微生物的營養(yǎng)與生長

關于微生物的營養(yǎng)與生長第一節(jié)微生物的營養(yǎng)一、微生物細胞的化學組成二、營養(yǎng)物質及其生理功能三、微生物的營養(yǎng)類型四、微生物對營養(yǎng)物質的吸收方式五、培養(yǎng)基第2頁,共155頁，2024年2月25日，星期天

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從中獲得原料和能量以便合成新的細胞物質，生物所需的這些物質稱之為營養(yǎng)物質。生物吸收利用營養(yǎng)物質的過程一般稱為營養(yǎng)。營養(yǎng)物質是生物進行一切生命活動的物質基礎，失去這個基礎，一切生物都無法生存，微生物也不例外。可見，營養(yǎng)對微生物的重要性。第3頁,共155頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的營養(yǎng)營養(yǎng)物質(nutrient)：那些能夠滿足微生物機體生長、繁殖和完成各種生理活動所需的物質營養(yǎng)(nutrition)：微生物獲得和利用營養(yǎng)物質的過程營養(yǎng)物質是微生物生存的物質基礎，而營養(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,共155頁，2024年2月25日，星期天一、微生物細胞的化學組成

分析微生物細胞化學組成是了解微生物營養(yǎng)物質的基礎。主要成分：C、H、N、O和無機成分。其中主要是水分、蛋白質、碳水化合物、脂肪、核酸和無機鹽。水分占90-97，其余占3-10%。第5頁,共155頁，2024年2月25日，星期天微生物細胞的化學組成

微生物細胞中各種有機物和元素的含量(干重％)

成分細菌酵母真菌碳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,共155頁，2024年2月25日，星期天二、營養(yǎng)物質及其生理功能

6種營養(yǎng)要素：碳源，氮源，能源，生長因子，無機鹽和水。

營養(yǎng)物質的功能：（1）、供給微生物合成細胞物質的原料；（2）、合成代謝和生命活動所需的能量；（3）、調節(jié)新陳代謝。第7頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（一）、碳源（carbonsource）碳源（carbonsource）：凡是可以作為微生物細胞結構或代謝產物中碳架來源的營養(yǎng)物質（一）碳源的作用

1.碳素化合物是構成機體中有機物分子的骨架2.碳素化合物是大多數微生物的能源3.構成微生物代謝產物的分子骨架（二）微生物的碳源

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

第8頁,共155頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共155頁，2024年2月25日，星期天微生物的碳源譜

類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機碳

C·H·O·N·X

復雜蛋白質、核酸等

牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等

C?H?O?N

多數氨基酸、簡單蛋白質

一般氨基酸、明膠等

C?H?O

糖、有機酸、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

無機碳

C(?)-

-C?O

CO2

CO2C?H?X

NaHCO3、CaCO3

NaHCO3

、CaCO3

第10頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（二）、氮源（nitrogensource）凡能提供微生物生長繁殖所需氮元素的營養(yǎng)源，為氮源。（一）氮源的作用

1.氮源是構成微生物細胞物質或代謝產物中的氮素來源2.氮素一般不提供能源，只有少數例外（二）微生物能利用的氮源包括蛋白質及其不同程度的降解產物(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,共155頁，2024年2月25日，星期天種類:

無機氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、尿素、氨、N2等；有機氮：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，有利于菌體生長.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，有利于代謝物質形成。如花生餅粉、黃豆餅粉等。用于發(fā)酵后期。第12頁,共155頁，2024年2月25日，星期天微生物的氮源譜

類型

元素水平

化合物水平

培養(yǎng)基原料水平

有機氮

N?C?H?O?X

復雜蛋白質、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、簡單蛋白質等

尿素、蛋白胨、明膠等

無機氮

N?H

NH3、銨鹽

（NH4）2SO4等

N?O

硝酸鹽等

KNO3等

N

N2

氣

第13頁,共155頁，2024年2月25日，星期天氨基酸自養(yǎng)型生物和氨基酸異養(yǎng)型生物第14頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（三）、水

水在細胞中的生理功能主要有：

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

第15頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（四）、無機鹽（inorganicsalt）指微生物生長必需的金屬元素：由硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物等供給。無機鹽的生理功能：

1、構成微生物細胞的各種組分2、作為酶的組成部分3、維持酶的活性4、調節(jié)并維持細胞的滲透壓、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的能源物質等

第16頁,共155頁，2024年2月25日，星期天無機鹽及其生理功能

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，作為緩沖系統調節(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，谷胱甘肽可調節(jié)胞內氧化還原電位

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細胞運輸系統組分，維持細胞滲透壓，維持某些酶的穩(wěn)定性

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

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

第17頁,共155頁，2024年2月25日，星期天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，為氫細菌生長所必需第18頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（五）、生長因子（growthfactor）生長因子為一類對微生物正常代謝必不可少且不能用簡單的碳源或氮源自行合成的有機物。廣義的生長因子包括：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。狹義的生長因子：一般僅指維生素。生長因子的主要功能：提供微生物細胞重要化學物質、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養(yǎng)液。第19頁,共155頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共155頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（六）、能源（energysource）

