：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(jī)體的細(xì)胞組分與結(jié)構(gòu)在量方面的增加。繁殖：單細(xì)胞-由于細(xì)胞分裂引起個(gè)體數(shù)目的增加。多細(xì)胞-通過無性或有性孢子使個(gè)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(jìn)行的，從生長到繁殖是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過程，這個(gè)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(jì)數(shù)法二、計(jì)數(shù)法1、直接計(jì)數(shù)：

(1)計(jì)死活總菌數(shù)：顯微鏡下計(jì)數(shù)酵母等個(gè)體較大的微生物使用血球計(jì)數(shù)器細(xì)菌等使用細(xì)菌計(jì)數(shù)玻片

(2)死活菌分別計(jì)數(shù)：酵母：美藍(lán)染色，活細(xì)胞無色，死細(xì)胞藍(lán)色細(xì)菌：丫啶橙染色，活細(xì)胞有橙色熒光，死細(xì)胞發(fā)綠色熒光。

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

(1)平板菌落計(jì)數(shù)：好氧菌、厭氧菌均可（實(shí)驗(yàn)）菌樣稀釋→與培養(yǎng)基混勻澆注平板→倒置培養(yǎng)→統(tǒng)計(jì)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(gè)菌落是由一個(gè)活細(xì)胞發(fā)育而成，但也常有多個(gè)細(xì)胞連接在一起而形成一個(gè)菌落的。有的細(xì)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(huì)帶來較大的誤差。Viablecellcount

1.dilutesample1ml9ml

10

1001000104105106107cellno/ml2.plateout0.1ml3，細(xì)胞物質(zhì)的測定1）細(xì)胞干重：通常細(xì)菌干重占濕重的1/5，1mg干菌體含4×109個(gè)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(yīng)。通過測熒光強(qiáng)度得出DNA含量3）含氮量的測定：凱氏定氮法測總氮量二、細(xì)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(shí)取樣測定細(xì)菌含量，以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù)或生長速率為縱坐標(biāo)，得繁殖曲線，對(duì)單細(xì)胞而言，又稱生長曲線。根據(jù)生長速率不同，分為幾個(gè)時(shí)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(xì)胞形態(tài)變大。特點(diǎn)：分裂遲緩，合成代謝活躍，體積增長快，對(duì)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(yīng)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(duì)數(shù)期logphase表現(xiàn)：代謝活性最強(qiáng)，幾何級(jí)數(shù)增加，代時(shí)最短，生長速率最大。特點(diǎn)：細(xì)菌數(shù)目增加與原生質(zhì)總量增加，與菌液濁度增加呈正相關(guān)性。世代時(shí)間（generationtime）：單個(gè)細(xì)胞完成一次分裂所需時(shí)間，亦即增加一代所需時(shí)間。影響G因素：菌種、菌齡、營養(yǎng)成分、營養(yǎng)物濃度（很低時(shí)影響）、培養(yǎng)溫度。假單胞菌世代時(shí)間為9分鐘，紅色螺旋菌則為5小時(shí)，某些嗜冷菌可長達(dá)數(shù)十天。以大腸桿菌為例，21度時(shí)G為62min.;37度時(shí)G為17min.

