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1、第六章微生物的生长与环境因子第六章微生物的生长与环境因子Microbial Growth生长生长微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，微生物细胞吸收营养物质，进行新陈代谢，当同化作用当同化作用异化作用时，生命个体的重量和体积不异化作用时，生命个体的重量和体积不断增大的过程。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的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。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杂、从生长到繁殖，是生物的构造和机能从简单到复杂、从量变到质变的发展变化过
2、程，这一过程称为发育。从量变到质变的发展变化过程，这一过程称为发育。第一部分：微生物的生长第一部分：微生物的生长个体生长与群体生长个体生长与群体生长个体生长个体生长微生物细胞个体吸收营养物质，进行新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。陈代谢，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、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。体积、密度或浓度来衡量。（由于微生物的个体极小，所以常用群体生长来反映个体生长的状况）个体生长个体繁殖 群体生长 群体生长群体生长=个体生长个体生长+个体繁殖个体繁殖通常把一个
3、细胞分裂成两个细胞所需要的时间，称为通常把一个细胞分裂成两个细胞所需要的时间，称为代时代时。一些细菌的代时一些细菌的代时菌名菌名培养基培养基 培养温度培养温度 代时代时E.coli（大肠杆菌）（大肠杆菌）肉汤肉汤 3717minE.coli 牛奶牛奶 3712.5Enterobacter aerogenes（产气肠细菌）（产气肠细菌）肉汤或牛奶肉汤或牛奶 37 1618E.aerogenes 组合组合 372944B.Cereus（蜡状芽孢杆菌）（蜡状芽孢杆菌）肉汤肉汤3018B.thermophilus（嗜热芽孢杆菌）（嗜热芽孢杆菌）肉汤肉汤5518.3Lactobacillus acido
4、philus（嗜酸乳杆菌）（嗜酸乳杆菌）牛奶牛奶376687Streptococcus lactis（乳酸链球菌）（乳酸链球菌）牛奶牛奶3726S.lactis乳糖肉汤乳糖肉汤3748Salmonella typhi（伤寒沙门氏菌）（伤寒沙门氏菌）肉汤肉汤3723.5Azotobacter chroococcum（褐球固氮菌）（褐球固氮菌）葡萄糖葡萄糖2534446Mycobacterium tuberculosis（结核分枝杆菌）组合（结核分枝杆菌）组合3779293Nitrobacter agilis（活跃硝化杆菌）（活跃硝化杆菌）组合组合271200第一节第一节 微生物纯培养分离及生长测
5、定方法微生物纯培养分离及生长测定方法一、一、获得纯培养的方法获得纯培养的方法纯培养纯培养(pure culture)(pure culture)微生物学中把从一个细胞或一群相同的细胞经过培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养繁殖而得到的后代,称纯培养称纯培养.（1 1）液体稀释法液体稀释法（2 2）平板划线分离法（平板划线分离法（Streak Plate）（3 3）平板涂布分离法（平板涂布分离法（Spread Plate）（4 4）选择性培养分离法选择性培养分离法（5 5）单细胞（单孢子）分离法）单细胞（单孢子）分离法首先将待分离的样品进行连续稀释首先将待分离的样品
6、进行连续稀释,目的是得到高度稀释目的是得到高度稀释的效果的效果,使一支试管中分配不到一个微生物使一支试管中分配不到一个微生物.如果经过稀如果经过稀释后的大多数试管中没有微生物生长释后的大多数试管中没有微生物生长,那么有微生物生长那么有微生物生长的试管得到的培养物可能就是由一个微生物个体繁殖而的试管得到的培养物可能就是由一个微生物个体繁殖而来的纯培养物来的纯培养物.这种方法适合于细胞较大的微生物这种方法适合于细胞较大的微生物.（1 1）液体稀释法液体稀释法（2 2）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（适用于分区划线（适用于浓度较
7、大浓度较大的样品）的样品）连续划线（适用于连续划线（适用于浓度较小浓度较小的样品）的样品）An inoculating loop is used to thin out organisms on the surface of the agar.（3 3）平板涂布分离法（平板涂布分离法（Spread Plate）简单易行，但易造成机械损伤简单易行，但易造成机械损伤Liquid specimen is spread on the surface of solid agar with a sterile bent glass rod.（4 4）选择性培养分离法选择性培养分离法为了从混杂的微生物群体中
