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1、微生物课件微生物的微生物课件微生物的生长生长第一页，讲稿共八十五页哦第一节第一节 微微生物生长的测定生物生长的测定 第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖 第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制 微生物生长的概念微生物生长的概念（与动植物生长概念的差别）（与动植物生长概念的差别）微生物生长的常规测定方法微生物生长的常规测定方法（原理和操作）（原理和操作）细菌生长繁殖的规律细菌生长繁殖的规律（标准生长曲线）（标准生长曲线）及控制技术及控制技术（连续培养的概念与方法）（连续培养的概念与方法）各种物理、化学因素对微生物生长的影响各种物理、化学因素对微生物生长的影响（方法原
2、理）（方法原理）第二页，讲稿共八十五页哦二二.以数量变化对微生物生长情况进行测定以数量变化对微生物生长情况进行测定三三.以生物量为指标测定微生物的生长以生物量为指标测定微生物的生长一一.微生物生长概述微生物生长概述要求：掌握微生物生长的概念及常规测定方法要求：掌握微生物生长的概念及常规测定方法 （原理和操作）（原理和操作）第一节第一节 微生物生长的测定微生物生长的测定第三页，讲稿共八十五页哦生长生长growthgrowth：有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。表现为细胞质的量不断增加，体积加大。表现为细胞质的量不断增加，体积加大。繁殖繁殖reproduc
3、tionreproduction由于细胞分裂而引起的个体数目的增加由于细胞分裂而引起的个体数目的增加。单细胞微生物如细菌，生长往往伴随着细胞数目的增加。单细胞微生物如细菌，生长往往伴随着细胞数目的增加。多细胞微生物（如某些霉菌）细胞数目的增加（菌丝细胞的不断多细胞微生物（如某些霉菌）细胞数目的增加（菌丝细胞的不断延长或分裂）如不伴随着个体数目的增加，只能叫生长。只有通过延长或分裂）如不伴随着个体数目的增加，只能叫生长。只有通过形成无性孢子或有性孢子使得个体数目增加的过程才叫做繁殖。形成无性孢子或有性孢子使得个体数目增加的过程才叫做繁殖。一般情况下，当环境条件适合时，生长与繁殖始终是交替进行的。
4、一般情况下，当环境条件适合时，生长与繁殖始终是交替进行的。从生长到繁殖是一个由量变到质变的过程，这个过程就是从生长到繁殖是一个由量变到质变的过程，这个过程就是发育发育developmentdevelopment。一一.微生物生长概述微生物生长概述第四页，讲稿共八十五页哦微生物在自然界总是混杂地生活在一起，要想研究某一种微生物，必微生物在自然界总是混杂地生活在一起，要想研究某一种微生物，必须把研究对象从混杂群体中分离出来。须把研究对象从混杂群体中分离出来。获得纯培养的方法获得纯培养的方法稀释倒平板法稀释倒平板法pour plate method涂布平板法涂布平板法spread plate met
5、hod平板划线分离法平板划线分离法streak plate method利用选择培养基分离利用选择培养基分离单细胞（单孢子）分离法单细胞（单孢子）分离法纯培养技术纯培养技术纯培养纯培养(pure culture)pure culture)微生物学中把从一个细胞微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代或一群相同的细胞经过培养繁殖而得到的后代,称纯培养称纯培养.第五页，讲稿共八十五页哦1 1、稀释倒平板法、稀释倒平板法2 2、涂布平板法、涂布平板法操作较麻烦，对操作较麻烦，对好氧菌、热敏感好氧菌、热敏感菌效果不好！菌效果不好！使用较多的常规使用较多的常规方法，但有时涂方法，但
6、有时涂布不均匀！布不均匀！第六页，讲稿共八十五页哦3 3、平板划线分离法、平板划线分离法（Streak Plate）特点：快速、方便。特点：快速、方便。分区划线（适用于浓度较大的样品）分区划线（适用于浓度较大的样品）连续划线（适用于浓度较小的样品）连续划线（适用于浓度较小的样品）第七页，讲稿共八十五页哦4 4、选择培养分离、选择培养分离抑制大多数其它微生物的生长，使待分离的抑制大多数其它微生物的生长，使待分离的微生物生长更快微生物生长更快,数量上升数量上升直接挑取待分离的微生物的菌落获得纯培养。直接挑取待分离的微生物的菌落获得纯培养。为了从混杂的微生物群体中分离出某种微生物，可以根据该微生物为
7、了从混杂的微生物群体中分离出某种微生物，可以根据该微生物的特点，包括营养、生理、生长条件等，采用选择培养的方法进行的特点，包括营养、生理、生长条件等，采用选择培养的方法进行分离。分离。利用选择培养基进行直接分离利用选择培养基进行直接分离富集培养富集培养第八页，讲稿共八十五页哦利用选择培养基分离利用选择培养基分离 根据所要分离的菌种的特性选用培养基：根据所要分离的菌种的特性选用培养基：分离真菌用马丁氏培养基，分离真菌用马丁氏培养基，pHpH偏酸；偏酸；分离放线菌用高氏分离放线菌用高氏1 1号，号，pHpH中性偏碱。中性偏碱。根据不同菌对化学试剂的敏感性：根据不同菌对化学试剂的敏感性：分离放线菌，