能源是能為微生物的生命活動提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。能源譜有機物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）無機物：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)微生物的能源化學物質第22頁,共155頁，2024年2月25日，星期天三、微生物的營養(yǎng)類型

微生物營養(yǎng)類型的分類分類標準營養(yǎng)類型1.以能源分光能營養(yǎng)型（phototroph）化能營養(yǎng)型（chemotroph）2.以供氫體分無機營養(yǎng)型（lithotroph）有機營養(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.以生長因子分原養(yǎng)型（prototroph）(wildtype)營養(yǎng)缺陷型（auxotroph）6.以攝食方式分滲透營養(yǎng)型（osmotroph）吞噬營養(yǎng)型(phagocytosis)7.以攝取死或活有機物分腐生（saprophytism）寄生（parasitism）第23頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（一）、分類原則：按能量來源分根據微生物生長所需碳源物質的性質分根據生物合成中供氫體的性質分第24頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（二）、營養(yǎng)類型：依據：能源－氫供體－碳源

1、光能無機營養(yǎng)型（photolithotroph）光能自養(yǎng)型（photoautotroph）

2、光能有機營養(yǎng)型（photoorganotroph）光能異養(yǎng)型（photoheterotroph）

3、化能無機營養(yǎng)型（chemolithotroph）化能自養(yǎng)型（chemoautotroph）

4、化能有機營養(yǎng)型（chemoorganotroph）化能異養(yǎng)型（chemoheterotroph）

第25頁,共155頁，2024年2月25日，星期天四、微生物對營養(yǎng)物質的吸收方式微生物對營養(yǎng)物質的吸收取決于細胞膜的結構和生物功能。細胞膜是一層具有高度選擇性的半透膜，控制營養(yǎng)物質及代謝產物的進出細胞。細胞膜上有豐富的酶，這些酶與物質的吸收和排泄有關。第26頁,共155頁，2024年2月25日，星期天四、微生物對營養(yǎng)物質的吸收方式影響營養(yǎng)物質進入細胞的因素：一是營養(yǎng)物質本身的性質。二是微生物所處的環(huán)境。三是微生物細胞的透過屏障(permeabilitybarrier)。

一般來說，分子越小、脂溶性越高，極性越小，就越容易通過細胞膜。

第27頁,共155頁，2024年2月25日，星期天1、單純擴散(simplediffusion)

以物質的濃度梯度為動力，而不需要代謝能量穿膜運輸方式。不需要載體參與。物質跨膜擴散的能力和速率與該物質的性質有關,分子量小、脂溶性、極性小的物質易通過擴散進出細胞。第28頁,共155頁，2024年2月25日，星期天1、單純擴散(simplediffusion)擴散并不是微生物細胞吸收營養(yǎng)物質的主要方式,水是唯一可以通過擴散自由通過原生質膜的分子,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散進出細胞。第29頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、促進擴散(facilitateddiffusion)

促進擴散：借助于膜上底物特異性載體蛋白的參與，加快環(huán)境中高濃度物質進入細胞，直至膜兩側的溶質濃度相等為止。通過促進擴散進入細胞的營養(yǎng)物質主要有氨基酸、單糖、維生素及無機鹽等。第30頁,共155頁，2024年2月25日，星期天3、主動運輸(activetransport)主動運輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物質運輸方式。在物質運輸過程中需要消耗能量，可以進行逆濃度運輸。運輸物質所需能量來源：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能(ATP)；光合微生物利用光能；嗜鹽細菌通過紫膜(purplemembrane)

利用光能；第31頁,共155頁，2024年2月25日，星期天Na+,K+-ATP酶(Na+,K+-ATPase)系統

第32頁,共155頁，2024年2月25日，星期天4、基團轉位(grouptranslocation)基團轉位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細菌中，主要用于糖的運輸。脂肪酸、核苷、堿基等也可通過這種方式運輸。細菌對糖的吸收和積累，需要磷酸轉運系統，即轉運過程中必須磷?；?，這種物質運轉方式稱基團移位。該過程中細胞外的糖類在細胞膜上與胞內的磷酸烯醇丙酮酸鹽結合，在胞內酶作用下被磷酸化進入胞內。經過基團移位而磷酸化的糖類，不能再透出菌體。所以，菌體內積聚的糖的濃度遠遠高于胞外。第33頁,共155頁，2024年2月25日，星期天四種運送營養(yǎng)物質方式的比較

比較項目單純擴散促進擴散主動運送基團移位異載體蛋白無有有有運送速度慢快快快溶質運送方向由濃至稀由濃至稀由稀至濃由稀至濃平衡時內外濃度內外相等內外相等內部濃度高的多內部濃度高的多運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送前后溶質分子不變不變不變改變載體飽和效應無有有有與溶質類似物無竟爭性有竟爭性有竟爭性有竟爭性運送抑制劑無有有有運送對象例子H2O、CO2、O2

