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1、关于微生物生理生长第1页，此课件共89页哦一、微生物生长的测量一、微生物生长的测量（一）测定微生物总数（一）测定微生物总数1、显微镜直接计数法、显微镜直接计数法 2、比浊法、比浊法3、Coulter计数器法计数器法4、膜过滤法、膜过滤法（二）测定活细菌数（二）测定活细菌数1、平板计数法、平板计数法2、薄膜过滤计数法、薄膜过滤计数法3、最近似法（、最近似法（MPN法法）（三）测定细胞物质量（三）测定细胞物质量1、称量法、称量法2、含氮测定法、含氮测定法3、DNA测定法测定法第2页，此课件共89页哦1 1、血球计数板法、血球计数板法计数原则：只计数上方和右方计数原则：只计数上方和右方线上线上（或下
2、方和左方线）（或下方和左方线）细胞个数（个细胞个数（个/mL/mL）=平均每小格内细胞数平均每小格内细胞数*400400*10104 4*稀释倍数稀释倍数第3页，此课件共89页哦适用范围：适用范围：个体较大细胞或颗粒，如血球、酵母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。菌等。不适用于细菌等个体较小的细胞。原因：原因：（1）细菌细胞太小，不易沉降；（）细菌细胞太小，不易沉降；（2）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。）在油镜下看不清网格线，超出油镜工作距离。特点：特点：快速，准确，直观，在菌悬液中加入快速，准确，直观，在菌悬液中加入少量美蓝可以区分死活细胞。少量美
3、蓝可以区分死活细胞。第4页，此课件共89页哦2 2、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是在一定范围内，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，借助于分光光度计，在一定波长下测度越大。因此，借助于分光光度计，在一定波长下测定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。定菌悬液的光密度，就可反应出菌液的浓度。特点：特点：快速、简便；但易受干扰。快速、简便；但易受干扰。第5页，此课件共89页哦3 3、coultercoulter计数器计数器原理原理主要为测定通过仪器开口处主要为测定通过仪器开口
4、处电解质溶液的电阻而求得粒子数目。电解质溶液的电阻而求得粒子数目。利用细菌通过微孔时引起电流利用细菌通过微孔时引起电流脉冲自动计数。脉冲自动计数。第6页，此课件共89页哦4 4、膜过滤法、膜过滤法操作：取已知体积的水样品，通过一个膜过滤器，此膜经干燥后，进行细胞染色，使之与膜背景对比清楚，在显微镜下对一定面积的膜上细胞计数。适用：细胞总数小于106个/mL的水样品（海水、湖水或饮用水等含菌数通常不十分多）第7页，此课件共89页哦5 5、平板计数法、平板计数法第8页，此课件共89页哦技术要求：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完成操作），严格无菌操作；
5、完成操作），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；品混匀处理，倾注平板时的培养基温度；适用范围：适用范围：中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微生物；脂上生长的微生物；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。由于样品内菌体分布不均匀、以及不当操作。第9页，此课件共89页哦6 6、薄膜过滤计数法、薄膜过滤计数法操作：操作：将定量的样品通过薄膜（硝化纤维素将定量的样品通过薄膜（硝
6、化纤维素薄膜、醋酸纤维薄膜）过滤，菌体被阻留在滤膜薄膜、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，然后计算菌落数，可求上，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。出样品中所含菌数。适用：适用：测定含菌量很少的空气和水中的微生物数测定含菌量很少的空气和水中的微生物数目。目。第10页，此课件共89页哦首先将待分离的样品进行连续稀释，目的是得到高度稀释的首先将待分离的样品进行连续稀释，目的是得到高度稀释的效果，使一支试管中分配不到一个微生物。如果经过稀释后的大多效果，使一支试管中分配不到一个微生物。如果经过稀释后的大多数试管中没有微生物生长，那么有微生物生长的试管得到
