǎng)消耗營養(yǎng)物質的濃度物質的濃度 根據產量常數可確定微生物對營養(yǎng)物質的需要量根據產量常數可確定微生物對營養(yǎng)物質

29、的需要量意義：消耗每意義：消耗每g或或mol營養(yǎng)物質所產生的菌體干重（營養(yǎng)物質所產生的菌體干重（g）。）。（4）細胞內開始積聚糖原、異染顆粒和脂肪等內含物；）細胞內開始積聚糖原、異染顆粒和脂肪等內含物；（5）芽孢桿菌一般在這時開始形成芽孢；）芽孢桿菌一般在這時開始形成芽孢；（6）通過復雜的次生代謝途徑合成抗生素等對人類有用）通過復雜的次生代謝途徑合成抗生素等對人類有用的各種次生代謝物（穩(wěn)定期產物）。的各種次生代謝物（穩(wěn)定期產物）。Y=x x0C0 C=x x0C02 2穩(wěn)定期到來的原因穩(wěn)定期到來的原因（1）營養(yǎng)物尤其是生長是限制因子耗盡；）營養(yǎng)物尤其是生長是限制因子耗盡；（2）營養(yǎng)物的比例失調

30、；）營養(yǎng)物的比例失調；（3）酸、醇、毒素或）酸、醇、毒素或H2O2等有害代謝產物的累積；等有害代謝產物的累積；（4）pH、氧化還原勢等物理化學條件越來越不適宜；、氧化還原勢等物理化學條件越來越不適宜；等等等等.3 3生產實踐的重要指導意義生產實踐的重要指導意義（1 1）對以生產菌體或菌體生長相平行的代謝產物的）對以生產菌體或菌體生長相平行的代謝產物的最佳收獲期；最佳收獲期；（2 2）是對維生素、堿基、氨基酸等物質進行生物測）是對維生素、堿基、氨基酸等物質進行生物測定的最佳測定時期；定的最佳測定時期；（3 3）通過對穩(wěn)定期到來原因的研究，促進了連續(xù)培）通過對穩(wěn)定期到來原因的研究，促進了連續(xù)培養(yǎng)原

31、理的提出和工藝、技術的創(chuàng)建。養(yǎng)原理的提出和工藝、技術的創(chuàng)建。（四）衰亡期（四）衰亡期（decline phase）1、特點：、特點：（1）細胞死亡數增加，死亡數大大超過新增殖的細胞數，群體中細胞死亡數增加，死亡數大大超過新增殖的細胞數，群體中的活菌數目急劇下降，出現(xiàn)的活菌數目急劇下降，出現(xiàn)“負生長負生長” （ R0 ） ；（2）細胞內顆粒更明顯，細胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形；細胞內顆粒更明顯，細胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形；（3）因菌體本身產生的因菌體本身產生的水解水解酶及代謝產物的作用，使菌體死亡、酶及代謝產物的作用，使菌體死亡、自溶等，發(fā)生自溶的菌生長曲線表現(xiàn)為向下跌落的趨勢。自溶等，發(fā)生自

32、溶的菌生長曲線表現(xiàn)為向下跌落的趨勢。（4）有的微生物合成或釋放對人類有益的抗生素等次生代謝）有的微生物合成或釋放對人類有益的抗生素等次生代謝（5）芽孢桿菌在此期釋放芽孢；等等。）芽孢桿菌在此期釋放芽孢；等等。 衰亡期比其他各時期時間衰亡期比其他各時期時間長，它的長短也與菌種和環(huán)境條件有關。長，它的長短也與菌種和環(huán)境條件有關。2、產生原因：、產生原因：生長條件的進一步惡化，使細胞內的分解代謝大生長條件的進一步惡化，使細胞內的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導致菌體的死亡大超過合成代謝，繼而導致菌體的死亡絲狀微生物的群體生長絲狀微生物的群體生長絲狀微生物的純培養(yǎng)采用孢絲狀微生物的純培養(yǎng)采用孢子接種，