少數氨基酸、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+等無機離子葡萄糖、甘露糖、果糖、脂肪酸、嘌呤和核苷第34頁,共155頁，2024年2月25日，星期天五、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，適合微生物生長繁殖或產生代謝產物的營養(yǎng)基質。任何培養(yǎng)基都應該具備微生物生長所需要六大營養(yǎng)要素：碳源、氮源、無機鹽、能源、生長因子、水第35頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（一）、培養(yǎng)基的類型1、按成份不同劃分（1）、天然培養(yǎng)基(complexmedium)以化學成分不清楚或化學成分不恒定的天然有機物組成。如：麩皮培養(yǎng)基、肉浸汁、牛奶等。優(yōu)點：取材方便、營養(yǎng)豐富、種類繁多、配制方便；缺點：確切營養(yǎng)成分不明確、不穩(wěn)定。

第36頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（2）.合成培養(yǎng)基(syntheticmedium)是由化學成份完全了解的物質配制而成的培養(yǎng)基，也稱化學限定培養(yǎng)基(chemicallydefinedmedium)優(yōu)點：成分已知、精確、重復性好。缺點：價格較貴、配制較煩，培養(yǎng)的微生物生長較慢。培養(yǎng)細菌: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,共155頁，2024年2月25日，星期天（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：是配制方便，成本低，微生物生長良好。第38頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、根據物理狀態(tài)劃分（1）、液體培養(yǎng)基（liquidmedium）：是指各營養(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、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。應用：微生物分離、鑒定、計數、保藏、檢驗、生物測定及產生大量菌體。（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。用于細菌動力觀察、菌種鑒定、噬菌體效價測定等。

（4）、脫水培養(yǎng)基（dehydratedculturemedium）：預制干燥培養(yǎng)基(pre-fabricateddriedculturemedium)。第39頁,共155頁，2024年2月25日，星期天3、根據培養(yǎng)目的劃分（1）、種子培養(yǎng)基(Seedculturemedium)：是適合微生物菌體生長的培養(yǎng)基。（2）、發(fā)酵培養(yǎng)基(Fermentationmedium)：發(fā)酵產物的培養(yǎng)基。用于生產預定（3）、繁殖和保藏培養(yǎng)基(Reproduciblemedium)

第40頁,共155頁，2024年2月25日，星期天4、按用途劃分（1）、基礎培養(yǎng)基(minimummedium)在一定條件下含有某種微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質的培養(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繁殖所需的所有營養(yǎng)物質的培養(yǎng)基第41頁,共155頁，2024年2月25日，星期天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）中加入某些特殊營養(yǎng)物質制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。這些特殊營養(yǎng)物質包括血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液等。用來培養(yǎng)營養(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：

一是根據根據某些微生物的特殊營養(yǎng)要求；二是根據某些微生物的物理和化學抗性。第42頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（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象抑制劑及其用量（ug/ml）抑制對象一般細菌四環(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+細菌多粘菌素B（5）G-細菌G-細菌青霉素（1）G+細菌乳酸菌山梨酸（0.2％pH6）芽孢桿菌疊氮化鈉（Na3N）（0.005％pH7）曲霉真菌素（20）酵母腸道細菌膽汁酸（1.5～5mg/ml）G+細菌微球菌山梨酸（0.2％）芽孢桿菌第43頁,共155頁，2024年2月25日，星期天用于選擇性培養(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）細菌氯霉素（20）細菌鏈霉素（20-100）細菌青霉素（50）細菌金霉素（100）細菌真菌素（200）細菌霉菌氯霉素（100）細菌青霉素（20）細菌鏈霉素（40）細菌青霉素（100）細菌氯霉素（50）＋放線菌酮（10）細菌、酵母第44頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（5）、鑒別培養(yǎng)基(differentialmedium)指含有某種代謝產物指示劑的培養(yǎng)基，可使不同微生物經培養(yǎng)后出現顯著差別。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,共155頁，2024年2月25日，星期天一些鑒別培養(yǎng)基

第46頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（二）、培養(yǎng)基配制的原則和方法

1、根據微生物的營養(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,共155頁，2024年2月25日，星期天實驗室的常用培養(yǎng)基：細菌：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基（或簡稱普通肉湯培養(yǎng)基）；放線菌：高氏1號合成培養(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,共155頁，2024年2月25日，星期天（二）、培養(yǎng)基配制的原則和方法

2、注意營養(yǎng)成分的比例；

營養(yǎng)物質的濃度適宜；營養(yǎng)物質之間的配比適宜；大多數化能異養(yǎng)菌培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質間的比例：

H2O﹥C+能源﹥N源﹥P、S﹥K、Mg﹥生長因子培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質之間的濃度配比直接影響微生物的生長繁殖和(或)代謝產物的形成和積累，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與氮源中氮原子的摩爾數之比。第49頁,共155頁，2024年2月25日，星期天不同微生物要求不同的C/N比

