第四章微生物生长及控制课件.ppt

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1、第4章 微生物的生长 4.1 微生物生长的概念微生物生长的概念 生长：生长：微生物个体重量的增加和体积增微生物个体重量的增加和体积增 大的现象。大的现象。繁殖：繁殖：单细胞生物细胞数目的增多；多单细胞生物细胞数目的增多；多细胞生物通过形成有性、无性孢子使个细胞生物通过形成有性、无性孢子使个体数目增多体数目增多.生长是一个逐步发生的生长是一个逐步发生的量变量变过程；过程；繁殖是一个产生新的生命个体的繁殖是一个产生新的生命个体的质变质变过程。过程。生长、繁殖生长、繁殖就是保证微生物获得巨大数量就是保证微生物获得巨大数量的必要前提，的必要前提，没有一定的数量就等于没有没有一定的数量就等于没有微生物的

2、存在。微生物的存在。微生物生长一般指微生物生长一般指群体生长群体生长群体生长群体生长=个体生长个体生长+个体繁殖个体繁殖“以数取胜以数取胜”或或“以量取胜以量取胜”一个微生物细胞一个微生物细胞合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。如果同化作用的速度超过了异化作用如果同化作用的速度超过了异化作用个体的总量（重量、体积、大小）个体的总量（重量、体积、大小）就不断增加。就不断增加。如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就会发生繁殖，引起个体数目的增加。度后就会发生繁殖，引起个体数目的增加。群体内各

3、个个体的进一步生长群体内各个个体的进一步生长群体的生长群体的生长4.2 微生物生长量的测定微生物生长量的测定 4.2.1 测生长量：测生长量：适合于所有的微生物适合于所有的微生物 一、直接法一、直接法n n测体积（测体积（在刻度离心管中测沉降量）在刻度离心管中测沉降量）n n称干重称干重（10101212细菌细胞约细菌细胞约细菌细胞约细菌细胞约1g1g，只适合菌体浓度较高，只适合菌体浓度较高，只适合菌体浓度较高，只适合菌体浓度较高且不含杂质的样品）且不含杂质的样品）且不含杂质的样品）且不含杂质的样品）n n菌体内重要组成测定法菌体内重要组成测定法含N量法DNA/RNA法叶绿素法测体积测体积:在

4、刻度离心管中测沉降量在刻度离心管中测沉降量.11二、间接法二、间接法n n比浊法比浊法：用光密度（用光密度（用光密度（用光密度（ODOD450-650nm450-650nm ）表示菌悬液的浓度）表示菌悬液的浓度）表示菌悬液的浓度）表示菌悬液的浓度 测含氮量测含氮量n n生理指标法生理指标法 测含碳量测含碳量 其它其它 比浊法比浊法:分光光度法分光光度法测浊度测浊度4.2.2 计数法计数法比例计数法比例计数法血球计数法血球计数法直接法直接法间接法间接法液体稀释法液体稀释法平板菌落计数法平板菌落计数法(用计数板在显微镜下观察计数用计数板在显微镜下观察计数)适合于单细胞微生物适合于单细胞微生物直接法

5、：直接法：计数法计数法（如：血球计数板法、细胞计数板）（如：血球计数板法、细胞计数板）缺点：缺点：死活细胞都有死活细胞都有 用染色剂可区别死活用染色剂可区别死活 酵母用美蓝酵母用美蓝 细菌用丫叮橙（紫外光）细菌用丫叮橙（紫外光）间接法：间接法：液体稀释法液体稀释法 一一些些厌厌氧氧菌菌在在普普通通平平板板生生长长不不好好，可可以以用液体稀释法用液体稀释法，液体样品，液体样品10极差稀释极差稀释间接法：间接法：平板菌落计数法（活菌）平板菌落计数法（活菌）好氧菌使用较好好氧菌使用较好 操作同稀释分离过程操作同稀释分离过程 计数结果比直接计数低计数结果比直接计数低 操作烦琐操作烦琐 水中微生物测定4

6、.3 微生物的群体生长规律微生物的群体生长规律4.3.1 单细胞微生物的典型生长曲线单细胞微生物的典型生长曲线4.3.2 微生物的连续培养微生物的连续培养4.3.3 同步生长同步生长4.3.1 单细胞微生物的典型生长曲线单细胞微生物的典型生长曲线n n单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌n n其群体生长是以群体中细胞数量的增其群体生长是以群体中细胞数量的增加来表示的加来表示的典型生长曲线典型生长曲线n n典型生长曲线：典型生长曲线：少少量量菌菌种种接接种种到到一一恒恒定定容容积积的的液液体体培培养养基基中中，提提供供最最适适培培养养条条件件培培养养，定定时时测测定定