8、培养基中加分离放线菌，培养基中加10%10%酚，抑制细菌、真菌；酚，抑制细菌、真菌；从土壤中分离真菌，加链霉素，抑制细菌生长。从土壤中分离真菌，加链霉素，抑制细菌生长。根据分离对象的营养特征：根据分离对象的营养特征：分离能发酵纤维素的菌株，培养基以分离能发酵纤维素的菌株，培养基以纤维素纤维素为唯一碳源。为唯一碳源。分离固氮菌，用分离固氮菌，用无氮培养基无氮培养基。第九页，讲稿共八十五页哦5 5、单细胞（单孢子）分离法、单细胞（单孢子）分离法采用显微分离法采用显微分离法在显微镜下在显微镜下从混杂群体中直接分离单个细胞或从混杂群体中直接分离单个细胞或单个个体进行培养以获得纯培养。单个个体进行培养以
9、获得纯培养。毛细管法：毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适于较大微生物用毛细管提取微生物个体，适于较大微生物显微操作仪：显微操作仪：用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子小液滴法：小液滴法：将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜将经过适当稀释后的样品制成小液滴，在显微镜下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。下选取只含一个细胞的液滴来进行纯培养物的分离。第十页，讲稿共八十五页哦第一节第一节 微生物生长的测定微生物生长的测定二二.以数量变化对微生物生长情况进行测定以数量变化对微生物生长情况进行测定1、培养平板计数法、培养平板计数法2、膜过滤培养法、膜过
10、滤培养法3、显微镜直接计数法、显微镜直接计数法三三.以生物量为指标测定微生物的生长以生物量为指标测定微生物的生长1、比浊法、比浊法2、重量法、重量法3、生理指标法生理指标法在微生物学中提到的在微生物学中提到的“生长生长”，一般均指群体生长。，一般均指群体生长。第十一页，讲稿共八十五页哦1、培养平板计数法、培养平板计数法二二.以数量变化对微生物生长情况进行测定以数量变化对微生物生长情况进行测定测测定微生物定微生物的的活菌数活菌数viable count 稀稀释释平板平板测测数法数法dilute plate count以以CFU(colony forming units)表示表示 稀稀释释培养培养
11、测测数法数法（又称最大概率法（又称最大概率法，MPN most probable number）（参见实验教材）第十二页，讲稿共八十五页哦2 2、膜过滤培养法、膜过滤培养法测定含菌较少的空气和水中的微生物数目测定含菌较少的空气和水中的微生物数目水中的细菌总数：水中的细菌总数：124个个/100 ml将定量的样品通过滤膜过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜将定量的样品通过滤膜过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。进行培养，然后计算菌落数，可求出样品中所含菌数。菌数低的样品（如菌数低的样品（如水水）膜过滤膜过滤 培养培养 菌落计数菌落计数第十三页，讲稿共八
12、十五页哦（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定3、显微镜、显微镜直接计数法直接计数法采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数（计算一定容积里样品中生物数量进行直接计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。微生物的数量）。缺点：缺点：n不能区分死菌与活菌；不能区分死菌与活菌；n不适于对运动细菌的计数；不适于对运动细菌的计数；n需要相对高的细菌浓度；需要相对高的细菌浓度；n个体小的细菌在显微镜下难以观察。个体小的细菌在显微镜下难以观察。第十四页，讲稿共八十五页哦三三.以生物量为指标测定微生物的
13、生长以生物量为指标测定微生物的生长1 1、比浊法、比浊法在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数越在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反映菌液的浓度。多，光密度越大。因此，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反映菌液的浓度。2 2、重量法、重量法细胞干重测定：单位体积的培养液中的微生物细胞的干重。细胞干重测定：单位体积的培养液中的微生物细胞的干重。3 3、生理指标法生理指标法总氮量：用化学分析方法测出微生物细胞中蛋白质或氮元素的含量。总氮量：用化学分析方法测出微生物细胞中