為獲得微生物細胞或制備“種子”培養(yǎng)基，C/N比低；為積累大量生產代謝產物的發(fā)酵培養(yǎng)基，C/N比高；所要代謝產物中含碳量較高，則C/N比高；所要代謝產物中含氮量較高，則C/N比低。第50頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（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、物理化學條件第51頁,共155頁，2024年2月25日，星期天3、物理化學條件適宜1）pH

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

通常培養(yǎng)條件：細菌：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,共155頁，2024年2月25日，星期天常用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,共155頁，2024年2月25日，星期天3、物理化學條件適宜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,

w過低時,微生物生長的遲緩期延長,比生長速率和總生長量減少。微生物不同，其生長的最適αw不同。第54頁,共155頁，2024年2月25日，星期天3、物理化學條件適宜2）水活度

第55頁,共155頁，2024年2月25日，星期天3、物理化學條件適宜3）氧化還原電位氧化還原電位又稱氧化還原電勢（redoxpotential），是度量某氧化還原系統中的還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢的一種指標，其單位是V（伏）或mV（毫伏）。好氧性微生物：+0.1伏以上時可正常生長,以+0.3～+0.4伏為宜；厭氧性微生物：低于+0.1伏條件下生長；兼性厭氧微生物：+0.1伏以上時進行好氧呼吸,+0.1伏以下時進行發(fā)酵。第56頁,共155頁，2024年2月25日，星期天3、物理化學條件適宜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、庖肉等還原性物質可降低Eh值。第57頁,共155頁，2024年2月25日，星期天4、根據培養(yǎng)目的初生代謝產物：一般指通過主要代謝途徑產生的結構較簡單、產量較高、價值較低的降解產物。次生代謝產物：一般是指通過復雜合成途徑產生的那些結構復雜、產量低、價值高的合成產物。快速利用的碳源在菌體生長時期消耗，緩慢利用的碳源用來供產物合成時期利用。第58頁,共155頁，2024年2月25日，星期天5、原料來源的選擇制培養(yǎng)基時應盡量利用廉價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,以降低生產成本。以粗代精以廢代好以烴代糧以無機氮代蛋白以"野"代"家"以簡代繁以纖代糖第59頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（二）、培養(yǎng)基配制的原則和方法6、滅菌處理7、精心設計

試驗比較進行生態(tài)模擬，研究某種微生物的培養(yǎng)條件；文獻查閱，設計特定微生物的培養(yǎng)基配方；試驗比較，確定特定微生物的最佳培養(yǎng)條件；第60頁,共155頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)微生物的生長一、微生物的生長二、微生物的純培養(yǎng)三、微生物生長的測定四、生長曲線五、連續(xù)培養(yǎng)第61頁,共155頁，2024年2月25日，星期天一、微生物的生長生長：生物個體物質有規(guī)律地、不可逆增加，導致個體體積擴大的生物學過程。繁殖：生物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過程。生長是一個逐步發(fā)生的量變過程，繁殖是一個產生新的生命個體的質變過程。個體生長

個體繁殖

群體生長群體生長=個體生長+個體繁殖第62頁,共155頁，2024年2月25日，星期天一、微生物的生長細菌的生長的標志：以群體數目的增加作為生長標志。因為很難將生長與繁殖分開。放線菌和霉菌：是以菌絲的伸長和分枝表現為生長的。對于微生物的應用，不論是在食品和其他方面的應用，主要是利用它的菌體，及其產生的代謝產物和酶類，而這與微生物的生長是密切相關的。所以了解和掌握微生物的生長特性是很有必要的。第63頁,共155頁，2024年2月25日，星期天二、微生物的純培養(yǎng)目的是從混雜狀態(tài)中純化分離細菌，是研究利用微生物的基礎，通常采用以下方法：1、稀釋平板法；2、劃線法；3、單細胞分離法；4、選擇培養(yǎng)基分離法。第64頁,共155頁，2024年2月25日，星期天二、微生物的純培養(yǎng)微生物培養(yǎng)技術的發(fā)展的特點：

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)

多級連續(xù)培養(yǎng)6、游離的微生物細胞培養(yǎng)

利用固定化細胞培養(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,共155頁，2024年2月25日，星期天微生物培養(yǎng)法（一）、固體培養(yǎng)（二）、液體培養(yǎng)（三）、連續(xù)培養(yǎng)（四）、補料分批培養(yǎng)（五）、混菌培養(yǎng)第66頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（一）、固體培養(yǎng)(Solid-stateculture)1、實驗室常見的固體培養(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,共155頁，2024年2月25日，星期天（2）厭氧菌培養(yǎng)厭氧裝置+特殊培養(yǎng)基

六大營養(yǎng)素+還原劑氧化還原勢指示劑，如刃天青(resazuin)第68頁,共155頁，2024年2月25日，星期天厭氧菌培養(yǎng)的裝置：（a）Hungate滾管技術

1950年美國微生物學家R.E.Hungate設計（b）厭氧培養(yǎng)皿

第69頁,共155頁，2024年2月25日，星期天厭氧菌培養(yǎng)的裝置：（c）厭氧罐（d）厭氧手套箱

第70頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、生產中常見的固體培養(yǎng)

