微生物生長及控制課件

第4章微生物的生長4.1微生物生長的概念

生長：微生物個(gè)體重量的增加和體積增大的現(xiàn)象。繁殖：單細(xì)胞生物細(xì)胞數(shù)目的增多；多細(xì)胞生物通過形成有性、無性孢子使個(gè)體數(shù)目增多.生長是一個(gè)逐步發(fā)生的量變過程；繁殖是一個(gè)產(chǎn)生新的生命個(gè)體的質(zhì)變過程。第4章微生物的生長4.1微生物1生長、繁殖就是保證微生物獲得巨大數(shù)量的必要前提，沒有一定的數(shù)量就等于沒有微生物的存在。微生物生長一般指群體生長群體生長=個(gè)體生長+個(gè)體繁殖“以數(shù)取勝”或“以量取勝”生長、繁殖就是保證微生物獲得巨大數(shù)量2一個(gè)微生物細(xì)胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝。如果同化作用的速度超過了異化作用個(gè)體的總量（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時(shí)，則達(dá)到一定程度后就會發(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)一步生長群體的生長一個(gè)微生物細(xì)胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝。如果同34.2微生物生長量的測定

4.2.1測生長量：適合于所有的微生物一、直接法測體積（在刻度離心管中測沉降量）稱干重（1012細(xì)菌細(xì)胞約1g，只適合菌體濃度較高且不含雜質(zhì)的樣品）菌體內(nèi)重要組成測定法……含N量法DNA/RNA法葉綠素法4.2微生物生長量的測定4.2.1測生長量：適合于所有4測體積:在刻度離心管中測沉降量.測體積:在刻度離心管中測沉降量.511二、間接法比濁法：用光密度（OD450-650nm

）表示菌懸液的濃度

測含氮量生理指標(biāo)法測含碳量

其它

11二、間接法6比濁法:分光光度法測濁度比濁法:分光光度法測濁度74.2.2計(jì)數(shù)法比例計(jì)數(shù)法血球計(jì)數(shù)法直接法間接法液體稀釋法平板菌落計(jì)數(shù)法(用計(jì)數(shù)板在顯微鏡下觀察計(jì)數(shù))適合于單細(xì)胞微生物4.2.2計(jì)數(shù)法比例計(jì)數(shù)法直接法液體稀釋法(用計(jì)數(shù)板在顯微8直接法：計(jì)數(shù)法（如：血球計(jì)數(shù)板法、細(xì)胞計(jì)數(shù)板）缺點(diǎn)：死活細(xì)胞都有

用染色劑可區(qū)別死活

酵母用美藍(lán)細(xì)菌用丫叮橙（紫外光）直接法：計(jì)數(shù)法（如：血球計(jì)數(shù)板法、細(xì)胞計(jì)數(shù)板）9間接法：液體稀釋法

一些厭氧菌在普通平板生長不好，可以用液體稀釋法，液體樣品10極差稀釋間接法：液體稀釋法一些厭氧菌在普通平板10間接法：平板菌落計(jì)數(shù)法（活菌）

好氧菌使用較好

操作同稀釋分離過程

計(jì)數(shù)結(jié)果比直接計(jì)數(shù)低

操作煩瑣

間接法：平板菌落計(jì)數(shù)法（活菌）11第四章微生物生長及控制課件12第四章微生物生長及控制課件13水中微生物測定水中微生物測定144.3微生物的群體生長規(guī)律4.3.1單細(xì)胞微生物的典型生長曲線

4.3.2微生物的連續(xù)培養(yǎng)

4.3.3同步生長

4.3微生物的群體生長規(guī)律4.3.1單細(xì)胞微生物的典型生154.3.1單細(xì)胞微生物的典型生長曲線單細(xì)胞微生物主要包括細(xì)菌和酵母菌其群體生長是以群體中細(xì)胞數(shù)量的增加來表示的4.3.1單細(xì)胞微生物的典型生長曲線單細(xì)胞微生物主要包括細(xì)16典型生長曲線典型生長曲線：少量菌種接種到一恒定容積的液體培養(yǎng)基中，提供最適培養(yǎng)條件培養(yǎng)，定時(shí)測定培養(yǎng)液中的細(xì)胞數(shù)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫座標(biāo)，以細(xì)胞數(shù)的對數(shù)或生長速率為縱座標(biāo)作圖。典型指它只適合單細(xì)胞微生物典型生長曲線典型生長曲線：典型指它只適合單細(xì)胞微生物17一條典型的生長曲線至少可以分為：延滯期，對數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長時(shí)期根據(jù)微生物的生長速率常數(shù),即每小時(shí)的分裂代數(shù)（R）的不同。典型生長曲線一條典型的生長曲線至少可以分為：根據(jù)微生物的生長速率常數(shù),18延滯期指數(shù)期衰亡期穩(wěn)定期延滯期指數(shù)期衰亡期穩(wěn)定期191、延滯期(lagphase)

（緩慢期、停滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期）1）現(xiàn)象：活菌數(shù)沒增加，曲線平行于橫軸1、延滯期(lagphase)

（緩慢期、停202）出現(xiàn)延滯期的原因

把細(xì)菌接種到新鮮的培養(yǎng)基中培養(yǎng)時(shí)，并不立即進(jìn)行分裂繁殖，細(xì)菌增殖數(shù)為０，這時(shí)需要合成多種酶，輔酶和某些中間代謝產(chǎn)物，要經(jīng)過一個(gè)調(diào)整和適應(yīng)過程。2）出現(xiàn)延滯期的原因

把細(xì)菌接種到新鮮的培養(yǎng)基213）生理特性

分裂遲緩，代謝活躍（1）生長速率常數(shù)等于零（R=0）。（2）菌體內(nèi)物質(zhì)的重量明顯增加，菌體體積增大，桿菌明顯伸長。（3）ＲＮＡ含量增加（4）代謝機(jī)能活躍，易產(chǎn)生大量的誘導(dǎo)酶（5）延滯期末期和對數(shù)期前期的細(xì)胞，對不良條件的抵抗力減低。3）生理特性

分裂遲緩，代謝活躍224）影響延滯期長短的因素（1）菌種本身（代時(shí)短，延滯期短）細(xì)菌、酵母菌的延滯期較短霉菌次之放線菌最長（2）接種齡

即“種子”的群體生長年齡，即處在生長曲線上的哪一個(gè)階段，這是一種生理年齡。4）影響延滯期長短的因素（1）菌種本身（代時(shí)短，延滯期短）23（3）接種量：

一般接種量大，則延滯期短。發(fā)酵工業(yè)上一般采用1/10的接種量（4）培養(yǎng)基成分：接種到營養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基中的微生物延滯期短。（3）接種量：245）縮短延滯期的意義和方法在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期接種對數(shù)生長期的菌種，采用最適菌齡加大接種量用與培養(yǎng)菌種相同組分的培養(yǎng)基選用繁殖快的菌種在食品工業(yè)上，盡量在此期進(jìn)行消毒或滅菌5）縮短延滯期的意義和方法在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期252、指數(shù)期（對數(shù)期）

1）現(xiàn)象：細(xì)胞數(shù)目以幾何級數(shù)增加，其對數(shù)與時(shí)間呈直線關(guān)系。2）生理特性：R最大，G（代時(shí)）最短細(xì)胞代謝活動比較穩(wěn)定，菌體內(nèi)各種成分最均勻，生理特性較一致。酶活力最高，酶系活躍，代謝旺盛活菌數(shù)幾乎接近于總菌數(shù)指數(shù)期的細(xì)胞是進(jìn)行生理、代謝、遺傳等研究的最好材料。2、指數(shù)期（對數(shù)期）1）現(xiàn)象：細(xì)胞數(shù)目以幾何級數(shù)增加，其對263）指數(shù)期細(xì)胞高速生長的原因：細(xì)胞完成生理調(diào)整，基質(zhì)營養(yǎng)和環(huán)境適宜，且代謝產(chǎn)物還不足以影響生長。4）影響指數(shù)期長短的因素：菌種營養(yǎng)成分營養(yǎng)物濃度﹡培養(yǎng)溫度3）指數(shù)期細(xì)胞高速生長的原因：27營養(yǎng)物濃度與對數(shù)期生長速率和產(chǎn)量的影響作用方式：影響微生物的生長速率和總生長量生長限制因子：凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長速率和菌體產(chǎn)量的營養(yǎng)物8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收獲量受影響生長速度和最大收獲量受影響時(shí)間營養(yǎng)物濃度與對數(shù)期生長速率和產(chǎn)量的影響作用方式：影響微生物的285）應(yīng)用意義：