14、蛋白质或氮元素的含量。DNA含量：用荧光法测定微生物细胞中含量：用荧光法测定微生物细胞中DNA含量。含量。代谢活性：根据微生物生命活动的强度来估算生物量。代谢活性：根据微生物生命活动的强度来估算生物量。如单位体积培养物在单位时间内的如单位体积培养物在单位时间内的O2消耗、糖消耗或产酸产消耗、糖消耗或产酸产CO2量等。量等。特点：快速、简便；但易受干扰。特点：快速、简便；但易受干扰。第十五页，讲稿共八十五页哦细菌生长繁殖的规律细菌生长繁殖的规律（标准生长曲线）（标准生长曲线）及控制技术及控制技术（连续培养的概念与方法）（连续培养的概念与方法）第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖第十
15、六页，讲稿共八十五页哦一、生长曲线一、生长曲线一条典型的生长曲线至少可以分为一条典型的生长曲线至少可以分为 迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期等四个生长时期第十七页，讲稿共八十五页哦迟缓期迟缓期lag phase（滞留适应期）（滞留适应期）菌菌种种初初接接入入新新鲜鲜培培养养液液内内，微微生生物物细细胞胞需需要要通通过过自自身身生生理理机机能能的的调调节节逐逐步步适适应应新新环环境境。表表现现为为细细胞胞数数量量不不增增加加了了但但细细胞胞个个体体体体积积增增大，代谢活跃大，代谢活跃p菌种菌种：繁殖速度较快的菌种的延迟期一般较短繁殖速度较快的菌种的延迟期
16、一般较短p菌龄菌龄：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期到延迟期p接种量：接种量：一般一般 接种量增大可缩短甚至消除延迟期（接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上发酵工业上一般采用一般采用1/10的接种量）的接种量）p培养基成分：培养基成分：在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上在营养成分丰富的天然培养基上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；生长时短；接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种
17、子培养基接近。使发酵培养基的成分与种子培养基接近。影响延迟期长短的因素：影响延迟期长短的因素：第十八页，讲稿共八十五页哦认识延迟期的特点及原因对实践的指导意义：认识延迟期的特点及原因对实践的指导意义：在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；在发酵工业上需设法尽量缩短延迟期；采取的采取的缩短缩短lag phase lag phase 的的措施有：措施有：增加接种量；增加接种量；（群体优势（群体优势-适应性增强）适应性增强）采用对数生长期的健壮菌种；采用对数生长期的健壮菌种；调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分。调整培养基的成分，在种子基中加入发酵培养基的某些成分。选用繁殖快的菌种选用繁
18、殖快的菌种在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌在食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌第十九页，讲稿共八十五页哦对数期对数期logarithmic growth phase 细菌生长旺盛，代谢活力强。分裂速度快，菌细菌生长旺盛，代谢活力强。分裂速度快，菌数以指数级数增加，代时稳定。数以指数级数增加，代时稳定。应用意义：应用意义：由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌龄；由于此时期的菌种比较健壮，生产上用作接种的最佳菌龄；发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期食品工业上尽量使有害微生物不能进入此期是
19、生理代谢及是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料的良好材料。第二十页，讲稿共八十五页哦在对数生长期内，细菌数目的增加是按在对数生长期内，细菌数目的增加是按指数指数级数增加的，即级数增加的，即 20 2 1 22 23 2n 这这里里的的指指数数 n 为为细细菌菌分分裂裂的的次次数数或或者者增增殖殖的的代代数数，也也就就是是一一个个细细菌菌繁殖繁殖n代产生代产生2n 个细菌。个细菌。如如果果在在对对数数期期开开始始时时间间 t1的的菌菌数数为为 x1，繁繁殖殖 n 代代后后到到对对数数期期后后期期t2的菌数的菌数为为 x2，则则代代时时(Generat
