微生物的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)

關(guān)于微生物的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)第1頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成二、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能三、微生物的營(yíng)養(yǎng)類型四、微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式五、培養(yǎng)基第2頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

所有生物為了生存都必須不斷地從外界環(huán)境中吸收所需的各種物質(zhì)從中獲得原料和能量以便合成新的細(xì)胞物質(zhì)，生物所需的這些物質(zhì)稱之為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。生物吸收利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過程一般稱為營(yíng)養(yǎng)。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是生物進(jìn)行一切生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，失去這個(gè)基礎(chǔ)，一切生物都無法生存，微生物也不例外?？梢?，營(yíng)養(yǎng)對(duì)微生物的重要性。第3頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(nutrient)：那些能夠滿足微生物機(jī)體生長(zhǎng)、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需的物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)(nutrition)：微生物獲得和利用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過程營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營(yíng)養(yǎng)是生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過程。第4頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成

分析微生物細(xì)胞化學(xué)組成是了解微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ)。主要成分：C、H、N、O和無機(jī)成分。其中主要是水分、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、核酸和無機(jī)鹽。水分占90-97，其余占3-10%。第5頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四微生物細(xì)胞的化學(xué)組成

微生物細(xì)胞中各種有機(jī)物和元素的含量(干重％)

成分細(xì)菌酵母真菌碳48（46-52）48（46-52）48（45-55）氮12.5（10-14）7.5（6-8.5）6（4-7）蛋白質(zhì)55（50-60）40（35-45）32（25-40糖類9（6-15）38（30-45）49（40-55脂類7（5-10）8（5-10）8（5-10）核酸23（15-25）8（5-10）5（2-8）灰分6（4-10）6（4-10）6（4-10）磷1.0-2.5硫、鎂0.3-1.0鉀、鈣0.1-0.5鈉、鐵0.01-0.1鋅、銅、錳0.001-0.01第6頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能

6種營(yíng)養(yǎng)要素：碳源，氮源，能源，生長(zhǎng)因子，無機(jī)鹽和水。

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的功能：（1）、供給微生物合成細(xì)胞物質(zhì)的原料；（2）、合成代謝和生命活動(dòng)所需的能量；（3）、調(diào)節(jié)新陳代謝。第7頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）、碳源（carbonsource）碳源（carbonsource）：凡是可以作為微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)或代謝產(chǎn)物中碳架來源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（一）碳源的作用

1.碳素化合物是構(gòu)成機(jī)體中有機(jī)物分子的骨架2.碳素化合物是大多數(shù)微生物的能源3.構(gòu)成微生物代謝產(chǎn)物的分子骨架（二）微生物的碳源

凡必需利用有機(jī)碳源的微生物，為異養(yǎng)微生物凡能利用無機(jī)碳源的微生物，則是自養(yǎng)微生物

第8頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第9頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四微生物的碳源譜

類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機(jī)碳

C·H·O·N·X

復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等

牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等

C?H?O?N

多數(shù)氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)

一般氨基酸、明膠等

C?H?O

糖、有機(jī)酸、醇、脂類等

葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等

C?H

烴類

天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油

無機(jī)碳

C(?)-

-C?O

CO2

CO2C?H?X

NaHCO3、CaCO3

NaHCO3

、CaCO3

第10頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、氮源（nitrogensource）凡能提供微生物生長(zhǎng)繁殖所需氮元素的營(yíng)養(yǎng)源，為氮源。（一）氮源的作用

1.氮源是構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中的氮素來源2.氮素一般不提供能源，只有少數(shù)例外（二）微生物能利用的氮源包括蛋白質(zhì)及其不同程度的降解產(chǎn)物(胨、肽、氨基酸等)、銨鹽、硝酸鹽、分子氮、嘌呤、嘧啶、脲、胺、酰胺、氰化物等。

第11頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四種類:

無機(jī)氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、尿素、氨、N2等；有機(jī)氮：牛肉膏、蛋白胨、魚粉、花生餅粉、黃豆餅粉、玉米漿等。

速效氮源：很快被微生物利用的物質(zhì)，有利于菌體生長(zhǎng).如硫銨、玉米漿等。用于發(fā)酵前期。遲效氮源：微生物利用速度較慢的物質(zhì)，有利于代謝物質(zhì)形成。如花生餅粉、黃豆餅粉等。用于發(fā)酵后期。第12頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四微生物的氮源譜

類型

元素水平

化合物水平

培養(yǎng)基原料水平

有機(jī)氮

N?C?H?O?X

復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等

牛肉膏、酵母膏、餅粕粉、蠶蛹粉等

N?C?H?O

尿素、一般氨基酸、簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)等

尿素、蛋白胨、明膠等

無機(jī)氮

N?H

NH3、銨鹽

（NH4）2SO4等

N?O

硝酸鹽等

KNO3等

N

N2

氣

第13頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四氨基酸自養(yǎng)型生物和氨基酸異養(yǎng)型生物第14頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）、水

水在細(xì)胞中的生理功能主要有：

1、微生物細(xì)胞的組成成分；2、是細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的溶劑；3、是細(xì)胞中各種生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；4、水還能維持微生物細(xì)胞的膨壓；5、水具有較高的比熱，穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)環(huán)境溫度。

第15頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（四）、無機(jī)鹽（inorganicsalt）指微生物生長(zhǎng)必需的金屬元素：由硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物等供給。無機(jī)鹽的生理功能：

1、構(gòu)成微生物細(xì)胞的各種組分2、作為酶的組成部分3、維持酶的活性4、調(diào)節(jié)并維持細(xì)胞的滲透壓、氫離子濃度和氧化還原電位5、有些元素作為某些微生物生長(zhǎng)的能源物質(zhì)等

第16頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四無機(jī)鹽及其生理功能

元素化合物形式(常用)生理功能磷KH2PO4,K2HPO4

核酸、核蛋白、磷脂、輔酶及ATP等高能分子的成分，作為緩沖系統(tǒng)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH

硫(NH4)2SO4含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、維生素的成分，谷胱甘肽可調(diào)節(jié)胞內(nèi)氧化還原電位

鎂MgSO4己糖磷酸化酶、異檸檬酸脫氫酶、核酸聚合酶等活性中心組分，葉綠素和細(xì)菌葉綠素成分

鈣CaCl2,Ca(NO3)