①由于此時(shí)期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；②發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達(dá)到較高的菌體密度

③食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期④是生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良好材料。

5）應(yīng)用意義：①由于此時(shí)期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的293、穩(wěn)定期(平衡期)

1）生理特性：（1）R=0，即新繁殖的細(xì)胞數(shù)等于衰亡的細(xì)胞數(shù)（2）細(xì)胞質(zhì)內(nèi)開始積累細(xì)胞貯存物。多數(shù)產(chǎn)芽孢菌在此期產(chǎn)生芽孢。

（3）產(chǎn)生更多的代謝產(chǎn)物。放線菌的抗生素在此階段大量形成。（4）如果要收獲菌體，應(yīng)在此階段收獲，因此階段菌體細(xì)胞數(shù)量最多。

3、穩(wěn)定期(平衡期)1）302）出現(xiàn)穩(wěn)定期的原因：營養(yǎng)的消耗營養(yǎng)物比例失調(diào)有害代謝產(chǎn)物積累pH值等理化條件不適2）出現(xiàn)穩(wěn)定期的原因：營養(yǎng)的消耗313）應(yīng)用意義：發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時(shí)期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長此期，提高產(chǎn)量，措施如下：補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）調(diào)pH調(diào)整溫度穩(wěn)定期細(xì)胞數(shù)目及產(chǎn)物積累達(dá)到最高。3）應(yīng)用意義：發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時(shí)期（抗生素、氨基酸等），生324、衰亡期1）生理特點(diǎn)：R＜0，活菌數(shù)明顯下降。因細(xì)胞本身所產(chǎn)生的酶和代謝產(chǎn)物的作用，而使菌體分解死亡，有的開始自溶。有些微生物產(chǎn)生或釋放對人類有用的抗生素，氨基酸等次級代謝產(chǎn)物。芽孢開始釋放。細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài),大小不等的畸形,變成衰退型。

4、衰亡期332）原因：菌體老化、生長環(huán)境進(jìn)一步惡化3）影響因素環(huán)境不利，分解代謝速度>>合成速度；低溫、隔絕空氣（對好氧菌）均能延長此時(shí)期。2）原因：344.3.2微生物的連續(xù)培養(yǎng)

連續(xù)培養(yǎng)又稱開放培養(yǎng)，是相對于上述繪制典型生長曲線時(shí)所采用的那種單批培養(yǎng)或密閉培養(yǎng)而言的。原理：通過認(rèn)識穩(wěn)定期的到來，并采取相應(yīng)的有效措施：反“穩(wěn)定期”的到來。4.3.2微生物的連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)又稱開放培養(yǎng)，是相對于35一、定義：連續(xù)培養(yǎng)指在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)排除死菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時(shí)間地處于對數(shù)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)。一、定義：36連續(xù)培養(yǎng)是在研究生長曲線的基礎(chǔ)上，通過認(rèn)識穩(wěn)定期到來的原因，并采取有效措施而實(shí)現(xiàn)的。一方面，以一定速度連續(xù)流進(jìn)新鮮培養(yǎng)基，并立即攪拌均勻。另一方面，利用溢流的方式，以同樣的流速不斷流出培養(yǎng)物。動態(tài)平衡實(shí)現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。連續(xù)培養(yǎng)是在研究生長曲線的基礎(chǔ)上，通過認(rèn)識穩(wěn)定期到來的原因，37二、連續(xù)培養(yǎng)優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：1)高效：簡化了操作

2)自控：便于各種儀表進(jìn)行自動控制3)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：

4)節(jié)約大量動力、人力、水和蒸汽二、連續(xù)培養(yǎng)優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：382、缺點(diǎn)：1)菌種易于退化；2)易于遭到雜菌污染；3)營養(yǎng)物利用率低于單批培養(yǎng)。連續(xù)發(fā)酵，一般只能維持?jǐn)?shù)月~1年。

2、缺點(diǎn)：39三、連續(xù)培養(yǎng)的應(yīng)用：連續(xù)發(fā)酵

酵母菌體的生產(chǎn)：單細(xì)胞蛋白SCP乙醇、乳酸、丙酮、丁醇生產(chǎn)石油脫蠟（解脂假絲酵母）、污水處理三、連續(xù)培養(yǎng)的應(yīng)用：連續(xù)發(fā)酵

酵母菌體的生產(chǎn)：單細(xì)胞蛋白SC40四、連續(xù)培養(yǎng)的分類按控制方式恒濁器（控制菌體密度——內(nèi)控制）恒化器（培養(yǎng)液流速——外控制）按培養(yǎng)器的級數(shù)單級多級按細(xì)胞狀態(tài)一般固定化細(xì)胞按用途連續(xù)培養(yǎng)器（實(shí)驗(yàn)室）發(fā)酵罐（工廠）四、連續(xù)培養(yǎng)的分類按控制方式41實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)的方法恒濁法：其原理是根據(jù)培養(yǎng)容器內(nèi)微生物的生長密度，用光電系統(tǒng)來檢測培養(yǎng)液的濁度，并進(jìn)行控制的培養(yǎng)方法。恒化法：使培養(yǎng)液流速保持不變，微生物始終在低于最高生長速率條件下進(jìn)行生長繁殖的培養(yǎng)方法，主要用于實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究中實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)的方法恒濁法：其原理是根據(jù)培養(yǎng)容器內(nèi)微生物的生長42恒濁器與恒化器的比較裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物應(yīng)用范圍恒濁器菌體密度（內(nèi)控制）無限制實(shí)質(zhì)因子不恒定最高速率大量菌體或與菌體相平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)為主恒化器培養(yǎng)基流速（外控制）有限制實(shí)質(zhì)因子恒定低于最高速率不同生長速率的菌體實(shí)驗(yàn)室為主恒濁器與恒化器的比較裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物4344恒化器結(jié)構(gòu)示意圖44恒化器結(jié)構(gòu)示意圖44同步生長：一個(gè)細(xì)胞群體中各個(gè)細(xì)胞都在同一時(shí)間進(jìn)行分裂的狀態(tài)。同步細(xì)胞：進(jìn)行同步分裂的細(xì)胞。意義：同步細(xì)胞群體任何時(shí)刻都處在細(xì)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(xì)胞學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)等研究的良好材料。4.3.3同步生長時(shí)間同步生長和非同步生長4.3.3同步生長時(shí)間同步生長和非同步生長45同步培養(yǎng)的方法1.選擇法⑴離心沉降分離法：⑵過濾分離法：⑶硝酸纖維素薄膜法：2.誘導(dǎo)法⑴溫度調(diào)整法⑵營養(yǎng)條件調(diào)整法⑶用最穩(wěn)定期的培養(yǎng)物接種由于細(xì)胞個(gè)體間存在著差異，同步生長只能維持1至2代，不能長久維持。同步培養(yǎng)的方法由于細(xì)胞個(gè)體間存在著差異，同步生長只能維持1至461818474.4環(huán)境因素對微生物生長的影響4.4環(huán)境因素對微生物生長的影響48微生物的一切生命活動都離不開環(huán)境，同一種微生物在不同的環(huán)境中會有不同的表現(xiàn)。環(huán)境因子對微生物的影響大致有三種情況：1.適應(yīng)的環(huán)境：微生物能正常進(jìn)行生命活動2.不適應(yīng)的環(huán)境：微生物在這種環(huán)境中生命活動受抑制或被迫暫時(shí)改變原有的特性。3.惡劣環(huán)境：微生物死亡或發(fā)生遺傳變異。微生物的一切生命活動都離不開環(huán)境，同一種微生物在不同的環(huán)境中49影響微生物生長的物理化學(xué)因素物理因素：溫度、水分、輻射、氣體、壓力、超聲波化學(xué)因素：酸、堿、氧化還原電位、化學(xué)藥物等生物因素：寄生、互生、共生、拮抗等影響微生物生長的物理化學(xué)因素50第四章微生物生長及控制課件51有害微生物的控制防腐、消毒、滅菌有害微生物的控制防腐、消毒、滅菌521、防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達(dá)到防止物品發(fā)生霉腐的措施，稱為防腐。2、消毒：采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部的一部分對人體有害的病原菌，而對被處理物體基本無害的措施，稱為消毒。1、防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達(dá)533、滅菌（sterilization）采用強(qiáng)烈的理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅菌。第四章微生物生長及控制課件544.4.1溫度由于微生物的生命活動是由一系列生物化學(xué)反應(yīng)組成的，而這些反應(yīng)受溫度的影響極為明顯。溫度是影響微生物生長的最重要的因素之一4.4.1溫度由于微生物的生命活動是由一系列生物化學(xué)反551、微生物三種溫度類型