20、ion time，G)（即每增加一代所需要的即每增加一代所需要的时间时间）G=（t2-t1）/n 先求代数先求代数n 由于由于x2=x1 2n lgx2=lgx1+nlg2；n=（lgx2-lgx1）/lg2 n=3.3 lg(x2/x1)G=（t2-t1）/3.3 lg(x2/x1)第二十一页，讲稿共八十五页哦稳定期稳定期(stationary phase)又称恒定期或最高生长期。处于稳定期的微生物，新增殖的细胞又称恒定期或最高生长期。处于稳定期的微生物，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，整个培养物中二者处于动态平衡，此数与老细胞的死亡数几乎相等，整个培养物中二者处于动态平衡，此时生长
21、速度，又逐渐趋向零。时生长速度，又逐渐趋向零。在一定容积的培养基中，细菌为什么不能按对数期的高速率无在一定容积的培养基中，细菌为什么不能按对数期的高速率无限生长呢限生长呢?这是由于对数期细菌活跃生长引起周围环境条件条件发生了一系列这是由于对数期细菌活跃生长引起周围环境条件条件发生了一系列变化，某些营养物质消耗，有害代谢产物的积累，以及诸如变化，某些营养物质消耗，有害代谢产物的积累，以及诸如pH、氧化还原电位、温度等的改变，限制了菌体细胞继续以高速度进行氧化还原电位、温度等的改变，限制了菌体细胞继续以高速度进行生长和分裂。生长和分裂。第二十三页，讲稿共八十五页哦稳定期的细胞内开始积累贮藏物，如肝
22、糖、异染颗粒、脂肪粒稳定期的细胞内开始积累贮藏物，如肝糖、异染颗粒、脂肪粒等，大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽孢。如果为了获得大量等，大多数芽孢细菌也在此阶段形成芽孢。如果为了获得大量菌体，就应在此阶段收获，因这时细胞总数量最高。菌体，就应在此阶段收获，因这时细胞总数量最高。这一时期也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗这一时期也是发酵过程积累代谢产物的重要阶段，某些放线菌抗生素的大量形成也在此时期。生素的大量形成也在此时期。稳定期的微生物，在数量上达到了最高水平，稳定期的微生物，在数量上达到了最高水平，对于发酵生产来说，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收
23、获时期。一般在稳定期的后期产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。应用意义：应用意义：1 1）发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，）发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：提高产量，措施如下：补充营养物质（补料）补充营养物质（补料）调调pH pH 调整温度调整温度 2）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。）稳定期细胞数目及产物积累达到最高。第二十四页，讲稿共八十五页哦衰亡期衰亡期(decline phase)细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降，出细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降，出现了现了“负生长负生长”。
24、其中有一段时间，活菌数呈几何级数下。其中有一段时间，活菌数呈几何级数下降，故有人称之为降，故有人称之为“对数死亡阶段对数死亡阶段”。这一阶段的细胞，有的开始自溶，产生或释放出一些这一阶段的细胞，有的开始自溶，产生或释放出一些产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。菌体细胞产物，如氨基酸、转化酶、外肽酶或抗生素等。菌体细胞也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有的细也呈现多种形态，有时产生畸形，细胞大小悬殊，有的细胞内多液泡，革兰氏染色反应的阳性菌变成阴性反应等。胞内多液泡，革兰氏染色反应的阳性菌变成阴性反应等。第二十五页，讲稿共八十五页哦不是所有细胞均处于完全相同的生理状态，因此，在细
25、菌生长的整不是所有细胞均处于完全相同的生理状态，因此，在细菌生长的整个周期，细菌数和培养时间，往往是一条缓慢上升以后又逐渐下降个周期，细菌数和培养时间，往往是一条缓慢上升以后又逐渐下降的曲线。的曲线。认识和掌握细菌生长曲线，对发酵生产的指导意义：认识和掌握细菌生长曲线，对发酵生产的指导意义：1）计算生长速率和代时；）计算生长速率和代时；2）不同生长期的细胞在结构和生理上可能有很大差别，了解生长曲线，）不同生长期的细胞在结构和生理上可能有很大差别，了解生长曲线，就能根据需要进取样和收获；就能根据需要进取样和收获；3）不同的生长期理化因子对微生物的影响可能不同。对数生长期的细胞）不同的生长期理化因