8、分离出某种微生为了从混杂的微生物群体中分离出某种微生物，可以根据该微生物的特点，包括营养、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生理、生长条件等，采用选择培养的方法进行分离。行分离。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（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从混杂群体中直接分离单个细胞或单采用显微分离法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的方法。该方法要在显个个体进行培养以获得纯培养的方法。该方法要在显微镜下进行。微镜下进行。毛细管法：毛细管法：用毛细管提取微生物个体，适合
9、于较大微用毛细管提取微生物个体，适合于较大微生物。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用显微针、钩、环等挑取单个细胞或孢子以获得纯培养。子以获得纯培养。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。分离。二、微生物生长量的测定方法二、微生物生长量的测定方法（一）微生物细胞数目的检测法（一）微生物细胞数目的检测法1 1。总菌数的测定总菌数的测定（计数器直接计数，染色（计数器直接计数，染色涂片计数，比浊法）涂片计数，比浊法）2
10、2。活菌数的测定活菌数的测定（平板计数法、（平板计数法、液体稀释液体稀释法、膜过滤法法、膜过滤法）（二）微生物生长量的测定（二）微生物生长量的测定1 1。直接法直接法(干重法，体积法干重法，体积法)2 2。间接法间接法（比浊法，碳、氮含量法，（比浊法，碳、氮含量法，DNADNA测测定法等）定法等）1.1.血球计数板法血球计数板法原理：原理：将将1mm20.02mm的薄层空间划分为的薄层空间划分为400小格，小格，从中均匀分布地选取从中均匀分布地选取80小格，计数其中的细胞数目，小格，计数其中的细胞数目，换算成单位体积中的细胞数。换算成单位体积中的细胞数。适用范围：适用范围：个体较大细胞或颗粒，
11、如血球、酵母菌个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（等。不适用于细菌等个体较小的细胞，因为（1）细）细菌细胞太小，不易沉降；（菌细胞太小，不易沉降；（2）在油镜下看不清网格）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。线，超出油镜工作距离。特点：特点：快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，快速，准确，对酵母菌可同时测定出芽率，或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。或在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。2.2.涂片染色法涂片染色法应用：应用：可同时计数不同微生物的菌数，适于土可同时计数不同微生物的菌数，适于土壤、牛奶中细菌计数。壤、牛奶中细菌计数。方法：方
12、法：用镜台测微尺计算出视野面积；取用镜台测微尺计算出视野面积；取 0.1ml菌液涂于菌液涂于1cm2面积上，计数后代入公式：面积上，计数后代入公式：每每ml原菌液含菌数原菌液含菌数=视野中平均菌数视野中平均菌数涂布面积涂布面积/视野面积视野面积10稀稀释倍数释倍数3.平板菌落计数法平板菌落计数法技术要求技术要求：样品充分混匀，操作熟练快速（：样品充分混匀，操作熟练快速（1520min完完成操作），严格无菌操作；成操作），严格无菌操作；注意事项：注意事项：每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理，倾注平板时的培养基温度；处理，倾注平板时的培养基温度；适用范
13、围：适用范围：中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微生物，长的微生物，误差：误差：多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样品内菌体分布不均匀、以及不当操作样品内菌体分布不均匀、以及不当操作A standard plate count(viable count)reflects the number of viable microbes and assumes that each bacterium grows into a single colony;plate counts are reported a
14、s number of colony-forming units(CFU)per ml(CFU/ml)or per g(CFU/g)of sample.4。薄膜过滤计数法薄膜过滤计数法常用该法测定含菌量较少的空气和水中常用该法测定含菌量较少的空气和水中的微生物数目。的微生物数目。将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留膜、醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜上，取下滤膜进行培养，然后计在滤膜上，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。算菌落数，可求出样品中所含菌数。5.干重法干重法将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤
