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1、关于微生物的生长与环境条件第1页，讲稿共66张，创作于星期日微生物在适宜的环境条件下，不断地吸收营养物质，并按照自己的微生物在适宜的环境条件下，不断地吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行代谢活动，如果同化作用大于异化作用，则细胞质的代谢方式进行代谢活动，如果同化作用大于异化作用，则细胞质的量不断增加，体积得以加大，于是表现为生长。简单地说，生长量不断增加，体积得以加大，于是表现为生长。简单地说，生长growthgrowth就是有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。就是有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。单细胞微生物如细菌，生长往往伴随着细胞数目的增加。当细胞增单细胞微生物如细菌，生长往往伴
2、随着细胞数目的增加。当细胞增长到一定程度时，就以二分裂方式，形式两个基本相的子细胞。这长到一定程度时，就以二分裂方式，形式两个基本相的子细胞。这种由于细胞分裂而引起的个体数目的增加，称为繁殖种由于细胞分裂而引起的个体数目的增加，称为繁殖reproductionreproduction。第2页，讲稿共66张，创作于星期日在多细胞微生物中，如某些霉菌，细胞数目的增加（菌丝细在多细胞微生物中，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。只有通过形成无性孢子或有性孢子使得个体数目增加生长。只有通过形成无
3、性孢子或有性孢子使得个体数目增加的过程才叫做繁殖。的过程才叫做繁殖。在一般情况下，当环境条件适合，生长与繁殖始终是交替在一般情况下，当环境条件适合，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，这个过程就是发育过程就是发育developmentdevelopment。如果某一或某些环境条件发生改变，并超出了生物可以适应的范围如果某一或某些环境条件发生改变，并超出了生物可以适应的范围时，就会对机体产生抑制乃至杀灭作用。时，就会对机体产生抑制乃至杀灭作用。第3页，讲稿共66张，创作于星期日第一节第一节 纯培养微生物群体的生长纯培
4、养微生物群体的生长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，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。必须把研究对象从混杂群体中分离出来。微生物学中将在实验室条件下从一个细胞或一种细胞群繁殖得微生物学中将在实验室条件下从一个细胞或一种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养到的后代称为纯培养pure culturepure culture。第4页，讲稿共66张，创作于星期日一、纯培养技术一、纯培养技术 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 methodpour plate method涂布平板法
5、涂布平板法 spread plate methodspread plate method平板划线分离法平板划线分离法 streak plate methodstreak plate method 平行划线平行划线 扇形划线扇形划线 其他形式的连续划线其他形式的连续划线稀释摇管法稀释摇管法 dilution shake culture methoddilution shake culture method第5页，讲稿共66张，创作于星期日利用选择培养基分离法利用选择培养基分离法 根据所要分离的菌种的特性选用培养基，如：根据所要分离的菌种的特性选用培养基，如：分分离离真真菌菌用用马马丁丁氏氏培培养