26、子对微生物的影响可能不同。对数生长期的细胞较为一致，因此常用于研究细胞的新陈代谢。较为一致，因此常用于研究细胞的新陈代谢。第二十六页，讲稿共八十五页哦三、连续培养三、连续培养（continuous culture）分批培养分批培养（batch culture）：将微生物置于一定容积：将微生物置于一定容积的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。不再的定量的培养基中培养，培养基一次性加入。不再补充和更换，最后一次性收获。补充和更换，最后一次性收获。连续培养连续培养（continuous culture）：在微生物培养的过：在微生物培养的过程中，不断供给新鲜的营养液，同时排除含菌体及代程中，不断供给
27、新鲜的营养液，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于对数谢产物的发酵液，让培养的微生物长时间地处于对数生长期。生长期。连续培养连续培养理论基础理论基础：基于对典型生长曲线中稳定期形：基于对典型生长曲线中稳定期形成原因的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而成原因的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而发展出连续培养技术。发展出连续培养技术。第二十七页，讲稿共八十五页哦原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，一方面原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌，另一方面以溢流方式流出培养液，以一定的速度流进新鲜培养基并
28、搅拌，另一方面以溢流方式流出培养液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。状态和稳定的生长速率。单批培养单批培养 恒浊法恒浊法恒化法恒化法 单批培养单批培养连续培养连续培养时间时间连续流入连续流入新鲜培养液新鲜培养液lg细胞数（个细胞数（个/ml）连续培养连续培养 连续培养原理连续培养原理第二十八页，讲稿共八十五页哦概念：概念：通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续培养方法。续培养方法。原理原理：调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速
29、度调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速度来来维持菌浓度不变维持菌浓度不变,即浊度不变即浊度不变。采用。采用光电装置光电装置检测培养检测培养容器中的浊度容器中的浊度，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培养基的流速。度降低，则减慢培养基的流速。特点：特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长；但基质过量，微生物始终以最高速率进行生长；但工艺复杂，烦琐。工艺复杂，烦琐。连续培养技术连续培养技术恒浊连续培养恒浊连续培养使用范围：使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行的用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，如乳酸、乙
30、醇等。某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。第二十九页，讲稿共八十五页哦连续培养技术连续培养技术恒化连续培养恒化连续培养概念概念：以恒定流速使营养物质浓度恒定并保持细菌生长以恒定流速使营养物质浓度恒定并保持细菌生长速率恒定，速率恒定，使微生物始终在低于其最高生长速率下进行使微生物始终在低于其最高生长速率下进行生长繁殖生长繁殖的方法。的方法。原理：原理：通过控制某一种营养物浓度通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、生长（如碳、氮源、生长因子等）因子等），使其始终成为生长限制因子，而达到控，使其始终成为生长限制因子，而达到控制培养液流速保持不变，制培养液流速保持不变，细菌的生长速率将取决于限细菌的生长速率
31、将取决于限制性因子的浓度。制性因子的浓度。特点：特点：维持营养成分的维持营养成分的亚适量亚适量，控制微生物生长速率。，控制微生物生长速率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。最高菌体产量。应用范围：应用范围：实验室科学研究实验室科学研究第三十页，讲稿共八十五页哦装置装置控制对象控制对象培养基培养基培养基培养基流速流速生长生长速率速率产物产物应用应用范围范围恒恒浊器器菌体密度菌体密度（内控制）（内控制）无限制生无限制生长因子因子不恒定不恒定最高最高大量菌体或大量菌体或与菌体形成与菌体形成相平行的相平行的产物物生生产为主主恒化器
