微生物的生長繁殖及其控制

微生物的生長繁殖及其控制微生物的生長繁殖及其控制第1頁5.1微生物生長繁殖5.1.1微生物生長繁殖概念生長——微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，當(dāng)同化作用>異化作用時(shí)，生命個(gè)體重量和體積不停增大過程。繁殖——生命個(gè)體生長到一定階段，經(jīng)過特定方式產(chǎn)生新生命個(gè)體，即引發(fā)生命個(gè)體數(shù)量增加生物學(xué)過程。發(fā)育——從生長到繁殖，是生物結(jié)構(gòu)和機(jī)能從簡單到復(fù)雜、從量變到質(zhì)變發(fā)展改變過程，這一過程稱為發(fā)育。個(gè)體生長——微生物細(xì)胞個(gè)體吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，原生質(zhì)與細(xì)胞組分增加為個(gè)體生長。群體生長——群體中個(gè)體數(shù)目標(biāo)增加。能夠用重量、體積、密度或濃度來衡量。微生物的生長繁殖及其控制第2頁1.單細(xì)胞微生物生長繁殖生長：同化作用大于異化作用，細(xì)胞不停增加。繁殖：單細(xì)胞個(gè)體生長到一定程度時(shí)，一個(gè)親代細(xì)胞分裂為兩個(gè)大小、性狀與親代細(xì)胞相同子代細(xì)胞，使得個(gè)體數(shù)目增加。世代時(shí)間：細(xì)菌兩次細(xì)胞分裂之間時(shí)間。2.多細(xì)胞微生物生長繁殖生長：細(xì)胞數(shù)目增加，個(gè)體數(shù)目不增加。繁殖：細(xì)胞數(shù)目增加，個(gè)體數(shù)目也增加。微生物的生長繁殖及其控制第3頁5.1.2研究微生物生長方法(一)分批培養(yǎng)(batchculture)1.概念：分批培養(yǎng)是將一定量微生物接種在一個(gè)封閉、盛有一定量液體培養(yǎng)基容器內(nèi)，保持一定溫度、pH和DO，微生物在其中生長繁殖。培養(yǎng)基一次性加入，不更換。2.細(xì)菌生長曲線以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以計(jì)數(shù)取得細(xì)菌數(shù)目標(biāo)對數(shù)為縱坐標(biāo)，可得到一條定量描述液體培養(yǎng)基中微生物生長規(guī)律試驗(yàn)曲線，該曲線則稱為生長曲線。（growthcurve)。微生物的生長繁殖及其控制第4頁生長曲線制作將少許單細(xì)胞純培養(yǎng)，接種到一恒定容積新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時(shí)間取樣，測細(xì)菌細(xì)胞數(shù)目。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌增加數(shù)目對數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制所得曲線。微生物的生長繁殖及其控制第5頁微生物的生長繁殖及其控制第6頁其它名稱：遲滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期1.現(xiàn)象：活菌數(shù)幾乎沒增加，曲線平行于橫軸。2.特點(diǎn)：初始階段：細(xì)菌要適應(yīng)新環(huán)境，細(xì)菌總數(shù)有所降低末期：生長繁殖速度加緊，細(xì)菌總數(shù)有所增加細(xì)胞內(nèi)RNA尤其是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合成加緊),開始細(xì)胞分裂對外界不良條件敏感,(如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化學(xué)藥品)3.原因：適應(yīng)新環(huán)境條件，合成新酶，積累必要中間產(chǎn)物①.停滯期（lagphase）微生物的生長繁殖及其控制第7頁◆接種群體菌齡：用對數(shù)生長久菌種接種時(shí)，其停滯期較短，甚至檢驗(yàn)不到停滯期◆接種量：普通來說，接種量增大可縮短甚至消除停滯期◆培養(yǎng)基成份：

在營養(yǎng)成份豐富天然培養(yǎng)基上生長延滯期比在合成培養(yǎng)基上生長時(shí)短；

接種后培養(yǎng)基成份有較大改變時(shí)，會使延滯期加長，所以發(fā)酵工業(yè)上盡可能使發(fā)酵培養(yǎng)基成份與種子培養(yǎng)基靠近。◆世代時(shí)間：世代時(shí)間短，即繁殖速度較快菌種停滯期普通較短★影響停滯期長短原因微生物的生長繁殖及其控制第8頁

