第七章 微生物的生長

第七章微生物的生長第1頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月單細(xì)胞微生物也有個體生長和細(xì)胞分裂繁殖這兩個過程。絲狀微生物（霉菌、放線菌）的生長表現(xiàn)為菌絲體的分枝和延長；繁殖則表現(xiàn)為產(chǎn)生孢子。在實際工作中，單個微生物細(xì)胞太小，生長繁殖的速度太快，而且兩者始終是交替進行，個體生長與繁殖的界限難以劃清，因此，個體生長

個體繁殖

群體生長群體生長=

個體生長

+

個體繁殖

微生物的生長通常是指微生物的群體生長??！微生物的生長是指在合適的外界環(huán)境條件下，微生物個體或群體細(xì)胞中主要化學(xué)成分的協(xié)調(diào)而平衡的增長。生長的外部表現(xiàn)為個體數(shù)量的增加和群體生物量（biomass）的增長。

第2頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)生長的測定方法

在實際工作中，測定微生物細(xì)胞生長的方法可以分為兩類。生長的

測定方法

細(xì)胞數(shù)量的測定

細(xì)胞生物量的測定

細(xì)胞總

數(shù)測定

活菌數(shù)

測定

直接鏡檢計數(shù)法比濁法

涂片染色法

稀釋平板計數(shù)法

液體稀釋培養(yǎng)計數(shù)法

薄膜過濾法

細(xì)胞干重法

總氮量測定法

DNA含量測定法

代謝活性法

一.細(xì)胞數(shù)量的測定

二.細(xì)胞生物量的測定第3頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一.細(xì)胞數(shù)量的測定

用特制的比得羅夫—霍瑟細(xì)菌計數(shù)器或血球計數(shù)器（適用于真菌孢子、酵母菌）在普通光學(xué)顯微鏡或相差顯微鏡下直接觀察并進行計數(shù)。用于直接測數(shù)的菌懸液濃度不宜過低或過高?；钴S運動的細(xì)菌應(yīng)先用甲醛殺死或適度加熱以停止其運動。1.細(xì)胞總數(shù)測定（1）直接鏡檢計數(shù)法每毫升樣品的微生物細(xì)胞數(shù)=每小格的平均菌數(shù)?每小格體積（0.1/400）×1000×稀釋倍數(shù)鏡檢計數(shù)法適用于單細(xì)胞微生物數(shù)量的測定。其優(yōu)點是操作迅速而簡單，需要設(shè)備少，且在計數(shù)時能觀察微生物的形態(tài)；缺點是難于區(qū)分死活細(xì)胞和雜質(zhì)。第4頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）比濁法快速測定菌懸液中微生物細(xì)胞數(shù)量的一種方法。菌懸液是混濁的，當(dāng)光線通過菌懸液時，會引起光的散射和吸收，造成透光率下降。菌懸液中細(xì)胞濃度與混濁度成正比，與透光度成反比。用分光光度計或比色計測定菌懸液的透光度即可反映出細(xì)胞的濃度。常用于監(jiān)測培養(yǎng)過程中的微生物細(xì)胞數(shù)量的消長情況。由于細(xì)胞濃度只在一定范圍內(nèi)與光密度成直線關(guān)系，因此待測菌懸液的細(xì)胞濃度不能過低或過高；菌懸液的顏色不能太深，雜質(zhì)應(yīng)盡量減少，同時也不能區(qū)分死活細(xì)胞。比濁法其優(yōu)缺點與直接計數(shù)法基本相同。

（3）涂片染色法一般均勻涂布0.01ml樣品于載玻片上，涂布面積為1cm3，染色后鏡檢，選擇若干個視野計數(shù)，同時測出視野的面積即可。但結(jié)果不準(zhǔn)確，其原因是涂布不易均勻，較少使用。

第5頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.活菌數(shù)測定

（1）稀釋平板計數(shù)法

主要依據(jù)是：在適當(dāng)?shù)南♂尪认?，每一個微生物細(xì)胞可以繁殖成一個菌落，通過測定菌落數(shù)推算樣品中的活菌數(shù)。缺點是操作繁瑣，時間長，優(yōu)點是用于活菌數(shù)的測定。每克樣品中微生物活菌數(shù)=每套平板的平均菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)÷取樣體積第6頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）液體稀釋培養(yǎng)計數(shù)法

（3）薄膜過濾法

該法適用于測定在一個混雜的微生物群中雖不占優(yōu)勢，但具有特殊生理功能的微生物類群。如水和食品中腸道細(xì)菌數(shù)量的測定。液體稀釋培養(yǎng)計數(shù)法的缺點是只能進行特殊生理群的測定，結(jié)果比較粗糙。