某些酶的輔因子，維持酶(如蛋白酶)的穩(wěn)定性，芽孢和某些孢子形成所需

鈉NaCl細(xì)胞運(yùn)輸系統(tǒng)組分，維持細(xì)胞滲透壓，維持某些酶的穩(wěn)定性

鉀KH2PO4,K2HPO4某些酶的輔因子，維持細(xì)胞滲透壓，某些嗜鹽細(xì)菌核糖體的穩(wěn)定因子

鐵FeSO4細(xì)胞色素及某些酶的組分，某些鐵細(xì)菌的能源物質(zhì)，合成葉綠素、白喉毒素所需。

第17頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四微量元素與生理功能

元素生理功能鋅存在于乙醇脫氫酶、乳酸脫氫酶、堿性磷酸酶、醛縮酶、RNA與DNA聚合酶中錳存在于過氧化物歧化酶、檸檬酸合成酶中鉬存在于硝酸鹽還原酶、固氮酶、甲酸脫氫酶中硒存在于甘氨酸還原酶、甲酸脫氫酶中鈷存在于谷氨酸變位酶中銅存在于細(xì)胞色素氧化酶中鎢存在于甲酸脫氫酶中鎳存在于脲酶中，為氫細(xì)菌生長(zhǎng)所必需第18頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（五）、生長(zhǎng)因子（growthfactor）生長(zhǎng)因子為一類對(duì)微生物正常代謝必不可少且不能用簡(jiǎn)單的碳源或氮源自行合成的有機(jī)物。廣義的生長(zhǎng)因子包括：維生素、氨基酸、嘌呤和嘧啶堿及其衍生物、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、一些脂肪酸等。狹義的生長(zhǎng)因子：一般僅指維生素。生長(zhǎng)因子的主要功能：提供微生物細(xì)胞重要化學(xué)物質(zhì)、輔因子的組分和參與代謝。需用牛肉膏、酵母膏或配制專門的營(yíng)養(yǎng)液。第19頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第20頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第21頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（六）、能源（energysource）

能源是能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能。能源譜有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）無機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物的能源（不同于碳源）輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源化學(xué)物質(zhì)第22頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、微生物的營(yíng)養(yǎng)類型

微生物營(yíng)養(yǎng)類型的分類分類標(biāo)準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)類型1.以能源分光能營(yíng)養(yǎng)型（phototroph）化能營(yíng)養(yǎng)型（chemotroph）2.以供氫體分無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（lithotroph）有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（organotroph）3.以碳源分自養(yǎng)型（autotroph）異養(yǎng)型（heterotroph）4.以合成氨基酸能力分氨基酸自養(yǎng)型（aminoacidautotroph）氨基酸異養(yǎng)型（aminoacidhetetotroph）5.以生長(zhǎng)因子分原養(yǎng)型（prototroph）(wildtype)營(yíng)養(yǎng)缺陷型（auxotroph）6.以攝食方式分滲透營(yíng)養(yǎng)型（osmotroph）吞噬營(yíng)養(yǎng)型(phagocytosis)7.以攝取死或活有機(jī)物分腐生（saprophytism）寄生（parasitism）第23頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）、分類原則：按能量來源分根據(jù)微生物生長(zhǎng)所需碳源物質(zhì)的性質(zhì)分根據(jù)生物合成中供氫體的性質(zhì)分第24頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、營(yíng)養(yǎng)類型：依據(jù)：能源－氫供體－碳源

1、光能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（photolithotroph）光能自養(yǎng)型（photoautotroph）

2、光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（photoorganotroph）光能異養(yǎng)型（photoheterotroph）

3、化能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（chemolithotroph）化能自養(yǎng)型（chemoautotroph）

4、化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型（chemoorganotroph）化能異養(yǎng)型（chemoheterotroph）

第25頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收取決于細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和生物功能。細(xì)胞膜是一層具有高度選擇性的半透膜，控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)物的進(jìn)出細(xì)胞。細(xì)胞膜上有豐富的酶，這些酶與物質(zhì)的吸收和排泄有關(guān)。第26頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的因素：一是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本身的性質(zhì)。二是微生物所處的環(huán)境。三是微生物細(xì)胞的透過屏障(permeabilitybarrier)。

一般來說，分子越小、脂溶性越高，極性越小，就越容易通過細(xì)胞膜。

第27頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、單純擴(kuò)散(simplediffusion)

以物質(zhì)的濃度梯度為動(dòng)力，而不需要代謝能量穿膜運(yùn)輸方式。不需要載體參與。物質(zhì)跨膜擴(kuò)散的能力和速率與該物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),分子量小、脂溶性、極性小的物質(zhì)易通過擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。第28頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、單純擴(kuò)散(simplediffusion)擴(kuò)散并不是微生物細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式,水是唯一可以通過擴(kuò)散自由通過原生質(zhì)膜的分子,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子(O2、CO2)及某些氨基酸在一定程度上也可通過擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。第29頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)

促進(jìn)擴(kuò)散：借助于膜上底物特異性載體蛋白的參與，加快環(huán)境中高濃度物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，直至膜兩側(cè)的溶質(zhì)濃度相等為止。通過促進(jìn)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要有氨基酸、單糖、維生素及無機(jī)鹽等。第30頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)主動(dòng)運(yùn)輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物質(zhì)運(yùn)輸方式。在物質(zhì)運(yùn)輸過程中需要消耗能量，可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸。運(yùn)輸物質(zhì)所需能量來源：好氧型微生物與兼性厭氧微生物直接利用呼吸能；厭氧型微生物利用化學(xué)能(ATP)；光合微生物利用光能；嗜鹽細(xì)菌通過紫膜(purplemembrane)

利用光能；第31頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Na+,K+-ATP酶(Na+,K+-ATPase)系統(tǒng)

第32頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4、基團(tuán)轉(zhuǎn)位(grouptranslocation)基團(tuán)轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)菌中，主要用于糖的運(yùn)輸。脂肪酸、核苷、堿基等也可通過這種方式運(yùn)輸。細(xì)菌對(duì)糖的吸收和積累，需要磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)運(yùn)過程中必須磷酰化，這種物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)方式稱基團(tuán)移位。該過程中細(xì)胞外的糖類在細(xì)胞膜上與胞內(nèi)的磷酸烯醇丙酮酸鹽結(jié)合，在胞內(nèi)酶作用下被磷酸化進(jìn)入胞內(nèi)。經(jīng)過基團(tuán)移位而磷酸化的糖類，不能再透出菌體。所以，菌體內(nèi)積聚的糖的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于胞外。第33頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四種運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方式的比較

比較項(xiàng)目單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)送基團(tuán)移位異載體蛋白無有有有運(yùn)送速度慢快快快溶質(zhì)運(yùn)送方向由濃至稀由濃至稀由稀至濃由稀至濃平衡時(shí)內(nèi)外濃度內(nèi)外相等內(nèi)外相等內(nèi)部濃度高的多內(nèi)部濃度高的多運(yùn)送分子無特異性特異性特異性特異性能量消耗不需要不需要需要需要運(yùn)送前后溶質(zhì)分子不變不變不變改變載體飽和效應(yīng)無有有有與溶質(zhì)類似物無竟?fàn)幮杂芯範(fàn)幮杂芯範(fàn)幮杂芯範(fàn)幮赃\(yùn)送抑制劑無有有有運(yùn)送對(duì)象例子H2O、CO2、O2

少數(shù)氨基酸、鹽類、甘油、乙醇、代謝抑制劑PO43-SO42-；糖（真核微生物）乳糖等糖類、氨基酸、Na+、Ca2+等無機(jī)離子葡萄糖、甘露糖、果糖、脂肪酸、嘌呤和核苷第34頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四五、培養(yǎng)基（medium）