應(yīng)用◆在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡可能縮短延遲期；采取縮短lagphase辦法有：①增加接種量；（群體優(yōu)勢----適應(yīng)性增強(qiáng)）②采取對數(shù)生長久健壯菌種；③調(diào)整培養(yǎng)基成份，在種子培養(yǎng)基中加入發(fā)酵培養(yǎng)基一些成份。④選取繁殖快菌種◆在食品工業(yè)上，盡可能在此期進(jìn)行消毒或滅菌微生物的生長繁殖及其控制第9頁②.對數(shù)期（logphase）其它名稱：指數(shù)期

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。

特點(diǎn)：生長速率常數(shù)最大,世代時(shí)間最短,細(xì)胞數(shù)目以幾何級數(shù)增加菌體大小形態(tài)、生理特征等比較一致代謝最旺盛對不良環(huán)境原因抵抗力強(qiáng)影響原因：菌種、營養(yǎng)成份、營養(yǎng)物濃度培養(yǎng)溫度、DO、抑制劑世代時(shí)間G=(t2-t1)/[3.3(lgX2-lgX1)]微生物的生長繁殖及其控制第10頁應(yīng)用意義：①因?yàn)榇藭r(shí)期菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種最正確菌齡；②發(fā)酵工業(yè)上盡可能延長該期，以到達(dá)較高菌體密度③食品工業(yè)上盡可能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)觀察等良好材料。微生物的生長繁殖及其控制第11頁③.靜止期（stationaryphase）又稱：穩(wěn)定時(shí)、恒定時(shí)或最高生長久特點(diǎn)：①新增殖細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞死亡數(shù)幾乎相等，微生物生長速率處于動態(tài)平衡，培養(yǎng)基中細(xì)胞數(shù)目到達(dá)最高值。②細(xì)胞分裂速度下降，開始積累內(nèi)含物，芽孢桿菌開始產(chǎn)芽孢?！顚τ诎l(fā)酵生產(chǎn)來說，普通在穩(wěn)定時(shí)后期產(chǎn)物積累到達(dá)高峰，是最正確收獲時(shí)期。原因：對數(shù)期消耗了營養(yǎng)物質(zhì)，使其濃度降低；有害代謝廢物大量積累(酸、醇、毒素等)；營養(yǎng)物百分比失調(diào)，如碳氮比不適當(dāng)；理化條件(pH、DO、氧化還原勢等)有所改變。微生物的生長繁殖及其控制第12頁④.衰亡期（declinephase）特點(diǎn)：①細(xì)菌利用貯存物進(jìn)行內(nèi)源呼吸(本身溶解)。②細(xì)胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超出新增殖細(xì)胞數(shù)，群體中活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)“負(fù)生長”。③細(xì)胞內(nèi)顆粒更顯著，細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形。