特別適合于含菌量少的液態(tài)樣品，樣品應(yīng)無雜質(zhì)。薄膜孔徑為0.45um或0.22um。樣品通過濾膜時，菌體被留在濾膜上，濾膜貼放在平板上培養(yǎng)，由長出的菌落數(shù)和過濾樣品的毫升數(shù)，可知每毫升樣品含菌量。第7頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二.細(xì)胞生物量的測定1.細(xì)胞干重法

適用于含菌量高、不含或少含非菌顆粒性雜質(zhì)的微生物樣品。將單位體積的微生物培養(yǎng)液經(jīng)離心收集并用水反復(fù)洗滌菌體，經(jīng)常壓或真空干燥后精確稱重，由干重可知濕重。一般1mg細(xì)菌干重相當(dāng)于4—5mg濕菌鮮重，或相當(dāng)于4—5×109個細(xì)胞。第8頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月4.代謝活性法3.DNA含量測定法

2.總氮量測定法

通過測定細(xì)菌氮的方法來測量細(xì)胞生物量。細(xì)菌細(xì)胞干重的含氮量一般為12.5%，酵母菌為7.5%，霉菌為6.5%。適用于固體或液體條件下微生物總生物量的測定，但需充分洗滌菌體去除雜質(zhì)，且操作復(fù)雜，除非必需才用。

DNA與3，5-二氨基苯甲酸鹽酸溶液能顯示特殊的熒光反應(yīng)。一定容積的菌懸液，通過熒光反應(yīng)強度可求得DNA量，每個細(xì)菌平均含DNA8.4×10-5ng。因而可根據(jù)分離出的樣品中的DNA含量來計算微生物的生物量。以代謝作用所消耗或產(chǎn)生的物質(zhì)的量表示微生物的生物量。如微生物對氧的吸收，產(chǎn)生CO2的量；但由于是間接法，影響因素較多，誤差較大，僅在特定條件下作比較分析時使用。第9頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)微生物的生長規(guī)律

一.單細(xì)胞微生物的生長曲線二.微生物的培養(yǎng)方式第10頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一.單細(xì)胞微生物的生長曲線在適宜的條件下，如果提供充足的養(yǎng)料，并及時排出代謝廢物，微生物能夠以較高速度繁殖，例如大腸桿菌以每20分鐘分裂一次的速度計算，一個細(xì)胞連續(xù)分裂48小時可產(chǎn)生2.2×1048個子細(xì)胞，其質(zhì)量將超過2.2×1025噸，約為地球質(zhì)量的3680倍，顯然這種條件是不可能在自然界存在的，細(xì)菌在一個容積有限的環(huán)境中不能無限制地高速生長。

S形的生長曲線只適用于細(xì)菌、酵母等單細(xì)胞微生物。第11頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

將少量單細(xì)胞純培養(yǎng)物接種到一定體積的新鮮培養(yǎng)液中，在適宜條件下培養(yǎng)，隨著細(xì)胞生長繁殖，培養(yǎng)液混濁度逐漸增加，定時取樣測定含菌量，發(fā)現(xiàn)其群體生長具有一定的規(guī)律。停滯期對數(shù)期穩(wěn)定期衰亡期tlgN0可將生長曲線分為四個時期：對數(shù)期停滯期穩(wěn)定期衰亡期若以時間作橫坐標(biāo)，以活菌數(shù)的對數(shù)值作縱坐標(biāo)，可以繪制出一條類似于S型的生長曲線(Growthcurve)。它代表微生物在新的適宜環(huán)境中生長繁殖至衰老死亡整個過程的動態(tài)變化。

第12頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月1.適應(yīng)期（停滯期，延滯期，調(diào)整期）

當(dāng)細(xì)菌接種到新鮮的培養(yǎng)基后，細(xì)菌往往不會立即繁殖，需要經(jīng)過一定時間來調(diào)節(jié)自身的生理機能，以適應(yīng)新環(huán)境。因此，在曲線開始的一段時間，細(xì)胞數(shù)量幾乎不增加，生長速率趨近于零，曲線平緩。停滯期的后期，由于細(xì)胞逐漸適應(yīng)了新環(huán)境，細(xì)胞開始進入活躍生長期，少數(shù)細(xì)胞開始分裂，曲線開始上升。特