（1）、好氧菌的曲法培養(yǎng)曲盤、轉鼓、通風曲槽等

（2）、厭氧菌的堆積培養(yǎng)法

第71頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（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、機械攪拌5、提高罐壓

第72頁,共155頁，2024年2月25日，星期天1、實驗室常見的液體培養(yǎng)（1）試管液體培養(yǎng)（2）淺層液體培養(yǎng)（3）搖瓶培養(yǎng)（4）臺式發(fā)酵罐

第73頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、生產中常見的液體培養(yǎng)（1）淺盤培養(yǎng)（2）發(fā)酵罐深層培養(yǎng)

第74頁,共155頁，2024年2月25日，星期天三、微生物生長的測定微生物生長：

單位時間里微生物數量或生物量（Biomass）的增加。

微生物生長的測定個體計數群體重量測定群體生理指標測定第75頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（一）、單細胞的微生物（1）、培養(yǎng)平板計數法：廣泛用于各種樣品的檢測方法。1）涂布法（菌長在表面）

2）傾注法（菌長在表面和基內）優(yōu)點：常用、較準確、可對不同種微生物做活菌計數。缺點：時間長、人為誤差大，有機械損傷。1、以數量變化對微生物生長情況進行測定第76頁,共155頁，2024年2月25日，星期天一個菌落可能是多個細胞一起形成，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胞數。第77頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（2）、膜過濾培養(yǎng)法當樣品中菌數很低時，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，然后將將膜轉到相應的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，對形成的菌落進行統計。第78頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（3）、液體法將待測樣品做系列稀釋，培養(yǎng)后，根據沒生長的最低稀釋度和出現生長的最高稀釋度，應用“或然率”理論，計算出樣品單位體積中細胞的近似值。最高稀釋度稱為臨界級數，從3～5次重復的臨界級數求最大概率數(MPN)，就可得到較可靠的結果。第79頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（4）、顯微鏡直接計數法1）常規(guī)方法：取定容稀釋的單細胞微生物(細菌)懸液放置在計數板上，在顯微鏡下計數一定體積中的平均細胞數，換算出供試樣品的細胞數。

缺點：不能區(qū)分死菌與活菌；不適于對運動細菌的計數；需要相對高的細菌濃度；個體小的細菌在顯微鏡下難以觀察第80頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（4）、顯微鏡直接計數法2）其它方法：比例計數：將已知顆粒濃度的樣品與待測細胞細胞濃度的樣品混勻后在顯微鏡下根據二者之間的比例直接推算待測微生物細胞濃度。過濾計數：當樣品中菌數很低時，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，并經處理使膜透明，再在顯微鏡下計算膜上(或一定體積中)的細菌數；活菌計數：采用特定的染色技術也可分別對活菌和死菌進行分別計數第81頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、以生物量為指標測定微生物的生長（1）、比濁法根據在一定的濃度范圍內，菌懸液的微生物細胞濃度與液體的光密度成正比，與透光度成反比。菌數越多，透光量越低。可使用光電比色計測定，通過測定菌懸液的光密度或透光率反映細胞的濃度。菌懸液濃度必須在107個/毫升以上。第82頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、以生物量為指標測定微生物的生長（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、核酸含量的測定間接推算微生物群體的生物量；第83頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、以生物量為指標測定微生物的生長（3）、生理指標法微生物的生理指標，如呼吸強度，耗氧量、酶活性、生物熱等與其群體的規(guī)模成正相關。

常用于對微生物的快速鑒定與檢測

第84頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（二）、多細胞微生物生長的測定以菌絲生長的長度或菌絲增加的重量作為生長指標。最簡單的方法是將霉菌接種在培養(yǎng)皿內固體培養(yǎng)基中央，在一定時間內測定菌落的直徑或面積。對生長速度快的霉菌，可每24h測量一次?？汕蟪鼍z的平均生長速度。第85頁,共155頁，2024年2月25日，星期天四、生長曲線(GrowthCurve)是指細菌等單細胞微生物，以細胞增長數的對數值為縱坐標，以培養(yǎng)時間為橫坐標作圖時，可以繪出一個曲線，此曲線稱為生長曲線。第86頁,共155頁，2024年2月25日，星期天單細胞微生物的典型生長曲線第87頁,共155頁，2024年2月25日，星期天單細胞微生物的典型生長曲線根據微生物生長速率常數（每小時的分裂代數）的不同，一典型的生長曲線至少可以分為：