7、培培养养液液中中的的细细胞胞数数，以以培培养养时时间间为为横横座座标标，以以细细胞胞数数的的对对数数或或生生长长速速率率为为纵纵座标作图座标作图。典型指它只适合单细典型指它只适合单细胞微生物胞微生物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：延滞延滞期，对数期，稳定期和衰亡期期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期等四个生长时期根据微生物的生长速率常数根据微生物的生长速率常数,即每小时的分裂代数（即每小时的分裂代数（R）的不同。）的不同。典型生长曲线典型生长曲线延滞期延滞期指数期指数期衰亡期衰亡期稳定期稳定期1、延滞期、延滞期(lag phase)(lag phase)（缓

8、慢期、停滞期、调整期、适应期）（缓慢期、停滞期、调整期、适应期）1）现象：）现象：活菌数没增加，活菌数没增加，曲线平行于横轴曲线平行于横轴2）出现延滞期的原因）出现延滞期的原因 把细菌接种到新鲜的培养基中培养把细菌接种到新鲜的培养基中培养时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数时，并不立即进行分裂繁殖，细菌增殖数为，这时为，这时需要合成多种酶，辅酶和某些需要合成多种酶，辅酶和某些中间代谢产物，要经过一个调整和适应过中间代谢产物，要经过一个调整和适应过程程。3）生理特性）生理特性 分裂迟缓，代谢活跃分裂迟缓，代谢活跃分裂迟缓，代谢活跃分裂迟缓，代谢活跃 （1 1 1 1）生长速率常数等于零（）生长速

9、率常数等于零（）生长速率常数等于零（）生长速率常数等于零（R=0R=0）。（2 2）菌体内物质的重量明显增加，菌体体积增大，）菌体内物质的重量明显增加，菌体体积增大，）菌体内物质的重量明显增加，菌体体积增大，）菌体内物质的重量明显增加，菌体体积增大，杆菌明显伸长。杆菌明显伸长。杆菌明显伸长。杆菌明显伸长。（3 3 3 3）含量增加）含量增加）含量增加）含量增加（4 4）代谢机能活跃，易产生大量的诱导酶）代谢机能活跃，易产生大量的诱导酶）代谢机能活跃，易产生大量的诱导酶）代谢机能活跃，易产生大量的诱导酶 （5 5）延滞期末期和对数期前期的细胞，）延滞期末期和对数期前期的细胞，）延滞期末期和对数期

10、前期的细胞，）延滞期末期和对数期前期的细胞，对不良条件对不良条件对不良条件对不良条件的抵抗力减低的抵抗力减低的抵抗力减低的抵抗力减低。4）影响延滞期长短的因素）影响延滞期长短的因素（1）菌种本身（）菌种本身（代时短，延滞期短代时短，延滞期短）细菌、酵母菌的延滞期较短细菌、酵母菌的延滞期较短 霉菌次之霉菌次之 放线菌最长放线菌最长（2）接种龄）接种龄 即即“种子种子”的群体生长年龄，即处在生的群体生长年龄，即处在生长曲线上的长曲线上的哪一个阶段，这是一种生理年哪一个阶段，这是一种生理年龄。龄。（3）接种量：）接种量：一般接种量大，则延滞期短。一般接种量大，则延滞期短。发酵工业上一般采用发酵工业上

11、一般采用1/101/10的接种量的接种量（4）培养基成分：）培养基成分：接种到营养丰富的天然培接种到营养丰富的天然培养基中的微生物养基中的微生物延滞期短。延滞期短。5 5）缩短延滞期的意义和方法）缩短延滞期的意义和方法n n在在发酵工业上发酵工业上需设法尽量缩短延迟期需设法尽量缩短延迟期n n接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄接种对数生长期的菌种，采用最适菌龄n n加大接种量加大接种量加大接种量加大接种量n n用与培养菌种相同组分的培养基用与培养菌种相同组分的培养基用与培养菌种相同组分的培养基用与培养菌种相同组分的培养基n n

12、选用繁殖快的菌种选用繁殖快的菌种选用繁殖快的菌种选用繁殖快的菌种n n在在食品工业上，食品工业上，尽量在此期进行消毒或灭菌尽量在此期进行消毒或灭菌2、指数期、指数期（对数期）（对数期）（对数期）（对数期）1 1）现象：）现象：细胞数目以几何级数增加，其对细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。数与时间呈直线关系。2 2）生理特性：）生理特性：R R最大，最大，G G（代时）最短（代时）最短 细胞代谢活动比较稳定，菌体内各种成分最细胞代谢活动比较稳定，菌体内各种成分最均匀，生理特性较一致。均匀，生理特性较一致。酶活力最高，酶系活跃，代谢旺盛酶活力最高，酶系活跃，代谢旺盛 活菌数几乎接近于

13、总菌数活菌数几乎接近于总菌数指数期的细胞是进行生理、代谢、遗传等研究的最好材料。指数期的细胞是进行生理、代谢、遗传等研究的最好材料。3 3）指数期细胞高速生长的原因：）指数期细胞高速生长的原因：细胞完成生理调整，基质营养和环境适细胞完成生理调整，基质营养和环境适宜宜 ，且代谢产物还不足以影响生长。，且代谢产物还不足以影响生长。4 4）影响指数期长短的因素：）影响指数期长短的因素：菌种菌种 营养成分营养成分 营养物浓度营养物浓度 培养温度培养温度营养物浓度与对数期生长速率和产量的营养物浓度与对数期生长速率和产量的影响影响n n作用方式作用方式作用方式作用方式：影响微生物影响微生物影响微生物影响微