點生長速度為零，細(xì)菌數(shù)幾乎不增加細(xì)胞變長、體積增大胞內(nèi)貯藏物消耗，RNA含量增加原生質(zhì)均勻，呈嗜堿性代謝活躍，產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶對不良環(huán)境條件敏感停滯期從幾分鐘至幾小時不等，其長短取決于菌種、菌齡和培養(yǎng)條件。在工業(yè)生產(chǎn)上須盡量縮短此期以提高生產(chǎn)效益。一般采用對數(shù)期的培養(yǎng)物、適當(dāng)加大接種量（3—5%）、豐富培養(yǎng)基成分等方法。第13頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.對數(shù)生長期（指數(shù)期）細(xì)菌在完全適應(yīng)新環(huán)境后，細(xì)胞開始轉(zhuǎn)入旺盛生長，生長速率達到最大值，細(xì)胞呈幾何級數(shù)（2n）增加，代時穩(wěn)定，生長曲線表現(xiàn)為一條上升的直線。特

點生長速率常數(shù)k最大，細(xì)菌數(shù)以穩(wěn)定的速率按幾何級數(shù)增加代謝最活躍、繁殖速度最快、代時穩(wěn)定在形態(tài)、大小、生理特性和化學(xué)組成上基本處于一致第14頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

設(shè)對數(shù)期0時的菌數(shù)為N0，由于它是二等分裂法，所以到t時間的菌數(shù)為：

細(xì)菌分裂一次所需的時間稱為代時，或世代時間(G).

單位時間內(nèi)繁殖的代數(shù)稱為生長速率(k).

Nt=N0*2ktn=kt=3.3(lgNt-lgN0)k=n/t=3.3(lgNt-lgN0)/tG=1/kG=t/3.3(lgNt-lgN0)因:故:則：

通過實驗可測得Nt,N0和t，就可以計算出供試微生物的代時G及繁殖代數(shù)n、生長速率k。則：G=1/k或k=1/G

繁殖代數(shù)n=kt第15頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月影響對數(shù)生長期的因素有：菌種、營養(yǎng)成分、營養(yǎng)物濃度和培養(yǎng)溫度等。此期可作為研究基本代謝的良好材料或生產(chǎn)和科研的菌種。但細(xì)菌在對數(shù)期保持高速增長的時間由于受批量有限培養(yǎng)基的限制，一般不超過40代。

第16頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3.最高生長期（穩(wěn)定期）在對數(shù)期以后，由于營養(yǎng)物質(zhì)逐漸消耗，有害代謝產(chǎn)物積累，pH值變化等，使細(xì)胞的繁殖速率開始下降，而死亡率上升，當(dāng)二者趨于平衡時，群體的活菌數(shù)達到最高并保持一段時間的相對穩(wěn)定。

特

點生長速率為零，總數(shù)不再增加，活細(xì)胞數(shù)最高胞內(nèi)積累貯藏物產(chǎn)生大量的次生代謝產(chǎn)物芽孢桿菌在此時期開始形成芽孢通常在這一時期收獲菌體細(xì)胞或代謝產(chǎn)物。穩(wěn)定期的長短與菌種特性和環(huán)境條件有關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)上為獲得更多的菌體和代謝產(chǎn)物，可以通過補料、調(diào)節(jié)pH值、溫度或增大通氣量等措施來延長穩(wěn)定期。

第17頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月4.衰亡期（衰老期）細(xì)菌經(jīng)過穩(wěn)定期，培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物逐漸耗盡，有毒代謝產(chǎn)物大量積累，環(huán)境條件進一步惡化，使細(xì)胞死亡率迅速增加，活菌數(shù)急劇減少，表現(xiàn)為曲線下降。由于環(huán)境中營養(yǎng)消耗殆盡，微生物開始利用自己的貯存物甚至菌體的組成成分作為營養(yǎng)維持生命，此時稱為內(nèi)源代謝階段。

特

點細(xì)胞大小和形態(tài)不一、呈多形態(tài)革蘭氏染色不穩(wěn)定，G+細(xì)菌的衰老細(xì)胞可表現(xiàn)為G－芽孢桿菌開始釋放芽孢有的微生物會進一步釋放抗生素等活菌數(shù)迅速下降第18頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月5.生長曲線的意義

生長曲線反映了在有限的培養(yǎng)基中細(xì)菌的群體生長規(guī)律，正確認(rèn)識和掌握細(xì)菌群體生長的特點和規(guī)律，對于科學(xué)研究和微生物工業(yè)發(fā)酵具有重要的指導(dǎo)意義。