33、在液體培養(yǎng)基中振子接種，在液體培養(yǎng)基中振蕩培養(yǎng)或深層通氣加攪拌培蕩培養(yǎng)或深層通氣加攪拌培養(yǎng)，菌絲體通過斷裂繁殖不養(yǎng)，菌絲體通過斷裂繁殖不形成產孢結構。形成產孢結構。以菌絲干重作為衡量生長的以菌絲干重作為衡量生長的指標，即以時間為橫坐標，指標，即以時間為橫坐標，以菌絲干重為縱坐標，繪制以菌絲干重為縱坐標，繪制生長曲線。生長曲線。培養(yǎng)時間與菌絲體干重的立培養(yǎng)時間與菌絲體干重的立方根成直線關系。方根成直線關系?？煞譃槿齻€階段：可分為三個階段：1、停滯期（生長延滯期）、停滯期（生長延滯期）2、迅速生長期（快速生長期）、迅速生長期（快速生長期）3、衰亡期（生長衰退期）、衰亡期（生長衰退期）1、生長停滯期

34、、生長停滯期: 造成生長停滯的原因一是孢子萌發(fā)前真正的造成生長停滯的原因一是孢子萌發(fā)前真正的停滯狀態(tài)，另一種是生長已經開始，但還無法測定。停滯狀態(tài)，另一種是生長已經開始，但還無法測定。2、迅速生長期、迅速生長期:菌絲體干重迅速增加，其立方根與時間呈直菌絲體干重迅速增加，其立方根與時間呈直線關系，菌絲干重不以幾何級數增加，沒有對數生長期。生線關系，菌絲干重不以幾何級數增加，沒有對數生長期。生長主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長和出現(xiàn)分支、斷裂等，此時期長主要表現(xiàn)在菌絲尖端的伸長和出現(xiàn)分支、斷裂等，此時期的菌體呼吸強度達到高峰，有的開始積累代謝產物。的菌體呼吸強度達到高峰，有的開始積累代謝產物。3、衰退期、

35、衰退期:菌絲體干重下降，到一定時期不再變化。大多數菌絲體干重下降，到一定時期不再變化。大多數次級代謝產物在此期合成，大多數細胞都出現(xiàn)大的空泡。有次級代謝產物在此期合成，大多數細胞都出現(xiàn)大的空泡。有些菌絲體還會發(fā)生自溶菌絲體，這與菌種和培養(yǎng)條件有關。些菌絲體還會發(fā)生自溶菌絲體，這與菌種和培養(yǎng)條件有關。絲狀微生物的群體生長絲狀微生物的群體生長三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)（continuous culture）分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)（batch culture） ：將微生物置于一定容：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

36、充和更換，最后一次性收獲。再補充和更換，最后一次性收獲。連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)（continuous culture） ：在微生物培養(yǎng)的：在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質，同時排除含過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質，同時排除含菌體及代謝產物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時間菌體及代謝產物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時間地處于對數生長期，以利于微生物的增殖速度和代地處于對數生長期，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)。謝活性處于某種穩(wěn)定狀態(tài)。連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)理論基礎理論基礎：由于對典型生長曲線中穩(wěn)定期：由于對典型生長曲線中穩(wěn)定期到來原因的認識，采取相應有效措施推遲其來臨，到來原因的

37、認識，采取相應有效措施推遲其來臨，從而發(fā)展出現(xiàn)在的連續(xù)培養(yǎng)技術。從而發(fā)展出現(xiàn)在的連續(xù)培養(yǎng)技術。當微生物在單批培養(yǎng)方式下生長達到對數期后期時，當微生物在單批培養(yǎng)方式下生長達到對數期后期時，一方面以一定的速度流進新鮮培養(yǎng)基并攪拌，另一方一方面以一定的速度流進新鮮培養(yǎng)基并攪拌，另一方面以溢流方式流出培養(yǎng)液，使培養(yǎng)物達到動態(tài)平衡，面以溢流方式流出培養(yǎng)液，使培養(yǎng)物達到動態(tài)平衡，其中的微生物就能長期保持對數期的平衡生長狀態(tài)和其中的微生物就能長期保持對數期的平衡生長狀態(tài)和穩(wěn)定的生長速率。穩(wěn)定的生長速率。單批培養(yǎng)單批培養(yǎng) 恒濁法恒濁法恒化法恒化法 單批培養(yǎng)單批培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)時間時間連續(xù)流入連續(xù)流入新鮮培