制培養(yǎng)基的原則培養(yǎng)基的種類培養(yǎng)基（medium）是人工配制的，適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長(zhǎng)所需要六大營(yíng)養(yǎng)要素：碳源、氮源、無機(jī)鹽、能源、生長(zhǎng)因子、水第35頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）、培養(yǎng)基的類型1、按成份不同劃分（1）、天然培養(yǎng)基(complexmedium)以化學(xué)成分不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物組成。如：麩皮培養(yǎng)基、肉浸汁、牛奶等。優(yōu)點(diǎn)：取材方便、營(yíng)養(yǎng)豐富、種類繁多、配制方便；缺點(diǎn)：確切營(yíng)養(yǎng)成分不明確、不穩(wěn)定。

第36頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）.合成培養(yǎng)基(syntheticmedium)是由化學(xué)成份完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基，也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基(chemicallydefinedmedium)優(yōu)點(diǎn)：成分已知、精確、重復(fù)性好。缺點(diǎn)：價(jià)格較貴、配制較煩，培養(yǎng)的微生物生長(zhǎng)較慢。培養(yǎng)細(xì)菌:葡萄糖銨鹽培養(yǎng)基培養(yǎng)放線菌:淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基培養(yǎng)真菌:蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基

第37頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（3）.半合成培養(yǎng)基(semi-definedmedium)由部分天然材料和部分已知的純化學(xué)藥品組成的培養(yǎng)基。如：土豆蔗糖培養(yǎng)基、葡萄糖肉汁培養(yǎng)基等。缺點(diǎn)：是配制方便，成本低，微生物生長(zhǎng)良好。第38頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、根據(jù)物理狀態(tài)劃分（1）、液體培養(yǎng)基（liquidmedium）：是指各營(yíng)養(yǎng)成分按一定比例配制而成的水溶液或液體狀態(tài)的培養(yǎng)基。用途廣泛，可用于大型生產(chǎn)、科研等。（2）、固體培養(yǎng)基(solidmedium)：是指液體培養(yǎng)基中加入一定量的凝固劑配制而成的固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。應(yīng)用：微生物分離、鑒定、計(jì)數(shù)、保藏、檢驗(yàn)、生物測(cè)定及產(chǎn)生大量菌體。（3）、半固體培養(yǎng)基（semi-solidmedium）：是指瓊脂加入量為0.2％～0.5％而配制的固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。用于細(xì)菌動(dòng)力觀察、菌種鑒定、噬菌體效價(jià)測(cè)定等。

（4）、脫水培養(yǎng)基（dehydratedculturemedium）：預(yù)制干燥培養(yǎng)基(pre-fabricateddriedculturemedium)。第39頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、根據(jù)培養(yǎng)目的劃分（1）、種子培養(yǎng)基(Seedculturemedium)：是適合微生物菌體生長(zhǎng)的培養(yǎng)基。（2）、發(fā)酵培養(yǎng)基(Fermentationmedium)：發(fā)酵產(chǎn)物的培養(yǎng)基。用于生產(chǎn)預(yù)定（3）、繁殖和保藏培養(yǎng)基(Reproduciblemedium)

第40頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4、按用途劃分（1）、基礎(chǔ)培養(yǎng)基(minimummedium)在一定條件下含有某種微生物生長(zhǎng)繁殖所需的基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基，也稱為基本培養(yǎng)基。（2）、完全培養(yǎng)基(completemedium)在一定條件下含有某種微生物生長(zhǎng)繁殖所需的所有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基第41頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4、按用途劃分（3）、加富培養(yǎng)基和富集培養(yǎng)基(enrichmentmedium)在普通培養(yǎng)基（如肉湯蛋白胨培養(yǎng)基）中加入某些特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。這些特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括血液、血清、酵母浸膏、動(dòng)植物組織液等。用來培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)型微生物，如培養(yǎng)百日咳博德氏菌(Bordetellapertussis)需要含有血液的加富培養(yǎng)基。（4）、選擇培養(yǎng)基(selectivemedium)用于將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基選擇性培養(yǎng)的方法主要有兩種：

一是根據(jù)根據(jù)某些微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求；二是根據(jù)某些微生物的物理和化學(xué)抗性。第42頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（4）、選擇培養(yǎng)基(selectivemedium)

用于選擇性培養(yǎng)基的若干抑制劑選擇對(duì)象抑制劑及其用量（ug/ml）抑制對(duì)象一般細(xì)菌四環(huán)素（200）黑曲霉、酵母四環(huán)素（100）醬油曲霉、根霉放線菌酮（20）酵母放線菌酮（50）醬油曲霉放線菌酮（100）根霉放線菌酮（200）黑根霉真菌素（Cabicidin）（100）醬油曲霉、酵母G+細(xì)菌多粘菌素B（5）G-細(xì)菌G-細(xì)菌青霉素（1）G+細(xì)菌乳酸菌山梨酸（0.2％pH6）芽孢桿菌疊氮化鈉（Na3N）（0.005％pH7）曲霉真菌素（20）酵母腸道細(xì)菌膽汁酸（1.5～5mg/ml）G+細(xì)菌微球菌山梨酸（0.2％）芽孢桿菌第43頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四用于選擇性培養(yǎng)基的若干抑制劑

（續(xù)）放線菌放線菌酮（50）霉菌制霉菌素（50）霉菌丙酸鈉（4mg/ml）霉菌酵母菌丙酸鈉（0.2％）曲霉、根霉、桿菌丙酸鈉（0.1％-0.15％青霉、微球菌、醋酸菌CuSO4·5H2O(0.05%,pH3.8乳酸菌、乳鏈球菌四環(huán)素（50）細(xì)菌氯霉素（20）細(xì)菌鏈霉素（20-100）細(xì)菌青霉素（50）細(xì)菌金霉素（100）細(xì)菌真菌素（200）細(xì)菌霉菌氯霉素（100）細(xì)菌青霉素（20）細(xì)菌鏈霉素（40）細(xì)菌青霉素（100）細(xì)菌氯霉素（50）＋放線菌酮（10）細(xì)菌、酵母第44頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（5）、鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)指含有某種代謝產(chǎn)物指示劑的培養(yǎng)基，可使不同微生物經(jīng)培養(yǎng)后出現(xiàn)顯著差別。如：伊紅美蘭培養(yǎng)基；糖發(fā)酵培養(yǎng)基等。用于快速鑒別微生物。第45頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一些鑒別培養(yǎng)基

第46頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、培養(yǎng)基配制的原則和方法

1、根據(jù)微生物的營(yíng)養(yǎng)要求配制；

培養(yǎng)不同的微生物必須采用不同的培養(yǎng)條件；培養(yǎng)目的不同，原料的選擇和配比不同；

第47頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)室的常用培養(yǎng)基：細(xì)菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（或簡(jiǎn)稱普通肉湯培養(yǎng)基）；放線菌：高氏1號(hào)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)；酵母菌：麥芽汁培養(yǎng)基；霉菌：查氏合成培養(yǎng)基；第48頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、培養(yǎng)基配制的原則和方法

2、注意營(yíng)養(yǎng)成分的比例；

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度適宜；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的配比適宜；大多數(shù)化能異養(yǎng)菌培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)間的比例：