二.微生物的培養(yǎng)方式第19頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一）分批培養(yǎng)又稱密閉培養(yǎng)。將微生物置于一定容積的培養(yǎng)基中，經(jīng)培養(yǎng)后一次收獲，這種培養(yǎng)方式稱為分批培養(yǎng)。

在分批培養(yǎng)中，微生物所處的環(huán)境不斷在變，營養(yǎng)物不斷消耗，代謝產(chǎn)物不斷積累，使微生物不能長久地停留在對數(shù)生長期。二）連續(xù)培養(yǎng)

若改變培養(yǎng)方法，在對數(shù)生長期的培養(yǎng)容器內(nèi)不斷添加培養(yǎng)基，同時不斷放出培養(yǎng)物，使微生物所需營養(yǎng)能及時得到補充，有害的代謝產(chǎn)物及時排除，菌體生長不受影響，始終維持在對數(shù)生長期。連續(xù)培養(yǎng)又稱開放培養(yǎng)，是指以一定的速度向容器內(nèi)添加新鮮培養(yǎng)基，同時以相同的速度流出培養(yǎng)液，從而使容器內(nèi)的培養(yǎng)液維持恒定，使培養(yǎng)物在近似恒定狀態(tài)下生長的培養(yǎng)方法。第20頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)培養(yǎng)是在研究典型生長曲線的基礎(chǔ)上，通過深刻認(rèn)識穩(wěn)定期到來的原因，并采取相應(yīng)的防止措施而實現(xiàn)的。具體地說，當(dāng)微生物以單批培養(yǎng)的方式培養(yǎng)到指數(shù)期的后期時，一方面以一定速度連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)基和通入無菌空氣，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。于是容器內(nèi)的培養(yǎng)物就可達到動態(tài)平衡，其中的微生物可長期保持在指數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和恒定的生長速率上，于是形成了連續(xù)生長。特點：1.與密封系統(tǒng)的分批培養(yǎng)相反，連續(xù)培養(yǎng)是在開放系統(tǒng)中進行的。2.微生物細(xì)胞的生長速度、代謝活性處于恒定狀態(tài)，可達到穩(wěn)定高速培養(yǎng)微生物或產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物的目的。第21頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月1.連續(xù)培養(yǎng)器的類型我們僅從控制方式和使用目的兩個方面，介紹恒濁器和恒化器。第22頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）恒濁器（Turbidostat）恒濁器是根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長密度，并借光電控制系統(tǒng)來控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體密度高、生長速度恒定的微生物細(xì)胞的連續(xù)培養(yǎng)器。在恒濁器中的微生物，始終能以最高生長速率進行生長，并可在允許范圍內(nèi)控制不同的菌體密度。在生產(chǎn)實踐上，為了獲得大量菌體或與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物如乳酸、乙醇時，都可以利用恒濁器。在這一系統(tǒng)中，當(dāng)培養(yǎng)基的流速低于微生物生長速度時，菌體密度增高，這時通過光電控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，可促使培養(yǎng)液流速加快，反之亦然，并以此來達到恒密度的目的。因此，這類培養(yǎng)器的工作精度是由光電控制系統(tǒng)的靈敏度來決定的。第23頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）恒化器（chemostat或bsetogen）恒化器是一種設(shè)法使培養(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的一種連續(xù)培養(yǎng)裝置。這是一種通過控制某一種營養(yǎng)物的濃度，使其始終成為生長限制因子的條件下達到的，因而可稱為外控制式的連續(xù)培養(yǎng)裝置。在恒化器中，一方面菌體密度會隨時間的增長而增高，另一方面，生長限制因子的濃度又會隨時間的增長而降低，兩者互相作用的結(jié)果，出現(xiàn)微生物的生長速率正好與恒速流入的新鮮培養(yǎng)基流速相平衡。這樣，既可獲得一定生長速率的均一菌體，又可獲得雖低于最高菌體產(chǎn)量，卻能保持穩(wěn)定菌體密度的菌體。主要用于實驗室的科學(xué)研究中，尤其適用于與生長速率有關(guān)的各種理論研究中。第24頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.恒濁器和恒化器的比較第25頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3.連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點高效便于自動控制產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定節(jié)約菌種易于退化營養(yǎng)物的利用率低于分批培養(yǎng)易污染雜菌連續(xù)培養(yǎng)用于生產(chǎn)實踐稱為連續(xù)發(fā)酵。在生產(chǎn)實踐上該技術(shù)已較廣泛應(yīng)用于酵母菌單細(xì)胞蛋白（SCP）的生產(chǎn)，乙醇、乳酸、丙酮和丁醇的發(fā)酵，用解脂假絲酵母等進行石油脫蠟，及用自然菌種或混合菌種進行污水處理等領(lǐng)域中。第26頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三）同步培養(yǎng)能使培養(yǎng)的微生物處于較一致的、生長發(fā)育在同一階段上的培養(yǎng)方法稱同步培養(yǎng)法。利用同步培養(yǎng)法控制細(xì)胞的生長，使它們處于同一生長階段，所有細(xì)胞都能同時分裂，這種生長方式稱同步生長。用同步培養(yǎng)法得到的培養(yǎng)物稱同步培養(yǎng)物。