38、養(yǎng)液新鮮培養(yǎng)液lg細胞數（個細胞數（個/ml）連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng) （一）連續(xù)培養(yǎng)原理（一）連續(xù)培養(yǎng)原理連續(xù)連續(xù)培養(yǎng)培養(yǎng)器器按控制方式分按控制方式分按培養(yǎng)器的級數分按培養(yǎng)器的級數分按細胞狀態(tài)分按細胞狀態(tài)分按用途分按用途分內控制（控制菌體密度）：恒濁器內控制（控制菌體密度）：恒濁器外控制（控制培養(yǎng)液流速、以控制外控制（控制培養(yǎng)液流速、以控制生長速率）：恒化器生長速率）：恒化器單級連續(xù)培養(yǎng)器單級連續(xù)培養(yǎng)器多級連續(xù)培養(yǎng)器多級連續(xù)培養(yǎng)器一般連續(xù)培養(yǎng)器一般連續(xù)培養(yǎng)器固定化細胞連續(xù)培養(yǎng)器固定化細胞連續(xù)培養(yǎng)器實驗室科研用：連續(xù)培養(yǎng)器實驗室科研用：連續(xù)培養(yǎng)器發(fā)酵生產用：連續(xù)發(fā)酵罐發(fā)酵生產用：連續(xù)發(fā)酵罐（二）連續(xù)培

39、養(yǎng)器（二）連續(xù)培養(yǎng)器（三）連續(xù)培養(yǎng)技術（三）連續(xù)培養(yǎng)技術1、恒化連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)概念概念：以恒定流速使營養(yǎng)物質濃度恒定而保持微生物：以恒定流速使營養(yǎng)物質濃度恒定而保持微生物始終在低于其最高生長速率的條件下達到連續(xù)培養(yǎng)。始終在低于其最高生長速率的條件下達到連續(xù)培養(yǎng)。原理：原理：通過控制某一種營養(yǎng)物濃度通過控制某一種營養(yǎng)物濃度（如碳、氮源、生（如碳、氮源、生長因子等）長因子等） ，使其始終成為生長限制因子，而達到控，使其始終成為生長限制因子，而達到控制培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最制培養(yǎng)液流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長速率條件下進行生長繁殖。高生長速率條件下進行生長

40、繁殖。特點：特點：維持營養(yǎng)成分的維持營養(yǎng)成分的亞適量亞適量，控制微生物生長速率。，控制微生物生長速率。菌體生長速率恒定，菌體均一、密度穩(wěn)定，產量低于菌體生長速率恒定，菌體均一、密度穩(wěn)定，產量低于最高菌體產量。最高菌體產量。應用范圍：應用范圍：實驗室科學研究實驗室科學研究恒化器（恒化器（Chemostat 或或bactogen）概念：概念：根據培養(yǎng)器內微生物的根據培養(yǎng)器內微生物的生長密度，借光電控制系統(tǒng)來生長密度，借光電控制系統(tǒng)來控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體高密度、生長速度恒定的微生高密度、生長速度恒定的微生物細胞。物細胞。原理原理：通過調節(jié)新鮮培養(yǎng)基流：通過調節(jié)新鮮培養(yǎng)

41、基流入的速度和培養(yǎng)物流出的速度入的速度和培養(yǎng)物流出的速度來來維持菌液濃度不變維持菌液濃度不變,即濁度不即濁度不變變。當濁度高時，使新鮮培養(yǎng)。當濁度高時，使新鮮培養(yǎng)基的流速加快，濁度降低，則基的流速加快，濁度降低，則減慢培養(yǎng)基的流速。減慢培養(yǎng)基的流速。特點：特點：基質過量，微生物始終基質過量，微生物始終以最高速率進行生長，以最高速率進行生長，并可在并可在允許范圍內控制不同的菌體密允許范圍內控制不同的菌體密度度；但工藝復雜，煩瑣。；但工藝復雜，煩瑣。2、恒濁培養(yǎng)、恒濁培養(yǎng)使用范圍：使用范圍：用于生產大量菌用于生產大量菌體、生產與菌體生長相平行體、生產與菌體生長相平行的某些代謝產物，如乳酸、的某些代