衰亡期比其它各時(shí)期時(shí)間長，它長短也與菌種和環(huán)境條件相關(guān)。產(chǎn)生原因：生長條件深入惡化，使細(xì)胞內(nèi)分解代謝大大超出合成代謝，繼而造成菌體死亡微生物的生長繁殖及其控制第13頁分批培養(yǎng)應(yīng)用：序批式間歇曝氣器（SBR）微生物的生長繁殖及其控制第14頁(二)連續(xù)培養(yǎng)(continousculture)1.概念：在細(xì)菌進(jìn)入對數(shù)生長久時(shí)，以一定速率不停地補(bǔ)充新鮮營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)以一樣速率排除培養(yǎng)物(含菌體及代謝產(chǎn)物)，讓培養(yǎng)微生物長時(shí)間地處于對數(shù)生長久，以利于微生物增殖速率和代謝活性處于某種穩(wěn)定狀態(tài)。單批培養(yǎng)恒濁法恒化法分批培養(yǎng) 連續(xù)培養(yǎng) 時(shí)間連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)液lg細(xì)胞數(shù)（個(gè)/ml）連續(xù)培養(yǎng)微生物的生長繁殖及其控制第15頁2.連續(xù)培養(yǎng)方法分類(1)恒濁連續(xù)培養(yǎng)——是經(jīng)過連續(xù)培養(yǎng)裝置中光電系統(tǒng)控制培養(yǎng)液中菌體濃度恒定，使細(xì)菌生長連續(xù)進(jìn)行一個(gè)培養(yǎng)方式。應(yīng)用：發(fā)酵工藝采取該法以取得大量菌體和有經(jīng)濟(jì)價(jià)值代謝產(chǎn)物。微生物的生長繁殖及其控制第16頁(2)恒化連續(xù)培養(yǎng)——以恒定流速進(jìn)水，以相同流速流出代謝產(chǎn)物，以維持進(jìn)水中營養(yǎng)成份恒定，使細(xì)菌處于最高生長速率狀態(tài)培養(yǎng)方法。應(yīng)用：污水生物處理(除SBR法)。微生物的生長繁殖及其控制第17頁3.連續(xù)培養(yǎng)運(yùn)行參數(shù)——稀釋率DD＝流動速率/容積過低：新鮮營養(yǎng)補(bǔ)充不及時(shí)，造成大量細(xì)菌饑餓而死亡；過高：生長速率低于排出速率微生物的生長繁殖及其控制第18頁5.1.3生長曲線在污水生物處理中應(yīng)用1.活性污泥生長曲線①遲緩期②對數(shù)生長久③減速生長久④內(nèi)源呼吸期微生物的生長繁殖及其控制第19頁2.活性污泥生長曲線對廢水生物處理指導(dǎo)意義

常規(guī)活性污泥法生物吸附法高負(fù)荷活性污泥法延時(shí)曝氣法污泥消化生長下降階段(減速期和穩(wěn)定時(shí))生長下降階段(靜止期)對數(shù)期和減速期內(nèi)源呼吸階段(衰亡期)內(nèi)源呼吸階段微生物的生長繁殖及其控制第20頁

常規(guī)活性污泥不利用對數(shù)生長久微生物而利用靜止期微生物原因：①處于對數(shù)期微生物代謝活力強(qiáng)，能去除大量有機(jī)物，但對進(jìn)水有機(jī)物濃度需求高，使出水不易到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)；②處于對數(shù)期微生物生長繁殖旺盛，沉淀性能差，致使出水水質(zhì)差；③處于靜止期微生物活力相對較差，但仍有相當(dāng)活力，去除有機(jī)物效果仍很好；④處于靜止期微生物體內(nèi)積累了大量貯存物，強(qiáng)化了微生物生物吸附能力，自我絮凝、凝合能力強(qiáng)，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。微生物的生長繁殖及其控制第21頁5.1.4微生物生長量測定方法一、細(xì)胞數(shù)目標(biāo)測定二、微生物生物量測定微生物的生長繁殖及其控制第22頁一、細(xì)胞數(shù)目標(biāo)測定

1.測定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)①計(jì)數(shù)器直接計(jì)數(shù)②染色涂片計(jì)數(shù)③百分比計(jì)數(shù)法④比濁法

2.測定活菌數(shù)(間接計(jì)數(shù)法)

微生物的生長繁殖及其控制第23頁1.測定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)

①計(jì)數(shù)器(血球計(jì)數(shù)板）測定法0.052mm2×25適用范圍：測定個(gè)體較大細(xì)菌或原生動物測定細(xì)胞個(gè)體形態(tài)較小則采取細(xì)菌計(jì)數(shù)板。微生物的生長繁殖及其控制第24頁

1.測定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)

②涂片染色法1視野菌液(ml)＝(0.01ml

／1cm2)×視野面積(cm2)微生物的生長繁殖及其控制第25頁1.測定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)

③百分比計(jì)數(shù)法百分比——樣品菌液與等體積血液混合，觀察二者百分比提問：假如平均每個(gè)視野中細(xì)菌數(shù)量/紅血球數(shù)量百分比為5.5：1，則細(xì)菌數(shù)量=？5.5×400萬個(gè)/ml=2.2×107個(gè)/mL樣品紅血球數(shù)已知(男性400~500萬個(gè)／ml，女性350~450萬個(gè)／ml)，平均400萬個(gè)/ml細(xì)菌紅血球微生物的生長繁殖及其控制第26頁