H2O﹥C+能源﹥N源﹥P、S﹥K、Mg﹥生長(zhǎng)因子培養(yǎng)基中各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間的濃度配比直接影響微生物的生長(zhǎng)繁殖和(或)代謝產(chǎn)物的形成和積累，其中碳氮比(C/N)的影響較大。C/N比：是指微生物培養(yǎng)基中所含的碳源中碳原子的摩爾數(shù)與氮源中氮原子的摩爾數(shù)之比。第49頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不同微生物要求不同的C/N比

為獲得微生物細(xì)胞或制備“種子”培養(yǎng)基，C/N比低；為積累大量生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的發(fā)酵培養(yǎng)基，C/N比高；所要代謝產(chǎn)物中含碳量較高，則C/N比高；所要代謝產(chǎn)物中含氮量較高，則C/N比低。第50頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、培養(yǎng)基配制的原則和方法適宜pH；水活度；氧化還原電位；3、物理化學(xué)條件第51頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、物理化學(xué)條件適宜1）pH

培養(yǎng)基的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足不同類型微生物的生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。

通常培養(yǎng)條件：細(xì)菌：pH7.0~8.0

放線菌：pH7.5~8.5

酵母菌：pH3.8~6.0

霉菌：pH4.0~5.8第52頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常用pH緩沖劑:

K2HP04和KH2P04組成的混合物、CaCO3

KH2P04

＋H+K2HP04+K+

KH2P04+KOHK2HP04+H20

CO32-HCO3-H2CO3-CO2+H20

+H+-H++H+-H+第53頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、物理化學(xué)條件適宜2）水活度在一定的溫度和壓力條件下,溶液的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比，即：w=Pw/Pow

式中Pw代表溶液蒸汽壓力,POw代表純水蒸汽壓力。微生物一般在w為0.60～0.99的條件下生長(zhǎng),w過低時(shí),微生物生長(zhǎng)的遲緩期延長(zhǎng),比生長(zhǎng)速率和總生長(zhǎng)量減少。微生物不同，其生長(zhǎng)的最適αw不同。第54頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、物理化學(xué)條件適宜2）水活度

第55頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、物理化學(xué)條件適宜3）氧化還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢(shì)（redoxpotential），是度量某氧化還原系統(tǒng)中的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢(shì)的一種指標(biāo)，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長(zhǎng),以+0.3～+0.4伏為宜；厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長(zhǎng)；兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時(shí)進(jìn)行好氧呼吸,+0.1伏以下時(shí)進(jìn)行發(fā)酵。第56頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、物理化學(xué)條件適宜3）氧化還原電位增加通氣量(如振蕩培養(yǎng)、攪拌)提高培養(yǎng)基的氧分壓，或加入氧化劑，從而增加Eh值；在培養(yǎng)基中加入抗壞血酸（0.1%）、硫化氫(0.025%)、半胱氨酸(<0.05%)、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇、庖肉等還原性物質(zhì)可降低Eh值。第57頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4、根據(jù)培養(yǎng)目的初生代謝產(chǎn)物：一般指通過主要代謝途徑產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、產(chǎn)量較高、價(jià)值較低的降解產(chǎn)物。次生代謝產(chǎn)物：一般是指通過復(fù)雜合成途徑產(chǎn)生的那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)量低、價(jià)值高的合成產(chǎn)物?？焖倮玫奶荚丛诰w生長(zhǎng)時(shí)期消耗，緩慢利用的碳源用來供產(chǎn)物合成時(shí)期利用。第58頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5、原料來源的選擇制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)盡量利用廉價(jià)且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基成份,特別是在發(fā)酵工業(yè)中,以降低生產(chǎn)成本。以粗代精以廢代好以烴代糧以無機(jī)氮代蛋白以"野"代"家"以簡(jiǎn)代繁以纖代糖第59頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、培養(yǎng)基配制的原則和方法6、滅菌處理7、精心設(shè)計(jì)

試驗(yàn)比較進(jìn)行生態(tài)模擬，研究某種微生物的培養(yǎng)條件；文獻(xiàn)查閱，設(shè)計(jì)特定微生物的培養(yǎng)基配方；試驗(yàn)比較，確定特定微生物的最佳培養(yǎng)條件；第60頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)微生物的生長(zhǎng)一、微生物的生長(zhǎng)二、微生物的純培養(yǎng)三、微生物生長(zhǎng)的測(cè)定四、生長(zhǎng)曲線五、連續(xù)培養(yǎng)第61頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、微生物的生長(zhǎng)生長(zhǎng)：生物個(gè)體物質(zhì)有規(guī)律地、不可逆增加，導(dǎo)致個(gè)體體積擴(kuò)大的生物學(xué)過程。繁殖：生物個(gè)體生長(zhǎng)到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體，即引起生命個(gè)體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。生長(zhǎng)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。個(gè)體生長(zhǎng)個(gè)體繁殖群體生長(zhǎng)群體生長(zhǎng)=個(gè)體生長(zhǎng)+個(gè)體繁殖第62頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、微生物的生長(zhǎng)細(xì)菌的生長(zhǎng)的標(biāo)志：以群體數(shù)目的增加作為生長(zhǎng)標(biāo)志。因?yàn)楹茈y將生長(zhǎng)與繁殖分開。放線菌和霉菌：是以菌絲的伸長(zhǎng)和分枝表現(xiàn)為生長(zhǎng)的。對(duì)于微生物的應(yīng)用，不論是在食品和其他方面的應(yīng)用，主要是利用它的菌體，及其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和酶類，而這與微生物的生長(zhǎng)是密切相關(guān)的。所以了解和掌握微生物的生長(zhǎng)特性是很有必要的。第63頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、微生物的純培養(yǎng)目的是從混雜狀態(tài)中純化分離細(xì)菌，是研究利用微生物的基礎(chǔ)，通常采用以下方法：1、稀釋平板法；2、劃線法；3、單細(xì)胞分離法；4、選擇培養(yǎng)基分離法。第64頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、微生物的純培養(yǎng)微生物培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展的特點(diǎn)：

1、少量培養(yǎng)大規(guī)模培養(yǎng)2、淺盤培養(yǎng)厚層固體或深層（液體）培養(yǎng)3、以固體培養(yǎng)為以液體培養(yǎng)為4、靜止式液體培養(yǎng)通氣攪拌式液體培養(yǎng)5、分批培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)6、游離的微生物細(xì)胞培養(yǎng)利用固定化細(xì)胞培養(yǎng)7、單一微生物培養(yǎng)混合微生物培養(yǎng)8、野生菌種變異菌株、“工程菌”

第65頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四微生物培養(yǎng)法（一）、固體培養(yǎng)（二）、液體培養(yǎng)（三）、連續(xù)培養(yǎng)（四）、補(bǔ)料分批培養(yǎng)（五）、混菌培養(yǎng)第66頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）、固體培養(yǎng)(Solid-stateculture)1、實(shí)驗(yàn)室常見的固體培養(yǎng)（1）好氧菌培養(yǎng)試管斜(test-tubeslant)培養(yǎng)皿平板克氏扁瓶(kolleflask)茄子瓶斜第67頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）厭氧菌培養(yǎng)厭氧裝置+特殊培養(yǎng)基