14、生物的生长速率的生长速率的生长速率的生长速率和总生长量和总生长量和总生长量和总生长量n n生长限制因生长限制因生长限制因生长限制因子子子子：凡是处：凡是处：凡是处：凡是处于较低浓度于较低浓度于较低浓度于较低浓度范围内，可范围内，可范围内，可范围内，可影响生长速影响生长速影响生长速影响生长速率和菌体产率和菌体产率和菌体产率和菌体产量的营养物量的营养物量的营养物量的营养物8.0mg/ml6.0mg/ml4.0mg/ml2.0mg/ml1.0mg/ml0.5mg/ml0.2mg/ml0.1mg/ml只最大收只最大收获量受影响获量受影响生长速度和最大收生长速度和最大收获量受影响获量受影响时间5）应用意

15、义：）应用意义：由于此时期的菌种比较健壮，由于此时期的菌种比较健壮，生产上用生产上用作接种的最佳菌龄；作接种的最佳菌龄；发酵工业上发酵工业上尽量延长该期，以达到较高尽量延长该期，以达到较高的菌体密度的菌体密度 食品工业上食品工业上尽量使有害微生物不能进入尽量使有害微生物不能进入此期此期 是生理代谢及是生理代谢及遗传研究或进行染色、形遗传研究或进行染色、形态观察等态观察等的良好材料的良好材料。3、稳定期、稳定期(平衡期平衡期)1 1 1 1）生理特性：）生理特性：）生理特性：）生理特性：（1 1 1 1）R=0R=0R=0R=0，即新繁殖的细胞数等于衰亡的细胞数，即新繁殖的细胞数等于衰亡的细胞数

16、，即新繁殖的细胞数等于衰亡的细胞数，即新繁殖的细胞数等于衰亡的细胞数（2 2 2 2）细胞质内开始积累细胞贮存物。）细胞质内开始积累细胞贮存物。）细胞质内开始积累细胞贮存物。）细胞质内开始积累细胞贮存物。多数产芽孢菌多数产芽孢菌多数产芽孢菌多数产芽孢菌在此期产生芽孢。在此期产生芽孢。在此期产生芽孢。在此期产生芽孢。（3 3 3 3）产生更多的代谢产物。放线菌的抗生素在此阶）产生更多的代谢产物。放线菌的抗生素在此阶）产生更多的代谢产物。放线菌的抗生素在此阶）产生更多的代谢产物。放线菌的抗生素在此阶段大量形成。段大量形成。段大量形成。段大量形成。（4 4 4 4）如果要收获菌体，应在此阶段收获，因

17、此阶段）如果要收获菌体，应在此阶段收获，因此阶段）如果要收获菌体，应在此阶段收获，因此阶段）如果要收获菌体，应在此阶段收获，因此阶段菌体细胞数量最多。菌体细胞数量最多。菌体细胞数量最多。菌体细胞数量最多。2）出现稳定期的原因：）出现稳定期的原因：营养的消耗营养的消耗营养物比例失调营养物比例失调有害代谢产物积累有害代谢产物积累pHpH值等理化条件不适值等理化条件不适3 3）应用意义：）应用意义：n n发酵生产形成的重要时期发酵生产形成的重要时期发酵生产形成的重要时期发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），（抗生素、氨基酸等），（抗生素、氨基酸等），（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，

18、提高产量，措施如下：生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：n n补充营养物质（补料）补充营养物质（补料）补充营养物质（补料）补充营养物质（补料）n n调调调调pH pH pH pH n n调整温度调整温度调整温度调整温度 n n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。4、衰亡期、衰亡期1）生理特点：）生理特点：R R0 0，活菌数明显下降。，活菌数明显下降。因细胞本身所产生的酶和代谢产物的作用，因细胞本身所产生的酶和代谢产物的作用，而使菌体分解死亡而使菌体分解死亡 ，有的开始自溶

19、。，有的开始自溶。有些微生物产生或释放对人类有用的抗生素，有些微生物产生或释放对人类有用的抗生素，氨基酸等次级代谢产物。氨基酸等次级代谢产物。芽孢开始释放芽孢开始释放。细胞出现多形态细胞出现多形态,大小不等的畸形大小不等的畸形,变成衰退变成衰退型。型。2 2）原因：）原因：菌体老化、生长环境进一步恶化菌体老化、生长环境进一步恶化3）影响因素）影响因素n n环境不利，分解代谢速度环境不利，分解代谢速度合成速度；合成速度；低温、隔绝空气（对好氧菌）均能延长低温、隔绝空气（对好氧菌）均能延长此时期。此时期。4.3.2 微生物的连续培养微生物的连续培养n n 连连续续培培养养又又称称开开放放培培养养，