15、分离将一定量的菌液中的菌体通过离心或过滤分离出来出来,然后烘干然后烘干(干燥温度可采用干燥温度可采用105105、100100或或80)80)、称重。一般干重为湿重的、称重。一般干重为湿重的10%20%10%20%，而一个细菌细胞一般重约，而一个细菌细胞一般重约1010-12-121010-13-13g g。该法适合菌浓度较高的样品。该法适合菌浓度较高的样品。举例：大肠杆菌一个细胞一般重约10121013g，液体培养物中细胞浓度达到2109个/ml时，100ml培养物可得1090mg干重的细胞。6.比浊法比浊法原理：原理：是在一定范围内，菌悬液中的细胞浓度与混浊度是在一定范围内，菌悬液中的细胞
16、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。成正比，即与光密度成正比，菌数越多，光密度越大。因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。光密度，就可反应出菌液的浓度。特点：快速、简便；但易受干扰。特点：快速、简便；但易受干扰。7.生理指标法生理指标法测含氮量测含氮量蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主蛋白质是细胞的主要物质，含量稳定，而氮是蛋白质的主要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。要成分，通过测含氮量就可推知微生物的浓度。一般细菌含氮量为干重的一般细菌含氮量为干重的12.5
17、%12.5%，酵母菌为，酵母菌为7.5%7.5%，霉菌为，霉菌为6.0%6.0%，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以，根据一定体积培养液中的含氮量再乘以6.256.25，就可，就可测得粗蛋白的含量。测得粗蛋白的含量。其他方法其他方法含碳、磷、含碳、磷、DNADNA、RNARNA、耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、耗氧量、消耗底物量、产二氧化碳、产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。产酸、产热、粘度等，都可用于生长量的测定。第二节第二节 微生物的生长曲线微生物的生长曲线一、微生物培养一、微生物培养：研究群体生长规律，首先应对微生物进研究群体生长规律，首先应对微生物进行培养。培养的方法有：行培养
18、。培养的方法有：分批培养分批培养和和连续培养连续培养 这两种方法既可用于纯种培养，也可用于这两种方法既可用于纯种培养，也可用于混合混合 1 分批培养（分批培养（batch culture）：分批培养（分批培养（batch culture）：将微生物置于一定容：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。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，最后一次性收获。不再补充和更换，最后一次性收获。(P116)2 连续培养（连续培养（continuous culture）连续培养（连续培养（continuous culture）：在微生物培养的：在微生物培养的过程中，不
19、断地供给新鲜的营养物质，同时排除含菌过程中，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，让培养的微生物长时间地处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，以利于微生物的增殖速度和代谢活性于对数生长期，以利于微生物的增殖速度和代谢活性处于某种稳定状态。处于某种稳定状态。类型：类型：恒浊连续培养和恒化连续培养恒浊连续培养和恒化连续培养(P119)原理：当微生物在单批培养方式下生长达到对数期后期时，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
20、液，使培养物达到动态平衡，其中的微生物流方式流出培养液，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状态和稳定的生长速率。就能长期保持对数期的平衡生长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（1）连续培养原理）连续培养原理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而保持细菌：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。生长速率恒定的方法。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
21、度（如碳、氮源、（如碳、氮源、生长因子等）生长因子等），使其始终成为生长限制因子，而达，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行生长繁殖。于其最高生长速率条件下进行生长繁殖。特点：特点：维持营养成分的维持营养成分的亚适量，控制微生物生长速亚适量，控制微生物生长速率。率。菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产菌体生长速率恒定，菌体均一、密度稳定，产量低于最高菌体产量。量低于最高菌体产量。应用范围：应用范围：实验室科学研究及污水生物处理。实验室科学研究及污水生物处理。恒化器恒化器Chemost
