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1、微生物学基础4单元四 微生物的生长与控制电子课件单元四 微生物的生长与控制学习目标学习目标学习目标学习目标1了解工业生产上常用的发酵技术。了解工业生产上常用的发酵技术。2理解微生物生长的测定方法、理化因素对微生物生长繁理解微生物生长的测定方法、理化因素对微生物生长繁殖的影响。殖的影响。3掌握微生物的生长规律及应用、有害微生物的控制方法掌握微生物的生长规律及应用、有害微生物的控制方法。项目一 微生物生长曲线的测定主要内容主要内容主要内容主要内容一、微生物的生一、微生物的生长二、微生物与二、微生物与环境境间的相互关系的相互关系三、微生物生三、微生物生长的的测定方法定方法四、工四、工业上常上常见的微
2、生物的微生物发酵方酵方式式一、微生物的生长一、微生物的生长（一）微生物生长的概念（一）微生物生长的概念 生长生长微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同化作用化作用 异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。繁殖繁殖生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新生命个体生长到一定阶段，通过特定方式产生新的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程的生命个体，即引起生命个体数量增加的生物学过程。发育发育从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简单到复从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简单到复杂、从量变到质变
3、的发展变化过程，这一过程称为发育。杂、从量变到质变的发展变化过程，这一过程称为发育。个体生长个体生长微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代微生物细胞个体吸收营养物质，进行新陈代谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。谢，原生质与细胞组分的增加为个体生长。群体生长群体生长群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、群体中个体数目的增加。可以用重量、体积、密度或浓度来衡量。（微生物的个体极小，所以常用群体生长密度或浓度来衡量。（微生物的个体极小，所以常用群体生长来反映个体生长的状况）个体生长来反映个体生长的状况）个体生长个体繁殖个体繁殖 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
4、个体繁殖一、微生物的生长一、微生物的生长（二）微生物的个体生长与同步生长（二）微生物的个体生长与同步生长 同步生长的概念：一个细胞群体中各个细胞都在同一同步生长的概念：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，进行同步分裂的细时间进行分裂的状态，称为同步生长，进行同步分裂的细胞称为同步细胞。胞称为同步细胞。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。彼此间形态、生化特征都很一致。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。造成环境条件
5、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。与正常细胞周期不同的周期变化。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。择，不影响细胞代谢。一、微生物的生长一、微生物的生长一、微生物的生长一、微生物的生长（三）单细胞微生物的生长规律（三）单细胞微生物的生长规律 单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌，其群体生长单细胞微生物主要包括细菌和酵母菌，其群体生长是以群体中细胞数量的增加来表示。是以群体中细胞数量的增加来表示。由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代，由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代，一个
6、世代所需的时间就是代时，代时也就是群体细胞数一个世代所需的时间就是代时，代时也就是群体细胞数目扩大一倍所需时间，有时也称为倍增时间。单位时间目扩大一倍所需时间，有时也称为倍增时间。单位时间内繁殖的代数成为生长速率。内繁殖的代数成为生长速率。生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分生长曲线代表了细菌在新的环境中从开始生长、分裂直至死亡的整个动态变化过程。裂直至死亡的整个动态变化过程。每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为过程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。四个时期。一、微生