細(xì)菌細(xì)胞雖小，但與其他生物細(xì)胞或個體一樣，也有從小到大的生長過程。目前研究單個細(xì)菌生長的技術(shù)有兩種：（1）利用電子顯微鏡觀察細(xì)胞的超薄切片（2）使用同步培養(yǎng)法第27頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月

獲得細(xì)菌同步生長的方法主要有兩類：（1）環(huán)境條件誘導(dǎo)法（2）機械篩選法例如用變換溫度、光線或?qū)μ幱诜€(wěn)定期的培養(yǎng)物添加新鮮培養(yǎng)基等；利用處于同一生長階段細(xì)胞的體積大小相同性，用選擇性過濾或密度梯度離心或膜洗脫法來收集同步生長的細(xì)胞。在這兩種方法中，由于誘導(dǎo)法可能造成與正常細(xì)胞循環(huán)周期不同的周期變化，所以不及選擇法好，在生理學(xué)研究中尤為明顯。在生理生化研究中常需要采用生長階段和分裂時間一致的群體細(xì)胞。第28頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)環(huán)境條件對微生物生長的影響

微生物生長是微生物自身的遺傳特性和外界環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。在一定的限度內(nèi)，環(huán)境因子的變化可導(dǎo)致微生物的形態(tài)、生理或遺傳特性的變化，但如果環(huán)境因子的改變超過了一定限度，則會造成微生物細(xì)胞的死亡。因此可通過研究環(huán)境因素對微生物的影響，有目的地控制和利用微生物。滅菌：用理化因素殺死物體表面和內(nèi)部的全部微生物。又稱為殺菌。消毒：僅消滅物體所攜帶的一些病原體以達到防止其傳染的目的，是一種不徹底的滅菌。防腐：用理化因素來抑制微生物生長繁殖的方法。常用于保存食物及飲料等。第29頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境因素溫度

水分和滲透壓

PH值

氧氣和Eh

輻射線

超聲波

化學(xué)藥劑

物理因素化學(xué)因素生物因素影響微生物生長的環(huán)境因素較多，概括起來有三大類，包括物理、化學(xué)和生物因素。第30頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月一.溫度溫度是微生物生長的重要環(huán)境條件之一，不同微生物的生長繁殖都需要一定的溫度范圍，表現(xiàn)為最低、最適和最高生長溫度（即溫度三基點）。

1.微生物的生長溫度范圍

根據(jù)微生物對溫度的要求和適應(yīng)能力，可將其分為低溫、中溫和高溫微生物三種類型：微生物類型最低(℃)最適(℃)最高(℃)生活環(huán)境低溫

微生物

專性

-12

5—15

15—20生活于兩極地區(qū)

兼性

-5—0

10—20

25—30

海水及冷藏食品

中溫

微生物

室溫

10—20

20—35

40—45

大多數(shù)腐生菌

體溫

10—20

35—40

40—45

寄生菌

高溫

微生物

專性25—45

50—60

70—95

生活于堆肥、溫泉、土壤表層等高溫環(huán)境中

第31頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.溫度對微生物的作用

（1）最低生長溫度對微生物的影響最低生長溫度是微生物生長的溫度下限，低于此溫度，微生物的生長就會受到抑制，除反復(fù)凍融處理外，一般不會造成死亡。從最低生長溫度到最適生長溫度，隨著溫度的上升，細(xì)胞的代謝活性增強，生長速率加快。

（2）最適生長溫度對微生物的影響最適生長溫度是微生物生長速度最快的溫度，但并非微生物代謝的最適溫度，如乳鏈球菌（Streptococcuslactis）最適生長溫度是34℃，細(xì)胞總量最高的溫度是25—30℃，而發(fā)酵速度最快溫度則為40℃，乳酸產(chǎn)量的最高溫度是30℃。