1.測定微生物總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法)

④比濁計(jì)數(shù)法濁——細(xì)菌懸浮液濁度細(xì)菌不完全透光，一定范圍內(nèi)細(xì)菌溶液混濁度與細(xì)菌數(shù)量成正比常見儀器：濁度計(jì)、分光光度計(jì)微生物的生長繁殖及其控制第27頁一、細(xì)胞數(shù)目標(biāo)測定2.測定活菌數(shù)(間接計(jì)數(shù)法)①載玻片薄瓊脂層培養(yǎng)計(jì)數(shù)②平板菌落計(jì)數(shù)③液體稀釋培養(yǎng)計(jì)數(shù)④薄膜過濾計(jì)數(shù)微生物的生長繁殖及其控制第28頁無菌水2.活菌計(jì)數(shù)法(間接計(jì)數(shù)法)

平板菌落計(jì)數(shù)法第一步：菌樣巧妙稀釋得到不一樣稀釋度（10-x）菌液菌樣被無菌水不一樣稀釋倍率后平板培養(yǎng)圖微生物的生長繁殖及其控制第29頁

10-210-3

10-410-5

各取1ml，均勻涂布于冷固體培養(yǎng)基平板上或與溫?zé)嵋簯B(tài)固體培養(yǎng)基混合冷卻。第三步：培養(yǎng)稀釋度過低，菌落密集無法計(jì)數(shù)能夠計(jì)數(shù)，但數(shù)量過多，費(fèi)時(shí)費(fèi)勁數(shù)量適當(dāng)，統(tǒng)計(jì)計(jì)算，作為結(jié)果數(shù)量太少，誤差原因太大，不做計(jì)數(shù)第二步：接種平板每一個(gè)細(xì)菌會生成一個(gè)菌落微生物的生長繁殖及其控制第30頁普通計(jì)數(shù)平板細(xì)菌生長菌落數(shù)以30~300個(gè)為宜。第四步：計(jì)數(shù)細(xì)菌數(shù)量=？細(xì)菌數(shù)量=數(shù)出菌落數(shù)/稀釋度比如：10-5稀釋度時(shí)菌落數(shù)為125個(gè)細(xì)菌數(shù)量=125/10-5=1.25×107個(gè)/mL

平板計(jì)數(shù)法是采取最廣一個(gè)活菌計(jì)數(shù)法平均微生物的生長繁殖及其控制第31頁二、微生物生物量測定

①測細(xì)胞干重法②含N量測定法③DNA測定法④生理指標(biāo)法微生物的生長繁殖及其控制第32頁5.2微生物生長因子5.2.1溫度1.溫度對微生物影響詳細(xì)表現(xiàn)在：影響酶活性。溫度改變影響酶促反應(yīng)速率，最終影響細(xì)胞合成。影響細(xì)胞膜流動性。溫度高，流動性大，有利于物質(zhì)運(yùn)輸；溫度低，流動性降低，不利于物質(zhì)運(yùn)輸，所以，溫度改變影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收與代謝產(chǎn)物分泌。影響物質(zhì)溶解度。對生長有影響。微生物的生長繁殖及其控制第33頁2.微生物按溫度需求分類3.各類微生物生長適宜溫度微生物最低溫度℃最適溫度℃最高溫度℃嗜冷菌－5～05～1020～30嗜中溫菌5～1025～4045～50嗜熱菌3050～6070～80嗜超熱菌55℃以上70～105110～113微生物原生動物放線菌霉菌藻類廢水生物處理中微生物適宜溫度℃16～2523～3723～3728～3030左右微生物的生長繁殖及其控制第34頁4.嗜冷微生物在低溫下生長機(jī)理①它們體內(nèi)酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活性喪失②主動運(yùn)輸物質(zhì)功效良好，能有效地集中必需營養(yǎng)物③細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸含量高，低溫下也能保持半流動狀態(tài)，能夠進(jìn)行物質(zhì)傳遞微生物的生長繁殖及其控制第35頁5.低溫對微生物影響當(dāng)環(huán)境溫度低于微生物最適生長溫度時(shí)，微生物代謝極其微弱，基礎(chǔ)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)微生物原生質(zhì)結(jié)構(gòu)并未破壞時(shí)，不會很快造成死亡并能在較長時(shí)間內(nèi)保持活力，當(dāng)溫度提升時(shí)，能夠恢復(fù)正常生命活動。應(yīng)用：低溫保藏菌種當(dāng)溫度過低，造成微生物細(xì)胞凍結(jié)時(shí)，有微生物會死亡，有些則并不死亡。6.高溫對微生物影響高溫下蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)微生物的生長繁殖及其控制第36頁小結(jié)：微生物培養(yǎng)應(yīng)該在最正確溫度范圍進(jìn)行；超出最高溫度會對細(xì)菌造成傷害甚至造成死亡；低溫有抑制細(xì)菌作用，能夠讓微生物休眠，但不會造成死亡。溫度升高時(shí)，活性即可恢復(fù)。微生物的生長繁殖及其控制第37頁5.2.2pH1.環(huán)境pH對微生物影響◆影響膜表面電荷性質(zhì)及膜通透性，進(jìn)而影響對物質(zhì)吸收能力?！舾淖兠富钚浴⒚复俜磻?yīng)速率及代謝路徑：如：酵母菌在pH4.5～5產(chǎn)乙醇，在pH6.5以上產(chǎn)甘油、酸?！舡h(huán)境pH值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)離子化程度，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)毒性。微生物的生長繁殖及其控制第38頁2.微生物適宜pH范圍

