：生長及控制資料

第5章：微生物生長與控制1節(jié)：微生物生長生長：有機體的細胞組分與結構在量方面的增加。繁殖：單細胞-由于細胞分裂引起個體數(shù)目的增加。多細胞-通過無性或有性孢子使個體數(shù)目增加的過程。發(fā)育：適合條件下，生長與繁殖始終是交替進行的，從生長到繁殖是一個由量變到質變的過程，這個過程稱為發(fā)育。一、微生物生長測定（一）、純培養(yǎng)的分離方法稀釋平皿分離法劃線分離法選擇分離法二、計數(shù)法二、計數(shù)法1、直接計數(shù)：

(1)計死活總菌數(shù)：顯微鏡下計數(shù)酵母等個體較大的微生物使用血球計數(shù)器細菌等使用細菌計數(shù)玻片

(2)死活菌分別計數(shù)：酵母：美藍染色，活細胞無色，死細胞藍色細菌：丫啶橙染色，活細胞有橙色熒光，死細胞發(fā)綠色熒光。

(3)比濁法：最常用方法之一，簡便。懸液中細胞濃度與濁度成正比，因而可用比色計測量菌的濃度。但被檢樣品不能有雜質，顏色不能太深。2、間接計數(shù)法：是一種活菌計數(shù)法

(1)平板菌落計數(shù)：好氧菌、厭氧菌均可（實驗）菌樣稀釋→與培養(yǎng)基混勻澆注平板→倒置培養(yǎng)→統(tǒng)計菌落形成單位cfu→乘以稀釋倍數(shù)→菌樣含菌數(shù)不足：理論上講，每個菌落是由一個活細胞發(fā)育而成，但也常有多個細胞連接在一起而形成一個菌落的。有的細菌發(fā)育很慢，或生成的菌落很小而被遺漏。由于操作過程的損傷，會帶來較大的誤差。Viablecellcount

1.dilutesample1ml9ml

10

1001000104105106107cellno/ml2.plateout0.1ml3，細胞物質的測定1）細胞干重：通常細菌干重占濕重的1/5，1mg干菌體含4×109個菌體2）DNA含量:DNA與3,5-二氨基苯甲酸-鹽酸具有特殊熒光反應。通過測熒光強度得出DNA含量3）含氮量的測定：凱氏定氮法測總氮量二、細菌純培養(yǎng)群體生長規(guī)律將少量純培養(yǎng)接種到一恒定體積的新鮮液體培養(yǎng)基中，適宜條件下培養(yǎng)，定時取樣測定細菌含量，以培養(yǎng)時間為橫坐標，以細菌數(shù)目的對數(shù)或生長速率為縱坐標，得繁殖曲線，對單細胞而言，又稱生長曲線。根據(jù)生長速率不同，分為幾個時期。（一）延遲期lagphase

(停滯期、調(diào)整期）表現(xiàn)：不立即繁殖，生長速率近于0，菌數(shù)幾乎不變，細胞形態(tài)變大。特點：分裂遲緩，合成代謝活躍，體積增長快，對外界不良環(huán)境敏感。原因：調(diào)整代謝，合成新的酶系和中間代謝產(chǎn)物以適應新環(huán)境。消除：增加接種量；采用最適菌齡接種；培養(yǎng)基成分（種子、發(fā)酵）（二）對數(shù)期logphase表現(xiàn)：代謝活性最強，幾何級數(shù)增加，代時最短，生長速率最大。特點：細菌數(shù)目增加與原生質總量增加，與菌液濁度增加呈正相關性。世代時間（generationtime）：單個細胞完成一次分裂所需時間，亦即增加一代所需時間。影響G因素：菌種、菌齡、營養(yǎng)成分、營養(yǎng)物濃度（很低時影響）、培養(yǎng)溫度。假單胞菌世代時間為9分鐘，紅色螺旋菌則為5小時，某些嗜冷菌可長達數(shù)十天。以大腸桿菌為例，21度時G為62min.;37度時G為17min.