7、的培养物数试管中没有微生物生长，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来的纯培养物。可能就是由一个微生物个体繁殖而来的纯培养物。将最终的稀释液用作接种物接种于一批试管中培养，部将最终的稀释液用作接种物接种于一批试管中培养，部分试管因细菌繁殖而浑浊，另一些无细菌生长而澄清。据有分试管因细菌繁殖而浑浊，另一些无细菌生长而澄清。据有无细菌生长的试管数目，查无细菌生长的试管数目，查MPNMPN（most probable number,most probable number,最大最大可能数）表，可估算出样品的含菌量可能数）表，可估算出样品的含菌量。7.7.最近似法（最近似法
8、（MPNMPN法法)第11页，此课件共89页哦8、称量法通过离心或过滤收取菌体，在通过离心或过滤收取菌体，在100100左右烘干，测出干重，左右烘干，测出干重，干重一般为湿重的干重一般为湿重的20%-25%20%-25%。以乳酸菌为例以乳酸菌为例，在液体培养基中，细胞浓度大约为，在液体培养基中，细胞浓度大约为2*102*108 8个个/mL/mL，细菌一个细胞一般重，细菌一个细胞一般重1010-12-12-10-10-13-13g g，100mL100mL培养物可培养物可得得10-70mg10-70mg干重的细胞。干重的细胞。第13页，此课件共89页哦9 9、含氮测定法、含氮测定法通过测定微生
9、物细胞的含氮量，确定微生物的量，通过测定微生物细胞的含氮量，确定微生物的量，单细胞微生物的氮含量约占细胞干重的单细胞微生物的氮含量约占细胞干重的8%-15%8%-15%，丝，丝状真菌的氮含量约占细胞干重的状真菌的氮含量约占细胞干重的5%5%。凯氏定氮法：凯氏定氮法：粗蛋白含量粗蛋白含量=含氮量含氮量*6.25*6.25第14页，此课件共89页哦1010、DNADNA测定法测定法DNADNA与与3,5-3,5-二氨基苯甲酸二氨基苯甲酸-盐酸溶液能显示特殊盐酸溶液能显示特殊的的荧光荧光反应；反应；一定容积的菌悬液，通过荧光反应强度，求得一定容积的菌悬液，通过荧光反应强度，求得DNADNA含量含量；
10、每个细菌平均含每个细菌平均含DNA8.4*10DNA8.4*10-5-5ng,ng,进而计算细菌数进而计算细菌数量。量。第15页，此课件共89页哦二、微生物群体生长规律二、微生物群体生长规律1.1.培养方法培养方法分批培养：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，最后一次性收获。一次性加入。不再补充和更换，最后一次性收获。连续培养：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，让培养的微生物长时间地处于对
11、数生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。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。连续培养理论基础：连续培养理论基础：由于对典型生长曲线中稳定期到来原因的认识，由于对典型生长曲线中稳定期到来原因的认识，采取相应有效措施推迟其来临，从而发展出现在的连续培养技术。采取相应有效措施推迟其来临，从而发展出现在的连续培养技术。第16页，此课件共89页哦2 2、微生物的群体生长、微生物的群体生长无分支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无分支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
12、细胞数量的增加来表示的。中细胞数量的增加来表示的。由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为由一个细胞分裂成为两个细胞的时间间隔称为世代世代，一个世代，一个世代所需的时间就是所需的时间就是代时（代时（eneration time,G），），代时也就是群体细代时也就是群体细胞数目扩大一倍所需时间，有时也称为胞数目扩大一倍所需时间，有时也称为倍增时间倍增时间。右图表示的是一个细胞经过若干代分裂右图表示的是一个细胞经过若干代分裂后的情况。右图可见，每经过一个代时，细后的情况。右图可见，每经过一个代时，细胞数目就增加一倍，呈指数增加，因而被称胞数目就增加一倍，呈指数增加，因而被称为为指数生长指数生长，这
13、，这就是就是单细胞群体生长的特单细胞群体生长的特征。征。（1 1）无分支单细胞微生物的群体生长特征）无分支单细胞微生物的群体生长特征第17页，此课件共89页哦代时能够反应细菌的生长速率，代时短，生长速率代时能够反应细菌的生长速率，代时短，生长速率快，代时长，生长速率慢。快，代时长，生长速率慢。在很多微生物学研究中常常在很多微生物学研究中常常要了解微生物的代时。要了解微生物的代时。代时在不同种微生物中的变化很大，代时在不同种微生物中的变化很大，多数微生物的代多数微生物的代时为时为13h,然而有些快速生长的微生物的代时还不到然而有些快速生长的微生物的代时还不到10min,而另一些微生物的代时却可长