7、物的生长一、微生物的生长 生长曲线：生长曲线：把少量的细菌接种到合适的液体培养基中，在适把少量的细菌接种到合适的液体培养基中，在适宜的条件下培养，定时取样测定单位体积的细胞数，宜的条件下培养，定时取样测定单位体积的细胞数，并绘制所得的曲线：以细菌细胞数目的对数作纵坐标，并绘制所得的曲线：以细菌细胞数目的对数作纵坐标，以培养时间为横坐标，得出细菌在生长过程中的曲线以培养时间为横坐标，得出细菌在生长过程中的曲线图。根据生长曲线的变化规律，可分为延迟期、对数图。根据生长曲线的变化规律，可分为延迟期、对数生长期、稳定期、衰亡期四个阶段。生长期、稳定期、衰亡期四个阶段。微生物生长曲线是用以描述微生物在一
8、定环境中微生物生长曲线是用以描述微生物在一定环境中进行生长、繁殖和死亡的规律。微生物生长曲线既可进行生长、繁殖和死亡的规律。微生物生长曲线既可作为生长状态的研究指数，又可作为控制发酵生产的作为生长状态的研究指数，又可作为控制发酵生产的理论依据。理论依据。一、微生物的生长一、微生物的生长微生物的生长规律微生物的生长规律 延滞期延滞期 对数生长期对数生长期 稳定期稳定期 衰亡期衰亡期 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细细胞胞数数目目的的对对数数一、微生物的生长一、微生物的生长 1 1、延迟期、延迟期 是微生物细胞进入新环境的适应时期，也是细胞调整其大分子是微生物细胞进入新环境的
9、适应时期，也是细胞调整其大分子和小分子物质的组成（包括酶和细胞结构成分）又称为调整期。和小分子物质的组成（包括酶和细胞结构成分）又称为调整期。微生物延迟期的长短以细菌、酵母较短，霉菌次之，放线菌最长。微生物延迟期的长短以细菌、酵母较短，霉菌次之，放线菌最长。其它名称：停滞期、调整期、适应期。其它名称：停滞期、调整期、适应期。现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。特点：生长速率常数特点：生长速率常数=0=0；细胞形态变大或增长；细胞内；细胞形态变大或增长；细胞内RNARNA特别特别是是rRNArRNA含量增高，原生质嗜碱性增强；合成代谢活跃（核糖体、酶含量增高，
10、原生质嗜碱性增强；合成代谢活跃（核糖体、酶类、类、ATPATP合成加快），易产生诱导酶；对外界不良条件敏感，（如合成加快），易产生诱导酶；对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素、化学药物、辐射等）氯化钠浓度、温度、抗生素、化学药物、辐射等）原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物。原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物。一、微生物的生长一、微生物的生长 影响延滞期长短的因素影响延滞期长短的因素 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一般较短。接种物菌龄接种物菌龄 ：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，甚至检：用对
11、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。查不到延迟期。接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业接种量：一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延迟期（发酵工业上一般采用上一般采用1/101/10的接种量）。的接种量）。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生长时短；接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期成培养基上生长时短；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使发酵培养基的成分与种子培养基接近。加长，所以发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接近
12、。对实践的指导意义：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；采取的缩短延迟期的措施有：采取的缩短延迟期的措施有：增加接种量；增加接种量；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；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。选用繁殖快的菌种。一、微生物的生长一、微生物的生长2 2、对数生长期、对数生长期现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。特点：（特点：（1 1）生长速率常数最大，即代时最短