22、at 或或bactogen概念：概念：调节培养基流速，使培调节培养基流速，使培养液浊度保持恒定的连续培养养液浊度保持恒定的连续培养方法。方法。原理原理：通过调节新鲜培养基流：通过调节新鲜培养基流入的速度和培养物流出的速度入的速度和培养物流出的速度来维持菌浓度不变来维持菌浓度不变,即浊度不即浊度不变。主要采用恒浊器，当浊度变。主要采用恒浊器，当浊度高时，使新鲜培养基的流速加高时，使新鲜培养基的流速加快，浊度降低，则减慢培养基快，浊度降低，则减慢培养基的流速。的流速。特点：特点：基质过量，微生物始终基质过量，微生物始终以最高速率进行生长，以最高速率进行生长，并可在并可在允许范围内控制不同的菌体密允
23、许范围内控制不同的菌体密度度；但工艺复杂，烦琐。；但工艺复杂，烦琐。恒浊连续培养恒浊连续培养使用范围：使用范围：用于生产大量菌用于生产大量菌体、生产与菌体生长相平行体、生产与菌体生长相平行的某些代谢产物，如乳酸、的某些代谢产物，如乳酸、乙醇等。乙醇等。装置装置控制对象控制对象培养培养基基培养基培养基流速流速生长速生长速率率产物产物应用应用范围范围恒浊器恒浊器 菌体密度菌体密度（内控制）（内控制）无限无限制生制生长因长因子子不恒定不恒定最高最高大量菌体大量菌体或与菌体或与菌体形成相平形成相平行的产物行的产物生产生产为主为主恒化器恒化器 培养基流培养基流速（外控速（外控制）制）有限有限制生制生长因
24、长因子子恒定恒定低于最低于最高高不同生长不同生长速率的菌速率的菌体体实验实验室为室为主主恒浊器与恒化器的比较恒浊器与恒化器的比较二、细菌的纯培养生长曲线将少量细菌接种到一种新鲜的、定量的液体培养将少量细菌接种到一种新鲜的、定量的液体培养基中进行分批培养，定时取样计数，以细菌个数基中进行分批培养，定时取样计数，以细菌个数或细菌数的对数为纵坐标，以培养时间为横坐标，或细菌数的对数为纵坐标，以培养时间为横坐标，连接坐标纸上各点成一条曲线即细菌的生长曲线。连接坐标纸上各点成一条曲线即细菌的生长曲线。生长曲线可以细分为生长曲线可以细分为六个阶段六个阶段、四个时期四个时期：延迟延迟期（停滞期）、加速期期（
25、停滞期）、加速期、对数生长期、对数生长期、减速期、减速期、稳定期（静止期）稳定期（静止期）、衰亡期（或死亡期）。衰亡期（或死亡期）。(P116)典型的生长曲线典型的生长曲线（Growth curve）延延滞滞期期对对数数期期稳定期稳定期衰亡期衰亡期时期的划分：按照生长速率常数（时期的划分：按照生长速率常数（growth race constant）不同）不同加速期减速期其它名称：迟滞期、调整期、适应期其它名称：迟滞期、调整期、适应期1.现象：现象：活菌数没增加，曲线平行于横轴。活菌数没增加，曲线平行于横轴。2.特点：特点：P117生长速率生长速率=0细胞形态变大或增长细胞形态变大或增长细胞内细
26、胞内RNA特别是特别是rRNA含量增高含量增高合成代谢活跃（核糖体、酶类、合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产生合成加快），易产生诱导酶诱导酶对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）化学药物）3.原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物物.停滞期（停滞期（lag phase）菌种菌种：繁殖速度较快繁殖速度较快(世代时间短世代时间短)的菌种的延迟的菌种的延迟期一般较短；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，其延用对数生长期的菌
27、种接种时，其延迟期较短，甚至检查不到延迟期；迟期较短，甚至检查不到延迟期；接种量：接种量：一般来说，一般来说，接种量增大可缩短甚至消除延接种量增大可缩短甚至消除延迟期（迟期（发酵工业上一般采用发酵工业上一般采用1/10的接种量）；的接种量）；营养：营养：培养基成分培养基成分 在营养成分丰富的天然培养基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；上生长的延滞期比在合成培养基上生长时短；接种接种后培养基成分有较大变化时，会使延滞期加长，所以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发酵工业上尽量使发酵培养基的成分与种子培养基接
28、近。近。影响延迟期长短的因素：影响延迟期长短的因素：P116-117认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义：认识延迟期的特点及形成原因对实践的指导意义：在工业上需设法尽量缩短延迟期；在工业上需设法尽量缩短延迟期；P117采取的采取的缩短缩短lag phase lag phase 的的措施措施有：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。基的某些成分。选用繁殖快的菌种选用繁殖快的菌种.对数期（对数期（logarith
29、mic phase）其他名称：指数期其他名称：指数期 现象：现象：细胞数目以几何级数增加，其对数与时间呈直线关系。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：生长速率最大，即代时最短生长速率最大，即代时最短菌体大小、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代谢最旺盛代谢最旺盛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：菌种菌种代谢产物代谢产物营养物浓度营养物浓度 氧气氧气延长措施：延长措施：定时定量加入营养物质，同时排出代谢产物，定时定量加入营养物质，同时排出代谢产物，或使用连续培养。或使用连续培养。应用意义应用意义：由于此时期的菌种比较健壮，