遲緩期，對數期，穩(wěn)定期和衰亡期等四個生長時期第88頁,共155頁，2024年2月25日，星期天1.遲緩期(Lagphase)：將少量菌種接入新鮮培養(yǎng)基后，在開始一段時間內菌數不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱延遲期、適應期。遲緩期的特點：細胞形態(tài)變大或增長，例如巨大芽孢桿菌，在遲緩期末，細胞的平均長度比剛接種時長6倍。一般來說處于遲緩期的細菌細胞體積最大。細胞內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，易產生誘導酶。對外界不良條件反應敏感。第89頁,共155頁，2024年2月25日，星期天1、遲緩期(Lagphase)：遲緩期出現的原因：調整代謝在生產實踐中縮短遲緩期的常用手段：(1)通過遺傳學方法改變種的遺傳特性使遲緩期縮短；(2)利用對數生長期的細胞作為種子；(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)適當擴大接種量。第90頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、對數生長期(Logphase)：又稱指數生長期(Exponentialphase)，在生長曲線中，緊接著遲緩期的一段細胞數以幾何級數增長的時期。對數生長期特點：平衡生長；酶系活躍、代謝旺盛；生長速率常數R最大、代時最短。是研究微生物基本代謝的良好材料。它也常在生產上用作種子，使微生物發(fā)酵的遲緩期縮短，提高經濟效益。第91頁,共155頁，2024年2月25日，星期天對數生長期(Logphase)的重要參數：第92頁,共155頁，2024年2月25日，星期天影響微生物增代時間（代時）的因素

1）菌種，不同的微生物及微生物的不同菌株代時不同；2）營養(yǎng)成分，在營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中生長代時短；3）營養(yǎng)物濃度，在一定范圍內，生長速率與營養(yǎng)物濃度呈正比；4）溫度，在一定范圍，生長速率與培養(yǎng)溫度呈正相關。凡是處于較低濃度范圍內，可影響生長速率的營養(yǎng)物成分，就稱為生長限制因子。第93頁,共155頁，2024年2月25日，星期天3、穩(wěn)定期(Stationaryphase)：由于營養(yǎng)物質消耗，代謝產物積累和pH等環(huán)境變化，逐步不適宜于細菌生長，導致生長速率降低直至零。穩(wěn)定生長期又稱定期或最高生長期，此時培養(yǎng)液中活細菌數最高并維持穩(wěn)定。第94頁,共155頁，2024年2月25日，星期天4.衰亡期(Decline或Deathphase)：營養(yǎng)物質耗盡和有毒代謝產物的大量積累，細菌死亡速率超過新生速率，整個群體呈現出負增長。細菌代謝活性降低，細菌衰老并出現自溶，產生或釋放出一些產物，如抗生素等。在實際工作中多采用分光光度計測定OD值的方法繪制細菌的生長曲線。第95頁,共155頁，2024年2月25日，星期天微生物中單細胞生長曲線，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、繁殖和死亡的規(guī)律。研究生長曲線既可為研究營養(yǎng)和環(huán)境條件提供理論依據，又可用來調控微生物的生長發(fā)育。霉菌的生長也有延遲期、穩(wěn)定期和衰亡期。由于它們不是單細胞微生物，所以它們的繁殖不按幾何級數增加，故而沒有對數生長階段。

第96頁,共155頁，2024年2月25日，星期天五、連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）在微生物的整個培養(yǎng)期間，通過一定的方式使微生物能以恒定的比生長速率生長并能持續(xù)生長下去的一種培養(yǎng)方法。培養(yǎng)過程中不斷的補充營養(yǎng)物質和以同樣的速率移出培養(yǎng)物是實現微生物連續(xù)培養(yǎng)的基本原則。分批培養(yǎng)：在培養(yǎng)微生物時。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,共155頁，2024年2月25日，星期天連續(xù)培養(yǎng)法在工業(yè)生產上稱為連續(xù)發(fā)酵。我國在丙酮、丁醇、酒精的生產以及檸檬酸的發(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)點是取消了分批發(fā)酵中各批之間的間斷時間，縮短發(fā)酵周期，提高設備利用率。再者，連續(xù)發(fā)酵便于工業(yè)生產，自動化控制，產物均一，產量高。但是在工業(yè)化生產中連續(xù)發(fā)酵容易發(fā)生雜菌污染及菌種退化等問題。第98頁,共155頁，2024年2月25日，星期天五、連續(xù)培養(yǎng)(Continousculture）恒濁連續(xù)培養(yǎng)不斷調節(jié)流速而使細菌培養(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,使營養(yǎng)物質濃度保持恒定第99頁,共155頁，2024年2月25日，星期天(一）恒化連續(xù)培養(yǎng)概念：以恒定流速使營養(yǎng)物質濃度恒定而保持細菌生長速率恒定的方法。微生物始終在低于其最高生長速率下進行生長繁殖。原理：化器中動態(tài)平衡的穩(wěn)定性，是以某種生長限制因子（如碳、氮源；生長因子；無機鹽等）的濃度來控制菌的生長速度。特點：維持營養(yǎng)成分的低濃度，控制微生物生長速率。第100頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（二）恒濁連續(xù)培養(yǎng)概念：在恒濁器內，調節(jié)培養(yǎng)基流速，使細菌培養(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：基質過量，菌以最高速率生長；但工藝復雜，煩瑣。在恒濁連續(xù)培養(yǎng)中裝有濁度計，借光電池檢測培養(yǎng)室中的濁度(即菌液濃度)，并根據光電效應產生的電信號的強弱變化，自動調節(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,共155頁，2024年2月25日，星期天連續(xù)培養(yǎng)的優(yōu)點1、縮短發(fā)酵周期，提高設備的利用率；2、便于自控。降低動力消耗及勞動強度；