14、达几小时或几天；而另一些微生物的代时却可长达几小时或几天；另外，另外，同一种微生物，在不同的生长条件下其代时的长短同一种微生物，在不同的生长条件下其代时的长短也不同；也不同；但是，但是，在一定条件下，每一种微生物的代时是恒在一定条件下，每一种微生物的代时是恒定的，定的，因此它是微生物菌种的一个重要特征。因此它是微生物菌种的一个重要特征。第18页，此课件共89页哦（2 2）无分支单细胞微生物的群体生长曲线）无分支单细胞微生物的群体生长曲线以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律，其结论也基以细菌为例介绍无分支单细胞微生物群体生长规律，其结论也基本适用于酵母菌。本适用于酵母菌。生长曲线代表了细
15、菌在新的环境中从开始生长、分裂直至死亡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。的整个动态变化过程。每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长过程却有着共同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四个时期。的规律性。一般可以将生长曲线划分为四个时期。第19页，此课件共89页哦其它名称：停滞期、调整期、适应期其它名称：停滞期、调整期、适应期a.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。b.特点：特点：生长速率常数生长速率常数R=0细胞形态变大或增长细胞形态变大或增长细胞内细胞内RN
16、A特别是特别是rRNA含量增高，原生质嗜碱性增强含量增高，原生质嗜碱性增强合成代谢活跃（核糖体、酶类、合成代谢活跃（核糖体、酶类、ATP合成加快），易产生诱导酶合成加快），易产生诱导酶对外界不良条件敏感，（如氯化钠浓度、温度、抗生素等化学药物）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）c.原因：原因：适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物适应新的环境条件，合成新的酶，积累必要的中间产物.延滞期（延滞期（lag phaselag phase）第20页，此课件共89页哦菌种菌种：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
17、：用对数生长期的菌种接种时，其延迟期较短，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；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迟期接种量增大可缩短甚至消除延迟期（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）；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，会使延滞期加长，所以发酵工业上尽量使发较大变化时，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
18、子培养基接近。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21页，此课件共89页哦认识延迟期的特点对实践的指导意义：认识延迟期的特点对实践的指导意义：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；采取的缩短采取的缩短lag phase lag phase 的措施有：的措施有：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的某些成分;选用繁殖快的菌种选用繁殖快的菌种第22页
19、，此课件共89页哦.对数期（对数期（logarithmic phaselogarithmic phase）其他名称：指数期其他名称：指数期a.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。b.特点：特点：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处于该期的细胞对理化因素较敏感处于该期的细胞对理化因素较敏感菌体代谢活跃，消耗营养物质多，生长速率快，菌体数目显著增多。菌体代谢活跃，消耗营养物质多，生长速率快，菌体数目显著增多。c.影响因素：影响因素：菌种、营养成分、营养物浓度、培养温度菌种、营养成分、营养物浓度