（三）穩(wěn)定期stationaryphase

(最高生長期、靜止期）表現(xiàn)：新增殖細胞數(shù)與老細胞的死亡數(shù)幾乎相等，活菌數(shù)動態(tài)平衡。特點：生長速率又趨于0，細胞總數(shù)最高。原因：養(yǎng)分減少；有毒代謝物產(chǎn)生。穩(wěn)定期細胞內(nèi)開始積累貯存物，此階段收獲菌體，也是發(fā)酵過程積累代謝產(chǎn)物的重要階段。延長：補料，調(diào)pH、溫度等。（四）衰亡期declinephase表現(xiàn)：出現(xiàn)“負生長”，有些細胞開始自溶。菌體產(chǎn)生畸形（有時G+菌會變成G-菌）原因：營養(yǎng)物消耗，有毒物質積累，環(huán)境條件改變，而不利于細菌生長，死亡率明顯增加對于絲狀真菌，細胞數(shù)目不呈幾何級數(shù)增加，無對數(shù)生長期，一般有調(diào)整期，最高生長期，衰退期?；钚晕勰嗌L曲線縱坐標——活性污泥干重，橫坐標——培養(yǎng)時間三個階段（插圖）廢水處理時，根據(jù)水質確定維持那個時期。（插圖）三、微生物培養(yǎng)方式（一）分批培養(yǎng)batchculture將微生物置于一定容積培養(yǎng)基內(nèi)，經(jīng)培養(yǎng)，最后一次收獲。（二）連續(xù)培養(yǎng)continuouscultivation不斷補充新鮮營養(yǎng)，并及時不斷以同樣速度排出培養(yǎng)物，則可延長對數(shù)期。只要培養(yǎng)液的流動量能使增殖的新菌數(shù)相當于流出的老菌數(shù)，就可保證總菌量不變，此即連續(xù)培養(yǎng)原理。主要參數(shù)：D（稀釋率）=F（流動速率）/V（容積）連續(xù)培養(yǎng)方法1、恒濁連續(xù)培養(yǎng)turbidostat不斷調(diào)節(jié)流速使培養(yǎng)液濁度保持恒定。裝置適用：收獲菌體及與菌體相平行的產(chǎn)物。2、恒化連續(xù)培養(yǎng)chemostat恒定流速，及時補充營養(yǎng)，營養(yǎng)物濃度基本恒定，從而保持恒定生長速率。又稱恒組成連續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)方式（三）補料分批培養(yǎng)fed-batchculture分批培養(yǎng)中，間歇或連續(xù)補加新鮮培養(yǎng)液，但不取出培養(yǎng)物，適當時期將其從反應器中放出。（四）同步培養(yǎng)synchronousculture使所有的細胞都能處于同一生長階段，同時分裂的培養(yǎng)方式。2節(jié)：環(huán)境條件對生長影響一、溫度低溫使體內(nèi)水分子凍結，停止生化反應某些大分子酶蛋白在低溫下變得松散而失活一般來講，低溫降低微生物的代謝活性。低溫可以用來保藏食品但不能用來霉菌和消毒高溫導致微生物死亡酶遇熱失活；非酶蛋白及核酸被破壞；細胞膜中脂類因熱溶解使膜出現(xiàn)小孔，細胞內(nèi)含物泄漏。不同溫度范圍的微生物種類微生物適應不同生長溫度的原理低溫微生物：細胞內(nèi)含有能在低溫下進行有效催化的酶；細胞膜含有大量不飽和脂肪酸，在低溫下仍具有半流動特點，保持正常的代謝活動。中溫微生物：普遍高溫微生物：含有抗熱性酶，DNA的GC含量高，細胞膜含大量飽和脂肪酸。（三）低溫用于食品保藏低溫保藏是食品貯藏中，品質下降最低的一種貯藏方法。１、寒冷溫度：（14-7℃）嗜冷微生物能生長，但生長比較慢，貯藏有效期比較短，貯藏果蔬食品。２、冷藏溫度：（7-0℃）（常用4-8℃）嗜冷微生物能緩慢生長，多數(shù)病原菌不能生長，保藏有效期較短，貯藏食品：肉、禽蛋、乳品、果蔬等。３、凍藏溫度：低于0℃（常用-18℃）幾乎可以阻止所有微生物的生長，可進行長期貯藏，但由于影響食品品質，所以食品工業(yè)中一般采?。?/p>

二、pH主要影響：引起膜電荷變化，從而影響營養(yǎng)吸收影響酶活性改變營養(yǎng)物狀態(tài)和有害物毒性。有最適pH，此時酶活性最高，其他條件適合，生長速率最高，但不是生產(chǎn)的最適pH。微生物細胞內(nèi)的pH多接近于中性?；钚晕勰喾╬H宜維持在6.5-8.5。6.5以下，活性污泥凝聚性差。微生物生長的pH值范圍1、總體說，M生長2＜pH＜9,少數(shù)例外.絕大多數(shù)在5-92、每種M,有自己的生長pH三基點:最低、最適和最高pH值。大腸桿菌:最低pH4.3,最適pH6.0-8.0,最高pH9.5。3、堿M:喜歡偏堿環(huán)境，多數(shù)細菌、放線菌細菌：最適pH7.0-7.6放線菌:7.5-8.54、嗜酸M：適合偏酸環(huán)境，多數(shù)真菌和酵母菌.