微生物生長的溫度范圍一般在-10-100℃極端下限為-30℃，極端上限105-300℃對于特定微生物，只能在一定溫度范圍內(nèi)生長，在這個(gè)范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長溫度三基點(diǎn):即最低、最適、最高生長溫度

1、微生物三種溫度類型微生物生長的溫度范圍一般在-10-56為什么最適溫度不在最低與最高溫度的中點(diǎn)？為什么最適溫度不在最低與最高溫度的中點(diǎn)？57根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為三個(gè)類型

低溫型微生物（嗜冷微生物）中溫型微生物（嗜溫微生物）高溫型微生物（嗜熱微生物）

根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為三個(gè)類型58第四章微生物生長及控制課件59種類適應(yīng)范圍最適溫度分布代表菌嗜冷微生物-10~30℃10~20℃地球兩極、冷庫，海水假單胞菌、酵母、霉菌嗜溫微生物10~45℃適溫性20~28℃土壤，植物體發(fā)酵菌、腐生菌體溫性37~40℃人、畜大腸桿菌、寄生菌嗜熱微生物25~85℃50~55℃溫泉、堆肥、熱水加熱器梭菌、芽孢菌、高溫放線菌種類適應(yīng)范圍最適溫度分布代表菌嗜冷-10~30℃602、溫度對微生物生長的影響機(jī)理影響酶活性。影響細(xì)胞膜的流動性。溫度高，流動性大，有利于物質(zhì)的運(yùn)輸。影響物質(zhì)的溶解度。2、溫度對微生物生長的影響機(jī)理影響酶活性。611）低溫對微生物的影響

微生物對低溫的敏感性較差低溫時(shí)低溫不能作為殺菌的手段。低溫可以保存菌種。低溫抑制生長；當(dāng)溫度升高時(shí)，抑制又可解除，功能又可恢復(fù)。生長——少數(shù)嗜冷菌抑制——大多數(shù)微生物呈休眠狀態(tài)死亡——少部分1）低溫對微生物的影響

微生物對低溫的敏感性較差62凍結(jié)過程中速度對冰晶形成的影響緩慢凍結(jié)，形成的冰晶大，對細(xì)胞損傷大；快速凍結(jié)，形成冰晶小、分布均勻，對細(xì)胞的損傷小利用快速凍結(jié)可以對一些菌種進(jìn)行凍結(jié)保藏，一般情況下在菌懸液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護(hù)劑等可對菌種進(jìn)行長期保藏。4℃可以短時(shí)間保藏，-179℃可長期保藏（十年）凍結(jié)過程中速度對冰晶形成的影響緩慢凍結(jié)，形成的冰晶大，對細(xì)胞63高溫條件下死亡—大部分存活—少數(shù)（芽孢桿菌）

機(jī)理①酶失活，蛋白質(zhì)凝固、變性②破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)③脂肪膜被熱溶解形成小孔造成內(nèi)含物泄露死亡具有對熱有穩(wěn)定性和抗熱性的酶嗜熱微生物：能在高于45℃環(huán)境中進(jìn)行代謝活動的微生物耐熱微生物：在61.6℃經(jīng)30分鐘尚能存活的微生物2）高溫對微生物的影響死亡—大部分機(jī)理嗜熱微生物：64熱滅菌法是最常用的物理方法。高溫可引起蛋白質(zhì)、核酸等活性大分子氧化或變性失活而導(dǎo)致微生物死亡。

熱滅菌法是最常用的物理方法。高溫可引起蛋白質(zhì)、核酸等活性大分65第四章微生物生長及控制課件66干熱滅菌法（1）焚燒法（incineration）：

是將被滅菌物品在火焰中燃燒，使所有的生物質(zhì)碳化。簡單、徹底如接種環(huán)、鑷子、傳染病人衣物

干熱滅菌法（1）焚燒法（incineration）：67第四章微生物生長及控制課件68第四章微生物生長及控制課件69第四章微生物生長及控制課件70（2）干燥熱空氣滅菌法將物品放入烘箱內(nèi)，然后升溫至150℃—170℃，維持1—2小時(shí)。適用于玻璃、陶瓷和金屬物品滅菌特點(diǎn)：由于空氣傳熱穿透力差，所以溫度高、時(shí)間長。

（2）干燥熱空氣滅菌法71第四章微生物生長及控制課件72濕熱法---

用水或水蒸汽消毒、滅菌的方法

特點(diǎn)：溫度低、時(shí)間短、滅菌效果高原因：蒸汽冷凝會放出潛熱；飽和水蒸汽穿透力強(qiáng)；濕熱易破壞細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)大分子的穩(wěn)定性，主要破壞氫鍵結(jié)構(gòu)。

濕熱法---

用水或水蒸汽消毒、滅菌的方法特點(diǎn)：溫度低、73濕熱條件下

多數(shù)細(xì)菌和真菌的營養(yǎng)體在60℃，5~10分鐘即死亡；酵母菌和真菌的孢子稍耐熱，80℃以上才會死亡；而細(xì)菌的芽孢一般在120℃，維持15分鐘才能殺死。

濕熱條件下多數(shù)細(xì)菌和真菌的營養(yǎng)體在60℃，5~10分鐘即死74（1）常壓法：a巴氏消毒法：低溫濕熱消毒法低溫長時(shí)法：63℃30min處理牛奶高溫瞬時(shí)法:72℃15s處理牛奶超高溫巴斯德滅菌法

讓液體食品停留在140℃左右3-4s，急劇冷卻至75℃，經(jīng)勻質(zhì)化后冷卻至20℃。（1）常壓法：75

高溫瞬間巴斯德消毒法的操作流程圖

高溫瞬間巴斯德消毒法的操作流程圖76

b煮沸消毒法

100℃

煮沸數(shù)分鐘，飲用水消毒

c間歇滅菌法將待滅菌物品在80-100℃蒸煮15-60min，冷卻后擱置室溫（28-37℃）下過夜，并重復(fù)以上過程三遍以上。b煮沸消毒法77

（2）加壓法

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。（2）加壓法78a常規(guī)加壓蒸汽滅菌法121℃（0.1MPa）

15—20min115℃20-30min。適用：耐高溫物品，玻璃儀器、含水或不含水的物品

a常規(guī)加壓蒸汽滅菌法121℃（0.1MPa）15—20m79b連續(xù)加壓蒸汽滅菌法又稱“連消法”