六大營(yíng)養(yǎng)素+還原劑氧化還原勢(shì)指示劑，如刃天青(resazuin)第68頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四厭氧菌培養(yǎng)的裝置：（a）Hungate滾管技術(shù)

1950年美國(guó)微生物學(xué)家R.E.Hungate設(shè)計(jì)（b）厭氧培養(yǎng)皿

第69頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四厭氧菌培養(yǎng)的裝置：（c）厭氧罐（d）厭氧手套箱

第70頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、生產(chǎn)中常見的固體培養(yǎng)

（1）、好氧菌的曲法培養(yǎng)曲盤、轉(zhuǎn)鼓、通風(fēng)曲槽等

（2）、厭氧菌的堆積培養(yǎng)法

第71頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、液體培養(yǎng)(Liquid-stateculture)液體培養(yǎng)提高溶氧速率的措施：

1、淺層培養(yǎng)(Shallowliquidculture)2、搖床:振蕩培養(yǎng)(Shakingflaskculture)3、深層培養(yǎng)(Submergedculture)4、機(jī)械攪拌5、提高罐壓

第72頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、實(shí)驗(yàn)室常見的液體培養(yǎng)（1）試管液體培養(yǎng)（2）淺層液體培養(yǎng)（3）搖瓶培養(yǎng)（4）臺(tái)式發(fā)酵罐

第73頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、生產(chǎn)中常見的液體培養(yǎng)（1）淺盤培養(yǎng)（2）發(fā)酵罐深層培養(yǎng)

第74頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、微生物生長(zhǎng)的測(cè)定微生物生長(zhǎng)：

單位時(shí)間里微生物數(shù)量或生物量（Biomass）的增加。

微生物生長(zhǎng)的測(cè)定個(gè)體計(jì)數(shù)群體重量測(cè)定群體生理指標(biāo)測(cè)定第75頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）、單細(xì)胞的微生物（1）、培養(yǎng)平板計(jì)數(shù)法：廣泛用于各種樣品的檢測(cè)方法。1）涂布法（菌長(zhǎng)在表面）

2）傾注法（菌長(zhǎng)在表面和基內(nèi)）優(yōu)點(diǎn)：常用、較準(zhǔn)確、可對(duì)不同種微生物做活菌計(jì)數(shù)。缺點(diǎn)：時(shí)間長(zhǎng)、人為誤差大，有機(jī)械損傷。1、以數(shù)量變化對(duì)微生物生長(zhǎng)情況進(jìn)行測(cè)定第76頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一個(gè)菌落可能是多個(gè)細(xì)胞一起形成，所以在科研中一般用菌落形成單位（colonyformingunits，CFU）來表示，而不是直接表示為細(xì)胞數(shù)。第77頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）、膜過濾培養(yǎng)法當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜過濾器，然后將將膜轉(zhuǎn)到相應(yīng)的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)形成的菌落進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。第78頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（3）、液體法將待測(cè)樣品做系列稀釋，培養(yǎng)后，根據(jù)沒生長(zhǎng)的最低稀釋度和出現(xiàn)生長(zhǎng)的最高稀釋度，應(yīng)用“或然率”理論，計(jì)算出樣品單位體積中細(xì)胞的近似值。最高稀釋度稱為臨界級(jí)數(shù)，從3～5次重復(fù)的臨界級(jí)數(shù)求最大概率數(shù)(MPN)，就可得到較可靠的結(jié)果。第79頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（4）、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法1）常規(guī)方法：取定容稀釋的單細(xì)胞微生物(細(xì)菌)懸液放置在計(jì)數(shù)板上，在顯微鏡下計(jì)數(shù)一定體積中的平均細(xì)胞數(shù)，換算出供試樣品的細(xì)胞數(shù)。

缺點(diǎn)：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對(duì)運(yùn)動(dòng)細(xì)菌的計(jì)數(shù)；需要相對(duì)高的細(xì)菌濃度；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察第80頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（4）、顯微鏡直接計(jì)數(shù)法2）其它方法：比例計(jì)數(shù)：將已知顆粒濃度的樣品與待測(cè)細(xì)胞細(xì)胞濃度的樣品混勻后在顯微鏡下根據(jù)二者之間的比例直接推算待測(cè)微生物細(xì)胞濃度。過濾計(jì)數(shù)：當(dāng)樣品中菌數(shù)很低時(shí)，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜過濾器。然后將濾膜干燥、染色，并經(jīng)處理使膜透明，再在顯微鏡下計(jì)算膜上(或一定體積中)的細(xì)菌數(shù)；活菌計(jì)數(shù)：采用特定的染色技術(shù)也可分別對(duì)活菌和死菌進(jìn)行分別計(jì)數(shù)第81頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長(zhǎng)（1）、比濁法根據(jù)在一定的濃度范圍內(nèi)，菌懸液的微生物細(xì)胞濃度與液體的光密度成正比，與透光度成反比。菌數(shù)越多，透光量越低?？墒褂霉怆姳壬?jì)測(cè)定，通過測(cè)定菌懸液的光密度或透光率反映細(xì)胞的濃度。菌懸液濃度必須在107個(gè)/毫升以上。第82頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長(zhǎng)（2）、重量法以干重、濕重直接衡量微生物群體的生物量；通過樣品中蛋白質(zhì)、核酸含量的測(cè)定間接推算微生物群體的生物量；第83頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、以生物量為指標(biāo)測(cè)定微生物的生長(zhǎng)（3）、生理指標(biāo)法微生物的生理指標(biāo)，如呼吸強(qiáng)度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關(guān)。

常用于對(duì)微生物的快速鑒定與檢測(cè)

第84頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、多細(xì)胞微生物生長(zhǎng)的測(cè)定以菌絲生長(zhǎng)的長(zhǎng)度或菌絲增加的重量作為生長(zhǎng)指標(biāo)。最簡(jiǎn)單的方法是將霉菌接種在培養(yǎng)皿內(nèi)固體培養(yǎng)基中央，在一定時(shí)間內(nèi)測(cè)定菌落的直徑或面積。對(duì)生長(zhǎng)速度快的霉菌，可每24h測(cè)量一次。可求出菌絲的平均生長(zhǎng)速度。第85頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、生長(zhǎng)曲線(GrowthCurve)是指細(xì)菌等單細(xì)胞微生物，以細(xì)胞增長(zhǎng)數(shù)的對(duì)數(shù)值為縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)作圖時(shí)，可以繪出一個(gè)曲線，此曲線稱為生長(zhǎng)曲線。第86頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線第87頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線根據(jù)微生物生長(zhǎng)速率常數(shù)（每小時(shí)的分裂代數(shù)）的不同，一典型的生長(zhǎng)曲線至少可以分為：