6、养基基，pHpH偏偏酸酸；分分离离放放线线菌菌用用高高氏氏1 1号号，pHpH中性偏碱。中性偏碱。不不同同菌菌对对化化学学试试剂剂的的敏敏感感性性：分分离离放放线线菌菌，培培养养基基中中加加10%10%酚酚，抑抑制制细菌、真菌；从土壤中分离真菌，加孟加拉红，抑制细菌生长。细菌、真菌；从土壤中分离真菌，加孟加拉红，抑制细菌生长。根根据据分分离离对对象象的的营营养养特特征征：分分离离能能发发酵酵纤纤维维素素的的菌菌株株，培培养养基基以以纤维素为唯一碳源。分离固氮菌，用无氮培养基。纤维素为唯一碳源。分离固氮菌，用无氮培养基。第6页，讲稿共66张，创作于星期日二、微生物生长量的测定二、微生物生长量的测
7、定二、微生物生长量的测定二、微生物生长量的测定 测定单细胞微生物的数量测定单细胞微生物的数量 测定总菌数测定总菌数total count total count 计数板直接测数计数板直接测数比浊法比浊法第7页，讲稿共66张，创作于星期日第8页，讲稿共66张，创作于星期日测定微生物的活菌数viable count 稀释平板测数法dilute plate count以CFU(colony forming units)表示 稀释培养测数法（又称最大概率法，MPN most probable number）第9页，讲稿共66张，创作于星期日细胞生物量测定细胞生物量测定细胞干重测定：单位体积的培养液中的
8、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。总总氮氮量量测测定定法法：用用化化学学分分析析方方法法测测出出微微生生物物细细胞胞中中蛋蛋白白质质或或氮氮元素的含量。元素的含量。DNADNA含量测定法：用荧光法测定微生物细胞中含量测定法：用荧光法测定微生物细胞中DNADNA含量。含量。代代谢谢活活性性法法：根根据据微微生生物物生生命命活活动动的的强强度度来来估估算算生生物物量量。如如单单位位体体积积培培养养物物在在单单位位时时间间内内的的O O2 2消消耗耗、糖糖消消耗耗或或产产酸酸产产COCO2 2量等，它们在一定程度上间接地反映细胞生物量。量等，它们在一定程度上间接地
9、反映细胞生物量。第10页，讲稿共66张，创作于星期日三、细菌纯培养的生长三、细菌纯培养的生长 以少量纯培养细菌接种一定容积的培养基中经过培养生长，最后以少量纯培养细菌接种一定容积的培养基中经过培养生长，最后一次收获，此称分批培养一次收获，此称分批培养(batch culture)batch culture)。衰亡期稳定期对数期滞留期第11页，讲稿共66张，创作于星期日延滞期延滞期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
10、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大，代谢活跃。增大，代谢活跃。对数期对数期logarithmic growth phase细细菌菌在在这这个个时时期期生生长长旺旺盛盛，代代谢谢活活力力强强。分分裂裂速速度度快快，菌菌数数以以指指数数级级数数增增加加，代代时时稳稳定定。细细胞胞在在形形态态、生生理理等等方方面面较较为为一一致致，是是研研究究微微生生物物生生理理代代谢谢和和遗遗传传变变异异的的好好材材料料。在在工工业业生生产产中中，也也用用对数期细胞作为扩大培养的种子液。对数期细胞作为扩大培养的种子液。第12页，讲稿共66张，创作于星期日在对数生长期内，细菌数目的增加是按在对数生
11、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繁殖殖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的的菌菌数数为为 x2，则则代代时时（Generation time，G）（即即每每增增加加一一代代所所需要的需要的时间时间）应为应为：G=（t2-t1）/n 第13页，讲稿共66张，创作于星期日先求代数先求代数n 由于由于
12、x2=x1 2n lgx2=lgx1+nlg2；n=（lgx2-lgx1）/lg2 n=3.3 lg(x2/x1)即即G=（t2-t1）/3.3 lg(x2/x1)第14页，讲稿共66张，创作于星期日例如：在一细菌培养液中第一次测得的细菌数为例如：在一细菌培养液中第一次测得的细菌数为 104/ml，经过经过培养培养 4 h后，又测得菌液中的细菌数为后，又测得菌液中的细菌数为 108/ml，求此菌的世代时求此菌的世代时间和在此时间内繁殖的代数。间和在此时间内繁殖的代数。根据公式：根据公式：G=（t2-t1）/3.3 lg(x2/x1)t2-t1=（4-0）60 min=240 min x2=10