20、、培养温度第23页，此课件共89页哦由于此时期的菌种比较健壮，增殖噬菌体的最适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；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发酵工业上尽量延长该期，以达到较高的菌体密度；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；是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等的是生理代谢及遗传研究或进行染色、形态观察等的良好材料。良好材料。认识对数期的特点对实践的指导意义：认识对数期的特点对实践的指导意义：第24页，此课件共89页哦.稳定期（稳定期（stationary p
21、hasestationary phase）又称：恒定期、最高生长期又称：恒定期、最高生长期a.特点：特点：生长速率常数生长速率常数R R等于等于0 0菌体产量达到了最高值菌体产量达到了最高值合成次生代谢产物合成次生代谢产物细胞内出现储藏物质，芽孢菌内开始产生芽孢细胞内出现储藏物质，芽孢菌内开始产生芽孢b.影响因素：影响因素：菌种、环境条件菌种、环境条件c.产生原因：产生原因：营养物尤其是生长限制因子的耗尽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）有害代谢废物的积累（酸、醇、毒素等）物化条件（物化条件（pH
22、、氧化还原势等）不合适、氧化还原势等）不合适第25页，此课件共89页哦发酵生产形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应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：补充营养物质（补料）、尽量延长此期，提高产量，措施如下：补充营养物质（补料）、调调pHpH、调整温度、调整温度 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认识稳定期的特点对实践的指导意义：认识稳定期的特点对实践的指导意义：第26页，此课件共89页哦.衰亡期（衰亡期（decline phasedecline phase）a.特点：特点：R R为负为负值值细胞的形态发生变
23、化，出现不规则的衰退形细胞的形态发生变化，出现不规则的衰退形释放次生代谢产物，芽孢等释放次生代谢产物，芽孢等菌体开始自溶菌体开始自溶b.影响因素：影响因素：菌种、环境条件菌种、环境条件c.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。谢大大超过合成代谢，继而导致菌体的死亡。第27页，此课件共89页哦(3)(3)丝状微生物的群体生长特征及曲线丝状微生物的群体生长特征及曲线 丝状微生物的纯培养采用丝状微生物的纯培养采用孢子孢子接接种，在液体培养基中震荡培养或深层种，在液体培养基中震荡培养或深层通气加搅拌培养，
24、菌丝体通过断裂繁通气加搅拌培养，菌丝体通过断裂繁殖不形成产孢结构。殖不形成产孢结构。可以用菌丝干重作为衡量生长的可以用菌丝干重作为衡量生长的指标，即以时间为横坐标，以指标，即以时间为横坐标，以菌丝菌丝干重干重为纵坐标，绘制生长曲线。为纵坐标，绘制生长曲线。第28页，此课件共89页哦a.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。b.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关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
25、以几何级数增加，没有对数生长期。生长主要系，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，此时期的菌体呼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。吸强度达到高峰，有的开始积累代谢产物。c.衰退期衰退期:菌丝体干重下降，到一定时期不再变化。大多数次级代谢菌丝体干重下降，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。有些菌丝体还会发产物在此期合成，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。生自溶菌丝体，这与菌种和培养条件有关。第29页，此
26、课件共89页哦温度pH值氧三、理化因子对微生物生长的影响三、理化因子对微生物生长的影响第36页，此课件共89页哦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，最终影响细胞影响酶活性，温度变化影响酶促反应速率，最终影响细胞合成。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，不利于物质运输，因此，温度变化影响营养物度低，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