遲緩期，對(duì)數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期第88頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.遲緩期(Lagphase)：將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開始一段時(shí)間內(nèi)菌數(shù)不立即增加，或增加很少，生長(zhǎng)速度接近于零。也稱延遲期、適應(yīng)期。遲緩期的特點(diǎn)：細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，例如巨大芽孢桿菌，在遲緩期末，細(xì)胞的平均長(zhǎng)度比剛接種時(shí)長(zhǎng)6倍。一般來說處于遲緩期的細(xì)菌細(xì)胞體積最大。細(xì)胞內(nèi)RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代謝活躍，核糖體、酶類和ATP的合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。對(duì)外界不良條件反應(yīng)敏感。第89頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、遲緩期(Lagphase)：遲緩期出現(xiàn)的原因：調(diào)整代謝在生產(chǎn)實(shí)踐中縮短遲緩期的常用手段：(1)通過遺傳學(xué)方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短；(2)利用對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞作為種子；(3)盡量使接種前后所使用的培養(yǎng)基組成不要相差太大；(4)適當(dāng)擴(kuò)大接種量。第90頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(Logphase)：又稱指數(shù)生長(zhǎng)期(Exponentialphase)，在生長(zhǎng)曲線中，緊接著遲緩期的一段細(xì)胞數(shù)以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的時(shí)期。對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期特點(diǎn)：平衡生長(zhǎng)；酶系活躍、代謝旺盛；生長(zhǎng)速率常數(shù)R最大、代時(shí)最短。是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產(chǎn)上用作種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經(jīng)濟(jì)效益。第91頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(Logphase)的重要參數(shù)：第92頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四影響微生物增代時(shí)間（代時(shí)）的因素

1）菌種，不同的微生物及微生物的不同菌株代時(shí)不同；2）營(yíng)養(yǎng)成分，在營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)代時(shí)短；3）營(yíng)養(yǎng)物濃度，在一定范圍內(nèi)，生長(zhǎng)速率與營(yíng)養(yǎng)物濃度呈正比；4）溫度，在一定范圍，生長(zhǎng)速率與培養(yǎng)溫度呈正相關(guān)。凡是處于較低濃度范圍內(nèi)，可影響生長(zhǎng)速率的營(yíng)養(yǎng)物成分，就稱為生長(zhǎng)限制因子。第93頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、穩(wěn)定期(Stationaryphase)：由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗，代謝產(chǎn)物積累和pH等環(huán)境變化，逐步不適宜于細(xì)菌生長(zhǎng)，導(dǎo)致生長(zhǎng)速率降低直至零。穩(wěn)定生長(zhǎng)期又稱定期或最高生長(zhǎng)期，此時(shí)培養(yǎng)液中活細(xì)菌數(shù)最高并維持穩(wěn)定。第94頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.衰亡期(Decline或Deathphase)：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡和有毒代謝產(chǎn)物的大量積累，細(xì)菌死亡速率超過新生速率，整個(gè)群體呈現(xiàn)出負(fù)增長(zhǎng)。細(xì)菌代謝活性降低，細(xì)菌衰老并出現(xiàn)自溶，產(chǎn)生或釋放出一些產(chǎn)物，如抗生素等。在實(shí)際工作中多采用分光光度計(jì)測(cè)定OD值的方法繪制細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線。第95頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四微生物中單細(xì)胞生長(zhǎng)曲線，反映了一種微生物在某種生活環(huán)境中（試管、搖瓶、發(fā)酵罐）的生長(zhǎng)、繁殖和死亡的規(guī)律。研究生長(zhǎng)曲線既可為研究營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件提供理論依據(jù)，又可用來調(diào)控微生物的生長(zhǎng)發(fā)育。霉菌的生長(zhǎng)也有延遲期、穩(wěn)定期和衰亡期。由于它們不是單細(xì)胞微生物，所以它們的繁殖不按幾何級(jí)數(shù)增加，故而沒有對(duì)數(shù)生長(zhǎng)階段。

第96頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四五、連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）在微生物的整個(gè)培養(yǎng)期間，通過一定的方式使微生物能以恒定的比生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)并能持續(xù)生長(zhǎng)下去的一種培養(yǎng)方法。培養(yǎng)過程中不斷的補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和以同樣的速率移出培養(yǎng)物是實(shí)現(xiàn)微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。分批培養(yǎng)：在培養(yǎng)微生物時(shí)。將微生物置于一定容積的定量培養(yǎng)基中培養(yǎng)，稱為定量培養(yǎng)。

第97頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四連續(xù)培養(yǎng)法在工業(yè)生產(chǎn)上稱為連續(xù)發(fā)酵。我國(guó)在丙酮、丁醇、酒精的生產(chǎn)以及檸檬酸的發(fā)酵上已采取了連續(xù)發(fā)酵法，縮短了發(fā)酵周期，效果良好。連續(xù)發(fā)酵的最大優(yōu)點(diǎn)是取消了分批發(fā)酵中各批之間的間斷時(shí)間，縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率。再者，連續(xù)發(fā)酵便于工業(yè)生產(chǎn)，自動(dòng)化控制，產(chǎn)物均一，產(chǎn)量高。但是在工業(yè)化生產(chǎn)中連續(xù)發(fā)酵容易發(fā)生雜菌污染及菌種退化等問題。第98頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四五、連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）恒濁連續(xù)培養(yǎng)不斷調(diào)節(jié)流速而使細(xì)菌培養(yǎng)液濁度保持恒定恒化連續(xù)培養(yǎng)控制連續(xù)培養(yǎng)的方法保持恒定的流速,使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)濃度保持恒定第99頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四(一）恒化連續(xù)培養(yǎng)概念：以恒定流速使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)濃度恒定而保持細(xì)菌生長(zhǎng)速率恒定的方法。微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速率下進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。原理：化器中動(dòng)態(tài)平衡的穩(wěn)定性，是以某種生長(zhǎng)限制因子（如碳、氮源；生長(zhǎng)因子；無機(jī)鹽等）的濃度來控制菌的生長(zhǎng)速度。特點(diǎn)：維持營(yíng)養(yǎng)成分的低濃度，控制微生物生長(zhǎng)速率。第100頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）恒濁連續(xù)培養(yǎng)概念：在恒濁器內(nèi)，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基流速，使細(xì)菌培養(yǎng)液濁度保持恒定的連續(xù)培養(yǎng)方法。原理：維持菌濃度不變；特點(diǎn)：基質(zhì)過量，菌以最高速率生長(zhǎng)；但工藝復(fù)雜，煩瑣。在恒濁連續(xù)培養(yǎng)中裝有濁度計(jì)，借光電池檢測(cè)培養(yǎng)室中的濁度(即菌液濃度)，并根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的電信號(hào)的強(qiáng)弱變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)新鮮培養(yǎng)基流入和培養(yǎng)物流出培養(yǎng)室的流速。第101頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)1、縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備的利用率；2、便于自控。降低動(dòng)力消耗及勞動(dòng)強(qiáng)度；

3、產(chǎn)品均一。連續(xù)培養(yǎng)的缺點(diǎn)：

易雜菌污染；菌種易退化第102頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四恒化培養(yǎng)和恒濁培養(yǎng)的比較第103頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）、同步培養(yǎng)運(yùn)用同步培養(yǎng)技術(shù)，控制微生物生長(zhǎng)，使之處于同一生長(zhǎng)階段并同時(shí)分裂。同步培養(yǎng)法：能獲得處于同一生長(zhǎng)階段的群體細(xì)胞的培養(yǎng)方法。同步培養(yǎng)（物）：用同步培養(yǎng)法所得到的培養(yǎng)物。第104頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）、同步培養(yǎng)獲得同步生長(zhǎng)的方法：環(huán)境條件控制技術(shù)機(jī)械方法溫度培養(yǎng)基成份控制其他（如光照和黑暗交替培養(yǎng)）離心方法過濾分離法硝酸纖維素濾膜法同步培養(yǎng)物常被用來研究在單個(gè)細(xì)胞上難以研究的生理與遺傳特性和作為工業(yè)發(fā)酵的種子，它是一種理想的材料。