13、8 x1=104 lg(x2/x1)=lg108 lg104 =8-4=4 代入上式代入上式 G=240/3.3 4=240/13.2=18 min 即在上述培养液中，世代时间为即在上述培养液中，世代时间为 18 min。细菌繁殖代数细菌繁殖代数 n=(t2-t1)/G=240/18=13.3 繁代。繁代。第15页，讲稿共66张，创作于星期日稳定期稳定期(stationary phase)又称恒定期或最高生长期。处于稳定期的微生物，新增殖的细胞数与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，此时生老细胞的死亡数几乎相等，整个
14、培养物中二者处于动态平衡，此时生长速度，又逐渐趋向零。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限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变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。分裂。第16页，讲稿共66张，创作于星
15、期日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。如果为了获得大量菌体，就应在此阶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；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。抗生素的大量形成也在此时期。从上可以看出，稳定期的微生物，在数量上的达到了最高水平，从上可以看出，稳定期的微生物，在数量上的达到了最高水平，产物的积累也
16、达到了高峰，此时，菌体的总产量与所消耗的营养产物的积累也达到了高峰，此时，菌体的总产量与所消耗的营养物质之间存在着一定关系，这种关系，生产上称为产量常数。物质之间存在着一定关系，这种关系，生产上称为产量常数。第17页，讲稿共66张，创作于星期日衰亡期衰亡期(decline phase)细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降，出现了细菌死亡率逐渐增加，群体中活菌数目急剧下降，出现了“负生长负生长”。其中有一段时间，活菌数换几何级数下降，故有人称之为。其中有一段时间，活菌数换几何级数下降，故有人称之为“对对数死亡阶段数死亡阶段”。这一阶段的细胞，有的开始自溶，产生或释放出一些产物，如氨基这一阶
17、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。菌体细胞也呈现多种形态，有时酸、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，有的细胞内多液泡，革兰氏染色反应的产生畸形，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。阳性菌变成阴性反应等。第18页，讲稿共66张，创作于星期日并不是所有细胞均处于完全相同的生理状态，因此，在细菌生长的并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的
18、曲线。降的曲线。认识和掌握细菌生长曲线，对指导发酵生产具有很大作用：认识和掌握细菌生长曲线，对指导发酵生产具有很大作用：计算生长速率和代时；计算生长速率和代时；不同生长期的细胞在结构和生理上可能有很大差别，了解了这些，就不同生长期的细胞在结构和生理上可能有很大差别，了解了这些，就能根据需要进取样和收获；能根据需要进取样和收获；不同的生长期理化因子对微生物的影响了可能不同。一般来说，对不同的生长期理化因子对微生物的影响了可能不同。一般来说，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。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。第19页，讲稿共66张，创作于星期日四、四、四、