30、增殖噬菌体的最适菌龄；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；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、形态观察等的良好的良好材料材料。.静止期（静止期（stationary phase）又称：稳定期或最高生长期又称：稳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，微生物的新增殖的细胞数与老细胞的死亡数几乎相等，微生物的
31、生长速率处于动态平衡，生长速率处于动态平衡，培养物中的活细胞数目达到最高值。细胞分裂速度下降，细胞分裂速度下降，开始积累内含物开始积累内含物，产芽孢的细菌开始产芽产芽孢的细菌开始产芽孢。孢。此时期的微生物开始此时期的微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，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。若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。若目标是菌体，则在静止期初期就要及时收获菌体。目标是菌体，则在静止期初期就要及时收获菌体。产生原因：产生原因：营养物浓度的降低营养物浓度的降低 有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）有害代谢废物的
32、积累（酸、醇、毒素等）物化条件（物化条件（pH、氧化还原势等）的改变、氧化还原势等）的改变;溶解氧供应不足溶解氧供应不足应用意义：应用意义：发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等）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，生产上应尽量延长此期，提高产量，措施如下：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 .衰亡期（衰亡期（decline phase）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，群体细胞死亡数增加，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，出现中的活菌数目急剧下降，出现“负
33、生长负生长”。细胞进行内源性呼吸（因为营养缺乏），出现多形态、畸细胞进行内源性呼吸（因为营养缺乏），出现多形态、畸形或衰退形，芽孢开始释放。形或衰退形，芽孢开始释放。因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡。因菌体本身产生的酶及代谢产物的作用，使菌体死亡。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：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超过合成代谢，继而导致菌体的死亡三三.丝状微生物的群体生长（不讲）丝状微生物的群体
34、生长（不讲）丝状微生物的纯培养采用孢丝状微生物的纯培养采用孢子接种，在液体培养基中震子接种，在液体培养基中震荡培养或深层通气加搅拌培荡培养或深层通气加搅拌培养，菌丝体通过断裂繁殖不养，菌丝体通过断裂繁殖不形成产孢结构。可以用菌丝形成产孢结构。可以用菌丝干重作为衡量生长的指标，干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以菌丝即以时间为横坐标，以菌丝干重为纵坐标，绘制生长曲干重为纵坐标，绘制生长曲线。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造成生长停滞的原因一是孢子萌发前
35、真正的停滞状态，另一种是生长已经开始，但还无法测定。正的停滞状态，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，其立方根与时间菌丝体干重迅速增加，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。生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断长期。生长主要表现在菌丝尖端的伸长和出现分支、断裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累裂等，此时期的菌体呼吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。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。大菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。
36、大多数次级代谢产物在此期合成，大多数细胞都出现大的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。有些菌丝体还会发生自溶菌丝体，这与菌种和培空泡。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。养条件有关。四、活性污泥中的微生物生长规律四、活性污泥中的微生物生长规律废水中微生物种类复杂，生长情况也复杂废水中微生物种类复杂，生长情况也复杂得多，但生长曲线的形态基本上是相似的。得多，但生长曲线的形态基本上是相似的。也分为三个时期：也分为三个时期：SBR（序批法间歇曝气（序批法间歇曝气器）即是该原理的应用。器）即是该原理的应用。生长上升阶段生长上升阶段 生长下降阶段生长下降阶段 内源呼吸