13、；）生长速率常数最大，即代时最短；（2 2）细胞进行平衡生长，）细胞进行平衡生长，菌体大小、形态、生理特征等比较一致；菌体大小、形态、生理特征等比较一致；（3 3）代谢最旺盛；）代谢最旺盛；（4 4）细胞对理化因素较敏感）细胞对理化因素较敏感影响因素：（影响因素：（1 1）菌种；（）菌种；（2 2）营养成分；（）营养成分；（3 3）营养物浓度；）营养物浓度；（4 4）培养温度）培养温度对实践的指导意义：对实践的指导意义：由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产上用作接由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适菌龄；生产上用作接种的最佳菌龄；种的最佳菌龄；发酵工业上尽量延长该期，以达
14、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 食品工业上尽量防止微生物进入此期食品工业上尽量防止微生物进入此期 是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。一、微生物的生长一、微生物的生长 3 3、稳定期、稳定期 又称恒定期或最高生长期又称恒定期或最高生长期 特点：特点：新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的微生物的生长速生长速率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值；率处于动态平衡，培养物中的细胞数目达到最高值；细胞分裂速细胞分裂速度下降，开始积累内含物，产芽孢
15、的细菌开始产芽孢；度下降，开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽孢；此时期的微此时期的微生物开始生物开始合成次生代谢产物合成次生代谢产物，对于发酵生产来说，一般在稳定期的后期，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，是最佳的收获时期。产物积累达到高峰，是最佳的收获时期。产生原因：营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物的比例失调，如产生原因：营养物尤其是生长限制因子的耗尽；营养物的比例失调，如碳氮比不合适；有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）；物化条件碳氮比不合适；有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）；物化条件（pHpH、氧化还原势等）不合适。、氧化还原势等）不合适。对实践的指导意义
16、：对实践的指导意义：（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）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：长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料即流加）补充营养物质（补料即流加）；调；调pH pH；调整温度；调整温度 （2 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。一、微生物的生长一、微生物的生长 4 4、衰亡期、衰亡期 特点：特点：细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，细胞死亡数增加，死亡数大大超过新增殖的细胞数，群体中的活菌数目急剧下降，出现所谓的负生长。群体中的活菌数目急
17、剧下降，出现所谓的负生长。细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢细胞内颗粒更明显，细胞出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。开始释放。因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡、自溶等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。等，发生自溶的菌生长曲线表现为向下跌落的趋势。衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件衰亡期比其他各时期时间长，它的长短也与菌种和环境条件有关。有关。产生原因：生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大产生原因：生长条件的进一步恶化，使细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡
18、。大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡。一、微生物的生长一、微生物的生长 延迟期、对数生长期、稳定期、衰亡期是细菌细胞正常延迟期、对数生长期、稳定期、衰亡期是细菌细胞正常生长经过的各个生长期。酵母的生长情况基本相似。霉菌、生长经过的各个生长期。酵母的生长情况基本相似。霉菌、放线菌（菌丝状微生物）没有明显的对数生长期，特别是在放线菌（菌丝状微生物）没有明显的对数生长期，特别是在工业发酵过程中一般只经过三个阶段：生长停滞期（孢子萌工业发酵过程中一般只经过三个阶段：生长停滞期（孢子萌发或菌丝长出芽体）；迅速生长期（菌丝长出分枝，形成菌发或菌丝长出芽体）；迅速生长期（菌丝长出分枝，形成菌丝体，菌丝质量迅
19、速增加）；衰退期（菌丝质量下降，出现丝体，菌丝质量迅速增加）；衰退期（菌丝质量下降，出现空泡及自溶现象）。霉菌、放线菌不是单细胞繁殖，故此没空泡及自溶现象）。霉菌、放线菌不是单细胞繁殖，故此没有对数生长期。有对数生长期。二、微生物与环境间的相互关系二、微生物与环境间的相互关系（一）互生（一）互生1 1微生物间的互生关系微生物间的互生关系2 2人体肠道正常菌群人体肠道正常菌群（二）共生（二）共生1 1微生物间的共生关系微生物间的共生关系2 2微生物与植物间的共生关系微生物与植物间的共生关系3 3微生物与动物间的共生关系微生物与动物间的共生关系（三）寄生（三）寄生1 1微生物间的寄生关系微生物间的
20、寄生关系2 2微生物与植物间的寄生关系微生物与植物间的寄生关系3 3微生物与动物间的寄生关系微生物与动物间的寄生关系（四）拮抗（四）拮抗（五）捕食（五）捕食三、微生物生长的测定方法三、微生物生长的测定方法（一）生长量测定法（一）生长量测定法1 1体积测量法体积测量法2 2称干重法称干重法3 3比浊法比浊法4 4菌丝长度测量法菌丝长度测量法（二）微生物计数法（二）微生物计数法1 1血球计数板法血球计数板法2 2染色计数法染色计数法3 3液体稀释法液体稀释法4 4平板菌落计数法平板菌落计数法5 5试剂纸法试剂纸法6 6电子计数器法电子计数器法7 7薄膜过滤计数法薄膜过滤计数法8 8涂片染色法涂片染
21、色法9.9.比例计数法比例计数法三、微生物生长的测定方法三、微生物生长的测定方法（三）生理指标法（三）生理指标法1 1含氮量的测定含氮量的测定2 2含碳量的测定含碳量的测定3 3还原糖的测定还原糖的测定4 4氨基氮的测定氨基氮的测定5 5其他生理物质的测定其他生理物质的测定（四）快速微生物检测法（四）快速微生物检测法四、工业上常见的微生物发酵方式四、工业上常见的微生物发酵方式 1 1、好氧培养和厌氧培养、好氧培养和厌氧培养 好氧培养以空气为氧的来源。实验室的培养方法用平皿好氧培养以空气为氧的来源。实验室的培养方法用平皿培养和斜面培养；工业生产时用自然对流和机械通风法来供培养和斜面培养；工业生产
22、时用自然对流和机械通风法来供氧；液体培养时微生物利用培养液中的溶解氧；液体三角瓶氧；液体培养时微生物利用培养液中的溶解氧；液体三角瓶培养时利用摇床机达到供氧的目的；发酵罐培养时用通入无培养时利用摇床机达到供氧的目的；发酵罐培养时用通入无菌压缩空气达到供氧的目的。菌压缩空气达到供氧的目的。厌氧培养是通过隔绝空气或驱除氧气的方法来实现的。厌氧培养是通过隔绝空气或驱除氧气的方法来实现的。实验室培养时，可将菌种接种到固体、半固体培养基的深层实验室培养时，可将菌种接种到固体、半固体培养基的深层进行培养，同时加入还原剂；也可将厌氧微生物放入真空干进行培养，同时加入还原剂；也可将厌氧微生物放入真空干燥器，抽
23、出空气，并充入氮气或氮气和二氧化碳的混合气体。燥器，抽出空气，并充入氮气或氮气和二氧化碳的混合气体。四、工业上常见的微生物发酵方式四、工业上常见的微生物发酵方式2 2、分批发酵法和补料分批发酵法、分批发酵法和补料分批发酵法 分批培养：将微生物置于一定容积的、定量的培养基中分批培养：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，不再补充和更换，最后一次性培养，培养基一次性加入，不再补充和更换，最后一次性收获。分批培养的过程中菌体、各种代谢产物的数目与营收获。分批培养的过程中菌体、各种代谢产物的数目与营养物的数目呈负相关性。当微生物生长及基质变化达到一养物的数目呈负相关性。当微生物
24、生长及基质变化达到一定时，菌体生长则会停止。在发酵工业中可用中间补料或定时，菌体生长则会停止。在发酵工业中可用中间补料或连续流加物料，使培养基中营养物质的浓度保持在适合菌连续流加物料，使培养基中营养物质的浓度保持在适合菌体生长和有利于菌体积累代谢产物的环境中。体生长和有利于菌体积累代谢产物的环境中。四、工业上常见的微生物发酵方式四、工业上常见的微生物发酵方式 3 3、连续发酵法、连续发酵法 连续培养：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养连续培养：在微生物培养的过程中，不断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微生物质，同时排除含菌体及代谢产物的发酵液，让培养的微