大多數(shù)細(xì)菌、藻類和原生動物最適生長pH＝6.5～7.5，它們能適應(yīng)pH＝4～10之間環(huán)境。微生物種類最低pH最適pH最高pH大腸埃希氏菌枯草芽孢桿菌金黃色葡萄球菌黑曲霉放線菌酵母菌霉菌

4.54.54.21.55.01.52.57.4—7.66.0—7.57.0—7.55.0—6.07.0—8.03.0—6.03.8—6.09.08.59.39.010.010.08.0微生物的生長繁殖及其控制第39頁3.污水生物處理時(shí)pH宜維持在6.5～8.5

①大多數(shù)細(xì)菌、藻類、放線菌和原生動物在此范圍內(nèi)均能生長繁殖，有利于細(xì)菌形成菌膠團(tuán)相互凝聚形成良好絮凝體，可取得良好凈化效果；

②pH＜6.5酸性環(huán)境有利于霉菌和酵母菌生長，若霉菌在活性污泥中大量繁殖，因其不能分泌粘性物質(zhì)于細(xì)胞表面，而降低了活性污泥吸附能力，其絮凝性較差，結(jié)構(gòu)渙散不易沉降，處理效果下降，甚至造成活性污泥絲狀膨脹。微生物的生長繁殖及其控制第40頁4.培養(yǎng)基pH改變原因a分解葡萄糖、乳糖→有機(jī)酸，pH↓b分解蛋白質(zhì)、蛋白胨及氨基酸→NH3和胺類，pH↑c(diǎn)細(xì)胞選擇性地吸收陰陽離子，pH↑↓處理方法在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)加入緩沖物質(zhì)，如KH2PO4和K2HPO4。

微生物的生長繁殖及其控制第41頁

在廢水和污泥厭氧消化過程中，要控制好產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)量，pH很關(guān)鍵，通常應(yīng)控制pH＝6.6～7.6之間，pH＝6.8～7.2為最正確。

城市生活污水、污泥若不含蛋白質(zhì)、氨等物質(zhì)，處理之前就要投加緩沖物質(zhì)；若連續(xù)運(yùn)行則在運(yùn)行期間也應(yīng)投加，以碳酸氫鈉為佳。

pH低工業(yè)廢水可采取霉菌和酵母菌處理，無需調(diào)整pH，其所引發(fā)絲狀膨脹可經(jīng)過改革工藝來處理，如采取生物膜法、接觸氧化法等。微生物的生長繁殖及其控制第42頁小結(jié)：污水生物處理構(gòu)筑物內(nèi)pH控制在6.5～8.5之間；微生物培養(yǎng)基中應(yīng)該加入緩沖物質(zhì)。微生物的生長繁殖及其控制第43頁5.2.3氧化還原電位(Eh)1.微生物與EhEh＞0，氧化環(huán)境，上限為＋820mVEh＜0，還原環(huán)境，下限為－400mV各類微生物適宜Eh