135—140℃

加熱5秒—15秒，

保溫5-10分b連續(xù)加壓蒸汽滅菌法又稱“連消法”80滅菌器培養(yǎng)基、試劑、耗材等的滅菌滅菌器培養(yǎng)基、試劑、耗材等的滅菌81第四章微生物生長及控制課件82第四章微生物生長及控制課件83第四章微生物生長及控制課件84第四章微生物生長及控制課件85第四章微生物生長及控制課件86

3)高溫對培養(yǎng)基的影響及其防止措施高溫對培養(yǎng)基的不利影響：

1）會產(chǎn)生混濁或形成不溶性沉淀2）營養(yǎng)成分被破壞（PO4-3，葡萄糖）；3）色澤加深（褐變?nèi)绠a(chǎn)生氨基糖等）；4）改變培養(yǎng)基的pH值（通常下降0.2）；5）形成有害物質(zhì)，抑制微生物生長；3)高溫對培養(yǎng)基的影響及其防止措施高溫對培養(yǎng)基的不利影響：87消除有害影響的措施

采用特殊的加熱滅菌法過濾除菌法加入螯合劑

消除有害影響的措施883、溫度與微生物生長的意義青霉素的生產(chǎn)：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%0h－5h→30℃：生長5h－40h→25℃：發(fā)酵40h--125h→20℃：累積代謝產(chǎn)物125h--165h→25℃酸奶生產(chǎn)菌種培養(yǎng)—乳酸鏈球菌最適溫度，34℃發(fā)酵劑與酸奶發(fā)酵—抑制雜菌，用45℃生產(chǎn)后期—產(chǎn)香，4℃3、溫度與微生物生長的意義青霉素的生產(chǎn)：培養(yǎng)165小時(shí)采用分89牛奶收集過濾均質(zhì)加熱滅菌冷卻接種培養(yǎng)凝乳冷藏（4℃24h）出售（貨架期14天）注：保加利亞乳桿菌主要產(chǎn)香；乳鏈球菌產(chǎn)酸能力強(qiáng)，且能使乳糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，但產(chǎn)香能力差酸奶的生產(chǎn)工藝90℃5’37~40℃42℃4h（保加利亞乳桿菌、乳酸鏈球菌或嗜熱鏈球菌）（復(fù)原奶）配料：糖、香料檸檬酸、果汁牛奶收集90水分約占微生物細(xì)胞組成的70-85%，環(huán)境中缺水時(shí)（干燥的環(huán)境）引起微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的變性和鹽類濃度的增高，抑制微生物的生長，甚至造成微生物的死亡。干燥對微生物的作用受環(huán)境溫度、失水速度、菌齡、微生物所處基質(zhì)等條件的影響。4.4.2干燥（水活度）

（濕度）水分約占微生物細(xì)胞組成的70-85%，環(huán)境中缺水時(shí)（干燥的環(huán)91細(xì)菌生長所需的水分活度比酵母菌、霉菌高。一般食品腐敗菌：Aw在0.94~0.99之間。酵母菌：在0.88~0.94之間霉菌：Aw最低為0.80，但在0.65時(shí)，尚有少數(shù)干性霉菌生長。當(dāng)Aw低于0.60時(shí)任何微生物都不能生長。因此，干燥便成為一種很好的食品保藏方法。細(xì)菌生長所需的水分活度比酵母菌、霉菌高。92不同微生物生長的最低aw微生物類群最低aw微生物類群最低aw細(xì)菌大腸桿菌0.935-0.960霉菌黃曲霉0.90枯草桿菌0.950黑曲霉0.88沙門氏菌0.945青霉0.8-0.9賽氏桿菌0.940灰綠曲霉0.78八疊球菌0.915-0.930耐旱真菌0.60微球菌0.905酵母釀酒酵母0.94金葡球菌0.900裂殖酵母0.93嗜鹽桿菌0.750魯氏酵母0.65不同微生物生長的最低aw微生物類群最低aw微生物類群最低aw93干燥用于食品保藏的方法可分為兩類：自然干燥（熏干、曬干、冷凍干燥）人工干燥常壓干燥如熱風(fēng)、噴霧、凍結(jié)、微波等真空干燥如真空和冷凍真空干燥干燥用于食品保藏的方法可分為兩類：94食品的水分活性⑴新鮮食品原料：如魚、肉、水果、蔬菜，均含較多水分，Aw多數(shù)在0.98~0.99之間，適于多種微生物尤其是細(xì)菌生長。⑵干制食品：Aw0.80~0.85適于霉菌生長，其保藏期1~2周Aw0.72，保藏期為三個(gè)月Aw0.65時(shí)保藏期為1~3年食品的水分活性954.4.3、滲透壓滲透壓對微生物的影響膜內(nèi)=膜外（等滲）：微生物的活動保持正常,細(xì)胞外形不變膜內(nèi)＞膜外（低滲透壓環(huán)境）：細(xì)胞吸水膨脹，甚至導(dǎo)致細(xì)胞破裂死亡膜外＞膜內(nèi)（高滲環(huán)境）：脫水、質(zhì)壁分離,生長受抑制或死亡.鹽漬和糖漬保藏食品4.4.3、滲透壓滲透壓對微生物的影響96根據(jù)微生物對高滲透壓耐性的不同，將其分為以下三類高嗜鹽細(xì)菌（20-30%食鹽溶液中生長）嗜鹽細(xì)菌中嗜鹽細(xì)菌（5-18%食鹽溶液中生長）低嗜鹽細(xì)菌（2-5%的食鹽溶液中生長）

普通微生物一般在0.85-0.90的食鹽溶液中生長18~25%的鹽濃度才能完全抑制微生物的生長。根據(jù)微生物對高滲透壓耐性的不同，將其分為以下三類97

高糖環(huán)境下生長的微生物：耐糖細(xì)菌（可在60%以下的含糖高滲溶液中生長）

花蜜酵母菌和某些霉菌能在60%~80%的糖溶液中生長產(chǎn)甘油的耐高滲酵母能在20%~40%的糖蜜中生長

984.4.4、輻射作用

1、紫外輻射260nm波長是生物核酸的最大吸收波長，殺菌力最強(qiáng)紫外燈：實(shí)驗(yàn)室常用40-60W無臭氧燈

2、電離輻射：X射線、γ射線、高能電子束紫外線、X-射線、r-射線、均可抑制甚至殺死微生物。尤其是r-射線因作用距離較遠(yuǎn)、穿透力較強(qiáng)而用于食品的殺菌保藏。4.4.4、輻射作用1、紫外輻射99第四章微生物生長及控制課件1004.4.5pH對微生物生長的影響從pH2-9都有微生物能生長。絕大多數(shù)種類都在pH5.0-9.0之間。微生物生長的pH值三基點(diǎn)：最低、最適和最高pH值。

4.4.5pH對微生物生長的影響從pH2-9都有微生物1011、微生物類型：根據(jù)最適pH值分：

1）嗜堿微生物：最適pH10-11。如硝化細(xì)菌

2）耐堿微生物：最適pH8-11，pH≤7時(shí)生長極慢或不生長。如許多鏈霉菌

3）中性微生物：最適生長pH6-8。絕大多數(shù)細(xì)菌，一部分真菌1、微生物類型：根據(jù)最適pH值分：1024)嗜酸微生物：最適pH＜4，pH≥7下，即死亡。硫桿菌屬5)耐酸微生物：在低pH下生長，在中性pH也長。乳酸桿菌、醋酸桿菌4)嗜酸微生物：最適pH＜4，pH≥7下，即死亡。硫桿菌屬103微生物種類適應(yīng)pH范圍最適生長pH細(xì)菌4.5~96.8~7.6放線菌5.0~107.0~8.0酵母菌2.5~8.54~5.8霉菌1.5~11.53.8~6四大微生物生長pH范圍微生物種類適應(yīng)pH范圍最適生長pH細(xì)菌4.5~96104一些微生物生長的pH值范圍微生物種類最低pH