20、是是相相对对于于上上述述绘绘制制典典型型生生长长曲曲线线时时所所采采用用的的那那种种单单批批培培养养或或密闭培养而言的。密闭培养而言的。n n原理：原理：通过认识稳通过认识稳 定期的到来，并采取定期的到来，并采取 相应的相应的有效措施：有效措施：反反“稳定期稳定期”的到来。的到来。一、定义：一、定义：连续培养指连续培养指在微生物培养的过程中，在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排不断地供给新鲜的营养物质，同时排除死菌体及代谢产物的发酵液，让培除死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生长期，养的微生物长时间地处于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性以利于

21、微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。处于某种稳定状态。连续培养是在研究生长曲线的基础上，通过认识连续培养是在研究生长曲线的基础上，通过认识稳定期到来的原因，并采取有效措施而实现的。稳定期到来的原因，并采取有效措施而实现的。一方面，以一定速度连续流进新鲜培养基，并立即搅拌均匀。一方面，以一定速度连续流进新鲜培养基，并立即搅拌均匀。另一方面，利用溢流的方式，以同样的流速不断流出培养物。另一方面，利用溢流的方式，以同样的流速不断流出培养物。动态平衡动态平衡 实现微生物连续培养的基本原则。实现微生物连续培养的基本原则。二、连续培养优缺点二、连续培养优缺点1、优点：、优点：1)高效：高效：简化了

22、操作简化了操作 2)自控：自控：便于各种仪表进行自动控制便于各种仪表进行自动控制 3)产品质量稳定：产品质量稳定：4)节约大量动力、人力、水和蒸汽节约大量动力、人力、水和蒸汽2、缺点、缺点：1)菌种易于退化；菌种易于退化；2)易于遭到杂菌污染；易于遭到杂菌污染；3)营养物利用率低于单批培养营养物利用率低于单批培养。连续发酵，一般只能维持数月连续发酵，一般只能维持数月 1年。年。三、连续培养的应用：连续发酵三、连续培养的应用：连续发酵n n酵母菌体的生产：单细胞蛋白酵母菌体的生产：单细胞蛋白SCPSCPn n乙醇、乳酸、丙酮、丁醇生产乙醇、乳酸、丙酮、丁醇生产n n石油脱蜡（解脂假丝酵母）、污水

23、石油脱蜡（解脂假丝酵母）、污水处理处理四、连续培养的分类四、连续培养的分类n n按控制方式按控制方式按控制方式按控制方式n n恒浊器（控制菌体密度恒浊器（控制菌体密度恒浊器（控制菌体密度恒浊器（控制菌体密度内控制）内控制）内控制）内控制）n n恒化器（培养液流速恒化器（培养液流速恒化器（培养液流速恒化器（培养液流速外控制）外控制）外控制）外控制）n n按培养器的级数按培养器的级数按培养器的级数按培养器的级数n n单级单级单级单级n n多级多级多级多级n n按细胞状态按细胞状态按细胞状态按细胞状态n n一般一般一般一般n n固定化细胞固定化细胞固定化细胞固定化细胞n n按用途按用途按用途按用途n

24、 n连续培养器（实验室）连续培养器（实验室）连续培养器（实验室）连续培养器（实验室）n n发酵罐（工厂）发酵罐（工厂）发酵罐（工厂）发酵罐（工厂）实现连续培养的方法实现连续培养的方法n n恒浊法：恒浊法：其原理是根据培养容器内微生物的其原理是根据培养容器内微生物的生长密度，用光电系统来检测培养液的浊度，生长密度，用光电系统来检测培养液的浊度，并进行控制的培养方法。并进行控制的培养方法。n n恒化法：恒化法：使培养液流速保持不变，微生物始使培养液流速保持不变，微生物始终在低于最高生长速率条件下进行生长繁殖终在低于最高生长速率条件下进行生长繁殖的培养方法，主要用于实验室的科学研究中的培养方法，主要

25、用于实验室的科学研究中恒浊器与恒化器的比较恒浊器与恒化器的比较装置装置控制对象控制对象培养培养基基培养培养基流基流速速生长速率生长速率产物产物应用范围应用范围恒恒 浊浊 器器菌体密度菌体密度（内控制）（内控制）无限无限制实制实质因质因子子不恒不恒定定最高速率最高速率大量菌体大量菌体或与菌体或与菌体相平行的相平行的代谢产物代谢产物生产为主生产为主恒恒 化化 器器培养基流培养基流速速（外控制）（外控制）有限有限制实制实质因质因子子 恒定恒定低于最高低于最高速率速率 不同生长不同生长速率的菌速率的菌体体实验室为实验室为主主44恒化器结构示意图恒化器结构示意图n n同步生长：同步生长：同步生长：同步生