27、与代谢产物的分泌。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。影响物质的溶解度，对生长有影响。（一）温度 温度对微生物生长影响温度对微生物生长影响第37页，此课件共89页哦最低生长温度：低于此温度，微生物不能生长繁殖最适生长温度：微生物生长繁殖最快的温度最高生长温度：高于此温度，不能生长繁殖致死温度：10分钟内被完全杀死的最低温度 生长温度的三基点生长温度的三基点 第38页，此课件共89页哦 根据微生物生长的最适温度不同，可以将微生物分为根据微生物生长的最适温度不同，可以将微生物分为嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热和超嗜热等五种不同的类型。嗜冷、兼性嗜冷、嗜温、嗜热和超嗜热等五种不同的
28、类型。它们都有各自的最低、最适和最高生长温度范围。它们都有各自的最低、最适和最高生长温度范围。微生物类型微生物类型 生长温度生长温度 最低最低 最适最适 最高最高 嗜冷微生物嗜冷微生物 0以下以下 15 20 兼性嗜冷微生物兼性嗜冷微生物 0 20-30 35 嗜温微生物嗜温微生物 15-20 20-45 45以上以上 嗜热微生物嗜热微生物 45 55-65 80 超嗜热或嗜高温微生物超嗜热或嗜高温微生物 65 80-90 100以上以上不同微生物对温度要求不同不同微生物对温度要求不同第39页，此课件共89页哦影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而影响对物影响膜表面电荷的性质及膜的通透性，进而
29、影响对物质的吸收能力。质的吸收能力。改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌改变酶活、酶促反应的速率及代谢途径：如：酵母菌在在pH4.5-5pH4.5-5产乙醇，在产乙醇，在 pH6.5pH6.5以上产甘油、酸。以上产甘油、酸。环境环境pHpH值还影响培养基中营养物质的离子化程度，从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。而影响营养物质吸收，或有毒物质的毒性。pHpH值对微生物生长的影响值对微生物生长的影响（二）（二）pHpH值值第40页，此课件共89页哦微生物的生长微生物的生长pH值范围极广，从值范围极广，从pH8都有微生物能生长，但是绝都有微生物
30、能生长，但是绝大多数种类都生活在大多数种类都生活在pH5.09.0之间。之间。微生物生长的微生物生长的pH值三基点：值三基点：各种微生物都有其生长的最低、最适和最高各种微生物都有其生长的最低、最适和最高pH值。值。不同的微生物最适生长的不同的微生物最适生长的pH值不同，根据微生物生长的值不同，根据微生物生长的最适最适pH值值，将微生物分为：将微生物分为：嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌嗜碱微生物：硝化细菌、尿素分解菌、多数放线菌 耐碱微生物：许多链霉菌耐碱微生物：许多链霉菌 中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌中性微生物：绝大多数细菌，一部分真菌 嗜酸微生物：硫杆菌属嗜酸微生物：硫
31、杆菌属 耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌耐酸微生物：乳酸杆菌、醋酸杆菌不同微生物对不同微生物对pHpH要求不同要求不同第41页，此课件共89页哦 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。在发酵工业中，控制值的要求也不同。在发酵工业中，控制pH值尤其重要。值尤其重要。微生物微生物 生长最适生长最适pH 合成抗生素最适合成抗生素最适pH灰色链霉菌灰色链霉菌6.36.96.77.3红霉素链霉菌红霉素链霉菌6.67.06.87.3产黄青霉产黄青霉6.57.26.26.8金霉素链霉菌金霉素链霉菌 6.16.65.9
32、6.3龟裂链霉菌龟裂链霉菌6.06.65.86.1灰黄青霉灰黄青霉6.47.06.26.5生长的最适生长的最适pHpH值与发酵的最适值与发酵的最适pHpH值值第42页，此课件共89页哦同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，同一种微生物在不同的生长阶段和不同生理生化过程中，对环境对环境pHpH值要求不同。值要求不同。例如：丙酮丁醇梭菌例如：丙酮丁醇梭菌 在在pHpH值值=5.5=5.5-7.0-7.0时，以菌体生长为主时，以菌体生长为主 在在pHpH值值=4.3=4.3-5.3-5.3时，进行丙酮丁醇发酵时，进行丙酮丁醇发酵同一种微生物由于环境同一种微生物由于环境pHpH值不同，可能