42、謝產物，如乳酸、乙醇等。乙醇等。裝置裝置控制對象控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速流速生長生長速率速率產物產物應用應用范圍范圍恒濁器恒濁器 菌體密度菌體密度（內控制）（內控制）無限制無限制生長因生長因子子不恒定不恒定最高最高大量菌體大量菌體或與菌體或與菌體形成相平形成相平行的產物行的產物生產生產為主為主恒化器恒化器 培養(yǎng)基流培養(yǎng)基流速（外控速（外控制）制）有限制有限制生長因生長因子子恒定恒定低于低于最高最高不同生長不同生長速率的菌速率的菌體體實驗實驗室為室為主主恒濁器與恒化器的比較恒濁器與恒化器的比較（四）連續(xù)發(fā)酵（四）連續(xù)發(fā)酵（continuous fermentation）將連續(xù)培養(yǎng)用于

43、發(fā)酵，即為連續(xù)發(fā)酵。相對于單批發(fā)酵而將連續(xù)培養(yǎng)用于發(fā)酵，即為連續(xù)發(fā)酵。相對于單批發(fā)酵而言。言。SCP的生產、乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的發(fā)酵、石油的生產、乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的發(fā)酵、石油脫蠟、污水處理等應用。脫蠟、污水處理等應用。優(yōu)點：優(yōu)點： 高效，簡化了操作裝料、滅菌、出料、清洗發(fā)酵罐等單元操作；高效，簡化了操作裝料、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行自動控制；自控：便于利用各種儀表進行自動控制； 產品質量穩(wěn)定；產品質量穩(wěn)定； 節(jié)約大量動力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、電的負荷均衡合節(jié)約大量動力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、電的負荷均衡合理。理。缺點：缺點：菌種易于

44、退化；易于遭到雜菌污染；營養(yǎng)物利用率低于單菌種易于退化；易于遭到雜菌污染；營養(yǎng)物利用率低于單批培養(yǎng)。批培養(yǎng)。連續(xù)發(fā)酵的生產時間受以上因素限制，一般只能維持數月連續(xù)發(fā)酵的生產時間受以上因素限制，一般只能維持數月 1年。年。指微生物在液體培養(yǎng)基中細胞群體密度超過常規(guī)培養(yǎng)指微生物在液體培養(yǎng)基中細胞群體密度超過常規(guī)培養(yǎng)10倍以上時的生長狀態(tài)或培養(yǎng)技術?，F(xiàn)代高密度培養(yǎng)倍以上時的生長狀態(tài)或培養(yǎng)技術?，F(xiàn)代高密度培養(yǎng)技術主要是用于基因工程菌生產多肽類藥物。技術主要是用于基因工程菌生產多肽類藥物。選取最佳培養(yǎng)基成分和各成分含量選取最佳培養(yǎng)基成分和各成分含量補料（采用逐量流加的方式進行）補料（采用逐量流加的方式進

45、行）提高溶解氧的濃度提高溶解氧的濃度防止有害代謝產物的生成防止有害代謝產物的生成四、微生物的高密度培養(yǎng)（高密度發(fā)酵）四、微生物的高密度培養(yǎng)（高密度發(fā)酵）高密度培養(yǎng)的具體方法：高密度培養(yǎng)的具體方法：應用：應用：用基因工程菌生產多肽類貴重藥物（胰島素、用基因工程菌生產多肽類貴重藥物（胰島素、白細胞介素、干擾素、生長激素等）。白細胞介素、干擾素、生長激素等）。不同菌種和同種不同菌株間，達到高密度的水不同菌種和同種不同菌株間，達到高密度的水平差別很大。平差別很大。E.coliE.coli可達可達174175g( (濕重濕重)/L)/L，理論值可達理論值可達200g/L ，甚至，甚至400g/L 。目前