19、四、连续连续连续连续生长生长生长生长当微生物在一个固定的容器中生长时，由于养料的消耗，代谢产当微生物在一个固定的容器中生长时，由于养料的消耗，代谢产物的积累，必然会导致微生物生长速度减慢，为了保持微生物能物的积累，必然会导致微生物生长速度减慢，为了保持微生物能长时期的处于对数生长期，就要采用连续培养长时期的处于对数生长期，就要采用连续培养continuous culture，即在一个恒定容积的流动系统中，一方面以一定的速度不断地加入，即在一个恒定容积的流动系统中，一方面以一定的速度不断地加入新的培养基，另一方面又以相同的速度流出培养物，这样就可以使容新的培养基，另一方面又以相同的速度流出培养物
20、，这样就可以使容器中微生物的数量和营养状态保持恒定，使微生物长期处于旺盛生长器中微生物的数量和营养状态保持恒定，使微生物长期处于旺盛生长阶段。阶段。第20页，讲稿共66张，创作于星期日恒浊连续培养恒浊连续培养不不断断调调节节流流速速而而使使细细菌菌培培养养物物浊浊度度保保持持恒恒定定的的连连续续培培养养叫叫恒恒浊浊连连续续培养。培养。由由光光电电装装置置检检测测培培养养容容器器中中的的浊浊度度，根根据据浊浊度度变变化化控控制制新新鲜鲜培培养养液液流入和旧培养流出速度，使容器内菌液浓度恒定。流入和旧培养流出速度，使容器内菌液浓度恒定。工业发酵中用此法可获得大量菌体及代谢产物。工业发酵中用此法可获
21、得大量菌体及代谢产物。第21页，讲稿共66张，创作于星期日恒化培养恒化培养控制恒定流速，使由于细菌生长而耗去的营养物及时得到补充，控制恒定流速，使由于细菌生长而耗去的营养物及时得到补充，又叫恒组成连续培养。这样，细菌的生长速率将取决于限制性又叫恒组成连续培养。这样，细菌的生长速率将取决于限制性因子的浓度。因子的浓度。恒化连续培养多用于微生物学的研究工作中。从遗传学角度来恒化连续培养多用于微生物学的研究工作中。从遗传学角度来讲，它允许我们作长时间的细菌培养而能从中分离不出的变种；讲，它允许我们作长时间的细菌培养而能从中分离不出的变种；从生理学方面看，能帮助我们观察细菌在不同生活条件下的变从生理学
22、方面看，能帮助我们观察细菌在不同生活条件下的变化，尤其是化，尤其是DNADNA、RNARNA及蛋白质合成的变化；同时它也是研究自及蛋白质合成的变化；同时它也是研究自然条件下微生物生态体系比较理想的实验模型，因为，生长然条件下微生物生态体系比较理想的实验模型，因为，生长在自然界的微生物一般都处于低营养浓度条件下，生长也较在自然界的微生物一般都处于低营养浓度条件下，生长也较慢。而恒定连续培养正好可通过调节控制系统来维持培养基慢。而恒定连续培养正好可通过调节控制系统来维持培养基成分的低营养养浓度，使之与自然条件相类似。成分的低营养养浓度，使之与自然条件相类似。第22页，讲稿共66张，创作于星期日第2
23、3页，讲稿共66张，创作于星期日五、同步培养五、同步培养在分批培养中，各个细胞的生理状态、代谢活动并不完全一样。如果在分批培养中，各个细胞的生理状态、代谢活动并不完全一样。如果以群体测定结果的平均值来代表单个细胞的生长或生理特性是不符合以群体测定结果的平均值来代表单个细胞的生长或生理特性是不符合客观实际的，然而利用单个细胞进行研究又是很困难的。为了解决这客观实际的，然而利用单个细胞进行研究又是很困难的。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，因而发展了单细胞的同步培养技术。得一致，因而发展了单细胞
24、的同步培养技术。同步培养法是：能使培养的微生物处于比较一致的生长发育阶段上的培养同步培养法是：能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叫同步培养法方法叫同步培养法synchronous culture。第24页，讲稿共66张，创作于星期日机械法又称选择法机械法又称选择法微生物的子细胞与成熟细胞，通过机械法就可使它们在一定程度上分开来。微生物的子细胞与成熟细胞，通过机械法就可使它们在一定程度上分开来。然后用同样大小的细胞进行培养便可获得同步培养物。然后用同样大小的细胞进行培养便可获得同步培养物。离心沉降分离法离心沉降分离法过滤分离法过滤分离法 硝酸纤维薄膜法硝酸纤维薄膜法机机械械法
25、法同同步步培培养养物物是是在在不不影影响响细细菌菌代代谢谢的的情情况况下下获获得得的的，因因而而菌菌体体的的生生命命活活必必然然较较为为正正常常。但但此此法法有有其其局局限限性性，有有些些微微生生物物即即使使在在相相同同的的发发育育阶阶段段，个个体体大大小小也也不不一一致致，甚甚至至差差别别很很大大，这这样样的的微微生生物物不不宜宜采采用这类方法。用这类方法。第25页，讲稿共66张，创作于星期日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