33、积累不同的代值不同，可能积累不同的代谢产物。谢产物。例如：黑曲霉例如：黑曲霉pHpH值值=2=23 3时，产物以柠檬酸为主，只产少量草酸。时，产物以柠檬酸为主，只产少量草酸。pHpH值在值在7 7左右时，产物以草酸为主，只产少量柠檬酸。左右时，产物以草酸为主，只产少量柠檬酸。第43页，此课件共89页哦微生物细胞内的微生物细胞内的pHpH值值微生物细胞内的微生物细胞内的pH值稳定，一般都值稳定，一般都接近中性接近中性。微生物胞内酶的最适微生物胞内酶的最适pHpH值一般为中性，值一般为中性，胞外酶的最适胞外酶的最适pH值接近环境值接近环境pH值。值。第44页，此课件共89页哦微生物的生命活动对环境
34、微生物的生命活动对环境pHpH值的影响值的影响微生物在生长过程中也会使外界环境的微生物在生长过程中也会使外界环境的pHpH值发生改变，原因：值发生改变，原因：由于有机物分解：由于有机物分解：分解糖类、脂肪等，分解糖类、脂肪等，产生酸性物质，使培养液产生酸性物质，使培养液pHpH值下降；值下降；分解分解蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液蛋白质、尿素等，产生碱性物质，使培养液pHpH值上升值上升由于无机盐选择性吸收：由于无机盐选择性吸收：铵盐吸收（铵盐吸收（(NH4)2SO4 H2SO4），），pHpH 硝酸盐吸收硝酸盐吸收(NaNO3 NaOH)，pHpH培养过程中调节培养过程中调节pHpH
35、值的措施值的措施过酸时：过酸时：加入碱或适量氮源，提高通气量。加入碱或适量氮源，提高通气量。过碱时：过碱时：加入酸或适量碳源，降低通气量。加入酸或适量碳源，降低通气量。NH4+被吸收被吸收NO3+被吸收被吸收第45页，此课件共89页哦 微生物对氧的需要和耐受力在不同的微生物对氧的需要和耐受力在不同的类群中变化很大，根据微生物与氧的关系类群中变化很大，根据微生物与氧的关系,可把它们分为几种类群可把它们分为几种类群:专性好氧菌专性好氧菌:好氧菌好氧菌 微好氧菌：微好氧菌：兼性厌氧菌兼性厌氧菌 耐氧厌氧菌：耐氧厌氧菌：厌氧菌厌氧菌 (专性专性)厌氧菌：厌氧菌：氧气对微生物生长的影响氧气对微生物生长的
36、影响（三）氧气（三）氧气第46页，此课件共89页哦专性好氧菌（专性好氧菌（strict aerobe）必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，以分子氧作为最终氢受体，细胞含有超氧物歧化酶（SOD，superoxide dismutase）和过氧化氢酶。在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更好，在有氧时靠呼吸产能，无氧时接发酵或无氧呼吸产能；细胞含有SOD和过氧化氢酶。微好氧菌（微好氧菌（microaerophilic bacteria）只能较低的氧分压下才能正常生长，通过呼吸链并以氧为最终氢受体而产能。兼性厌氧菌（兼性厌氧菌（facultative aerobe）第47页，此
37、课件共89页哦耐氧菌（耐氧菌（aerotolerant anaerobe）可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌。生活不需要氧，分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。分子氧也对它无毒害。不具有呼吸链，依靠专性发酵获得能量。细胞内存在细胞内存在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶。厌氧菌（厌氧菌（anaerobe）分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；分子氧对它有毒害，短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在空气或含有在空气或含有10%CO2的空气中，在固体培养基表面上不能生长，
38、只的空气中，在固体培养基表面上不能生长，只有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命活动所需有在其深层的无氧或低氧化还原电势的环境下才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺能量通过发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵提供；细胞内缺乏乏SOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。第48页，此课件共89页哦各类菌所含对氧解毒酶各类菌所含对氧解毒酶专性好氧菌专性好氧菌 SOD，过氧化氢酶，过氧化氢酶 兼性厌氧菌兼性厌氧菌 SOD，过氧化氢酶过氧化氢酶 专性厌氧菌专性厌氧菌 二种酶均无二种酶均无