25、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处于某种稳定状态。谢活性处于某种稳定状态。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，使培养物达到动态平衡，其中的微生物就能长流出培养液，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状态和稳定的生长速率。期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率。四、工业上常见的微生物发酵方式四、工业上常见的
26、微生物发酵方式 连续培养技术连续培养技术恒浊培养恒浊培养 通过调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的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。连续培养方法。原理：通过调节新鲜培养基流入的速度和培养物原理：通过调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速度来流出的速度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。主要采用。主要采用恒浊器，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加快，浊恒浊器，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：基质过量，微特点：基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，并可在允许范围内控生物始终以最高速率进行
27、生长，并可在允许范围内控制不同的菌体密度；但工艺复杂，烦琐。制不同的菌体密度；但工艺复杂，烦琐。使用范围：用于生产大量菌体、生产与菌体生长相使用范围：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。平行的某些代谢产物。四、工业上常见的微生物发酵方式四、工业上常见的微生物发酵方式 连续培养技术连续培养技术恒化连续培养恒化连续培养 以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定以恒定流速使营养物质浓度恒定而保持细菌生长速率恒定的方法。的方法。原理：通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、生长因原理：通过控制某一种营养物浓度（如碳、氮源、生长因子等）子等），使其始终成为生长限制因子，而达到控
28、制培养液流，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，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进速保持不变，并使微生物始终在低于其最高生长速率条件下进行生长繁殖。行生长繁殖。特点：维持营养成分的特点：维持营养成分的亚适量亚适量，控制微生物生长速率。菌，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，产量低于最高菌体产体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。量。应用范围：实验室科学研究。应用范围：实验室科学研究。四、工业上常见的微生物发酵方式四、工业上常见的微生物发酵方式 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
29、而言。优点：高效，简化了装料、灭菌、出料、清洗发酵优点：高效，简化了装料、灭菌、出料、清洗发酵罐等单元操作；便于利用各种仪表进行自动控制；罐等单元操作；便于利用各种仪表进行自动控制；产品质量稳定；产品质量稳定；节约大量动力、人力、水和蒸汽，节约大量动力、人力、水和蒸汽，且使水、汽、电的负荷均衡合理。且使水、汽、电的负荷均衡合理。缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物缺点：菌种易于退化；易于遭到杂菌污染；营养物利用率低于单批培养。利用率低于单批培养。连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能连续发酵的生产时间受以上因素限制，一般只能维持数月至维持数月至1 1年年。项目二项目二 微生物生长的