46、被用于高密度培養(yǎng)的只有大腸桿菌和釀酒目前被用于高密度培養(yǎng)的只有大腸桿菌和釀酒酵母。酵母。第三節(jié)第三節(jié) 影響微生物生長的主要因素影響微生物生長的主要因素影響微生物生長的外界因素很多，除了營養(yǎng)因素影響微生物生長的外界因素很多，除了營養(yǎng)因素之外，還有許多物理化學因素，如：之外，還有許多物理化學因素，如：O2、溫度、溫度、pH值、水活度、滲透壓、值、水活度、滲透壓、Eh、輻射、輻射、UV、電離輻射、電離輻射、超聲波、化學藥劑等超聲波、化學藥劑等 。本節(jié)主要內容：本節(jié)主要內容：一、溫度對微生物生長的影響一、溫度對微生物生長的影響二、氧氣對微生物生長的影響二、氧氣對微生物生長的影響三、三、pH值對微生物生

47、長的影響值對微生物生長的影響溫度是影響微生物生長繁殖的最重要因素之一。溫度是影響微生物生長繁殖的最重要因素之一。溫度對微生物的影響具體表現(xiàn)在直接影響細胞內的各種溫度對微生物的影響具體表現(xiàn)在直接影響細胞內的各種生化反應：生化反應：影響酶活性，溫度變化影響酶促反應速率，最終影響影響酶活性，溫度變化影響酶促反應速率，最終影響細胞合成。細胞合成。影響細胞膜的流動性，溫度高，流動性大，有利于物影響細胞膜的流動性，溫度高，流動性大，有利于物質的運輸，溫度低，流動性降低，不利于物質運輸，因質的運輸，溫度低，流動性降低，不利于物質運輸，因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質的吸收與代謝產物的分泌。此，溫度變化影響營養(yǎng)物質

48、的吸收與代謝產物的分泌。影響物質的溶解度，對生長有影響。影響物質的溶解度，對生長有影響。一、溫度對微生物生長的影響一、溫度對微生物生長的影響從微生物整體來看從微生物整體來看:生長的溫度范圍一般在生長的溫度范圍一般在-10 100 極端下限為極端下限為-30 ，極端上限為，極端上限為105300 但對于特定的某一種微生物：只能在一定溫度范圍內生長（寬溫微但對于特定的某一種微生物：只能在一定溫度范圍內生長（寬溫微生物、窄溫微生物）。生物、窄溫微生物）。在這個范圍內，每種微生物都有自己的在這個范圍內，每種微生物都有自己的生長溫度三基點生長溫度三基點，即，即最低、最低、最適、最高生長溫度。最適、最高生

49、長溫度。最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養(yǎng)溫度。最適生長溫度：某菌分裂代時最短或生長速率最高時的培養(yǎng)溫度。處于最適生長溫度時，生長速度處于最適生長溫度時，生長速度最快，代時最短。最快，代時最短。超過最低生長溫度時，微生物不超過最低生長溫度時，微生物不生長，溫度過低，甚至會死亡。生長，溫度過低，甚至會死亡。超過最高生長溫度時，微生物不超過最高生長溫度時，微生物不生長，溫度過高，甚至會死亡。生長，溫度過高，甚至會死亡。（一）微生物生長溫度的三基點（一）微生物生長溫度的三基點根據微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為根據微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為三個類型三個類型

50、：（二）微生物生長溫度類型（二）微生物生長溫度類型低溫型微生物（嗜冷微生物）：低溫型微生物（嗜冷微生物）：20 （一般為（一般為15 ）。）。 中溫型微生物（嗜溫微生物）：中溫型微生物（嗜溫微生物）：2045 ， 室溫菌約室溫菌約25 ， 體溫菌約體溫菌約37 。 高溫型微生物（嗜熱微生物）：高溫型微生物（嗜熱微生物）：45 ， 一般一般5060 。 低溫型微生物：低溫型微生物：最適生長溫度在最適生長溫度在520,主要分布在地主要分布在地球的兩極、冷泉、深海、冷凍場所及冷藏食品中。球的兩極、冷泉、深海、冷凍場所及冷藏食品中。中溫型微生物：中溫型微生物：最適生長溫度為最適生長溫度為2040 ，大