利用低溫來保藏微生物或者保藏食物，常用的保藏溫度為4—8℃。第32頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）最高生長溫度對微生物的影響微生物在最高溫度下僅有微弱生長，而當(dāng)環(huán)境溫度超過微生物生長的最高溫度后，將導(dǎo)致微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的不可逆破壞，蛋白質(zhì)、酶、核酸變性失活，細(xì)胞膜被熱溶解而形成小孔使胞內(nèi)物質(zhì)泄漏致死。因此，高溫可以導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡。通常將能在10分鐘內(nèi)殺死微生物的溫度稱為致死溫度。不同類群、不同菌株甚至不同菌齡的微生物細(xì)胞的抗熱性不同，一般多數(shù)細(xì)菌、酵母菌、真菌和病毒的致死溫度為55—60℃；放線菌和真菌的孢子抗熱性比其營養(yǎng)細(xì)胞強，在75—80℃時，10分鐘才會被殺死；細(xì)菌的芽孢具有高度的耐熱性，可以耐受100℃以上的高溫；極少數(shù)細(xì)菌，如嗜熱脂肪芽孢桿菌在70℃下可以生長，其芽孢在121℃時，須加熱12分鐘才會死亡?？梢岳酶邷貋頊缇?。

第33頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3.高溫滅菌的方法

干熱滅菌

濕熱滅菌

焚燒

高溫干燥滅菌

接種工具、玻璃瓶口、及實驗動物尸體

160—170℃2h；耐熱的玻璃和金屬器皿煮沸消毒法

巴斯德消毒法間歇滅菌法高壓蒸汽滅菌

超高溫滅菌100℃5分鐘以上或在水中加入1%碳酸鈉或2-5%石炭酸；毛巾衣物、注射器解剖用具最常用，0.1Mpa,121℃20-30分鐘；一般培養(yǎng)基、水、器皿、工作服等

（0.05MPa，110℃，20分鐘；含糖培養(yǎng)基）63-66℃30分，牛奶啤酒飲料100℃，每次2—3小時，2—3次；不耐熱藥品營養(yǎng)物及牛奶培養(yǎng)基，無滅菌設(shè)備時

130—140℃，0.5—1秒，液體飲料等

在同樣的溫度下濕熱法比干熱法滅菌效果好，原因是蒸汽的穿透力比熱空氣強，同時微生物的原生質(zhì)在含水量高時更易變性凝固。第34頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月二.水分和滲透壓

微生物細(xì)胞的含水量一般為70—86%，孢子或芽孢的含水量較低，只有60—70%。水分是微生物細(xì)胞進行代謝活動所必不可少的條件。

干燥可使微生物正常代謝受影響甚至造成細(xì)胞死亡。不同種類的微生物抗干燥能力不同，如結(jié)核桿菌可存活幾個月，真菌有性孢子抗干燥能力較強。

可用干燥的方法來保存食品和物品如烘干或曬干。微生物對滲透壓有一定的適應(yīng)范圍，過高引起細(xì)胞脫水而死，過低致細(xì)胞脹裂。因此，可用蜜餞（糖濃度50-70%）或鹽漬（鹽濃度10-15%）的方法保存食品。

第35頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月三.pH值環(huán)境的pH值對微生物的生長有較大的影響。微生物可在pH1-11的范圍內(nèi)生活，但不同的微生物對pH值的適應(yīng)性有較大的差異。大多數(shù)細(xì)菌、藻類和原生動物生長的最適pH值為6.5-7.5，適應(yīng)范圍4.0-10.0；放線菌適于在pH值中性至微堿性的環(huán)境生長；真菌一般偏酸，最適pH值多為5.0-6.5。

微生物對環(huán)境中物質(zhì)的代謝常能反過來改變環(huán)境的PH值，如許多細(xì)菌和真菌在分解培養(yǎng)基中的碳水化合物時使環(huán)境變酸，另一些微生物則在分解蛋白質(zhì)時產(chǎn)氨而使環(huán)境變堿。因此在配制培養(yǎng)基時，不僅需要調(diào)節(jié)PH值，有時還要選擇適合PH值的緩沖液如磷酸鹽緩沖液，或加入過量碳酸鈣的方法維持微生物生長過程中的PH值。強酸、強堿具有很強的殺菌力，但無機酸堿對人和器皿的腐蝕性強，故很少采用。乳酸、醋酸等有機酸對環(huán)境的危害小，可用作防腐劑。石灰常用于環(huán)境衛(wèi)生的消毒。