最適pH

最高pH

大腸桿菌枯草芽孢桿菌金黃色葡萄球菌黑曲霉一般放線菌一般酵母菌

4.34.54.21.55.03.0

6.0—8.06.0—7.57.0—7.55.0—6.07.0—8.05.0—6.0

9.58.59.39.0108.0

一些微生物生長的pH值范圍微生物種類最低pH最適p105同一種微生物在不同的生長階段和不同的生理生化過程中，對pH值的要求也不同。在發(fā)酵工業(yè)中，控制pH值尤其重要，例：黑曲霉：pH2-2.5時(shí)利于合成檸檬酸pH2.5-6.5時(shí)以菌體生長為主pH7.0時(shí)，以合成草酸為主。

同一種微生物在不同的生長階段和不同的生理生化過程中，對pH值1062、食品的pH與微生物生長根據(jù)食品pH值范圍的特點(diǎn)，可將食品劃分為⑴酸性食品：

pH<4.5如：水果食品酸性食品中細(xì)菌生長受到抑制，能生長的微生物主要是霉菌、酵母菌和乳酸菌。2、食品的pH與微生物生長根據(jù)食品pH值范圍的特點(diǎn)，可將食品107⑵非酸性食品：pH>4.5如：蔬菜、魚、肉、乳制品非酸性食品中細(xì)菌生長和繁殖的可能性最大，且生長良好，生長速率最高。霉菌、酵母菌在非酸性食品中雖然也可以生長，但其不是處于最高速率生長階段。⑵非酸性食品：pH>4.5如：蔬菜、魚、肉、乳制品1083、食品的pH與滅菌酸性食品中由于細(xì)菌生長與芽孢萌發(fā)受抑制，霉菌和酵母菌的營養(yǎng)體在高溫條件下可被殺死。食品加工業(yè)處理：采用高溫煮沸的方法進(jìn)行殺菌。非酸性食品，最適合于細(xì)菌生長與芽孢萌發(fā)。食品加工業(yè)處理：采用高溫高壓的方法進(jìn)行殺菌。3、食品的pH與滅菌酸性食品中由于細(xì)菌生長與芽孢萌發(fā)受抑制，1094.4.6氧氣對微生物生長的影響

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：在食品中，如果缺乏O2，一般變質(zhì)速度較慢。此外H2和CO2，對微生物的生長也有一定的影響。4.4.6氧氣對微生物生長的影響在食品中，如果缺乏O2110

1、專性好氧微生物：大多數(shù)真菌和許多細(xì)菌。實(shí)驗(yàn)室通過震蕩搖瓶給氧工廠采用通入無菌空氣和攪拌等供氧2、兼性好氧微生物（兼性厭氧微生物）：腸道細(xì)菌、人和動物的致病菌、酵母和少數(shù)真菌。如E.coli，沙門氏菌等*微好氧微生物1、專性好氧微生物：大多數(shù)真菌和許多細(xì)菌。1113、專性厭氧微生物：如雙歧桿菌、梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌等。實(shí)驗(yàn)室常采用焦性沒食子酸吸收容器中的氧，或抽真空。3、專性厭氧微生物：如雙歧桿菌、梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌等。112氧氣與微生物之間的關(guān)系

氧氣與微生物之間的關(guān)系

113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114影響微生物生命活動的其它幾種物理因素

種類機(jī)理適用范圍應(yīng)用

超聲波

H2O2、細(xì)胞破碎水溶液液體食品、細(xì)胞破碎紫外線DNA上形成嘧啶二聚體，蛋白變性穿透力弱、物體表面接種室、手術(shù)室空氣、器材、水γ-射線電離、核酸和蛋白變性穿透力強(qiáng)、物體由表層至深層食品保鮮殺菌、冷殺菌微波熱效應(yīng)使蛋白質(zhì)變性穿透力一般液體食品、焙烤食品影響微生物生命活動的其它幾種物理因素種類機(jī)115第四章微生物生長及控制課件1161、微生物生長一般指（群體生長）。2、細(xì)菌生長曲線包括（延滯期）、（對數(shù)期）、（穩(wěn)定期）和（衰亡期）。在食品工業(yè)上，盡量在（延滯）期進(jìn)行消毒或滅菌。3、細(xì)菌生長曲線中延滯期的特點(diǎn)之一是生長速率常數(shù)為（0）。4、（指數(shù)）期的細(xì)胞是進(jìn)行生理、代謝、遺傳等研究的最好材料。5、如培養(yǎng)細(xì)菌的目的在于獲得大量菌體，應(yīng)在培養(yǎng)的（穩(wěn)定）期進(jìn)行收獲。1、微生物生長一般指（群體生長）。1176、在生產(chǎn)上，要想使延滯期縮短，可采取_____________、_________、_________等措施。常用的直接計(jì)數(shù)法有______________、__________等。常用的活菌計(jì)數(shù)法有___________________等。微生物按其生長溫度范圍可分為_______、______和_____3類。溫度愈低，食物腐敗愈__________（快或慢）。

高滲溶液會導(dǎo)致微生物細(xì)胞_________________，低滲溶液會導(dǎo)致微生物細(xì)胞__________________。6、在生產(chǎn)上，要想使延滯期縮短，可采取___________118高溫對微生物的致死是因?yàn)椋海ǎ〢高溫使菌體蛋白變性B高溫使核酸變性

C高溫破壞細(xì)胞膜的透性D.A-C微生物在生長過程中，可作為生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良好材料的是:（）A延滯期B對數(shù)期C穩(wěn)定期D衰亡期延滯期是細(xì)菌生長的第一階段，以下不屬于延滯期的特點(diǎn)的是：（）A生長速率常數(shù)B細(xì)胞形態(tài)變大或增長C合成代謝活躍（核糖體、酶類、ATP合成加快），易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶D對外界不良條件不敏感（如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化學(xué)藥物）高溫對微生物的致死是因?yàn)椋海ǎ?19在微生物生長的某個(gè)階段，新增殖的細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相等，微生物的生長速率處于動態(tài)平衡。這個(gè)時(shí)期是：（）A延滯期B對數(shù)期C穩(wěn)定期D衰亡期12、有些芽孢菌在生長階段開始產(chǎn)芽孢是在生長的：（）A延滯期B對數(shù)期C穩(wěn)定期D衰亡期13、“細(xì)胞內(nèi)顆粒更明顯，細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形，芽孢開始釋放”具有這樣特點(diǎn)的是微生物生長的：（）A延滯期B對數(shù)期C穩(wěn)定期D衰亡期在微生物生長的某個(gè)階段，新增殖的細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相120嗜冷菌是指最適生長

的細(xì)菌。A．在無氧環(huán)境B．在pH8或8以上C．在冷的溫度D．只有病毒存在時(shí)10.微生物在干旱環(huán)境中存活是因?yàn)?/p>

。A．形成芽孢B．只代謝葡萄糖分子C．沒有細(xì)胞膜D．沒有染色體稱為微好氧菌的那些細(xì)菌能

生長。A．在高濃度鹽中B．在低濃度鹽中C．沒有ATP或葡萄糖D．在人的口腔內(nèi)嗜冷菌是指最適生長的細(xì)菌。121微生物處于穩(wěn)定生長前期時(shí)