第105頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）、同步培養(yǎng)硝酸纖維素濾膜法是最經(jīng)典的獲得同步生長(zhǎng)的方法由于細(xì)胞的個(gè)體差異，同步生長(zhǎng)往往只能維持2-3個(gè)世代，隨后又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)生長(zhǎng)。第106頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)環(huán)境條件對(duì)微生物的影響一、溫度二、濕度三、滲透壓四、氧化還原電位五、輻射六、超聲波與微波七、氫離子濃度八、化學(xué)物質(zhì)九、食品抗菌物質(zhì)和防御機(jī)構(gòu)第107頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四外界環(huán)境對(duì)微生物的作用有三種情況：（1）、外界環(huán)境條件適宜時(shí)，微生物生長(zhǎng)旺盛，代謝作用加速；（2）、外界環(huán)境條件不太適宜時(shí)，微生物生長(zhǎng)緩慢，代謝作用受到一定程度的抑制；（3）、外界環(huán)境不適宜的情況達(dá)到微生物難以忍受的程度，這時(shí)，微生物生命活動(dòng)受到嚴(yán)重的影響，可能發(fā)生變異或死亡。人們控制和調(diào)節(jié)微生物所處的環(huán)境條件的目的是要促進(jìn)某些有益微生物的生長(zhǎng)，發(fā)揮它們的有益作用；抑制和殺死那些不利于人類的微生物，并清除它們的有害作用，如防止食品的腐敗變質(zhì)等。環(huán)境因素包括：物理?xiàng)l件、化學(xué)條件和生物條件

第108頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、溫度溫度是影響生物機(jī)體的最重要的因素之一。溫度的變化影響著微生物的細(xì)胞中生化反應(yīng)速度。熱力致死時(shí)間（ThermalDeathTimeTDT）：是指在特定的條件和特定的溫度下，殺死一定數(shù)量微生物所需要的時(shí)間。D值（Decimalreductiontime）在一定溫度下加熱，活菌數(shù)減少一個(gè)對(duì)數(shù)周期（即90％的活菌被殺死）時(shí)，所需要的時(shí)間（min）。Z值：如果在加熱至死曲線中，時(shí)間降低一個(gè)對(duì)數(shù)周期（即縮短90％的加熱時(shí)間）所需要升高的溫度（℃）。F值：在一定的基質(zhì)中，其溫度為121.1℃，加熱殺死一定數(shù)量微生物所需要的時(shí)間（min）。第109頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響第110頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四根據(jù)微生物生長(zhǎng)的適宜溫度分為三大類微生物類型

生長(zhǎng)溫度范圍

最適生長(zhǎng)溫度

分布區(qū)域

嗜冷微生物

（Psychrophile）-10~30

10~20

地球兩極、海洋、冷泉、冷藏食品

嗜溫微生物

（Mesophile）

10~45

25~40

腐生環(huán)境、寄生環(huán)境

嗜熱微生物(Thermophile)

25~80

50~55

溫泉、堆肥、土壤

第111頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不同溫距中微生物活動(dòng)的主要類群第112頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、濕熱滅菌（moistheatsterilization）

1、煮沸滅菌：煮沸溫度接近100℃，保持15-30min，可殺死微生物的營(yíng)養(yǎng)體，若要?dú)⑺姥挎?，則需要2-3h，此法適用于可以浸泡在水中的物品，如食品、器材、衣物等。2、間歇滅菌（vfractionalsterillization或tyndallization）：用蒸汽加熱滅菌溫度不超過100℃，每日一次，每次加熱30min，連續(xù)三次。第113頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）、濕熱滅菌（moistheatsterilization）

3、巴氏消毒（pasteurization）：有些食品或物品在高溫下會(huì)受到不同程度的損害，不宜用過高的溫度滅菌，可采用較低的溫度進(jìn)行滅菌，條件是62-63℃，30min；或72℃，15s。適用于殺死食品中的病原菌。4、高壓蒸汽滅菌（normalautoclaving）：1kg/cm2，121.5℃，15-30min。5、超高溫瞬時(shí)殺菌法（Ultrahightemperatureshorttime，UHT）：滅菌溫度132-150℃，3-5s，可殺死微生物的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和耐熱性強(qiáng)的芽孢細(xì)菌，但污染嚴(yán)重的鮮乳在142℃以上殺菌效果才好。第114頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（一）、干熱滅菌（diyheatsterilization）

主要用于玻璃器皿和金屬器械的滅菌。1、火焰滅菌：直接利用火焰燃燒殺滅微生物。該方法滅菌迅速、徹底。2、加熱空氣滅菌：將空氣加熱達(dá)140-160oC，保持1-2h。第115頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、濕度

干燥能引起微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性和鹽濃度增高，這是抑制微生物生長(zhǎng)或促進(jìn)其死亡的主要原因。第116頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、濕度1.微生物對(duì)Aw的要求（1）每種微生物有特征性的最適和最低Aw（2）霉菌生長(zhǎng)的最低Aw<酵母<細(xì)菌微生物aw一般細(xì)菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80嗜鹽細(xì)菌0.75干性霉菌0.65嗜高滲酵母0.60第117頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、食品的Aw與食品保藏期第118頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、食品的Aw與食品保藏期第119頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、滲透壓

嗜鹽微生物、嗜糖微生物的概念。除以上耐高滲微生物之外，一般來說，18%-25%的鹽濃度能完全阻止微生物的生長(zhǎng)。由于高滲透壓對(duì)微生物有抑制作用，所以，在食品工業(yè)上，廣泛地利用腌制和糖漬方法來保存食品。第120頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三、滲透壓1、不同類群微生物對(duì)滲透壓適應(yīng)性的比較2、引起食品變質(zhì)的嗜鹽微生物、耐鹽微生物和耐糖微生物（1）高度嗜鹽細(xì)菌（最適宜在20～30%食鹽濃度的食品中生長(zhǎng)）（2）中度嗜鹽細(xì)菌（最適宜在5～18%食鹽濃度的食品中生長(zhǎng)）（3）低等嗜鹽細(xì)菌（最適宜在2～5%食鹽濃度的食品中生長(zhǎng)）（4）耐鹽細(xì)菌（能在10%以下的食鹽濃度的食品中生長(zhǎng)）（5）耐糖微生物（能在高度的含糖的食品中生長(zhǎng)）

第121頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四、氧化還原電位好氧性微生物：+0.1伏以上時(shí)可正常生長(zhǎng),以+0.3～+0.4伏為宜；