32、恒化器培养基流速培养基流速（外控制）（外控制）有限制生有限制生长因子因子恒定恒定低于最高低于最高不同生不同生长速速率的菌体率的菌体实验室室为主主恒浊器恒化器的比较恒浊器恒化器的比较第三十一页，讲稿共八十五页哦连续发酵（连续发酵（continuous fermentation）连续培养在生产上的应用，相对于单批发酵而言。连续培养在生产上的应用，相对于单批发酵而言。优点：优点：缺点：缺点：连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月 1年。年。缩短发酵周期，提高设备利用率；缩短发酵周期，提高设备利用率；便于自动控制；便于自动控制；降低动力消耗
33、及体力劳动强度；降低动力消耗及体力劳动强度；产品质量较稳定。产品质量较稳定。p杂菌污染杂菌污染p菌种退化菌种退化p营养物利用率低于单批培养营养物利用率低于单批培养第三十二页，讲稿共八十五页哦在分批培养中，各个细胞的生理状态、代谢活动并不完在分批培养中，各个细胞的生理状态、代谢活动并不完全一样。为了解决这一问题，就必须设法使群体处于同全一样。为了解决这一问题，就必须设法使群体处于同一发育阶段，使群体和个体行为变得一致，因而发展了一发育阶段，使群体和个体行为变得一致，因而发展了单细胞的同步培养技术。单细胞的同步培养技术。同步培养法同步培养法synchronous culture：能使培养的微生：能
34、使培养的微生物处于比较一致的生长发育阶段上的培养方法物处于比较一致的生长发育阶段上的培养方法。同步生长同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状态，称为同步生长进行分裂的状态，称为同步生长（synchronous growth），进行同步分裂的细胞称为，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。同步细胞。同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，同步细胞群体在任何一时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理彼此间形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料。学和生物化学等研究的
35、良好材料。四、同步培养四、同步培养第三十三页，讲稿共八十五页哦获得同步生长的方法：获得同步生长的方法：获得同步生长的方法主要有两类：获得同步生长的方法主要有两类：环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等，造成与正常细胞周期不环境条件诱导法：变换温度、光线、培养基等，造成与正常细胞周期不同的周期变化。同的周期变化。选择法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择，不影响细胞代选择法：选择性过滤、梯度离心。物理方法，随机选择，不影响细胞代谢。谢。第三十四页，讲稿共八十五页哦Helmstetter-Cummings 法法原理：原理：一些细菌细胞会紧紧粘附于硝酸纤维微孔滤膜上。一些细菌细胞会紧紧粘附于
36、硝酸纤维微孔滤膜上。步骤：步骤：菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始洗脱液以新鲜培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始洗脱液后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞，即为同步培养。后就可以得到刚刚分裂下来的新生细胞，即为同步培养。第三十六页，讲稿共八十五页哦调整生理条件的同步法（诱导法）调整生理条件的同步法（诱导法）温度调整法温度调整法 将微生物的培养温度控制在亚适温度条件下一段时将微生物的培养温度控制在亚适温度条件下一段时间，使细胞的生长在分裂前不久的阶段稍微受到抑制，然后将培间，使细胞的生长在分裂前不
37、久的阶段稍微受到抑制，然后将培养温度提高或降低到最适生长温度，大多数细胞就会进行同步分养温度提高或降低到最适生长温度，大多数细胞就会进行同步分裂。裂。营养条件调整法营养条件调整法 即控制营养物的浓度或培养基的组成以达到即控制营养物的浓度或培养基的组成以达到同步生长。例如限制碳源或其他营养物，使细胞只能一次分裂同步生长。例如限制碳源或其他营养物，使细胞只能一次分裂而不能继续生长，从而获得了刚分裂的细胞群体，然后再转入而不能继续生长，从而获得了刚分裂的细胞群体，然后再转入适宜的培养基中，它们例进入了同步生长。适宜的培养基中，它们例进入了同步生长。用最高稳定期的培养物接种用最高稳定期的培养物接种抑制