30、控制微生物生长的控制主要内容主要内容一、一、环境因素境因素对微生物生微生物生长的影的影响响二、有害微生物生二、有害微生物生长的控制的控制微生物与所处的环境之间相互影响和相互作用。微生物与所处的环境之间相互影响和相互作用。一方面，各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响，一方面，各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响，另一方面，微生物生长繁殖也会影响和改变环境。另一方面，微生物生长繁殖也会影响和改变环境。研究环境因素与微生物之间的关系，可以通过控制环境条件来研究环境因素与微生物之间的关系，可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面，同时防止它有害的一面。影响微生物利用微生物有益的一面，
31、同时防止它有害的一面。影响微生物生长的外界因素很多，除了营养因素之外，还有许多物理化学生长的外界因素很多，除了营养因素之外，还有许多物理化学条件。条件。一、环境因素对微生物生长的影响一、环境因素对微生物生长的影响（一）温度温度对微生物的影响具体表现在：影响酶活性，温度变化影响酶温度对微生物的影响具体表现在：影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成；影响细胞膜的流动性，温度高，促反应速率，最终影响细胞合成；影响细胞膜的流动性，温度高，流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物流动性大，有利于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，质运输，因此，温度变化影响营养
32、物质的吸收与代谢产物的分泌；影响物因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌；影响物质的溶解度，对生长有影响。质的溶解度，对生长有影响。一、环境因素对微生物生长的影响一、环境因素对微生物生长的影响微生物生长的温度范围一般在-10100，极端下限为-30，极端上限为105300；但特定的某一种微生物，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生长温度三基点，即最低、最适、最高生长温度。根据微生物的最适生长温度的不同，可将微生物划为三个类型：低温型微生物（嗜冷微生物）；中温型微生物（嗜温微生物）和高温型微生物（嗜热微生物）。一、环境因素对微生物生长的影响一、环境因素对微生物
33、生长的影响（二）干燥干燥和渗透压都涉及到水分含量和水活度，它们对微生物的生长都有很大的影响。干燥能引起微生物细胞内蛋白质的变性和盐类等物质浓度提高，从而可抑制微生物的生长或造成其死亡。一、环境因素对微生物生长的影响一、环境因素对微生物生长的影响（三）渗透压水或其他溶剂经过半透性膜而进行的扩散称为渗透，在渗透时溶剂通过半透性膜时的压力称为渗透压，其大小与溶液的浓度成正比。微生物在等渗溶液中，其生命活动保持正常，细胞外形不变；在高渗溶液中，细胞易失水，脱水后发生质壁分离，生长受抑制或死亡（盐渍和糖渍可保藏食品）；在低渗溶液中，细胞吸水膨胀，甚至导致细胞破裂死亡。一、环境因素对微生物生长的影响一、环
34、境因素对微生物生长的影响对于一般微生物来说，在含盐5%30%或含糖30%80%的高渗条件下可抑制或杀死某些微生物。但各种微生物承受渗透压的能力不同，有些能在高渗条件下生长，称其为耐高渗微生物。细菌中的嗜盐菌能在15%30%的盐溶液中生长，主要分布在盐湖、死海、海水和盐场及腌渍菜中，可分为3类：低嗜盐菌（能在2%5%盐溶液中生长）、中嗜盐菌（能在5%20%盐溶液中生长）、极端嗜盐菌（能在20%30%盐溶液中生长）。一、环境因素对微生物生长的影响一、环境因素对微生物生长的影响（四）氢离子浓度环境pH值对微生物生长的影响表现在3个方面：影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物质的吸收能力；改变
35、酶活、酶促反应的速率及代谢途径，如酵母菌在pH4.55产乙醇，在pH6.5以上产甘油、酸；环境pH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。一、环境因素对微生物生长的影响一、环境因素对微生物生长的影响 不同微生物对pH要求不同，微生物的生长pH值范围极广，从pH2pH8都有微生物能生长。一、环境因素对微生物生长的影响一、环境因素对微生物生长的影响表4-6 一些微生物生长的pH值范围微生物种类最低pH最适pH最高pH大肠杆菌4.36.08.09.5枯草芽孢杆菌4.56.07.58.5金黄色葡萄球菌4.27.07.59.3黑曲霉1.55.06.09.0一般放线菌
36、5.07.08.010一般酵母菌3.05.06.08.0同一种微生物在其不同的生长阶段和不同的生理生化过程中，对pH值的要求也不同。虽然微生物生活的环境pH值范围较宽，但是其细胞内的pH值却相当稳定，一般都接近中性。强碱可引起蛋白质、核酸大分子变性、水解，以杀死或抑制微生物。食品工业中常用石灰水、NaOH、Na2CO3等作为机器、工具以及冷藏库的消毒剂。一、环境因素对微生物生长的影响一、环境因素对微生物生长的影响（五）氧气 微生物对氧的需要和耐受力在不同类群中变化很大，根据它们与氧的关系，可分为5类：l专性好氧菌l微好氧菌l耐氧厌氧菌l兼性厌氧菌l专性厌氧菌一、环境因素对微生物生长的影响一、环