51、多數微，大多數微生物屬于此類。生物屬于此類。室溫型主要為腐生或植物寄生，在植物或土壤中。室溫型主要為腐生或植物寄生，在植物或土壤中。體溫型主要為寄生，在人和動物體內。體溫型主要為寄生，在人和動物體內。高溫型微生物：高溫型微生物：最適生長溫度為最適生長溫度為50 60 ,主要分布主要分布在溫泉、堆肥和土壤中。在溫泉、堆肥和土壤中。菌菌 名名生長溫度生長溫度發(fā)酵溫度發(fā)酵溫度累積產物溫度累積產物溫度 （ ） （ ） （ ） Streptococcus thermophilus 374737S.lactis 3440產細胞：產細胞：2530產乳酸：產乳酸：30Streptomyces griseus

52、3728_Corenybacterium pekinense 32 3335_Clostridium acetobutylicum 3733_Penicilium chrysogenum 302520以青霉素的生產為例：以青霉素的生產為例：培養(yǎng)培養(yǎng)165小時采用小時采用分段控制溫度分段控制溫度的方法，其青霉素產量比始終的方法，其青霉素產量比始終在在30 培養(yǎng)提高了培養(yǎng)提高了14.7%。分段控制方式：分段控制方式：05小時，小時，30 ；540小時，小時，25 ；40125小小時，時，20 ；125165小時，小時，25 。不同生理生化過程的最適溫度不同生理生化過程的最適溫度微生物不同生理活動要

53、求不同溫度微生物不同生理活動要求不同溫度最適生長溫度最適生長溫度 發(fā)酵速度快、積累代謝產物多發(fā)酵速度快、積累代謝產物多1、高溫對微生物的影響、高溫對微生物的影響高溫下蛋白質不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞高溫下蛋白質不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞細胞結構（溶菌）。細胞結構（溶菌）。微生物對熱的耐受力與以下因素有關微生物對熱的耐受力與以下因素有關:（1）微生物種類及發(fā)育階段）微生物種類及發(fā)育階段 嗜熱菌比其它類型的菌體抗熱嗜熱菌比其它類型的菌體抗熱有芽孢的細菌比無芽孢的菌抗熱有芽孢的細菌比無芽孢的菌抗熱微生物的繁殖結構比營養(yǎng)結構抗熱性強微生物的繁殖結構比營養(yǎng)結構抗熱性強老齡菌比幼齡菌抗熱老齡菌

54、比幼齡菌抗熱（三）高溫與低溫對微生物的影響（三）高溫與低溫對微生物的影響（2）微生物對熱的耐受力還受環(huán)境條件的影響）微生物對熱的耐受力還受環(huán)境條件的影響 與培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分有關與培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分有關 培養(yǎng)基中蛋白質含量培養(yǎng)基中蛋白質含量高時比較耐熱高時比較耐熱.與與pH 有關有關 pH適宜時不易死亡，適宜時不易死亡，pH不適宜時，不適宜時，容易死亡容易死亡.與水分有關與水分有關 含水量大時容易死亡，含水量小時含水量大時容易死亡，含水量小時不容易死亡不容易死亡.與含菌量有關與含菌量有關 含菌量高，抗熱性增強，含菌量含菌量高，抗熱性增強，含菌量低，抗熱性差。低，抗熱性差。與熱處理時間有關與熱處理時

55、間有關 熱處理時間長，微生物易死熱處理時間長，微生物易死 亡。亡。 當環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時，微生當環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時，微生物的生長繁殖停止，當微生物的原生質結構并未破壞物的生長繁殖停止，當微生物的原生質結構并未破壞時，不會很快造成死亡并能在較長時間內保持活力，時，不會很快造成死亡并能在較長時間內保持活力，當溫度提高時，可以恢復正常的生命活動。當溫度提高時，可以恢復正常的生命活動。 低溫保藏菌種就是利用這個原理。一些細菌、酵低溫保藏菌種就是利用這個原理。一些細菌、酵母菌和霉菌的瓊脂斜面菌種通常可以長時間地保藏在母菌和霉菌的瓊脂斜面菌種通?？梢蚤L時間地保藏在4的冰箱中