38、抑制DNADNA合成法合成法利用代谢抑制剂阻碍利用代谢抑制剂阻碍DNADNA合成相当一段时间，然后再解除其抑制，也合成相当一段时间，然后再解除其抑制，也可达到同步化的目的。试验证明：氨甲蝶呤可达到同步化的目的。试验证明：氨甲蝶呤、5-5-氟脱氧尿苷、羟氟脱氧尿苷、羟基尿素、胸腺苷、脱氧腺苷和脱氧鸟苷等，对细胞基尿素、胸腺苷、脱氧腺苷和脱氧鸟苷等，对细胞DNADNA合成的同合成的同步化均有作用。步化均有作用。第三十七页，讲稿共八十五页哦第三节第三节 真菌的生长真菌的生长 一、菌丝的生长繁殖一、菌丝的生长繁殖 菌菌丝丝的的生生长长是是顶顶端端生生长长，菌菌丝丝各各个个部部分分都都有有极极性性之之分
39、分，即即位于前端的为幼龄菌丝，位于后面的为老龄菌丝。位于前端的为幼龄菌丝，位于后面的为老龄菌丝。菌菌丝丝生生长长与与营营养养有有关关，营营养养丰丰富富则则分分支支点点与与菌菌丝丝生生长长顶顶端端的的距距离离短短，即即分分支支多多而而频频繁繁；营营养养贫贫乏乏分分支支点点同同菌菌丝丝生生长长顶顶端端距距离离长长，即即分分支支少少。菌菌丝丝在在固固体体培培养养基基或或在在液液体体培培养养中中静静止止培培养时形成菌落，在液体培养中振荡培养时则形成菌丝球。养时形成菌落，在液体培养中振荡培养时则形成菌丝球。第三十九页，讲稿共八十五页哦二、孢子生长二、孢子生长 无性孢子繁殖无性孢子繁殖孢子的生长包括孢子的
40、生长包括:孢子肿胀（外源肿胀，不需营养；内源肿胀，需要营养）孢子肿胀（外源肿胀，不需营养；内源肿胀，需要营养）萌发管形成萌发管形成菌丝生长。菌丝生长。有性孢子繁殖有性孢子繁殖第一阶段是质配（第一阶段是质配（plasmogamy）第二阶段为核配（第二阶段为核配（karyogamy）第三阶段是减数分裂（第三阶段是减数分裂（meiosis）第四十页，讲稿共八十五页哦丝状微生物的群体生长丝状微生物的群体生长丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中震荡培养丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中震荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝体通过断裂繁殖不形成产孢结构。或深层通气加搅拌培养，菌丝体通过断
41、裂繁殖不形成产孢结构。可以用菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以可以用菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲线。可分为三个阶段：可分为三个阶段：1、生长停滞期、生长停滞期2、迅速生长期、迅速生长期3、衰退期、衰退期第四十一页，讲稿共八十五页哦1、生长停滞期、生长停滞期:造成生长停滞的原因一是孢子萌发前真正的停滞状造成生长停滞的原因一是孢子萌发前真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。2、迅速生长期、迅速生长期:菌丝体干重迅速增加，其立方根与时间呈直线菌丝体干重迅
42、速增加，其立方根与时间呈直线关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对数生长期。生长主关系，菌丝干重不以几何级数增加，没有对数生长期。生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。3、衰退期、衰退期:菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。有些菌级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的空泡。有些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。丝体还会发生
43、自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。丝状微生物的群体生长丝状微生物的群体生长第四十二页，讲稿共八十五页哦第四节第四节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要的微生物，控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要的微生物，在实际应用中具有重要的意义。在实际应用中具有重要的意义。抑制抑制(Inhibition)：生长停止，但不死亡；生长停止，但不死亡；死亡死亡(Death)：生长能力不可逆丧失；生长能力不可逆丧失；防腐防腐(Antisepsis)：防止或抑制霉腐微生物防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上在食品等物质上的生长；的生长；化疗化疗(Chemothera