26、长：一个细胞群体中各个一个细胞群体中各个一个细胞群体中各个一个细胞群体中各个细胞都在同一时间进行分裂的状细胞都在同一时间进行分裂的状细胞都在同一时间进行分裂的状细胞都在同一时间进行分裂的状态。态。态。态。n n同步细胞：同步细胞：同步细胞：同步细胞：进行同步分裂的细胞进行同步分裂的细胞进行同步分裂的细胞进行同步分裂的细胞。n n意义：意义：意义：意义：同步细胞群体任何时刻都同步细胞群体任何时刻都同步细胞群体任何时刻都同步细胞群体任何时刻都处在细胞周期的同一相，彼此间处在细胞周期的同一相，彼此间处在细胞周期的同一相，彼此间处在细胞周期的同一相，彼此间形态、生化特征都很一致，因而形态、生化特征都很

27、一致，因而形态、生化特征都很一致，因而形态、生化特征都很一致，因而是细胞学、生理学和生物化学等是细胞学、生理学和生物化学等是细胞学、生理学和生物化学等是细胞学、生理学和生物化学等研究的良好材料。研究的良好材料。研究的良好材料。研究的良好材料。4.3.3 同步生长同步生长时间同步生长和非同步生长同步培养的方法同步培养的方法n n1.1.1.1.选择法选择法选择法选择法 离心沉降分离法：离心沉降分离法：离心沉降分离法：离心沉降分离法：过滤分离法：过滤分离法：过滤分离法：过滤分离法：硝酸纤维素薄膜法：硝酸纤维素薄膜法：硝酸纤维素薄膜法：硝酸纤维素薄膜法：n n2.2.2.2.诱导法诱导法诱导法诱导法

28、 温度调整法温度调整法温度调整法温度调整法 营养条件调整法营养条件调整法营养条件调整法营养条件调整法 用最稳定期的培养物接种用最稳定期的培养物接种用最稳定期的培养物接种用最稳定期的培养物接种由于细胞个体间存在着差异，同步生长只能维持由于细胞个体间存在着差异，同步生长只能维持1至至2代，不能长久维持。代，不能长久维持。184.4 环境因素对微生物生环境因素对微生物生长的影响长的影响n n微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生微生物的一切生命活动都离不开环境，同一种微生物在不同的环境中会有不同的表现。物在

29、不同的环境中会有不同的表现。物在不同的环境中会有不同的表现。物在不同的环境中会有不同的表现。n n环境因子对微生物的影响大致有三种情况：环境因子对微生物的影响大致有三种情况：n n1.1.适应的环境适应的环境：微生物能正常进行生命活动：微生物能正常进行生命活动n n2.2.不适应的环境不适应的环境：微生物在这种环境中生命活：微生物在这种环境中生命活动受抑制或被迫暂时改变原有的特性。动受抑制或被迫暂时改变原有的特性。n n3.3.恶劣环境恶劣环境：微生物死亡或发生遗传变异。：微生物死亡或发生遗传变异。影响微生物生长的物理化学因素影响微生物生长的物理化学因素n n物理因素：物理因素：温度、水分、辐

30、射、气体、压温度、水分、辐射、气体、压力、超声波力、超声波n n化学因素：化学因素：酸、碱、氧化还原电位、化学酸、碱、氧化还原电位、化学药物等药物等n n生物因素：生物因素：寄生、互生、共生、拮抗等寄生、互生、共生、拮抗等有害微生物的控制有害微生物的控制防腐、消毒、灭菌防腐、消毒、灭菌1、防腐：、防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微利用理化因素完全抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生霉腐的措施，称为防腐。霉腐的措施，称为防腐。2、消毒：、消毒：采用较温和的理化因素，仅杀采用较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的死物体表面或内部的一部

31、分对人体有害的病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，病原菌，而对被处理物体基本无害的措施，称为消毒。称为消毒。3、灭菌（、灭菌（sterilization）采用强烈的理化因素使任何物体内采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，称为灭菌。繁殖能力的措施，称为灭菌。4.4.1 温度温度由于微生物的生命活动是由一系列生物化学反应组成的，由于微生物的生命活动是由一系列生物化学反应组成的，而这些反应受温度的影响极为明显。而这些反应受温度的影响极为明显。温度是影响微生物生长的最重要的因素之一温度是影响微生物生长的最重要的因素之一1、微生物微

32、生物三种温度类型三种温度类型 微生物生长的温度范围一般在微生物生长的温度范围一般在-10-100 -10-100 极端下限为极端下限为-30-30，极端上限，极端上限105-300 105-300 对于特定微生物，只能在一定温度范围内生对于特定微生物，只能在一定温度范围内生长，在这个范围内，每种微生物都有自己的长，在这个范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点生长温度三基点:即最低、最适、最高生长温度即最低、最适、最高生长温度 为什么最适温度不在最低与最高温度的中点？根据微生物的最适生长温度的不同，可根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为将微生物划为三个类型三个类型 n n低温型微生