。A．細(xì)胞分裂速率增加B．細(xì)胞分裂速率降低C．群體是在其最旺盛壯健的階段D．群體是在其最少的階段

18．人體病原菌生長的溫度在

。A．100℃B．體溫C．像病毒一樣的溫度D．嗜熱的溫度生活在pH5～8.5范圍的那些微生物稱為

。A．嗜熱微生物B．嗜溫微生物C．嗜中性微生物D．嗜二氧化碳的細(xì)菌微生物處于穩(wěn)定生長前期時(shí)。122連續(xù)培養(yǎng)的目的是使微生物始終保持在最高穩(wěn)定生長階段。（）酒精的濃度越高，殺菌能力越強(qiáng)。（）微生物生長的最適pH與合成某種代謝產(chǎn)物的pH是一致的。（）同一種微生物由于環(huán)境中的PH不同可能積累不同的代謝產(chǎn)物。（）細(xì)胞大小相同的同種微生物可用來進(jìn)行同步培養(yǎng)。（）在微生物生長的某個(gè)階段，新增殖的細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相等，微生物的生長速率處于動態(tài)平衡。這是穩(wěn)定期細(xì)胞的特征之一。（）連續(xù)培養(yǎng)的目的是使微生物始終保持在最高穩(wěn)定生長階段。（）123微生物在生長過程中，可作為生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良好材料的是穩(wěn)定期細(xì)胞。（）在微生物生長過程中，“細(xì)胞內(nèi)顆粒更明顯，細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形，芽孢開始釋放”具有這樣特點(diǎn)的是延滯期細(xì)胞。（）某一食品原料污染了一定數(shù)量的細(xì)菌，希望通過加熱的方式除去污染的細(xì)菌，則最好在這些微生物處于對數(shù)生長期進(jìn)行殺菌效果最好。（）微生物在生長過程中，可作為生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)124匹配題：1．在海洋底層發(fā)現(xiàn)A.嗜酸菌（）2．喜歡高糖B.嗜中性菌（）3．生長在乳酸脂中C.自養(yǎng)微生物（）4.巴斯德滅菌后仍存活D.嗜鹽菌（）5.生活在高鹽環(huán)境中E.嗜高滲微生物（）6.在高壓下旺盛生長F.微好氧菌（）7.生活在pH7.0G.嗜鹽嗜壓細(xì)菌（）8.喜歡酸性環(huán)境H.嗜壓微生物（）9.利用二氧化碳I.嗜熱微生物（）10．生活在微氧的環(huán)境J.異養(yǎng)微生物（）匹配題：125匹配題：1．在海洋底層發(fā)現(xiàn)A.嗜酸菌（8）2．喜歡高糖B.嗜中性菌（7）3．生長在乳酸脂中C.自養(yǎng)微生物（9）4.巴斯德滅菌后仍存活D.嗜鹽菌（5）5.生活在高鹽環(huán)境中E.嗜高滲微生物（2）6.在高壓下旺盛生長F.微好氧菌（10）7.生活在pH7.0G.嗜鹽嗜壓細(xì)菌（1）8.喜歡酸性環(huán)境H.嗜壓微生物（6）9.利用二氧化碳I.嗜熱微生物（4）10．生活在微氧的環(huán)境J.異養(yǎng)微生物（3）匹配題：126第4章微生物的生長4.1微生物生長的概念

生長：微生物個(gè)體重量的增加和體積增大的現(xiàn)象。繁殖：單細(xì)胞生物細(xì)胞數(shù)目的增多；多細(xì)胞生物通過形成有性、無性孢子使個(gè)體數(shù)目增多.生長是一個(gè)逐步發(fā)生的量變過程；繁殖是一個(gè)產(chǎn)生新的生命個(gè)體的質(zhì)變過程。第4章微生物的生長4.1微生物127生長、繁殖就是保證微生物獲得巨大數(shù)量的必要前提，沒有一定的數(shù)量就等于沒有微生物的存在。微生物生長一般指群體生長群體生長=個(gè)體生長+個(gè)體繁殖“以數(shù)取勝”或“以量取勝”生長、繁殖就是保證微生物獲得巨大數(shù)量128一個(gè)微生物細(xì)胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝。如果同化作用的速度超過了異化作用個(gè)體的總量（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時(shí)，則達(dá)到一定程度后就會發(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)一步生長群體的生長一個(gè)微生物細(xì)胞合適的外界條件，吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行代謝。如果同1294.2微生物生長量的測定

4.2.1測生長量：適合于所有的微生物一、直接法測體積（在刻度離心管中測沉降量）稱干重（1012細(xì)菌細(xì)胞約1g，只適合菌體濃度較高且不含雜質(zhì)的樣品）菌體內(nèi)重要組成測定法……含N量法DNA/RNA法葉綠素法4.2微生物生長量的測定4.2.1測生長量：適合于所有130測體積:在刻度離心管中測沉降量.測體積:在刻度離心管中測沉降量.13111二、間接法比濁法：用光密度（OD450-650nm

）表示菌懸液的濃度

測含氮量生理指標(biāo)法測含碳量

其它

11二、間接法132比濁法:分光光度法測濁度比濁法:分光光度法測濁度1334.2.2計(jì)數(shù)法比例計(jì)數(shù)法血球計(jì)數(shù)法直接法間接法液體稀釋法平板菌落計(jì)數(shù)法(用計(jì)數(shù)板在顯微鏡下觀察計(jì)數(shù))適合于單細(xì)胞微生物4.2.2計(jì)數(shù)法比例計(jì)數(shù)法直接法液體稀釋法(用計(jì)數(shù)板在顯微134直接法：計(jì)數(shù)法（如：血球計(jì)數(shù)板法、細(xì)胞計(jì)數(shù)板）缺點(diǎn)：死活細(xì)胞都有

用染色劑可區(qū)別死活

酵母用美藍(lán)細(xì)菌用丫叮橙（紫外光）直接法：計(jì)數(shù)法（如：血球計(jì)數(shù)板法、細(xì)胞計(jì)數(shù)板）135間接法：液體稀釋法

一些厭氧菌在普通平板生長不好，可以用液體稀釋法，液體樣品10極差稀釋間接法：液體稀釋法一些厭氧菌在普通平板136間接法：平板菌落計(jì)數(shù)法（活菌）

好氧菌使用較好

操作同稀釋分離過程

計(jì)數(shù)結(jié)果比直接計(jì)數(shù)低

操作煩瑣

間接法：平板菌落計(jì)數(shù)法（活菌）137第四章微生物生長及控制課件138第四章微生物生長及控制課件139水中微生物測定水中微生物測定1404.3微生物的群體生長規(guī)律4.3.1單細(xì)胞微生物的典型生長曲線

4.3.2微生物的連續(xù)培養(yǎng)

4.3.3同步生長

4.3微生物的群體生長規(guī)律4.3.1單細(xì)胞微生物的典型生1414.3.1單細(xì)胞微生物的典型生長曲線單細(xì)胞微生物主要包括細(xì)菌和酵母菌其群體生長是以群體中細(xì)胞數(shù)量的增加來表示的4.3.1單細(xì)胞微生物的典型生長曲線單細(xì)胞微生物主要包括細(xì)142典型生長曲線典型生長曲線：少量菌種接種到一恒定容積的液體培養(yǎng)基中，提供最適培養(yǎng)條件培養(yǎng)，定時(shí)測定培養(yǎng)液中的細(xì)胞數(shù)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫座標(biāo)，以細(xì)胞數(shù)的對數(shù)或生長速率為縱座標(biāo)作圖。典型指它只適合單細(xì)胞微生物典型生長曲線典型生長曲線：典型指它只適合單細(xì)胞微生物143一條典型的生長曲線至少可以分為：延滯期，對數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長時(shí)期根據(jù)微生物的生長速率常數(shù),即每小時(shí)的分裂代數(shù)（R）的不同。典型生長曲線一條典型的生長曲線至少可以分為：根據(jù)微生物的生長速率常數(shù),144延滯期指數(shù)期衰亡期穩(wěn)定期延滯期指數(shù)期衰亡期穩(wěn)定期1451、延滯期(lagphase)

（緩慢期、停滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期）1）現(xiàn)象：活菌數(shù)沒增加，曲線平行于橫軸1、延滯期(lagphase)

（緩慢期、停1462）出現(xiàn)延滯期的原因

把細(xì)菌接種到新鮮的培養(yǎng)基中培養(yǎng)時(shí)，并不立即進(jìn)行分裂繁殖，細(xì)菌增殖數(shù)為０，這時(shí)需要合成多種酶，輔酶和某些中間代謝產(chǎn)物，要經(jīng)過一個(gè)調(diào)整和適應(yīng)過程。2）出現(xiàn)延滯期的原因