37、阶段内源呼吸阶段五、五、微生物的生长曲线在废水微生物的生长曲线在废水处理中的应用处理中的应用 P120在生物处理中，控制了在生物处理中，控制了定的定的FM值就可得出不同值就可得出不同的微生物生长率、微生物的活性和处理效果。例如的微生物生长率、微生物的活性和处理效果。例如若采用一个较高的若采用一个较高的FM值维持微生物在对数期的生值维持微生物在对数期的生长，则此时微生物繁殖很快，活力也很强，处理废长，则此时微生物繁殖很快，活力也很强，处理废水的能力必然较高。利用对数期进行废水生物处理，水的能力必然较高。利用对数期进行废水生物处理，虽然反应速率快，但想取得稳定的出水及较高的处虽然反应速率快，但想取
38、得稳定的出水及较高的处理效果亦比较困难。故理效果亦比较困难。故一般在废水生物处理工程中，一般在废水生物处理工程中，常利用减速生长期或内源呼吸初期的微生物的生长、常利用减速生长期或内源呼吸初期的微生物的生长、活动，使废水中的有机物稳定化，并取得较好的处活动，使废水中的有机物稳定化，并取得较好的处理效果。理效果。在活性污泥法的推流式曝气池进口附近，在活性污泥法的推流式曝气池进口附近，食料与微生物之比一般总是比较高的，但随着水流食料与微生物之比一般总是比较高的，但随着水流向出口处流动，此值将逐渐减小向出口处流动，此值将逐渐减小（补充）第二部分：环境因子第二部分：环境因子 微生物与所处的环境之间具有复
39、杂的相互微生物与所处的环境之间具有复杂的相互影响和相互作用影响和相互作用:一方面一方面,各种各样的环境各种各样的环境因素对微生物的生长和繁殖有影响因素对微生物的生长和繁殖有影响,另一方另一方面面,微生物生长繁殖也会影响和改变环境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研究环境因素与微生物之间的关系,可以通可以通过控制环境条件来利用微生物有益的一面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。同时防止它有害的一面。一、温度对微生物生长的影响一、温度对微生物生长的影响温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度是影响微生物生长的最重要因素之一。温度对微生物的影响
40、具体表现在：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。影响细胞合成。影响细胞膜的流动性。温度高，流动性大，有利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，不利于物于物质的运输，温度低，流动性降低，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与质运输，因此，温度变化影响营养物质的吸收与代谢产物的分泌。代谢产物的分泌。影响物质的溶解度。对生长有影响。影响物质的溶解度。对生长有影响。最低生长温度最低生长温度:指微生物能进行繁殖的最低温度界限。指微生物能进行繁殖的最低温度界限。最适
41、生长温度：最适生长温度：指使微生物迅速生长的温度指使微生物迅速生长的温度。最高生长温度：最高生长温度：指微生物生长繁殖的最高温度界限。指微生物生长繁殖的最高温度界限。微生物微生物处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。处于最适生长温度时，生长速度最快，代时最短。超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。超过最低生长温度时，微生物不生长，温度过低，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。超过最高生长温度时，微生物不生长，温度过高，甚至会死亡。根据微生物的最适生长温度分类根据微生物的最适生长温度分类嗜冷微生物嗜冷微生物嗜温微生物嗜温微生物嗜热微生物嗜热
42、微生物超嗜热或嗜高温微生物超嗜热或嗜高温微生物 微生物类型微生物类型 最低温度最低温度oC 最适温度最适温度oC 最高温度最高温度oC嗜冷微生物嗜冷微生物-5-05-10 20-30嗜温微生物嗜温微生物5-1025-4045-50嗜热微生物嗜热微生物3050-6070-80超嗜热或嗜高温微生物超嗜热或嗜高温微生物5570-105110-113嗜冷微生物嗜冷机制：嗜冷微生物嗜冷机制：主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所主要分布在地球的两极、冷泉、深海、冷冻场所及冷藏食品中。及冷藏食品中。（1 1）系在低温下仍能起催化作用）系在低温下仍能起催化作用 （2 2）细胞膜含较多的）细胞膜含较多的不
43、饱合脂肪酸不饱合脂肪酸在低温在低温下仍具有通透性。下仍具有通透性。嗜热微生物嗜热机制嗜热微生物嗜热机制酶以及核糖体有较强的抗热性酶以及核糖体有较强的抗热性核酸具有较高的热稳定性（核酸具有较高的热稳定性（核酸中核酸中G+C含量高含量高（tRNA），），可提供形成可提供形成 氢键，增加热稳定性氢键，增加热稳定性）。）。细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维细胞膜中饱和脂肪酸含量高，较高温度下能维持正常的液晶状态。持正常的液晶状态。菌菌 名名生长温度生长温度发酵温度发酵温度累积产物温度累积产物温度 （）（）（）Streptococcus thermophilus374737S.lactis3440