26、段稍微受到抑制，然后将培间，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同步生长。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而不能继续生长，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，然后再转入适宜的培养基中，它们例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。进入了同步生长。用
27、最高稳定期的培养物接种用最高稳定期的培养物接种第26页，讲稿共66张，创作于星期日抑制抑制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：氨甲蝶呤制，也可达到同步化的目的。试验证明：氨甲蝶呤、5-5-氟脱氧氟脱氧尿苷、羟基尿素、胸腺苷、脱氧腺苷和脱氧鸟苷等，对细胞尿苷、羟基尿素、胸腺苷、脱氧腺苷和脱氧鸟苷等，对细胞DNADNA合成的同步化均有作用。合成的同步化均有作用。第27页，讲稿共66张，创作于星期日总之，机械法对细胞正常生理代谢影响很少；而诱导同步分裂虽然方法总之，
28、机械法对细胞正常生理代谢影响很少；而诱导同步分裂虽然方法多，应用较广，但对正常代谢有时有影响，而且对其诱导同步化的生化多，应用较广，但对正常代谢有时有影响，而且对其诱导同步化的生化基础了解很少，化学诱导同步化的本质还是一个尚待研究的问题。基础了解很少，化学诱导同步化的本质还是一个尚待研究的问题。必须根据待试微生物的形态、生理性状来选择适当的方法。必须根据待试微生物的形态、生理性状来选择适当的方法。同步生长的时间，因菌种和条件而变化，由于同步群体的个体差异，同步生同步生长的时间，因菌种和条件而变化，由于同步群体的个体差异，同步生长不能无限地维持，往往会逐渐破坏，最多能维持长不能无限地维持，往往会
29、逐渐破坏，最多能维持23个世代，又逐渐转变个世代，又逐渐转变为随机生长，即非同步化。为随机生长，即非同步化。第28页，讲稿共66张，创作于星期日第二节第二节 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 菌菌丝丝生生长长与与营营养养有有关关。营营养养丰丰富富，分分支支多多而而密密，营营养养贫贫乏乏，分支少而稀。分支少而稀。菌丝的生长是顶端生长，菌丝各个部分都有极性之分，即位于菌丝的生长是顶端生长，菌丝各个部分都有极性之分，即位于前端的为幼龄菌丝，位于后面的为老龄菌丝。菌丝生长与营养有关，前端的为幼龄菌丝，位于后面的为老龄菌丝。菌丝生长与营养有关，营养丰富则分支点与菌丝生长顶端的距
30、离短，即分支多而频繁；营营养丰富则分支点与菌丝生长顶端的距离短，即分支多而频繁；营养贫乏分支点同菌丝生长顶端距离长，即分支少。菌丝在固体培养养贫乏分支点同菌丝生长顶端距离长，即分支少。菌丝在固体培养基或在液体培养中静止培养时形成菌落，在液体培养中振荡培养时基或在液体培养中静止培养时形成菌落，在液体培养中振荡培养时则形成菌丝球。则形成菌丝球。第29页，讲稿共66张，创作于星期日二、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
31、。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30页，讲稿共66张，创作于星期日第三节第三节 环境条件对微生物生长的影响环境条件对微生物生长的影响生长是微生物与外界环境因素共同作用的结果。环境条件的改变，生长是微生物与外界环境因素共同作用的结果。环境条件的改变，在一定限度内，可能上能引起微生物形态，生理、生长、繁殖等在一定限度内，可能上能引起微生物形态，生理、生长、繁殖等特征的改变，或者抵抗、适应环境条件的某些改变；当环境条件特征的改变，或者抵抗、适应