44、py)：杀死或抑制宿主体内的病原微生物；杀死或抑制宿主体内的病原微生物；消毒消毒(Disinfection)：杀死或灭活病原微生物（杀死或灭活病原微生物（营养体细胞营养体细胞）；）；灭菌灭菌(Sterilization)：杀死包括芽孢在内的所有微生物；杀死包括芽孢在内的所有微生物；第四十三页，讲稿共八十五页哦防腐防腐antisepsis一种抑菌作用，利用某些理化因子，使物体内外的微生物暂时处于不生长一种抑菌作用，利用某些理化因子，使物体内外的微生物暂时处于不生长繁殖但又未死亡的状态。这是一种防止食品腐败和其他物质霉变的技术措繁殖但又未死亡的状态。这是一种防止食品腐败和其他物质霉变的技术措施。如
45、低温、干燥、盐腌、糖渍等等。施。如低温、干燥、盐腌、糖渍等等。消毒消毒disinfection是指杀死或消除所有病原微生物的措施，可达到防止传染病传播是指杀死或消除所有病原微生物的措施，可达到防止传染病传播的目的。例如将物体煮沸的目的。例如将物体煮沸10 min10 min，就可杀死病原菌的营养体，但绝非就可杀死病原菌的营养体，但绝非杀死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物体表面的消毒。利用消毒杀死所有的芽孢，常用于牛奶、食品以及某些物体表面的消毒。利用消毒剂剂（disinfectant），），也可进行皮肤、体膜或体内的处理。也可进行皮肤、体膜或体内的处理。第四十四页，讲稿共八十五页哦灭菌灭
46、菌sterilization是指用物理或化学因子，杀灭物体中的所有活微生物，包括最耐热的是指用物理或化学因子，杀灭物体中的所有活微生物，包括最耐热的细菌芽孢。这是一种彻底的杀菌措施。通过灭菌的物品不再存在任何细菌芽孢。这是一种彻底的杀菌措施。通过灭菌的物品不再存在任何有生命的有机体。有生命的有机体。化学治疗化学治疗chemotherapy是指利用某些具有选择毒性的化学药物是指利用某些具有选择毒性的化学药物(如磺胺如磺胺)或抗生素，对或抗生素，对生物体的深部感染进行治疗，可以有效地消除宿主体内的病原生物体的深部感染进行治疗，可以有效地消除宿主体内的病原体，但对宿主却没有或基本上没有损害。体，但对
47、宿主却没有或基本上没有损害。第四十五页，讲稿共八十五页哦一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质化学物质的抗微化学物质的抗微生物能力的测定生物能力的测定液体培养法液体培养法最低抑制浓度（最低抑制浓度（minimum inhibitory Concentration （MIC）实验实验平板培养法平板培养法抑菌圈（抑菌圈（zone of inhibition）试验试验第四十六页，讲稿共八十五页哦微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质抗微生物剂抗微生物剂抑菌：抑菌：抑菌剂抑菌剂(Bacteriostatic agent)杀菌杀菌杀菌剂杀菌剂(
48、Bactericide)溶菌剂溶菌剂(Bacteriolysis)待测化学物质待测化学物质 对数生长培养物对数生长培养物定时测定总菌数和活菌数定时测定总菌数和活菌数第四十七页，讲稿共八十五页哦 类型 名称及使用方法 作用原理 应用范围 醇类醇类70%75%乙醇乙醇脱水、蛋白质脱水、蛋白质变性变性皮肤、器皿皮肤、器皿 醛类醛类0.5%10%甲醛甲醛2%戊二醛（戊二醛（pH=8）36%甲醛溶液（甲醛溶液（6 ml/m3）高锰酸钾适量产气熏蒸高锰酸钾适量产气熏蒸 蛋白质变性蛋白质变性房间、物品消毒（不适合房间、物品消毒（不适合食品厂）食品厂）酚类酚类3%5%石炭酸石炭酸 0.51%2%来苏儿来苏儿3
49、%5%来苏儿来苏儿破坏细胞膜、破坏细胞膜、蛋白质变性蛋白质变性桌面、地面、器具桌面、地面、器具皮肤消毒皮肤消毒皮肤皮肤地面、器具地面、器具氧化剂氧化剂0.1%高锰酸钾高锰酸钾3%过氧化氢过氧化氢0.2%0.5%过氧乙酸过氧乙酸氧化蛋白质活氧化蛋白质活性基团，酶失性基团，酶失活活皮肤、尿道、水果、蔬菜皮肤、尿道、水果、蔬菜皮肤、物品表面皮肤、物品表面皮肤、塑料、玻璃、人造皮肤、塑料、玻璃、人造纤维、水果、蔬菜等纤维、水果、蔬菜等常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用第四十八页，讲稿共八十五页哦常用的消毒防腐剂及其应用常用的消毒防腐剂及其应用类型类型 名称及使用方法名称及使用方法 作用原
50、理作用原理 应用范围应用范围重金重金属盐属盐类类0.05%0.1%升汞升汞2%红汞红汞0.1%1%硝酸银硝酸银0.1%0.5%硫酸铜硫酸铜蛋白质变性、酶失活蛋白质变性、酶失活变性、沉淀蛋白变性、沉淀蛋白蛋白质变性、酶失活蛋白质变性、酶失活非金属器皿非金属器皿皮肤、粘膜、伤口皮肤、粘膜、伤口皮肤、新生儿眼睛皮肤、新生儿眼睛防治植物病害防治植物病害表面表面活性活性剂剂0.05%0.1%新洁尔灭新洁尔灭0.05%0.1%杜灭芬杜灭芬蛋白变性、破坏细胞膜蛋白变性、破坏细胞膜皮肤、粘膜、器械皮肤、粘膜、器械皮肤、金属、棉织皮肤、金属、棉织品、塑料品、塑料卤素卤素及其及其化合化合物物0.20.5mg/L氯