33、物（嗜冷微生物）低温型微生物（嗜冷微生物）n n中温型微生物（嗜温微生物）中温型微生物（嗜温微生物）n n高温型微生物（嗜热微生物）高温型微生物（嗜热微生物）种类种类种类种类 适应范围适应范围适应范围适应范围 最适温度最适温度最适温度最适温度 分布分布分布分布 代表菌代表菌代表菌代表菌 嗜冷嗜冷嗜冷嗜冷微生物微生物微生物微生物 -1030-1030 10201020 地球两极、冷地球两极、冷地球两极、冷地球两极、冷库，海水库，海水库，海水库，海水 假单胞菌、酵假单胞菌、酵假单胞菌、酵假单胞菌、酵母、霉菌母、霉菌母、霉菌母、霉菌 嗜温嗜温嗜温嗜温微生物微生物微生物微生物 10451045 适温性

34、适温性适温性适温性20282028 土壤，植物体土壤，植物体土壤，植物体土壤，植物体 发酵菌、腐生发酵菌、腐生发酵菌、腐生发酵菌、腐生菌菌菌菌 体温性体温性体温性体温性37403740 人、畜人、畜人、畜人、畜 大肠杆菌、寄大肠杆菌、寄大肠杆菌、寄大肠杆菌、寄生菌生菌生菌生菌 嗜热嗜热嗜热嗜热微生物微生物微生物微生物 25852585 50555055 温泉、堆肥、温泉、堆肥、温泉、堆肥、温泉、堆肥、热水加热器热水加热器热水加热器热水加热器 梭菌、芽孢菌梭菌、芽孢菌梭菌、芽孢菌梭菌、芽孢菌、高温放线菌、高温放线菌、高温放线菌、高温放线菌 2、温度对微生物生长的影响机理、温度对微生物生长的影响机

35、理 影响酶活性。影响酶活性。影响细胞膜的流动性影响细胞膜的流动性。温度高，流动。温度高，流动性大，有利于物质的运输。性大，有利于物质的运输。影响物质的溶解度影响物质的溶解度。1）低温对微生物的影响）低温对微生物的影响 n n微生物对低温的敏感性较差微生物对低温的敏感性较差n n低温时低温时n n低温不能作为杀菌的手段。低温不能作为杀菌的手段。n n低温可以保存菌种。低温可以保存菌种。低温抑制生长；当温度升低温抑制生长；当温度升高时，抑制又可解除，功能又可恢复。高时，抑制又可解除，功能又可恢复。生长生长少数嗜冷菌少数嗜冷菌抑制抑制大多数微生物大多数微生物 呈休眠状态呈休眠状态死亡死亡少部分少部分

36、冻结过程中速度对冰晶形成的影响冻结过程中速度对冰晶形成的影响 缓慢冻结缓慢冻结缓慢冻结缓慢冻结，形成的冰晶大，对细胞损伤大；，形成的冰晶大，对细胞损伤大；，形成的冰晶大，对细胞损伤大；，形成的冰晶大，对细胞损伤大；快速冻结快速冻结快速冻结快速冻结，形成冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，形成冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，形成冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小，形成冰晶小、分布均匀，对细胞的损伤小 利用快速冻结可以对一些菌种进行利用快速冻结可以对一些菌种进行利用快速冻结可以对一些菌种进行利用快速冻结可以对一些菌种进行冻结保藏冻结保藏冻结保藏冻结保藏，一般情况，一般情况，一般情况，一般情况下在菌悬

37、液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对下在菌悬液中再加一些甘油、糖、牛奶、保护剂等可对菌种进行长期保藏。菌种进行长期保藏。菌种进行长期保藏。菌种进行长期保藏。4 可以短时间保藏，可以短时间保藏，-179 可长期保藏（十年）可长期保藏（十年）n n高温条件下高温条件下高温条件下高温条件下死亡死亡大部分大部分存活存活少数少数 （芽孢杆菌）芽孢杆菌）机理机理酶失活，蛋白质凝固、变性酶失活，蛋白质凝固、变性破坏细胞结构破坏细胞结构脂脂肪肪膜膜被被热热溶溶解解形形成成小小孔孔造造成成内含物泄露死亡内含物泄露

38、死亡具有对热有稳定性和抗热性的酶具有对热有稳定性和抗热性的酶嗜热微生物：嗜热微生物：能在高于能在高于45环境中进行代谢活动的微生物环境中进行代谢活动的微生物耐热微生物：耐热微生物：在在61.6经经30分钟尚能存活的微生物分钟尚能存活的微生物2）高温对微生物的影响）高温对微生物的影响热灭菌法热灭菌法是最常用的物理方法。高温可引起蛋白是最常用的物理方法。高温可引起蛋白质、核酸等活性大分子氧化或变性失质、核酸等活性大分子氧化或变性失活而导致微生物死亡。活而导致微生物死亡。干干热灭菌法菌法（1 1）焚烧法（焚烧法（incinerationincineration）：）：是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所