3、產品均一。連續(xù)培養(yǎng)的缺點：

易雜菌污染；菌種易退化第102頁,共155頁，2024年2月25日，星期天恒化培養(yǎng)和恒濁培養(yǎng)的比較第103頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（三）、同步培養(yǎng)運用同步培養(yǎng)技術，控制微生物生長，使之處于同一生長階段并同時分裂。同步培養(yǎng)法：能獲得處于同一生長階段的群體細胞的培養(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,共155頁，2024年2月25日，星期天（三）、同步培養(yǎng)獲得同步生長的方法：環(huán)境條件控制技術機械方法溫度培養(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細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,共155頁，2024年2月25日，星期天（三）、同步培養(yǎng)硝酸纖維素濾膜法是最經典的獲得同步生長的方法由于細胞的個體差異，同步生長往往只能維持2-3個世代，隨后又逐漸轉變?yōu)殡S機生長。第106頁,共155頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)環(huán)境條件對微生物的影響一、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、化學物質九、食品抗菌物質和防御機構第107頁,共155頁，2024年2月25日，星期天外界環(huán)境對微生物的作用有三種情況：（1）、外界環(huán)境條件適宜時，微生物生長旺盛，代謝作用加速；（2）、外界環(huán)境條件不太適宜時，微生物生長緩慢，代謝作用受到一定程度的抑制；（3）、外界環(huán)境不適宜的情況達到微生物難以忍受的程度，這時，微生物生命活動受到嚴重的影響，可能發(fā)生變異或死亡。人們控制和調節(jié)微生物所處的環(huán)境條件的目的是要促進某些有益微生物的生長，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等。環(huán)境因素包括：物理條件、化學條件和生物條件

第108頁,共155頁，2024年2月25日，星期天一、溫度溫度是影響生物機體的最重要的因素之一。溫度的變化影響著微生物的細胞中生化反應速度。熱力致死時間（ThermalDeathTimeTDT）：是指在特定的條件和特定的溫度下，殺死一定數量微生物所需要的時間。D值（Decimalreductiontime）在一定溫度下加熱，活菌數減少一個對數周期（即90％的活菌被殺死）時，所需要的時間（min）。Z值：如果在加熱至死曲線中，時間降低一個對數周期（即縮短90％的加熱時間）所需要升高的溫度（℃）。F值：在一定的基質中，其溫度為121.1℃，加熱殺死一定數量微生物所需要的時間（min）。第109頁,共155頁，2024年2月25日，星期天溫度對微生物生長的影響第110頁,共155頁，2024年2月25日，星期天根據微生物生長的適宜溫度分為三大類微生物類型

生長溫度范圍

最適生長溫度

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,共155頁，2024年2月25日，星期天不同溫距中微生物活動的主要類群第112頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（二）、濕熱滅菌（moistheatsterilization）

1、煮沸滅菌：煮沸溫度接近100℃，保持15-30min，可殺死微生物的營養(yǎng)體，若要殺死芽孢，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,共155頁，2024年2月25日，星期天（二）、濕熱滅菌（moistheatsterilization）

3、巴氏消毒（pasteurization）：有些食品或物品在高溫下會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、超高溫瞬時殺菌法（Ultrahightemperatureshorttime，UHT）：滅菌溫度132-150℃，3-5s，可殺死微生物的營養(yǎng)細胞和耐熱性強的芽孢細菌，但污染嚴重的鮮乳在142℃以上殺菌效果才好。第114頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（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140-160oC，保持1-2h。第115頁,共155頁，2024年2月25日，星期天二、濕度

干燥能引起微生物細胞內蛋白質變性和鹽濃度增高，這是抑制微生物生長或促進其死亡的主要原因。第116頁,共155頁，2024年2月25日，星期天二、濕度1.微生物對Aw的要求（1）每種微生物有特征性的最適和最低Aw（2）霉菌生長的最低Aw<酵母<細菌微生物aw一般細菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80嗜鹽細菌0.75干性霉菌0.65嗜高滲酵母0.60第117頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、食品的Aw與食品保藏期第118頁,共155頁，2024年2月25日，星期天2、食品的Aw與食品保藏期第119頁,共155頁，2024年2月25日，星期天三、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。由于高滲透壓對微生物有抑制作用，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,共155頁，2024年2月25日，星期天三、滲透壓1、不同類群微生物對滲透壓適應性的比較2、引起食品變質的嗜鹽微生物、耐鹽微生物和耐糖微生物（1）高度嗜鹽細菌（最適宜在20～30%食鹽濃度的食品中生長）（2）中度嗜鹽細菌（最適宜在5～18%食鹽濃度的食品中生長）（3）低等嗜鹽細菌（最適宜在2～5%食鹽濃度的食品中生長）（4）耐鹽細菌（能在10%以下的食鹽濃度的食品中生長）（5）耐糖微生物（能在高度的含糖的食品中生長）