39、微好氧菌微好氧菌 少量少量SOD 耐氧菌耐氧菌 SOD，过氧化物酶过氧化物酶第49页，此课件共89页哦在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同在培养不同类型的微生物时，要采用相应的措施保证不同微生物的生长。微生物的生长。培养好氧微生物：培养好氧微生物：需震荡或通气，保证充足的氧气。需震荡或通气，保证充足的氧气。培养专性厌氧微生物：培养专性厌氧微生物：需排除环境中的氧气，同时需排除环境中的氧气，同时 在培养基中添加还原剂，降低在培养基中添加还原剂，降低 培养基中的氧化还原电位势。培养基中的氧化还原电位势。培养兼性厌氧或耐氧微生物：培养兼性厌氧或耐氧微生物：可深层静止培养。可深层静止培养
40、。第50页，此课件共89页哦四、消毒与灭菌四、消毒与灭菌消毒消毒(disinfection)：利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所有病：利用某种方法杀死或灭活物质或物体中所有病原微生物的一种措施原微生物的一种措施灭菌灭菌(sterilization)：指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内的所有微生：指利用某种方法杀死物体中包括芽孢在内的所有微生物的一种措施物的一种措施第51页，此课件共89页哦温度温度辐射作用辐射作用过滤过滤超声波超声波（一）物理方法第52页，此课件共89页哦1 1、温度、温度高温处理是高温处理是最常用的物理方法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高温可引起蛋白
41、质、核酸等活性大分子氧化或变性失活而导致微生物死亡。化或变性失活而导致微生物死亡。第53页，此课件共89页哦干热灭菌法（干热灭菌法（dry heat sterilizationdry heat sterilization）火焰烧灼灭菌（焚烧法火焰烧灼灭菌（焚烧法incinerationincineration）：）：是将被灭菌物品在是将被灭菌物品在火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。简单、彻底，但对被火焰中燃烧，使所有的生物质碳化。简单、彻底，但对被灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及灭菌物品的破坏极大。适用于无经济价值的物品灭菌，及不怕烧的实验器具，如不怕烧的实验器具，如接种环、镊
42、子、试管或三角瓶口的接种环、镊子、试管或三角瓶口的灭菌灭菌等。等。烘箱热空气灭菌烘箱热空气灭菌(干燥热空气灭菌干燥热空气灭菌hot-air oven)hot-air oven)：将物品放入将物品放入烘箱内，然后升温至烘箱内，然后升温至150150160 160，维持，维持1 12 2小时。适用于小时。适用于玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌玻璃、陶瓷和金属物品的灭菌，不适合液体样品，及棉花、纸，不适合液体样品，及棉花、纸张、纤维和橡胶类物质的灭菌。张、纤维和橡胶类物质的灭菌。特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死，所以温度高、时间长。死，
43、所以温度高、时间长。第55页，此课件共89页哦湿热法湿热法(moist heat sterilization)(moist heat sterilization)：特点：特点：时间短、灭菌效果高时间短、灭菌效果高 原因：原因：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湿热易破坏细胞内蛋白质大分子 的的 稳定性，主要破坏氢键结构。稳定性，主要破坏氢键结构。第56页，此课件共89页哦蛋白质含水量与其凝固温度的关系蛋白质含水量与其凝固温度的关系干热和湿热空气穿透力的比较干热和湿热空气穿透力的比较第57页，此课件共89页哦干热与湿热空气对不同细菌的致死时间比较干热与湿热空气对
44、不同细菌的致死时间比较第58页，此课件共89页哦高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到100 100 以以上高温灭菌的方法。上高温灭菌的方法。方法：方法：121121（1kg/cm1kg/cm2 2或或1515磅磅/英寸英寸2 2、0.105MPa0.105MPa ）维）维 持持1515-30min-30min。112112（0 0.5.5kg/cmkg/cm2 2或或8 8磅磅/英寸英寸2 2）2020-3 30min0min。11115 5（0.750.75kg/cmkg/cm2 2或或1111磅磅/英寸英寸2 2）