56、。的冰箱中。 當溫度過低，造成微生物細胞凍結時，有的微生當溫度過低，造成微生物細胞凍結時，有的微生物會死亡，有些則并不死亡。物會死亡，有些則并不死亡。2、低溫對微生物的影響、低溫對微生物的影響造成死亡的原因：造成死亡的原因：凍結時細胞水分變成冰晶，冰晶對細胞膜產生機械凍結時細胞水分變成冰晶，冰晶對細胞膜產生機械損傷，膜內物質外漏。損傷，膜內物質外漏。凍結過程造成細胞脫水。凍結過程造成細胞脫水。 凍結速度對冰晶形成有很大影響，凍結速度對冰晶形成有很大影響，緩慢凍結緩慢凍結，形，形成的冰晶大，對細胞損傷大；成的冰晶大，對細胞損傷大；快速凍結快速凍結，形成的冰晶，形成的冰晶小、分布均勻，對細胞的損傷

57、小，因此，利用快速凍小、分布均勻，對細胞的損傷小，因此，利用快速凍結可以對一些菌種進行結可以對一些菌種進行凍結保藏凍結保藏，一般情況下在菌懸，一般情況下在菌懸液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護劑等可對菌種進液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護劑等可對菌種進行長期保藏。行長期保藏。氧對微生物的生命活動有著極其重要的影響，微生物對氧的需氧對微生物的生命活動有著極其重要的影響，微生物對氧的需要和耐受力在不同的類群中變化很大，根據微生物與氧的關系要和耐受力在不同的類群中變化很大，根據微生物與氧的關系, ,可把它們分為幾種類群可把它們分為幾種類群: : 專性好氧菌專性好氧菌 好氧菌好氧菌 微好氧菌微好氧菌 兼

58、性厭氧菌兼性厭氧菌 耐氧厭氧菌耐氧厭氧菌 厭氧菌厭氧菌 ( (專性專性) )厭氧菌厭氧菌二、氧氣對微生物生長的影響二、氧氣對微生物生長的影響五類與氧關系不同的微生物在半固體瓊脂柱中的生長狀態(tài)（模式圖）五類與氧關系不同的微生物在半固體瓊脂柱中的生長狀態(tài)（模式圖）氧濃度對不同微生物生長的影響氧濃度對不同微生物生長的影響嚴格厭氧微生物并不是被氣態(tài)的氧所殺死，而是由于不嚴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物的毒性而死亡。能解除某些氧代謝產物的毒性而死亡。在氧還原為水的過程中，可形成某些有毒的中間產物，在氧還原為水的過程中，可形成某些有毒的中間產物，例如，過氧化氫（例如，過

59、氧化氫（H2O2）、超氧陰離子（）、超氧陰離子（ O2 ）等。超）等。超氧陰離子為活性氧，兼有分子和離子的性質，反應力極強，氧陰離子為活性氧，兼有分子和離子的性質，反應力極強，極不穩(wěn)定，可破壞膜和重要生物大分子，極不穩(wěn)定，可破壞膜和重要生物大分子，對微生物造成毒對微生物造成毒害或致死。害或致死。好氧微生物具有降解這些產物的酶，如過氧化氫酶、過好氧微生物具有降解這些產物的酶，如過氧化氫酶、過氧化物酶、超氧化物歧化酶等，氧化物酶、超氧化物歧化酶等，而嚴格厭氧菌缺乏而嚴格厭氧菌缺乏SOD，故易被生物體內極易產生的超，故易被生物體內極易產生的超氧陰離子自由基毒害致死。氧陰離子自由基毒害致死。厭氧菌的氧

60、毒害機制厭氧菌的氧毒害機制 SOD學說：學說：H2O + O22 O2 + 2H+O2 + H2O22H2OO2 + eO2 ( O2 )超氧陰離子在細胞內可由酶促或非酶促形成。超氧陰離子在細胞內可由酶促或非酶促形成。超氧物陰離子歧化酶（超氧物陰離子歧化酶（SOD）是在生物進化中發(fā)展）是在生物進化中發(fā)展出來的一種自我保護方式。出來的一種自我保護方式。兼性厭氧菌兼性厭氧菌E.coli在發(fā)生在發(fā)生SOD缺失突變后，就會變成缺失突變后，就會變成一種一種“嚴格厭氧菌嚴格厭氧菌”。生物體中超氧陰離子的形成與去除生物體中超氧陰離子的形成與去除12SOD好氧生物好氧生物和耐氧細菌和耐氧細菌過氧化氫酶過氧化氫