把細(xì)菌接種到新鮮的培養(yǎng)基1473）生理特性

分裂遲緩，代謝活躍（1）生長速率常數(shù)等于零（R=0）。（2）菌體內(nèi)物質(zhì)的重量明顯增加，菌體體積增大，桿菌明顯伸長。（3）ＲＮＡ含量增加（4）代謝機(jī)能活躍，易產(chǎn)生大量的誘導(dǎo)酶（5）延滯期末期和對數(shù)期前期的細(xì)胞，對不良條件的抵抗力減低。3）生理特性

分裂遲緩，代謝活躍1484）影響延滯期長短的因素（1）菌種本身（代時(shí)短，延滯期短）細(xì)菌、酵母菌的延滯期較短霉菌次之放線菌最長（2）接種齡

即“種子”的群體生長年齡，即處在生長曲線上的哪一個(gè)階段，這是一種生理年齡。4）影響延滯期長短的因素（1）菌種本身（代時(shí)短，延滯期短）149（3）接種量：

一般接種量大，則延滯期短。發(fā)酵工業(yè)上一般采用1/10的接種量（4）培養(yǎng)基成分：接種到營養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基中的微生物延滯期短。（3）接種量：1505）縮短延滯期的意義和方法在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期接種對數(shù)生長期的菌種，采用最適菌齡加大接種量用與培養(yǎng)菌種相同組分的培養(yǎng)基選用繁殖快的菌種在食品工業(yè)上，盡量在此期進(jìn)行消毒或滅菌5）縮短延滯期的意義和方法在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期1512、指數(shù)期（對數(shù)期）

1）現(xiàn)象：細(xì)胞數(shù)目以幾何級數(shù)增加，其對數(shù)與時(shí)間呈直線關(guān)系。2）生理特性：R最大，G（代時(shí)）最短細(xì)胞代謝活動比較穩(wěn)定，菌體內(nèi)各種成分最均勻，生理特性較一致。酶活力最高，酶系活躍，代謝旺盛活菌數(shù)幾乎接近于總菌數(shù)指數(shù)期的細(xì)胞是進(jìn)行生理、代謝、遺傳等研究的最好材料。2、指數(shù)期（對數(shù)期）1）現(xiàn)象：細(xì)胞數(shù)目以幾何級數(shù)增加，其對1523）指數(shù)期細(xì)胞高速生長的原因：細(xì)胞完成生理調(diào)整，基質(zhì)營養(yǎng)和環(huán)境適宜，且代謝產(chǎn)物還不足以影響生長。4）影響指數(shù)期長短的因素：菌種營養(yǎng)成分營養(yǎng)物濃度﹡培養(yǎng)溫度3）指數(shù)期細(xì)胞高速生長的原因：153營養(yǎng)物濃度與對數(shù)期生長速率和產(chǎn)量的影響作用方式：影響微生物的生長速率和總生長量生長限制因子：凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長速率和菌體產(chǎn)量的營養(yǎng)物8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收獲量受影響生長速度和最大收獲量受影響時(shí)間營養(yǎng)物濃度與對數(shù)期生長速率和產(chǎn)量的影響作用方式：影響微生物的1545）應(yīng)用意義：

①由于此時(shí)期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；②發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達(dá)到較高的菌體密度

③食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期④是生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良好材料。

5）應(yīng)用意義：①由于此時(shí)期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的1553、穩(wěn)定期(平衡期)

1）生理特性：（1）R=0，即新繁殖的細(xì)胞數(shù)等于衰亡的細(xì)胞數(shù)（2）細(xì)胞質(zhì)內(nèi)開始積累細(xì)胞貯存物。多數(shù)產(chǎn)芽孢菌在此期產(chǎn)生芽孢。

（3）產(chǎn)生更多的代謝產(chǎn)物。放線菌的抗生素在此階段大量形成。（4）如果要收獲菌體，應(yīng)在此階段收獲，因此階段菌體細(xì)胞數(shù)量最多。

3、穩(wěn)定期(平衡期)1）1562）出現(xiàn)穩(wěn)定期的原因：營養(yǎng)的消耗營養(yǎng)物比例失調(diào)有害代謝產(chǎn)物積累pH值等理化條件不適2）出現(xiàn)穩(wěn)定期的原因：營養(yǎng)的消耗1573）應(yīng)用意義：發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時(shí)期（抗生素、氨基酸等），生產(chǎn)上應(yīng)盡量延長此期，提高產(chǎn)量，措施如下：補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)（補(bǔ)料）調(diào)pH調(diào)整溫度穩(wěn)定期細(xì)胞數(shù)目及產(chǎn)物積累達(dá)到最高。3）應(yīng)用意義：發(fā)酵生產(chǎn)形成的重要時(shí)期（抗生素、氨基酸等），生1584、衰亡期1）生理特點(diǎn)：R＜0，活菌數(shù)明顯下降。因細(xì)胞本身所產(chǎn)生的酶和代謝產(chǎn)物的作用，而使菌體分解死亡，有的開始自溶。有些微生物產(chǎn)生或釋放對人類有用的抗生素，氨基酸等次級代謝產(chǎn)物。芽孢開始釋放。細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài),大小不等的畸形,變成衰退型。

4、衰亡期1592）原因：菌體老化、生長環(huán)境進(jìn)一步惡化3）影響因素環(huán)境不利，分解代謝速度>>合成速度；低溫、隔絕空氣（對好氧菌）均能延長此時(shí)期。2）原因：1604.3.2微生物的連續(xù)培養(yǎng)

連續(xù)培養(yǎng)又稱開放培養(yǎng)，是相對于上述繪制典型生長曲線時(shí)所采用的那種單批培養(yǎng)或密閉培養(yǎng)而言的。原理：通過認(rèn)識穩(wěn)定期的到來，并采取相應(yīng)的有效措施：反“穩(wěn)定期”的到來。4.3.2微生物的連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)又稱開放培養(yǎng)，是相對于161一、定義：連續(xù)培養(yǎng)指在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)排除死菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時(shí)間地處于對數(shù)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)。一、定義：162連續(xù)培養(yǎng)是在研究生長曲線的基礎(chǔ)上，通過認(rèn)識穩(wěn)定期到來的原因，并采取有效措施而實(shí)現(xiàn)的。一方面，以一定速度連續(xù)流進(jìn)新鮮培養(yǎng)基，并立即攪拌均勻。另一方面，利用溢流的方式，以同樣的流速不斷流出培養(yǎng)物。動態(tài)平衡實(shí)現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。連續(xù)培養(yǎng)是在研究生長曲線的基礎(chǔ)上，通過認(rèn)識穩(wěn)定期到來的原因，163二、連續(xù)培養(yǎng)優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：1)高效：簡化了操作

2)自控：便于各種儀表進(jìn)行自動控制3)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定：

4)節(jié)約大量動力、人力、水和蒸汽二、連續(xù)培養(yǎng)優(yōu)缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：1642、缺點(diǎn)：1)菌種易于退化；2)易于遭到雜菌污染；3)營養(yǎng)物利用率低于單批培養(yǎng)。連續(xù)發(fā)酵，一般只能維持?jǐn)?shù)月~1年。

2、缺點(diǎn)：165三、連續(xù)培養(yǎng)的應(yīng)用：連續(xù)發(fā)酵

酵母菌體的生產(chǎn)：單細(xì)胞蛋白SCP乙醇、乳酸、丙酮、丁醇生產(chǎn)石油脫蠟（解脂假絲酵母）、污水處理三、連續(xù)培養(yǎng)的應(yīng)用：連續(xù)發(fā)酵