第36頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月四.氧氣

氧氣對微生物生長的影響也較大。

不同微生物對氧氣的需求不同，根據(jù)微生物對氧氣的要求，可以將微生物分為四大類：

好氧微生物

厭氧微生物

兼性厭氧微生物

微好氧微生物

第37頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）好氧微生物

大多數(shù)細(xì)菌、幾乎所有放線菌、藍細(xì)菌、絲狀真菌及原生動物。

（2）厭氧微生物

包括少數(shù)細(xì)菌，原生動物的少數(shù)類群。如光合細(xì)菌、產(chǎn)甲烷菌（3）兼性厭氧微生物

包括許多細(xì)菌和酵母菌。這類微生物常有兩套代謝酶系統(tǒng)，在有氧時以O(shè)2作為受氫體進行呼吸作用，而在無氧條件下以有機物代謝的中間產(chǎn)物作為受氫體進行發(fā)酵作用。（4）微好氧微生物

只能在含2—10%的氧氣條件下生長，種類較少。如霍亂弧菌。第38頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月五.輻射線在環(huán)境中存在著各種能量的輻射線，不同能量的輻射線對微生物生長的影響不相同的。1.可見光

波長397-800nm，是光能自養(yǎng)型和光能異養(yǎng)型微生物唯一的或主要的能量來源。絕大多數(shù)非光合微生物對光線沒有特殊要求，但少數(shù)真菌，如閃光須霉有趨光性。有的真菌在子實體形成時，往往要求一定強度的散射光線才能出菇。

第39頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.紫外線（UV）

UV具有較強的殺菌和誘變作用，其最強的作用波長是265-266nm，這也是微生物細(xì)胞核酸的最大吸收波長。微生物細(xì)胞通常具有光修復(fù)能力，在用UV處理后要避光培養(yǎng)。通常低劑量UV用于誘變育種，而高劑量UV可殺菌，但UV的穿透力較弱，一般僅用作空氣、透明的水和器皿表面的滅菌。機理：主要作用于細(xì)胞DNA，使相鄰的胸腺嘧啶形成二聚體、嘧啶水合物以及使DNA斷裂或發(fā)生交聯(lián)等，最終使微生物細(xì)胞變異或死亡。紫外線是波長為136-397nm的非電離輻射線。第40頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3.電離輻射（Radiation）

電離輻射包括X-射線、α-射線、β-射線和γ-射線。這些射線的特點是波長短，能量大，穿透力強，殺傷力大。可使被照射物質(zhì)分子發(fā)生電離作用，產(chǎn)生游離基，游離基再與生物大分子作用，而使之變性失活。常用的高能射線是利用60Co源產(chǎn)生的γ-射線?？捎糜诓荒蜔崾称?、塑料制品和草炭吸附劑的滅菌。第41頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月六.超聲波

超聲波是指振動頻率超過20000Hz的聲波。通過劇烈的振動，使細(xì)胞破裂，引起細(xì)胞內(nèi)含物外泄死亡。在研究工作中，常用超聲波來破碎細(xì)胞。但超聲波處理時會釋放大量的熱能，所以為防止細(xì)胞蛋白質(zhì)等成分的變性，必須在冰浴中進行，并作短時間的多次處理。第42頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月七.化學(xué)藥劑

不同的化學(xué)藥劑對微生物生長的影響是不同的。大多數(shù)化學(xué)藥劑只有在高濃度時才起殺菌作用，低濃度僅為抑菌作用，而極低濃度則沒有作用或?qū)ξ⑸锏纳L有促進作用?；瘜W(xué)藥劑對微生物的作用取決于藥劑濃度、作用時間和微生物對藥物的敏感性等。第43頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)化學(xué)藥劑的性質(zhì)和使用目的，可分為五種類型：

有機化學(xué)藥劑無機化學(xué)藥劑染色劑表面活性劑

化學(xué)治療劑第44頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月1.有機化學(xué)藥劑（1）酚及其衍生物酚類化合物是醫(yī)學(xué)上常用的消毒劑，其作用主要是損傷微生物的細(xì)胞膜，鈍化酶和使蛋白質(zhì)變性。苯酚的有效殺菌濃度為2—5%，但因具有難聞的氣味和對皮膚的強烈刺激性，很少在臨床上使用。甲酚、間苯二酚等苯酚衍生物具有較強的殺菌作用，且刺激性小，常用于醫(yī)院對痰、糞便等及手術(shù)前的消毒。煤皂酚（來蘇爾）是乳化的甲酚溶液，常用3—5%的煤皂酚來消毒桌面、用具等。