第121頁,共155頁，2024年2月25日，星期天四、氧化還原電位好氧性微生物：+0.1伏以上時可正常生長,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；耐氧微生物厭氧微生物第122頁,共155頁，2024年2月25日，星期天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)表面和上層生長培養(yǎng)表面和內部均有生長，上層更好培養(yǎng)基表面之下的某一區(qū)域培養(yǎng)下層比表面生長較好僅培養(yǎng)底部生長微生物霉菌、大部分細菌、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,共155頁，2024年2月25日，星期天培養(yǎng)基中加入氧化還原指示劑刃天青可對氧化還原電位進行間接測定

第124頁,共155頁，2024年2月25日，星期天五、輻射1、紫外線：細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，能引起核酸的變化。妨礙蛋白質和酶的合成。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，穿透力強，可用于食品殺菌。由于各種射線照射殺菌時不需要高溫，所以這類殺菌又稱為冷殺菌。第125頁,共155頁，2024年2月25日，星期天六、超聲波與微波

超聲波對微生物細胞內含物有強烈的震蕩作用，可破壞細胞，另外，水溶液經處理后能產生過氧化氫，因而有殺菌能力，可以用來保藏食品。微波是利用熱效應對微生物有殺滅作用。微波產生熱效應的特點是加熱均勻，熱能利用效率高，加熱時間短。目前微波用于食品滅菌。第126頁,共155頁，2024年2月25日，星期天七、氫離子濃度pH值對微生物生長影響較大，主要影響菌體細胞膜上的電荷，影響物質的吸收、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，生長就會停止。由于pH值不同會影響微生物的代謝活動，改變物質合成方向。高濃度氫離子可引起菌體表面蛋白質和核酸的水解，破壞酶的活性。另外，某些有機酸可引起氧化作用，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、碳酸鈉等作為機器、工具以及冷庫等的消毒劑。第127頁,共155頁，2024年2月25日，星期天七、氫離子濃度通常培養(yǎng)條件：

細菌：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對微生物生長的影響第128頁,共155頁，2024年2月25日，星期天不同微生物對環(huán)境pH的適應將微生物分為：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,共155頁，2024年2月25日，星期天（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,共155頁，2024年2月25日，星期天3、食品pH在食品加工中的重要性第131頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（三）pH值與食品腐敗變質1、腐敗菌和常見致病菌生長的適宜pH值微生物pH范圍最適pH細菌4.5~9.07.0酵母2.4~9.24.0~5.8霉菌1.5~11.03.0~6.0不同類群微生物對不同pH的適應能力

<pH4.5>pH4.5

霉菌、酵母細菌、霉菌、酵母

第132頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（三）pH值與食品腐敗變質2、食品的酸化保存

1）人工加入無機酸

2）人工加入有機酸

3）人工接種微生物發(fā)酵第133頁,共155頁，2024年2月25日，星期天（四）微生物在食品基質上生長引起pH值的變化1、V型變化規(guī)律2、食品緩沖能力第134頁,共155頁，2024年2月25日，星期天八、化學物質（一）、氧化劑：氧化劑殺菌的效果與作用和濃度成正比關系，殺菌的機理是氧化劑放出游離氧作用于微生物蛋白質的活性基團（氨基、羥基和其他化學基團），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：殺菌機理是與蛋白質的氨基結合而使蛋白質變性至死。（三）、酚類：機理是蛋白質變性。石炭酸（苯酚）、來蘇兒。（四）、醇類：脫水劑，乙醇：70%的乙醇殺菌能力最強。第135頁,共155頁，2024年2月25日，星期天八、化學物質（五）、新潔爾滅（六）、毒性物質：SO2、H2S、CO、CN-。（七）、染料：結晶紫、孔雀綠、復紅、次甲基藍、孟加拉紅對微生物有抑制作用。（八）、重金屬鹽類：重金屬鹽類對微生物都有毒害作用，其機理是金屬離子容易和微生物的蛋白質結合而發(fā)生變形或沉淀。第136頁,共155頁，2024年2月25日，星期天九、食品抗菌物質和防御機構

（一）食品的自我保護（self-protection）指食品，尤其是活的食品本身所具有的防腐作用。（二）機理1.（本身）含有抗菌物質2.防御機構3.雞蛋防御機構及抗菌成分（1）人為加入防腐劑（2）天然存在的抗菌成分（3）發(fā)酵作用產生的抗菌成分（1）蛋殼機械屏障（2）粘蛋白質（3）殼膜（4）蛋清中抗菌成分第137頁,共155頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)食品中微生物控制的原理和方法一、幾個基本概念1.消毒(Disinfection)：殺死或滅活病原微生物（營養(yǎng)體細胞）；

2.滅菌(Sterilization)：殺死包括芽孢在內的所有微生物；

制菌(bacteriostasis)

殺菌(bacteriocidation)

溶菌(bacteriolysis)

第138頁,共155頁，2024年2月25日，星期天3.