專性好氧微生物兼性好氧微生物微好氧微生物厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長(zhǎng)；耐氧微生物厭氧微生物第122頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四表微生物分類和氧的需求分類專性好氧菌兼性厭氧菌微好氧菌耐氧菌專性厭氧菌培養(yǎng)物界面僅培養(yǎng)表面和上層生長(zhǎng)培養(yǎng)表面和內(nèi)部均有生長(zhǎng)，上層更好培養(yǎng)基表面之下的某一區(qū)域培養(yǎng)下層比表面生長(zhǎng)較好僅培養(yǎng)底部生長(zhǎng)微生物霉菌、大部分細(xì)菌、醋酸菌，假單胞菌、微球菌大部分，需氧芽胞桿菌，八疊球菌，無色桿菌，黃色桿菌，短桿菌屬一部分。大部分酵母，產(chǎn)膜酵母、腸桿菌科，萄球菌，氣單胞屬、需氧胞桿菌一部分霍亂弧菌、氫單胞菌、發(fā)酵單胞菌屬乳酸菌梭狀芽孢桿菌、擬桿菌屬、甲烷球菌屬第123頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四培養(yǎng)基中加入氧化還原指示劑刃天青可對(duì)氧化還原電位進(jìn)行間接測(cè)定

第124頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四五、輻射1、紫外線：細(xì)胞中的核酸具有吸收紫外線的性能，紫外線的輻射能量作用于核酸時(shí)，能引起核酸的變化。妨礙蛋白質(zhì)和酶的合成。紫外線殺菌作用常用于空氣消毒和器材物體表面消毒。2、x、γ射線：x射線不如γ射線，γ射線被空氣吸收較少，射程遠(yuǎn)，穿透力強(qiáng)，可用于食品殺菌。由于各種射線照射殺菌時(shí)不需要高溫，所以這類殺菌又稱為冷殺菌。第125頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四六、超聲波與微波

超聲波對(duì)微生物細(xì)胞內(nèi)含物有強(qiáng)烈的震蕩作用，可破壞細(xì)胞，另外，水溶液經(jīng)處理后能產(chǎn)生過氧化氫，因而有殺菌能力，可以用來保藏食品。微波是利用熱效應(yīng)對(duì)微生物有殺滅作用。微波產(chǎn)生熱效應(yīng)的特點(diǎn)是加熱均勻，熱能利用效率高，加熱時(shí)間短。目前微波用于食品滅菌。第126頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四七、氫離子濃度pH值對(duì)微生物生長(zhǎng)影響較大，主要影響菌體細(xì)胞膜上的電荷，影響物質(zhì)的吸收、代謝。每種微生物都有自己適宜的pH值范圍。超過此一定范圍后，生長(zhǎng)就會(huì)停止。由于pH值不同會(huì)影響微生物的代謝活動(dòng)，改變物質(zhì)合成方向。高濃度氫離子可引起菌體表面蛋白質(zhì)和核酸的水解，破壞酶的活性。另外，某些有機(jī)酸可引起氧化作用，具有殺菌作用。如食品防腐劑苯甲酸和水楊酸等。高濃度的堿具有殺菌作用，如石灰水、氫氧化鈉、碳酸鈉等作為機(jī)器、工具以及冷庫(kù)等的消毒劑。第127頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四七、氫離子濃度通常培養(yǎng)條件：

細(xì)菌：pH7.0~8.0放線菌：pH7.5~8.5酵母菌：pH3.8~6.0霉菌：pH4.0~5.8

（一）pH對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響第128頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不同微生物對(duì)環(huán)境pH的適應(yīng)將微生物分為：嗜堿微生物（basophile）耐堿微生物（basotolerantmicroorganism）嗜酸微生物（acidophile）耐酸微生物（acidotolerantmicroorganism）

第129頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（二）食品pH的分類1、新鮮食品分類2、罐頭食品分類非酸性食品酸性食品低酸罐頭中酸罐頭酸性罐頭高酸罐頭pH>4.5pH4.5pH<4.55.34.53.7第130頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3、食品pH在食品加工中的重要性第131頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）pH值與食品腐敗變質(zhì)1、腐敗菌和常見致病菌生長(zhǎng)的適宜pH值微生物pH范圍最適pH細(xì)菌4.5~9.07.0酵母2.4~9.24.0~5.8霉菌1.5~11.03.0~6.0不同類群微生物對(duì)不同pH的適應(yīng)能力

<pH4.5>pH4.5

霉菌、酵母細(xì)菌、霉菌、酵母

第132頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（三）pH值與食品腐敗變質(zhì)2、食品的酸化保存

1）人工加入無機(jī)酸

2）人工加入有機(jī)酸

3）人工接種微生物發(fā)酵第133頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（四）微生物在食品基質(zhì)上生長(zhǎng)引起pH值的變化1、V型變化規(guī)律2、食品緩沖能力第134頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四八、化學(xué)物質(zhì)（一）、氧化劑：氧化劑殺菌的效果與作用和濃度成正比關(guān)系，殺菌的機(jī)理是氧化劑放出游離氧作用于微生物蛋白質(zhì)的活性基團(tuán)（氨基、羥基和其他化學(xué)基團(tuán)），造成代謝障礙而死亡。主要有高錳酸鉀、過氧化氫、漂白粉、過氧乙酸、碘等。（二）、甲醛：殺菌機(jī)理是與蛋白質(zhì)的氨基結(jié)合而使蛋白質(zhì)變性至死。（三）、酚類：機(jī)理是蛋白質(zhì)變性。石炭酸（苯酚）、來蘇兒。（四）、醇類：脫水劑，乙醇：70%的乙醇?xì)⒕芰ψ顝?qiáng)。第135頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四八、化學(xué)物質(zhì)（五）、新潔爾滅（六）、毒性物質(zhì)：SO2、H2S、CO、CN-。（七）、染料：結(jié)晶紫、孔雀綠、復(fù)紅、次甲基藍(lán)、孟加拉紅對(duì)微生物有抑制作用。（八）、重金屬鹽類：重金屬鹽類對(duì)微生物都有毒害作用，其機(jī)理是金屬離子容易和微生物的蛋白質(zhì)結(jié)合而發(fā)生變形或沉淀。第136頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四九、食品抗菌物質(zhì)和防御機(jī)構(gòu)

（一）食品的自我保護(hù)（self-protection）指食品，尤其是活的食品本身所具有的防腐作用。（二）機(jī)理1.（本身）含有抗菌物質(zhì)2.防御機(jī)構(gòu)3.雞蛋防御機(jī)構(gòu)及抗菌成分（1）人為加入防腐劑（2）天然存在的抗菌成分（3）發(fā)酵作用產(chǎn)生的抗菌成分（1）蛋殼機(jī)械屏障（2）粘蛋白質(zhì)（3）殼膜（4）蛋清中抗菌成分第137頁(yè)，共155頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第四節(jié)食品中微生物控制的原理和方法一、幾個(gè)基本概念1.消毒(Disinfection)：殺死或滅活病原微生物（營(yíng)養(yǎng)體細(xì)胞）；

2.滅菌(Sterilization)：殺死包括芽孢在內(nèi)的所有微生物；

制菌(bacteriostasis)

殺菌(bacteriocidation)

溶菌(bacteriolysis)

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