對于好氧生物處理系統(tǒng)，Eh處于+200～+600mV視為正常微生物好氧微生物兼性厭氧微生物專性厭氧微生物Eh(mV)300～400＞100，好氧呼吸＜100，無氧呼吸－250～－200微生物的生長繁殖及其控制第44頁2.影響Eh原因氧分壓:氧分壓高，Eh高；氧分壓低，Eh低。pH:pH高，Eh高；pH低，Eh低。3.控制Eh還原劑抗壞血酸、硫二乙醇鈉、硫化氫和鐵等微生物的生長繁殖及其控制第45頁5.2.4溶解氧DO依據(jù)微生物與分子氧關(guān)系可將微生物分為微生物類型最適生長O2氧分壓(×101kPa)微生物舉例好氧微生物專性好氧微生物strictaerobe0.2多數(shù)細(xì)菌、放線菌和真菌微量好氧微生物microaerophilicbacteria0.003～0.2霍亂弧菌兼性厭氧微生物facultativeaerobe有氧無氧均無影響大腸桿菌、釀酒酵母厭氧微生物專性厭氧微生物anaerobeP(O2)＜0.005產(chǎn)甲烷菌耐氧厭氧微生物aerotolerantanaerobe代謝無需氧，氧存在對于無用也無害乳酸菌微生物的生長繁殖及其控制第46頁5.2.4.1好氧微生物與氧關(guān)系1.氧對好氧微生物作用作為微生物好氧呼吸最終電子受體參加甾醇類和不飽和脂肪酸生物合成2.溶解氧供給好氧微生物需要氧是溶于水氧，即溶解氧。夏季水溫高，常造成供氧不足，促使絲狀細(xì)菌優(yōu)勢生長，從而造成活性污泥絲狀膨脹。所以，在活性污泥生物處理中需設(shè)置充氧設(shè)備充氧，如經(jīng)過葉輪機(jī)械攪拌、鼓風(fēng)曝氣等方式充氧。溶解氧質(zhì)量濃度維持在3～4mg/L為宜。微生物的生長繁殖及其控制第47頁5.2.4.2兼性厭氧微生物與氧關(guān)系1.不一樣氧條件生理狀態(tài)好氧條件：氧化酶活性強(qiáng)，細(xì)胞色素及電子傳遞體系其它組分正常存在；無氧條件：氧化酶無活性，細(xì)胞色素和電子傳遞體系其它組分降低或全部喪失。

巴斯德效應(yīng)：指將氧通入正在發(fā)酵酵母菌懸液中，使得發(fā)酵速度下降，葡萄糖消耗速度也顯著下降現(xiàn)象。微生物的生長繁殖及其控制第48頁2.不一樣氧條件下廢水生物處理中微生物供氧正常：好氧微生物和兼性厭氧微生物共同起主動作用；供氧不足：好氧微生物不起作用，兼性厭氧微生物起主動作用，但有機(jī)物分解不徹底；污水、污泥厭氧消化：兼性厭氧微生物起水解、發(fā)酵作用，將大分子蛋白質(zhì)、脂肪等水解為小分子有機(jī)酸和醇等。微生物的生長繁殖及其控制第49頁3.反硝化細(xì)菌有O2時(shí)：進(jìn)行好氧呼吸缺O(jiān)2時(shí)：進(jìn)行反硝化作用NO3－NO2－N2微生物的生長繁殖及其控制第50頁5.2.4.3厭氧微生物與氧關(guān)系1.厭氧微生物氧毒害機(jī)制專性厭氧微生物不含有過氧化氫酶，會被代謝過程中產(chǎn)生H2O2殺死；專性厭氧微生物不含有超氧化物歧化酶(SOD)，而被超氧陰離子殺死；2.厭氧微生物培養(yǎng)方法可與兼性厭氧微生物混合培養(yǎng)，以去除O2，確保厭氧環(huán)境。He、H2、N2加入甲基藍(lán)或刃天青指示Eh(顯色表明有O2)封瓶口無氧培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)微生物的生長繁殖及其控制第51頁5.2.5太陽輻射λ＜1000nm紅外輻射，可被不產(chǎn)氧光合細(xì)菌用作光源；λ＝380～760nm可見光是藍(lán)細(xì)菌、藻類進(jìn)行光合作用能源。其余輻射對微生物都有害。微生物的生長繁殖及其控制第52頁5.2.6水活度與滲透壓5.2.6.1水活度αw水活度αw——表示在一定溫度下，某溶液或物質(zhì)在與一定空間空氣相平衡時(shí)含水量與空氣飽和水量比值，用小數(shù)表示。多數(shù)微生物在αw＝0.95～0.99時(shí)生長最好。大多數(shù)微生物在αw＝0.60～0.65時(shí)停頓活動。微生物的生長繁殖及其控制第53頁5.2.6.2滲透壓滲透壓——當(dāng)兩液面高差產(chǎn)生壓力足夠阻止水再流動時(shí)，此時(shí)兩液面高差間壓力即為滲透壓。半透膜清水蔗糖溶液⊿h微生物的生長繁殖及其控制第54頁溶液濃度決定滲透壓