39、有的是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。生物质碳化。简单、彻底简单、彻底 如接种环、镊子、如接种环、镊子、传染病人衣物传染病人衣物 （2 2）干燥热空气灭菌法干燥热空气灭菌法 将物品放入烘箱内，然后升温至将物品放入烘箱内，然后升温至150150170 170 ，维持，维持1 12 2小时。小时。适用于玻璃、陶瓷和金属物品灭菌适用于玻璃、陶瓷和金属物品灭菌 特点：特点：由于空气传热穿透力差，所以温度高、由于空气传热穿透力差，所以温度高、时间长。时间长。湿热法-用水或水蒸汽消毒、灭菌的方法 特点：特点：温度低、时间短、灭菌效果高温度低、时间短、灭菌效果高 原因：原因：蒸汽冷凝会放出潜热

40、；蒸汽冷凝会放出潜热；饱和水蒸汽穿透力强；饱和水蒸汽穿透力强；湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键结构。性，主要破坏氢键结构。湿热条件下 多数细菌和真菌的营养体在多数细菌和真菌的营养体在60，510分钟即死亡；分钟即死亡；l l酵母菌和真菌的孢子稍耐热，酵母菌和真菌的孢子稍耐热，80以上才会死亡；以上才会死亡；l l而细菌的芽孢一般在而细菌的芽孢一般在120，维持，维持15分钟才能杀死。分钟才能杀死。（1）常压法：）常压法：a 巴氏消毒法：巴氏消毒法：低温湿热消毒法低温湿热消毒法 低温长时法：低温长时法：63 30min63 30min处理牛奶理

41、牛奶 高温瞬时法高温瞬时法:72 15s72 15s处理牛奶理牛奶 超高温巴斯德灭菌法超高温巴斯德灭菌法 让液体食品停留在让液体食品停留在140140左右左右3-4s3-4s，急剧冷却至急剧冷却至7575，经匀质化后冷却至，经匀质化后冷却至2020。高温瞬间巴斯德消毒法的操作流程图高温瞬间巴斯德消毒法的操作流程图 b 煮沸消毒法煮沸消毒法 100 煮沸数分钟，饮用水消毒煮沸数分钟，饮用水消毒 c 间歇灭菌法间歇灭菌法 将待将待灭菌物品在菌物品在8080-100-100蒸煮蒸煮15-15-60min60min，冷却后搁置室温（冷却后搁置室温（28-28-3737）下过夜，并重复以上过程三）下过夜

42、，并重复以上过程三遍以上。遍以上。（2 2）加压法）加压法 利用水的沸点随水蒸气压力的利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到增加而上升，以达到100 100 以上高温灭菌的方法以上高温灭菌的方法。a 常规加压蒸汽灭菌法常规加压蒸汽灭菌法121121（0.1MPa0.1MPa）151520min 20min 11115 5 2020-3 30min0min。适用：耐高温物品，玻璃仪器、含水适用：耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品或不含水的物品 l l b 连续加压蒸汽灭菌法连续加压蒸汽灭菌法l又称又称“连消法连消法”l135140 加热加热5秒秒15秒，秒，保温保温5-10分分灭菌器

43、灭菌器培养基、试剂、耗材等的灭菌培养基、试剂、耗材等的灭菌 3)高温对培养基的影响及其防止措施高温对培养基的不利影响：高温对培养基的不利影响：1 1）会产生混浊或形成不溶性沉淀）会产生混浊或形成不溶性沉淀 2 2）营养成分被破坏（）营养成分被破坏（POPO4 4-3-3，葡萄糖）；，葡萄糖）；3 3）色泽加深（褐变如产生氨基糖等）；）色泽加深（褐变如产生氨基糖等）；4 4）改变培养基的）改变培养基的pHpH值（通常下降值（通常下降0.20.2）；5 5）形成有害物质，抑制微生物生长；）形成有害物质，抑制微生物生长；消除有害影响的措施消除有害影响的措施 采用特殊的加采用特殊的加热灭菌法菌法 过滤

44、除菌法除菌法 加入螯合加入螯合剂 l 3、温度与微生物生长的意义、温度与微生物生长的意义n n青霉素的生产青霉素的生产青霉素的生产青霉素的生产：培养：培养：培养：培养165165小时采用小时采用小时采用小时采用分段控制温度分段控制温度分段控制温度分段控制温度的方的方的方的方法，其青霉素产量比始终在法，其青霉素产量比始终在法，其青霉素产量比始终在法，其青霉素产量比始终在30 30 培养提高了培养提高了培养提高了培养提高了14.7%14.7%n n0h0h5h 305h 30：生长：生长：生长：生长 n n5h5h40h 25 40h 25：发酵：发酵：发酵：发酵n n40h-125h 20 40