霉菌：最適pH4.0-5.8酵母菌：3.8-6.05、耐堿M：pH＞9可生活,如脫氮硫桿菌pH11下可生活6、耐酸M：pH＜4可生活，如氧化硫硫桿菌pH1下可生活培養(yǎng)基pH變化的原因及調(diào)節(jié)

原因:1.大多數(shù)M使培養(yǎng)基pH下降.如乳酸菌分解G產(chǎn)生乳酸

2、有些M使培養(yǎng)基pH上升.如尿素細菌水解尿素產(chǎn)生氨pH調(diào)節(jié)治標治本過酸時：過堿時：加NaOH、Na2CO3等堿液中和過堿時：加H2SO4、HCl等酸液中和過酸時過堿時加適當?shù)矗杭幽蛩?、NaNO3、NH4OH或蛋白質提高通氣量加適當碳源：加糖、乳酸、醋酸、檸檬酸或油脂等降低通氣量三、氧化還原電位EhEh與氧分壓有關，也與pH有關。不同種類微生物所要求的Eh不同。+0.1vEh影響酶活性，也影響呼吸作用。微生物生長過程Eh變化Eh可以用一些還原劑加以控制。四、溶解氧不同呼吸類型微生物：與分子氧的不同關系。1、好氧微生物aerobic有氧條件下生長，進行有氧呼吸。2、厭氧微生物anaerobic不需分子氧，進行無氧呼吸或發(fā)酵。專性厭氧菌—只能在無氧條件下生長，分子氧對其有害。主要梭菌、產(chǎn)甲烷細菌、脫硫弧菌。耐氣厭氧菌（aerotolerant)—無論有氧無氧，都進行發(fā)酵，分子氧無害。如乳酸菌。3、兼性厭氧微生物

facultativeanaerobic有氧與無氧條件下均能生長，但以不同氧化方式獲得能量。如酵母菌、一些腸道菌、反硝化細菌。酵母菌酒精發(fā)酵時通入氧氣，發(fā)酵減慢，停止產(chǎn)生乙醇，葡萄糖消耗速率下降，氧對發(fā)酵的這種抑制現(xiàn)象稱為巴斯德效應。4、微好氧微生物

microaerophilic在氧濃度較低條件下生長，進行有氧呼吸。厭氧培養(yǎng)p167氧的危害O2+e→O2—

超氧化物自由基，反應力極強，能破壞重要生物分子和膜或形成其他活性氧化物，具有極強的殺菌作用有一些酶可解除危害。這些酶將劇毒的O2—

先岐化為H2O2,再還原為H2OSOD過氧化氫酶過氧化物酶

好氧菌++—專性厭氧菌———耐氣厭氧菌+—+兼性厭氧菌++—微好氧菌++—五、輻射指通過空氣或外層空間以波動方式從一個地方傳播或傳遞到另一個地方的能量。（一）紫外線（非電離輻射）200-380nm

致死主要是細胞中很多物質對紫外線吸收。DNA和RNA的吸收峰在260nm，蛋白質的吸收峰在280nm。紫外線引起DNA鏈上的兩個相鄰胸腺嘧啶形成胸腺嘧啶二聚體（T=T),導致DNA復制。（受損細胞在可見光（510nm)下可恢復活力，稱為光復活現(xiàn)象。殺菌作用隨劑量增加而增加。紫外線穿透力弱，應用于空氣消毒、表面消毒、菌種誘變。（二）電離輻射（X、α、β、γ）效應無專一性，α、β穿透力較弱，X、γ較強。電離輻射使水被電離分解出游離H+,生成O2-,·OH，H2O2等強氧化劑，是蛋白質變性。X、γ射線常被用來誘導微生物突變，選育優(yōu)良菌種。六、超聲波（20，000Hz以上）使細胞破裂，科研中破碎細胞。七、表面張力表面張力是作用在物體表面單位長度上的收縮力。水為7.3×10-4N/m,一般培養(yǎng)基的表面張力為4.5-6.5×10-4N/m.膽汁，Tween80等可降低液體表面張力，限制某些菌的生長，如膽酸鹽可抑制腸道內(nèi)G+菌，但不抑制大腸菌。3節(jié)：滅菌與消毒滅菌sterilization

：殺死所有微生物。消毒disinfection：殺死一切病原微生物。防腐antisepsis：利用理化因素抑制微生物生長繁殖?；焎hemotherapy：利用具有選擇毒性化學藥物或抗生素來抑制宿主體內(nèi)病原微生物的生長繁殖，借以達到治療的一種措施。一、常用滅菌消毒方法1、干熱