溶質(zhì)分子或離子數(shù)越多，滲透壓越大同質(zhì)量濃度溶液，溶質(zhì)分子越小，其滲透壓越大離子溶液滲透壓比分子溶液滲透壓大細(xì)菌滲透壓

G＋——(2.0～2.5)MPaG－——(0.5～0.6)MPa微生物的生長繁殖及其控制第55頁微生物在不一樣滲透壓溶液反應(yīng)

①等滲溶液：形態(tài)大小不變，生長良好。應(yīng)用：在試驗(yàn)室用ρ(NaCl)＝8.5g/L生理鹽水稀釋菌液。②低滲溶液：水分子大量滲透細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞膨脹，嚴(yán)重者破裂。③高滲溶液：細(xì)胞內(nèi)大量失水，使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。應(yīng)用：用高滲溶液保留食物可預(yù)防腐敗。微生物的生長繁殖及其控制第56頁5.2.7表面張力γγ——是作用在物體表面單位長度上收縮力γ(H2O)＝7.3×10－4N/mγ(培養(yǎng)基)＝4.5×10－4～6.5×10－4N/m膽汁可降低γ，可用于試驗(yàn)判別肺炎球菌和鏈球菌可用膽酸鹽分離大腸菌群微生物的生長繁殖及其控制第57頁5.3其它不利環(huán)境因子對微生物影響5.3.1紫外輻射和電離輻射對微生物影響一、紫外輻射影響1.紫外輻射對微生物有致死作用λ＝260nm左右紫外輻射殺菌力最強(qiáng)致死原因：微生物細(xì)胞中核酸、蛋白質(zhì)等對紫外輻射有尤其強(qiáng)吸收能力，可引發(fā)DNA鏈上兩個(gè)鄰近胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚體(T=T)，使DNA不能復(fù)制，造成死亡。微生物的生長繁殖及其控制第58頁2.復(fù)活現(xiàn)象光復(fù)活——經(jīng)UV照射微生物，隨即暴露于藍(lán)色可見光下，使T=T恢復(fù)正常狀態(tài)，使一個(gè)別受損細(xì)胞恢復(fù)活力。暗復(fù)活——DNA鏈在黑暗條件下進(jìn)行修復(fù)。3.微生物對紫外輻射抵抗力G＋＞G－芽孢＞營養(yǎng)細(xì)胞4.應(yīng)用殺菌消毒誘變育種微生物的生長繁殖及其控制第59頁二、電離輻射影響X－射線(λ＝0.1～0.01nm)、γ－射線(λ＝0.01～0.001nm)對微生物生命活動影響表現(xiàn)低劑量照射，促進(jìn)微生物生長或引發(fā)微生物發(fā)生變異；高劑量照射，對微生物有致死作用。微生物的生長繁殖及其控制第60頁5.3.2超聲波超聲波——頻率大于0Hz聲波，能破壞幾乎全部細(xì)菌體。超聲波殺菌效果與其頻率、處理時(shí)間、細(xì)菌大小、形狀和細(xì)菌數(shù)相關(guān)。殺菌機(jī)制:①細(xì)胞內(nèi)含物受到強(qiáng)烈振蕩，膠體發(fā)生絮狀沉淀，凝膠液化或乳化，從而失去生物活性；②溶液受到超聲波作用產(chǎn)生空腔，引發(fā)巨大壓力改變，使細(xì)菌死亡；③溶于溶液中氣體變成無數(shù)極微小氣泡快速猛烈地沖擊細(xì)菌，使之破裂。