45、h-125h 20：累积代谢产物：累积代谢产物：累积代谢产物：累积代谢产物n n125h-165h 25 125h-165h 25 n n酸奶生产酸奶生产n n菌种培养菌种培养 乳酸链球菌最适温度，乳酸链球菌最适温度，34n n发酵剂与酸奶发酵发酵剂与酸奶发酵 抑制杂菌，用抑制杂菌，用45n n生产后期生产后期 产香，产香，4 n n牛奶牛奶 收集收集 过滤过滤 均质均质 加热灭菌加热灭菌 冷却冷却 接种接种 培养培养 凝乳凝乳 冷藏（冷藏（4 24h）出售（货架期出售（货架期14天）天）n n注：保加利亚乳杆菌主要产香；乳链球菌产酸能力强，且能使乳糖转注：保加利亚乳杆菌主要产香；乳链球菌产酸

46、能力强，且能使乳糖转注：保加利亚乳杆菌主要产香；乳链球菌产酸能力强，且能使乳糖转注：保加利亚乳杆菌主要产香；乳链球菌产酸能力强，且能使乳糖转变为乳酸，但产香能力差变为乳酸，但产香能力差变为乳酸，但产香能力差变为乳酸，但产香能力差酸奶的生产工艺酸奶的生产工艺90 5374042 4h（保加利亚乳杆菌、乳酸（保加利亚乳杆菌、乳酸链球菌或嗜热链球菌）链球菌或嗜热链球菌）（复原奶）配料：配料：糖、香料糖、香料柠檬酸、柠檬酸、果汁果汁vv水分水分约占微生物细胞组成的约占微生物细胞组成的70-85%70-85%，环境中，环境中缺水时（干燥的环境）引起微生物细胞内蛋缺水时（干燥的环境）引起微生物细胞内蛋白质

47、的变性和盐类浓度的增高，白质的变性和盐类浓度的增高，抑制抑制微生物微生物的生长，甚至造成微生物的的生长，甚至造成微生物的死亡死亡。vv干燥对微生物的作用干燥对微生物的作用受环境温度、失水速度、受环境温度、失水速度、菌龄、微生物所处基质等条件的影响。菌龄、微生物所处基质等条件的影响。4.4.2 干燥（水活度）干燥（水活度）（湿度）（湿度）n n细菌生长所需的水分活度比酵母菌、霉菌高。细菌生长所需的水分活度比酵母菌、霉菌高。一般一般食品腐败菌食品腐败菌：Aw在在0.940.99之间。之间。酵母菌酵母菌：在：在0.880.94之间之间 霉菌霉菌：Aw最低为最低为0.80，但在，但在0.65 时，尚有

48、少数时，尚有少数干性霉菌生长。干性霉菌生长。n n当当Aw低于低于0.60时任何微生物都不能生长。时任何微生物都不能生长。n n因此，因此，干燥便成为一种很好的食品保藏方法。干燥便成为一种很好的食品保藏方法。不同微生物生长的最低不同微生物生长的最低a aw w微生物类群微生物类群微生物类群微生物类群最低最低最低最低a a a aw w w w微生物类群微生物类群微生物类群微生物类群最低最低最低最低a a a aw w w w细细细细菌菌菌菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌0.935-0.9600.935-0.960霉霉霉霉菌菌菌菌黄曲霉黄曲霉黄曲霉黄曲霉0.900.90枯草杆菌枯草杆菌枯草杆菌

49、枯草杆菌0.9500.950黑曲霉黑曲霉黑曲霉黑曲霉0.880.88沙门氏菌沙门氏菌沙门氏菌沙门氏菌0.9450.945青青青青 霉霉霉霉0.8-0.90.8-0.9赛氏杆菌赛氏杆菌赛氏杆菌赛氏杆菌0.9400.940灰绿曲霉灰绿曲霉灰绿曲霉灰绿曲霉0.780.78八叠球菌八叠球菌八叠球菌八叠球菌0.915-0.9300.915-0.930耐旱真菌耐旱真菌耐旱真菌耐旱真菌0.600.60微球菌微球菌微球菌微球菌0.9050.905酵酵酵酵母母母母酿酒酵母酿酒酵母酿酒酵母酿酒酵母0.940.94金葡球菌金葡球菌金葡球菌金葡球菌0.9000.900裂殖酵母裂殖酵母裂殖酵母裂殖酵母0.930.93嗜

50、盐杆菌嗜盐杆菌嗜盐杆菌嗜盐杆菌0.7500.750鲁氏酵母鲁氏酵母鲁氏酵母鲁氏酵母0.650.65vv干燥用于食品保藏的方法干燥用于食品保藏的方法可分为两类：可分为两类：vv自然干燥自然干燥（熏干、晒干、冷冻干燥）（熏干、晒干、冷冻干燥）vv人工干燥人工干燥 常压干燥如热风、喷雾、冻结、微波等常压干燥如热风、喷雾、冻结、微波等 真空干燥如真空和冷冻真空干燥真空干燥如真空和冷冻真空干燥食品的水分活性食品的水分活性n n新鲜食品原料新鲜食品原料：如鱼、肉、水果、蔬菜，均含：如鱼、肉、水果、蔬菜，均含较多水分，较多水分，AwAw多数在多数在0.980.980.990.99之间，适于多种之间，适于多种