32、环境条件的某些改变；当环境条件的变化超过一定极限，则导致微生物的死亡。的变化超过一定极限，则导致微生物的死亡。研究环境条件与微生物之间的相互关系意义重大。本节将较多地涉及各研究环境条件与微生物之间的相互关系意义重大。本节将较多地涉及各种物理、化学因素对微生物生长的抑制与致死的影响。种物理、化学因素对微生物生长的抑制与致死的影响。第31页，讲稿共66张，创作于星期日防腐防腐antisepsisantisepsis它是一种抑菌作用。利用某些理化因子，使物体内外的微生物暂它是一种抑菌作用。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时处于不生长繁殖但
33、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。如低温、干燥、盐腌、糖渍等等。其他物质霉变的技术措施。如低温、干燥、盐腌、糖渍等等。消毒消毒disinfectiondisinfection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。利用消毒剂（毒。利用消毒剂（disinfecta
34、ntdisinfectant），），也可进行皮肤、体膜或体内的也可进行皮肤、体膜或体内的处理。处理。第32页，讲稿共66张，创作于星期日灭菌灭菌sterilization是指用物理或化学因子，杀灭物体中的所有生活微生物，包括最耐热是指用物理或化学因子，杀灭物体中的所有生活微生物，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有生命的有机体。何有生命的有机体。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
35、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，但对宿主却没有或基本上没有损害。第33页，讲稿共66张，创作于星期日一、温度对微生物生长的影响一、温度对微生物生长的影响微生物生长的温度类型微生物生长的温度类型第34页，讲稿共66张，创作于星期日低温型微生物低温型微生物psychrophiles又称嗜冷微生物，可分为专性嗜冷和兼性嗜冷两种。又称嗜冷微生物，可分为专性嗜冷和兼性嗜冷两种。它们常分布在地球两极地区的水域和土壤中，这里大部分地区几乎终年冰它们常分布在地球两极地区的水域和土壤中，这里大部分地区几
36、乎终年冰冻，即使在其微小的液态水间隙中也有微生物的存在；它们或者分布在平冻，即使在其微小的液态水间隙中也有微生物的存在；它们或者分布在平均温度为均温度为5左右的海洋中，或分布在只有左右的海洋中，或分布在只有12的海洋深处；有的分布于的海洋深处；有的分布于冷泉。冷藏食物的腐败往往由这类微生物引起。冷泉。冷藏食物的腐败往往由这类微生物引起。机理：细胞内的酶在低温下仍能有效地发挥作用；细胞膜中不饱机理：细胞内的酶在低温下仍能有效地发挥作用；细胞膜中不饱和脂肪酸含量较高，细胞膜在低温下仍保持半流动状态，从而能和脂肪酸含量较高，细胞膜在低温下仍保持半流动状态，从而能进行进行活跃的物质代谢。活跃的物质代谢
37、。第35页，讲稿共66张，创作于星期日中温型微生物中温型微生物mesophiles它们又可分为室温性微生物和体温性微生物。室温性微生物适于它们又可分为室温性微生物和体温性微生物。室温性微生物适于2030生长，如土壤微生物、植物病原微生物。体温性微生物多生长，如土壤微生物、植物病原微生物。体温性微生物多为人及温血动物的病原菌，它们生长的极限范围在为人及温血动物的病原菌，它们生长的极限范围在1045，最适，最适生长温度与其宿主体温相近，在生长温度与其宿主体温相近，在2540之间，人体寄生菌为之间，人体寄生菌为37左右。左右。中温型微生物不能在低于中温型微生物不能在低于10的条件下生长：与蛋白质的合
38、成的条件下生长：与蛋白质的合成和反馈抑制有关。低于和反馈抑制有关。低于10时蛋白质的合成过程不能启动；时蛋白质的合成过程不能启动；10以下的低温，使很多酶对反馈抑制变得异常敏感。以下的低温，使很多酶对反馈抑制变得异常敏感。第36页，讲稿共66张，创作于星期日高温型微生物高温型微生物themophiles它们适于在它们适于在4550以上的温度中生长，在自然界中的分布仅局限以上的温度中生长，在自然界中的分布仅局限制于某些地区，比如堆肥在发酵过程中温度常高达制于某些地区，比如堆肥在发酵过程中温度常高达6070。能在。能在5570中生长的微生物有中生长的微生物有Bacillus、Methanobact