44、产细胞：产细胞：2530产乳酸：产乳酸：30Streptomyces griseus3728_Corenybacterium pekinense32 3335_Clostridium acetobutylicum3733_Penicilium chrysogenum302520以青霉素的生产为例：培养以青霉素的生产为例：培养165165小时采用小时采用分段控制温度分段控制温度的方法，的方法，其青霉素产量比始终在其青霉素产量比始终在30 30 培养提高了培养提高了14.7%14.7%。分段控制方式：分段控制方式：0505小时，小时，30 30；540540小时，小时，25 25；40125401
45、25小小时，时，20 20；125165125165小时，小时，25 25。不同生理生化过程的最适温度不同生理生化过程的最适温度微生物不同生理活动要求不同温度微生物不同生理活动要求不同温度，所以最适生长温度，所以最适生长温度 发酵发酵速度快、积累代谢产物多。速度快、积累代谢产物多。高温与低温对微生物的影响高温与低温对微生物的影响1、高温对微生物的影响、高温对微生物的影响高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细高温下蛋白质不可逆变性，膜受热出现小孔，破坏细胞结构（溶菌）。用于胞结构（溶菌）。用于灭菌灭菌。2、低温对微生物的影响、低温对微生物的影响 当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生
46、物当环境温度低于微生物的最适生长温度时，微生物的生长繁殖停止，的生长繁殖停止，用于保存食物和菌种用于保存食物和菌种。造成死亡的原因：造成死亡的原因：冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械冻结时细胞水分变成冰晶，冰晶对细胞膜产生机械损伤，膜内物质外漏。损伤，膜内物质外漏。冻结过程造成细胞脱水冻结过程造成细胞脱水灭菌（灭菌（sterilization)sterilization)是指利用某种杀死物体中包括芽孢在内的是指利用某种杀死物体中包括芽孢在内的所有微生所有微生物物的一种措施的一种措施.分分干燥灭菌干燥灭菌与与湿热灭菌湿热灭菌。消毒（消毒（disinfection)disinfectio
47、n)是利用某种方法杀死或灭活物质或物质中是利用某种方法杀死或灭活物质或物质中所有病原所有病原微生物微生物的一种措施。分为巴斯德消毒和煮沸消毒法。的一种措施。分为巴斯德消毒和煮沸消毒法。消毒效果取决于消毒时的温度和消毒时间。消毒效果取决于消毒时的温度和消毒时间。防腐（防腐（antisepsis)antisepsis)是在某些化学物质或物理因子作用下，能是在某些化学物质或物理因子作用下，能防止或抑防止或抑制制微生物生长的一种措施，它能防止食品腐败或防微生物生长的一种措施，它能防止食品腐败或防止其它物质霉变。止其它物质霉变。化疗（化疗（chemotheraphychemotheraphy）即化学治疗
48、。利用具有即化学治疗。利用具有高度选择毒力的化学物质高度选择毒力的化学物质抑制抑制宿主体内病宿主体内病源微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染源微生物的生长繁殖，以达到治疗该传染病的一种措施病的一种措施二、pHpHpH值对微生物生长的影响机制值对微生物生长的影响机制影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对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。物质的吸收能力。改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在菌在pH4.5-5pH4.5-5产乙醇，在产乙醇，在 pH6.5 pH6.5以上产甘油、酸。以上产甘油、酸。环境环境pHpH值
49、还影响培养基中营养物质的值还影响培养基中营养物质的离子化程度，离子化程度，从而影响营养物质吸收，从而影响营养物质吸收，或或有毒物质的毒性。有毒物质的毒性。一些微生物的生长酸碱度一些微生物的生长酸碱度大多数细菌、藻类和原生动物的最适大多数细菌、藻类和原生动物的最适pH为为6.5-7.5；放线菌在中性偏碱性的环境；放线菌在中性偏碱性的环境pH为为7.5-8.0，霉菌与酵母在酸性环境，霉菌与酵母在酸性环境pH为为5-6和和3-6。微生物微生物 pH值值 最低最低 最适最适 最高最高Thiobacillus thiooxidans 氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌 0.5 2.03.5 6.0Lactobac
50、illus acidophilus 嗜酸乳杆菌嗜酸乳杆菌 4.04.6 5.86.6 6.8Rhizobium japonicum 大豆根瘤菌大豆根瘤菌 4.2 6.87.0 11.0Azotobacter chroococcum 圆褐固氮圆褐固氮 4.5 7.47.6 9.0Nitrosomonas sp.硝化单胞菌硝化单胞菌 7.0 7.88.6 9.4Acetobacter aceti 醋化醋杆菌醋化醋杆菌 4.04.5 5.46.3 7.08.0Staphylococcus aureus 金黄葡球菌金黄葡球菌 4.2 7.07.5 9.3Chlorobium limicola 泥生绿菌