37、境因素对微生物生长的影响（一）几个基本概念l1.灭菌 是指利用某种强烈的理化因素，使任何物体内外部的，包括芽孢在内的所有微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施，灭菌后的物体不再有可存活的微生物。l2.消毒 是指利用某种较温和的理化因素，仅杀死物体表面或内部的一部分对人体有害的病原微生物，而对被处理物体基本无害的措施，它可以起到防止感染或传播的作用。具有消毒作用的化学物质称为消毒剂。l3.防腐 是指利用理化因素能防止或抑制霉腐微生物的生长繁殖，从而达到防止物品发生霉腐的措施，它能防止食物腐败或防止其他物质霉变。例如日常生活中以干燥、低温、盐腌或糖渍等防腐方法是保藏食品(物)的主要方式。具有防腐作用的
38、化学物质称为防腐剂。二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制l4.无菌 是指物体内外无活的微生物存在。l5.无菌操作 是指微生物分离、转接及培养时防止一切微生物侵入机体和保持无菌物品及无菌区域不被污染的操作操作。抗性突变型：使得菌株具备抵抗有害理化因素的能力，可分为抗药性、抗紫外线性、抗噬菌体等突变类型。（二）控制微生物的物理方法1 1高温灭菌（消毒）法高温灭菌（消毒）法高温灭菌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活而导致微生物死亡。（1）干热灭菌法（2）湿热灭菌法二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的
39、控制2 2低温抑菌低温抑菌 低温是通过降低酶反应速度使微生物生长受到抑制。冷藏法。冷冻法。二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制3 3过滤除菌法过滤除菌法采用滤孔比细菌还小的筛子或滤膜作成各种过滤器，当空气或液体流经筛子或滤膜时，微生物不能通过滤孔而被阻留在一侧，从而达到灭菌的目的，但不能除去病毒。二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制4 4辐射辐射 辐射是指能量通过空间传递的一种物理现象。与微生物有关的辐射有电磁辐射（可见光、紫外光）和电离辐射（射线、射线、射线）。（1）可见光（2）紫外线（UV）（3）电离辐射二、有害微生物
40、生长的控制二、有害微生物生长的控制5.高渗作用高渗作用当培养基的渗透压力高时，细胞质失水，发生质壁分离，导致生长受到抑制。6.干燥干燥降低物质的含水量直至干燥，就可以抑制微生物生长，防止食品、衣物等物质的腐败与霉变。因此干燥是保存各种物质的重要手段之一。（三）控制微生物的化学方法1.1.消毒剂和防腐剂消毒剂和防腐剂消毒剂可以抑制或杀灭微生物，但对人体也可能产生有害作用。消毒剂主要用于抑制或杀灭物体表面、器械、排泄物和环境中的微生物。防腐剂可以抑制或阻止微生物生长，但对人体或动物体的毒性较低，用于肌体表面，如皮肤、粘膜、伤口等处防止感染，也有的用于食品、饮料药品的防腐作用。二、有害微生物生长的控
41、制二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制表4-8 重要表面消毒剂及其应用类型名称及使用浓度作用机制应用范围重金属类0.1%0.5%CuSO4与蛋白质的巯基结合使失活杀植物真菌和藻类酚类3%5%苯酚蛋白质变性，损伤细胞膜地面，家具，器皿醇类70%75%乙醇蛋白质变性，损伤细胞膜，脱水，溶解类脂皮肤，器械酸类510mL醋酸/m3（熏蒸）破坏细胞膜和蛋白质房间消毒碱类1%3%石灰水破坏细胞膜和核酸粪便或地面消毒醛类0.5%10%甲醛破坏蛋白质物品消毒，接种箱、接种室消毒氧化剂0.1%高锰酸钾氧化蛋白质皮肤，果蔬卤素及化合物0.5%1%漂白粉破坏细胞膜、酶、蛋白质饮水
42、，空气，体表表面活性剂0.05%0.1%新洁尔灭破坏细胞膜，蛋白质变性皮肤，黏膜，手术器械染料2%4%龙胆紫破坏蛋白质皮肤，伤口其他50%80%蔗糖高渗使细胞脱水食品二、有害微生物生长的控制二、有害微生物生长的控制2.化学治疗剂（1）抗代谢药物 抗代谢药物在化学结构上与必需的代谢物很相似，能竞争性地与特定酶结合，阻碍酶的功能发挥，干扰代谢的正常进行。（2）抗生素 抗生素是微生物在其生命过程中所产生的一类次级代谢产物或其衍生物，在很低浓度下就能抑制或杀死其它微生物的生长。1名词解释：同步培养、生长曲线、世代时间、分批培养、灭菌、消毒、防腐2试述温度对微生物生长的影响。3试述培养基pH值对微生物生长的影响。4培养微生物的主要条件包括哪些？5什么是纯培养？如何获得纯培养？6细菌的纯培养生长曲线分为几个时期，每个时期各有什么特点？7试比较灭菌、消毒和防腐之间的区别。8高温灭菌的方法有哪些？适用范围如何？9影响高压蒸气灭菌效果的因素有哪些？10为了防止微生物在培养过程中会因本身的代谢作用改变环境的pH值，在配制培养基时应采取什么样的措施？思考题