第45頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）醇類可通過溶解細(xì)胞膜中的類脂、破壞膜結(jié)構(gòu)及使蛋白質(zhì)脫水變性而起殺菌作用，但對芽孢和無囊膜病毒的作用效果較差。70%的乙醇，殺菌力最強，常用于皮膚的消毒。加入2.5%碘可增強殺菌力。異丙醇的殺菌力較乙醇強，揮發(fā)性低，用于皮膚和用具的消毒。

（3）醛類醛可與蛋白質(zhì)的多種基團共價結(jié)合而使之變性，是常用的殺細(xì)菌和殺真菌劑。37-40%的甲醛溶液俗稱福爾馬林，常用于保存生物標(biāo)本。實驗室或廠房用0.5—10%的甲醛溶液，加熱熏蒸進行空氣消毒。其缺點是對眼睛和粘膜具有刺激性，穿透力較差，作用慢，氣味難聞。戊二醛具有較小的刺激性和異味，且殺菌力強，在3-10小時內(nèi)可殺死細(xì)菌芽孢，常用2%戊二醛消毒醫(yī)療器械和用具。

第46頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）酸類有機酸能抑制微生物酶和代謝活性，對人毒性小，常加入食品、飲料和化妝品中，以防止霉菌生長。（5）新型有機化學(xué)殺菌劑環(huán)氧乙烷是目前廣泛應(yīng)用的一種新型空氣和器械表面的消毒劑，可使蛋白質(zhì)變性，能在4~18小時內(nèi)殺死微生物細(xì)胞和芽孢，常用于不耐熱物品的消毒，但缺點是毒性大、純品易爆，使用時需與CO2和N2混合使用。

山梨酸鉀，苯甲酸鈉等常用于食品防腐。

可用5~10ml/m3的醋酸來熏蒸滅菌。所以制醋的工人很少感冒。第47頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月2.無機化學(xué)藥劑

主要包括鹵化物、重金屬、氧化劑、無機酸和堿等。（1）鹵化物

氯包括氯氣和氯化物，可用作飲水、游泳池、垃圾場、器具的消毒。氯氣和氯化物的殺菌作用在于產(chǎn)生次氯酸和原子氧，初生態(tài)的原子氧是強氧化劑，能破壞細(xì)胞膜，殺死微生物。Cl2+H2O?HCl+HClOHClO?HCl+(O)碘可與酶或蛋白質(zhì)中的酪氨酸結(jié)合，對細(xì)菌、真菌、病毒及芽孢都有較好的殺菌作用。碘酒用于皮膚、傷口和粘膜表面的消毒。第48頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）重金屬及其化合物

重金屬離子具有很強的殺菌效力，以Hg+、Ag+和Cu2+的作用最強。重金屬離子進入細(xì)胞后可與酶和蛋白質(zhì)上的巰基（-SH）結(jié)合，從而使之失活或變性。汞的化合物：0.1%的升汞（氯化汞）用于種子表皮和器皿表面的消毒；有機汞如紅汞、硫柳汞等，可用于傷口和皮膚表面的消毒。銀的化合物：0.1~1%硝酸銀用作滴眼劑和皮膚消毒劑；蛋白銀是蛋白質(zhì)與銀或氧化銀制成的膠體銀化物，可用作消毒劑和植物殺蟲劑。銅的化合物：一般用1ppm的硫酸銅防止藻類在清潔水體中生長；波爾多液是硫酸銅與生石灰（CaO）的混合液，可用于防治農(nóng)作物的真菌病害。

第49頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）氧化劑

氧化劑主要通過對細(xì)胞成分的氧化作用來達到殺菌的目的。0.1%的高錳酸鉀和3%的過氧化氫常用作實驗室消毒劑。臭氧的氧化性非常強，可用于飲水的消毒，但目前存在的問題是成本較高和有效期較短。第50頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月3.染色劑

許多生物染色劑在低濃度下具有明顯的抑菌效果和一定的特異性。一般堿性染料比酸性染料殺菌力強，因為堿性染料的陽離子基團易與帶負(fù)電的菌體蛋白結(jié)合，從而抑制細(xì)菌生長發(fā)育。常用有結(jié)晶紫、吖啶黃等堿性染料。G+細(xì)菌對堿性染料十分敏感，結(jié)晶紫在3~10ppm即可抑制G+細(xì)菌的生長，而對G-細(xì)菌的抑制濃度達到100ppm。2-4%紫藥水（龍膽紫）可用于皮膚傷口的消毒。第51頁，課件共58頁，創(chuàng)作于2023年2月4.表面活性劑表面活性劑是指可降低液體分子表面張力的化學(xué)物