酵母菌體的生產(chǎn)：單細(xì)胞蛋白SC166四、連續(xù)培養(yǎng)的分類按控制方式恒濁器（控制菌體密度——內(nèi)控制）恒化器（培養(yǎng)液流速——外控制）按培養(yǎng)器的級數(shù)單級多級按細(xì)胞狀態(tài)一般固定化細(xì)胞按用途連續(xù)培養(yǎng)器（實(shí)驗(yàn)室）發(fā)酵罐（工廠）四、連續(xù)培養(yǎng)的分類按控制方式167實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)的方法恒濁法：其原理是根據(jù)培養(yǎng)容器內(nèi)微生物的生長密度，用光電系統(tǒng)來檢測培養(yǎng)液的濁度，并進(jìn)行控制的培養(yǎng)方法。恒化法：使培養(yǎng)液流速保持不變，微生物始終在低于最高生長速率條件下進(jìn)行生長繁殖的培養(yǎng)方法，主要用于實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)研究中實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)的方法恒濁法：其原理是根據(jù)培養(yǎng)容器內(nèi)微生物的生長168恒濁器與恒化器的比較裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物應(yīng)用范圍恒濁器菌體密度（內(nèi)控制）無限制實(shí)質(zhì)因子不恒定最高速率大量菌體或與菌體相平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)為主恒化器培養(yǎng)基流速（外控制）有限制實(shí)質(zhì)因子恒定低于最高速率不同生長速率的菌體實(shí)驗(yàn)室為主恒濁器與恒化器的比較裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物16944恒化器結(jié)構(gòu)示意圖44恒化器結(jié)構(gòu)示意圖170同步生長：一個(gè)細(xì)胞群體中各個(gè)細(xì)胞都在同一時(shí)間進(jìn)行分裂的狀態(tài)。同步細(xì)胞：進(jìn)行同步分裂的細(xì)胞。意義：同步細(xì)胞群體任何時(shí)刻都處在細(xì)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(xì)胞學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)等研究的良好材料。4.3.3同步生長時(shí)間同步生長和非同步生長4.3.3同步生長時(shí)間同步生長和非同步生長171同步培養(yǎng)的方法1.選擇法⑴離心沉降分離法：⑵過濾分離法：⑶硝酸纖維素薄膜法：2.誘導(dǎo)法⑴溫度調(diào)整法⑵營養(yǎng)條件調(diào)整法⑶用最穩(wěn)定期的培養(yǎng)物接種由于細(xì)胞個(gè)體間存在著差異，同步生長只能維持1至2代，不能長久維持。同步培養(yǎng)的方法由于細(xì)胞個(gè)體間存在著差異，同步生長只能維持14環(huán)境因素對微生物生長的影響4.4環(huán)境因素對微生物生長的影響174微生物的一切生命活動都離不開環(huán)境，同一種微生物在不同的環(huán)境中會有不同的表現(xiàn)。環(huán)境因子對微生物的影響大致有三種情況：1.適應(yīng)的環(huán)境：微生物能正常進(jìn)行生命活動2.不適應(yīng)的環(huán)境：微生物在這種環(huán)境中生命活動受抑制或被迫暫時(shí)改變原有的特性。3.惡劣環(huán)境：微生物死亡或發(fā)生遺傳變異。微生物的一切生命活動都離不開環(huán)境，同一種微生物在不同的環(huán)境中175影響微生物生長的物理化學(xué)因素物理因素：溫度、水分、輻射、氣體、壓力、超聲波化學(xué)因素：酸、堿、氧化還原電位、化學(xué)藥物等生物因素：寄生、互生、共生、拮抗等影響微生物生長的物理化學(xué)因素176第四章微生物生長及控制課件177有害微生物的控制防腐、消毒、滅菌有害微生物的控制防腐、消毒、滅菌1781、防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達(dá)到防止物品發(fā)生霉腐的措施，稱為防腐。2、消毒：采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部的一部分對人體有害的病原菌，而對被處理物體基本無害的措施，稱為消毒。1、防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生長繁殖，從而達(dá)1793、滅菌（sterilization）采用強(qiáng)烈的理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長繁殖能力的措施，稱為滅菌。第四章微生物生長及控制課件1804.4.1溫度由于微生物的生命活動是由一系列生物化學(xué)反應(yīng)組成的，而這些反應(yīng)受溫度的影響極為明顯。溫度是影響微生物生長的最重要的因素之一4.4.1溫度由于微生物的生命活動是由一系列生物化學(xué)反1811、微生物三種溫度類型

微生物生長的溫度范圍一般在-10-100℃極端下限為-30℃，極端上限105-300℃對于特定微生物，只能在一定溫度范圍內(nèi)生長，在這個(gè)范圍內(nèi)，每種微生物都有自己的生長溫度三基點(diǎn):即最低、最適、最高生長溫度

1、微生物三種溫度類型微生物生長的溫度范圍一般在-10-182為什么最適溫度不在最低與最高溫度的中點(diǎn)？為什么最適溫度不在最低與最高溫度的中點(diǎn)？183根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為三個(gè)類型

低溫型微生物（嗜冷微生物）中溫型微生物（嗜溫微生物）高溫型微生物（嗜熱微生物）

根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為三個(gè)類型184第四章微生物生長及控制課件185種類適應(yīng)范圍最適溫度分布代表菌嗜冷微生物-10~30℃10~20℃地球兩極、冷庫，海水假單胞菌、酵母、霉菌嗜溫微生物10~45℃適溫性20~28℃土壤，植物體發(fā)酵菌、腐生菌體溫性37~40℃人、畜大腸桿菌、寄生菌嗜熱微生物25~85℃50~55℃溫泉、堆肥、熱水加熱器梭菌、芽孢菌、高溫放線菌種類適應(yīng)范圍最適溫度分布代表菌嗜冷-10~30℃1862、溫度對微生物生長的影響機(jī)理影響酶活性。影響細(xì)胞膜的流動性。溫度高，流動性大，有利于物質(zhì)的運(yùn)輸。影響物質(zhì)的溶解度。2、溫度對微生物生長的影響機(jī)理影響酶活性。1871）低溫對微生物的影響

微生物對低溫的敏感性較差低溫時(shí)低溫不能作為殺菌的手段。低溫可以保存菌種。低溫抑制生長；當(dāng)溫度升高時(shí)，抑制又可解除，功能又可恢復(fù)。生長——少數(shù)嗜冷菌抑制——大多數(shù)微生物呈休眠狀態(tài)死亡——少部分1）低溫對微生物的影響

微生物對低溫的敏感性較差188凍結(jié)過程中速度對冰晶形成的影響緩慢凍結(jié)，形成的冰晶大，對細(xì)胞損傷大；快速凍結(jié)，形成冰晶小、分布均勻，對細(xì)胞的損傷小利用快速凍結(jié)可以對一些菌種進(jìn)行凍結(jié)保藏，一般情況下在菌懸液中再加一些甘油、糖、牛奶、保護(hù)劑等可對菌種進(jìn)行長期保藏。4℃可以短時(shí)間保藏，-179℃可長期保藏（十年）凍結(jié)過程中速度對冰晶形成的影響緩慢凍結(jié)，形成的冰晶大，對細(xì)胞189高溫條件下死亡—大部分存活—少數(shù)（芽孢桿菌）

機(jī)理①酶失活，蛋白質(zhì)凝固、變性②破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)③脂肪膜被熱溶解形成小孔造成內(nèi)含物泄露死亡具有對熱有穩(wěn)定性和抗熱性的酶嗜熱微生物：能在高于45℃環(huán)境中進(jìn)行代謝活動的微生物耐熱微生物：在61.6℃經(jīng)30分鐘尚能存活的微生物2）高溫對微生物的影響死亡—大部分機(jī)理嗜熱微生物：190熱滅菌法是最常用的物理方法。高溫可引起蛋白質(zhì)、核酸等活性大分子氧化或變性失活而導(dǎo)致微生物死亡。

熱滅菌法是最常用的物理方法。高溫可引起蛋白質(zhì)、核酸等活性大分191第四章微生物生長及控制課件192干熱滅菌法（1）焚燒法（incineration）：

是將被滅菌物品在火焰中燃燒，使所有的生物質(zhì)碳化。簡單、徹底如接種環(huán)、鑷子、傳染病人衣物

干熱滅菌法（1）焚燒法（incineration）：193第四章微生物生長及控制課件194第四章微生物生長及控制課件195第四章微生物生長及控制課件196（2