微生物的生長繁殖及其控制第61頁應(yīng)用①利用超聲波破壞菌體，制成細(xì)菌裂解液，用于研究細(xì)菌結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、酶活性等；②可利用超聲波從組織中提取病毒；③利用頻率為800～1000kHz超聲波治療疾病微生物的生長繁殖及其控制第62頁5.3.3重金屬對微生物影響Hg、Ag、Cu、Pb及其化合物可有效地殺菌和防腐，是蛋白質(zhì)沉淀劑。殺菌機(jī)理：①其與酶－SH結(jié)合，使酶失活；②與菌體蛋白結(jié)合，使之變性或沉淀。質(zhì)量濃度為20～5mg/L二氯化汞對大多數(shù)細(xì)菌有致死作用。硫酸銅對真菌和藻類殺傷力較強(qiáng)。波多爾液(硫酸銅＋石灰)在農(nóng)業(yè)上可用于預(yù)防一些植物病毒。1L水樣中加10mL質(zhì)量濃度為1g/L硫酸銅溶液可抑制微生物呼吸。質(zhì)量濃度為1～5g/L鉛鹽溶液對微生物有致死作用。微生物的生長繁殖及其控制第63頁5.3.4極端溫度對微生物影響1.超高溫致死作用機(jī)理：蛋白質(zhì)和酶蛋白在高溫下發(fā)生不可逆凝固作用；細(xì)胞質(zhì)膜中脂肪受熱溶解使膜產(chǎn)生小孔，引發(fā)細(xì)胞內(nèi)含物泄漏而致死。2.超高溫殺菌效果影響與微生物種類、數(shù)量、生理狀態(tài)、芽孢有沒有及pH都相關(guān)。無芽孢桿菌比芽孢桿菌不耐熱；營養(yǎng)細(xì)胞比芽孢不耐熱；濕細(xì)菌比干細(xì)菌不抗熱；酸性條件下細(xì)菌易被殺死；幼齡菌比老齡菌易被殺死。微生物的生長繁殖及其控制第64頁3.滅菌和消毒(1)滅菌(sterilization)——經(jīng)過超高溫或其它物理、化學(xué)原因?qū)⑷课⑸餇I養(yǎng)細(xì)胞和全部芽孢或孢子全部殺死。①干熱滅菌(dryheatsterilization)優(yōu)點(diǎn)：可保持物品干燥缺點(diǎn)：對于傳熱性差或體積較大物品效果較差應(yīng)用：玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品滅菌②濕熱滅菌(moistheatsterilization)特點(diǎn)：溫度低、時(shí)間短、滅菌效果高相同溫度下，濕熱滅菌效力比干熱滅菌高，原因濕熱情況下，菌體蛋白輕易受熱凝固變性；濕熱穿透力和熱傳導(dǎo)都比干熱強(qiáng)；濕熱蒸汽冷凝會放出潛熱。微生物的生長繁殖及其控制第65頁

高壓蒸汽滅菌微生物的生長繁殖及其控制第66頁(2)消毒(disinfection)——用物理、化學(xué)原因殺死致病菌(有芽孢和無芽孢細(xì)菌)，或是殺死全部微生物營養(yǎng)細(xì)胞或一個(gè)別芽孢。①煮沸消毒將待消毒物品置于水中煮沸15min以上，殺死細(xì)菌所以營養(yǎng)細(xì)胞和個(gè)別芽孢。②巴斯德消毒(Pasteurization)常見60～70℃溫度將食品處理15～30min，以除去食品中微生物，同時(shí)保持食品營養(yǎng)和風(fēng)味不變。