（三）穩(wěn)定期stationaryphase

(最高生長期、靜止期）表現(xiàn)：新增殖細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相等，活菌數(shù)動(dòng)態(tài)平衡。特點(diǎn)：生長速率又趨于0，細(xì)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(xì)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(bǔ)料，調(diào)pH、溫度等。（四）衰亡期declinephase表現(xiàn)：出現(xiàn)“負(fù)生長”，有些細(xì)胞開始自溶。菌體產(chǎn)生畸形（有時(shí)G+菌會(huì)變成G-菌）原因：營養(yǎng)物消耗，有毒物質(zhì)積累，環(huán)境條件改變，而不利于細(xì)菌生長，死亡率明顯增加對(duì)于絲狀真菌，細(xì)胞數(shù)目不呈幾何級(jí)數(shù)增加，無對(duì)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(biāo)——活性污泥干重，橫坐標(biāo)——培養(yǎng)時(shí)間三個(gè)階段（插圖）廢水處理時(shí)，根據(jù)水質(zhì)確定維持那個(gè)時(shí)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(bǔ)充新鮮營養(yǎng)，并及時(shí)不斷以同樣速度排出培養(yǎng)物，則可延長對(duì)數(shù)期。只要培養(yǎng)液的流動(dòng)量能使增殖的新菌數(shù)相當(dāng)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(dòng)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(shí)補(bǔ)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(bǔ)料分批培養(yǎng)fed-batchculture分批培養(yǎng)中，間歇或連續(xù)補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)液，但不取出培養(yǎng)物，適當(dāng)時(shí)期將其從反應(yīng)器中放出。（四）同步培養(yǎng)synchronousculture使所有的細(xì)胞都能處于同一生長階段，同時(shí)分裂的培養(yǎng)方式。2節(jié)：環(huán)境條件對(duì)生長影響一、溫度低溫使體內(nèi)水分子凍結(jié)，停止生化反應(yīng)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(dǎo)致微生物死亡酶遇熱失活；非酶蛋白及核酸被破壞；細(xì)胞膜中脂類因熱溶解使膜出現(xiàn)小孔，細(xì)胞內(nèi)含物泄漏。不同溫度范圍的微生物種類微生物適應(yīng)不同生長溫度的原理低溫微生物：細(xì)胞內(nèi)含有能在低溫下進(jìn)行有效催化的酶；細(xì)胞膜含有大量不飽和脂肪酸，在低溫下仍具有半流動(dòng)特點(diǎn)，保持正常的代謝活動(dòng)。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(xì)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(zhì)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(jìn)行長期貯藏，但由于影響食品品質(zhì)，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(shí)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(xì)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(diǎn):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(xì)菌、放線菌細(xì)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(xì)菌水解尿素產(chǎn)生氨pH調(diào)節(jié)治標(biāo)治本過酸時(shí)：過堿時(shí)：加NaOH、Na2CO3等堿液中和過堿時(shí)：加H2SO4、HCl等酸液中和過酸時(shí)過堿時(shí)加適當(dāng)?shù)矗杭幽蛩?、NaNO3、NH4OH或蛋白質(zhì)提高通氣量加適當(dāng)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(guān)，也與pH有關(guān)。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(guān)系。1、好氧微生物aerobic有氧條件下生長，進(jìn)行有氧呼吸。2、厭氧微生物anaerobic不需分子氧，進(jìn)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(duì)其有害。主要梭菌、產(chǎn)甲烷細(xì)菌、脫硫弧菌。耐氣厭氧菌（aerotolerant)—無論有氧無氧，都進(jìn)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(xì)菌。酵母菌酒精發(fā)酵時(shí)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(duì)發(fā)酵的這種抑制現(xiàn)象稱為巴斯德效應(yīng)。4、微好氧微生物

microaerophilic在氧濃度較低條件下生長，進(jìn)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(yīng)力極強(qiáng)，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(qiáng)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(dòng)方式從一個(gè)地方傳播或傳遞到另一個(gè)地方的能量。（一）紫外線（非電離輻射）200-380nm

致死主要是細(xì)胞中很多物質(zhì)對(duì)紫外線吸收。DNA和RNA的吸收峰在260nm，蛋白質(zhì)的吸收峰在280nm。紫外線引起DNA鏈上的兩個(gè)相鄰胸腺嘧啶形成胸腺嘧啶二聚體（T=T),導(dǎo)致DNA復(fù)制。（受損細(xì)胞在可見光（510nm)下可恢復(fù)活力，稱為光復(fù)活現(xiàn)象。殺菌作用隨劑量增加而增加。紫外線穿透力弱，應(yīng)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(yīng)無專一性，α、β穿透力較弱，X、γ較強(qiáng)。電離輻射使水被電離分解出游離H+,生成O2-,·OH，H2O2等強(qiáng)氧化劑，是蛋白質(zhì)變性。X、γ射線常被用來誘導(dǎo)微生物突變，選育優(yōu)良菌種。六、超聲波（20，000Hz以上）使細(xì)胞破裂，科研中破碎細(xì)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(xué)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(dá)到治療的一種措施。一、常用滅菌消毒方法1、干熱