45、2020-3 30min0min。应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度应根据灭菌物品的性质或成分选择灭菌温度例如：例如：生理盐水、营养琼脂等培养基用生理盐水、营养琼脂等培养基用121 121。含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用含葡萄糖、乳糖、氨基酸等培养基用112 112。适用：适用：耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。耐高温物品，玻璃仪器、含水或不含水的物品。第59页，此课件共89页哦高高 压压 蒸蒸 汽汽 灭灭 菌菌 锅锅注意事项：注意事项：排净冷空气；排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌终了，缓慢降压；灭菌结束，趁热取出物品。灭菌结束，趁热取出物品。第60页，此课件共89页哦常压蒸
46、汽灭菌（间歇灭菌）：常压蒸汽灭菌（间歇灭菌）：将待灭菌物品在将待灭菌物品在8080-100-100蒸煮蒸煮15-60min15-60min，冷却，冷却后搁置室温（后搁置室温（28-3728-37）下过夜，并重复以上过程）下过夜，并重复以上过程三遍以上。三遍以上。其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，其蒸煮过程可杀死微生物的营养体，但不能杀死芽胞，室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过室温过夜促使残留的芽孢萌发成营养体，再经蒸煮过程可杀死新的营养体；循环三次以上可保证彻底灭菌程可杀死新的营养体；循环三次以上可保证彻底灭菌的目的。的目的。适用于适用于不耐高温的物品灭菌不耐高温的物
47、品灭菌，如不适于高压灭菌的特殊，如不适于高压灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。培养基、药品的灭菌。缺点是麻烦、费时。缺点是麻烦、费时。第61页，此课件共89页哦煮沸消毒煮沸消毒将水加热至将水加热至100100，煮沸，煮沸15min15min30min30min，可杀死所有营养细胞和部分，可杀死所有营养细胞和部分芽孢，达到消毒物的目的。芽孢，达到消毒物的目的。巴斯德消毒（巴斯德消毒（PasteurizationPasteurization）：）：用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持食品的营养风味，用较低的温度来杀死其中的病源微生物，这样既保持食品的营养风味，又进行了消毒又进行了消毒该法一般
48、是将待消毒的液体食品置于该法一般是将待消毒的液体食品置于6262处理处理3030minmin，然后迅速冷却。，然后迅速冷却。即可达到消毒目的。即可达到消毒目的。低温长时法：低温长时法：62.9,30min62.9,30min处理牛奶处理牛奶高温瞬时法：高温瞬时法：71.6,15min71.6,15min处理牛奶处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，急剧冷却至至7575，经匀质化后冷却至，经匀质化后冷却至2020。消毒消毒第62页，此课件共89页哦辐射：辐射：是能量通过空间传递的一种物理现象。是能量通过空间
49、传递的一种物理现象。与微生物有关的辐射：与微生物有关的辐射：电磁辐射：电磁辐射：可见光、紫外光，可见光、紫外光，电离辐射：电离辐射：、射线射线 。2 2、辐射、辐射第64页，此课件共89页哦（1 1）电磁辐射：）电磁辐射：a.a.可见光：可见光：波长在波长在400400800800nmnm的电磁辐射为可见光。的电磁辐射为可见光。大部分微生物不需要光，少数菌需要光作为能源。大部分微生物不需要光，少数菌需要光作为能源。一般来讲，可见光对大多数化能微生物没有影响，但一般来讲，可见光对大多数化能微生物没有影响，但是，太强或连续长时间照射也会导致微生物死亡（光氧是，太强或连续长时间照射也会导致微生物死亡
50、（光氧化作用）。化作用）。第65页，此课件共89页哦b.b.紫外线（）紫外线（）波长在波长在100 100 400 400nmnm的电磁辐射为紫外线。的电磁辐射为紫外线。紫外线杀菌或诱变原理：紫外线杀菌或诱变原理：紫外线作用于紫外线作用于DNADNA ，使其产生胸腺嘧啶二聚体，引起，使其产生胸腺嘧啶二聚体，引起DNADNA结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成微生物结构变形，阻碍正常的碱基配对，从而造成微生物变异或死亡。变异或死亡。紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧紫外线会使空气中的分子氧变成臭氧，臭氧释放的原子氧有杀菌作用。有杀菌作用。其中波长在其中波长在260 260 28