39、erium等。分布于等。分布于温泉中的细菌，有的可在近于温泉中的细菌，有的可在近于100的高温中生长。这些耐高温的微的高温中生长。这些耐高温的微生物，经常给罐头工业、发酵工业带来麻烦。生物，经常给罐头工业、发酵工业带来麻烦。一般而言，原核生物能在比真核生物更高的温度下生长；非光合微生一般而言，原核生物能在比真核生物更高的温度下生长；非光合微生物能在比光合微生物耐温。物能在比光合微生物耐温。第37页，讲稿共66张，创作于星期日高温型微生物能在高温下生存和生长，是由于菌体内的酶和蛋白质高温型微生物能在高温下生存和生长，是由于菌体内的酶和蛋白质比起中温型微生物蛋白质对热更稳定；同时核糖体和其他成分对
40、高比起中温型微生物蛋白质对热更稳定；同时核糖体和其他成分对高温也具较大的抗性；细胞膜中饱和脂肪酸含量高，可以形成更强的温也具较大的抗性；细胞膜中饱和脂肪酸含量高，可以形成更强的疏水键，从而使膜在高温下能保持其稳定性并具正常的功能。疏水键，从而使膜在高温下能保持其稳定性并具正常的功能。不同微生物的致死温度不同。多数细菌、酵母菌、霉菌的营养细胞不同微生物的致死温度不同。多数细菌、酵母菌、霉菌的营养细胞和病毒，在和病毒，在5065条件下条件下12 min可致死；少数动物病毒亦具较强可致死；少数动物病毒亦具较强的抗热性；噬菌体较其宿主细胞抗热；放线菌和霉菌孢子比营养细的抗热性；噬菌体较其宿主细胞抗热；
41、放线菌和霉菌孢子比营养细胞的抗热性强，胞的抗热性强，7680条件下条件下10 min才被杀死；细菌芽孢抗热性最才被杀死；细菌芽孢抗热性最强，强，100以下处理相当时间才能致死。以下处理相当时间才能致死。第38页，讲稿共66张，创作于星期日同一菌种不同菌株或不同菌龄，其抗热性也可能不同。一般幼龄的比同一菌种不同菌株或不同菌龄，其抗热性也可能不同。一般幼龄的比老龄的对热敏感。例如菌龄为老龄的对热敏感。例如菌龄为1.75 h和和2.75 h的大肠杆菌在的大肠杆菌在53加热加热15 min，其菌数分别下降其菌数分别下降10，000倍和倍和2，000倍，而菌龄为倍，而菌龄为62 h，在同样条在同样条件下
42、菌数只下降件下菌数只下降12倍。倍。培养基的成分对微生物的抗热性也有影响。例如在富含蛋白质的培养基培养基的成分对微生物的抗热性也有影响。例如在富含蛋白质的培养基上生长的细菌，可能由于在菌体周期形成了一层蛋白质膜而提高了抗热上生长的细菌，可能由于在菌体周期形成了一层蛋白质膜而提高了抗热能力。能力。第39页，讲稿共66张，创作于星期日高温杀菌高温杀菌干热灭菌干热灭菌焚烧灭菌法焚烧灭菌法 此法灭菌彻底，迅速简便，但使用范围有限。常用于接种工具、此法灭菌彻底，迅速简便，但使用范围有限。常用于接种工具、污染物品以及实验动物尸体等废弃物的处理。污染物品以及实验动物尸体等废弃物的处理。干热灭菌法干热灭菌法
43、主要在干燥箱中利用热空气进行灭菌。通常主要在干燥箱中利用热空气进行灭菌。通常160170处理处理2 h便便可达到灭菌的目的。此法只适用于玻璃器皿、金属用具等耐热可达到灭菌的目的。此法只适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌。其优点是可保持物品干燥物品的灭菌。其优点是可保持物品干燥。第40页，讲稿共66张，创作于星期日湿热灭菌湿热灭菌煮沸消毒法煮沸消毒法物品在水中煮沸物品在水中煮沸15 min以上，可杀死细菌的所有营养细胞和部分以上，可杀死细菌的所有营养细胞和部分芽孢。这种方法适用于注射器、解剖用具等的消毒。芽孢。这种方法适用于注射器、解剖用具等的消毒。高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法 是实验室及
44、生产中常用的灭菌方法。加压则可提供高于是实验室及生产中常用的灭菌方法。加压则可提供高于100的蒸汽。加之蒸汽热穿透力强，可迅速引起蛋白质凝固变性。的蒸汽。加之蒸汽热穿透力强，可迅速引起蛋白质凝固变性。所以高压蒸汽灭菌在湿热灭菌法中效果最佳、应用较广。一所以高压蒸汽灭菌在湿热灭菌法中效果最佳、应用较广。一般培养基、各种缓冲溶液、玻璃器皿等，常采用般培养基、各种缓冲溶液、玻璃器皿等，常采用1 kg/cm2(121)处理处理1530 min即可达到灭菌的目的。即可达到灭菌的目的。第41页，讲稿共66张，创作于星期日间歇灭菌法间歇灭菌法常压下常压下100处理处理1530 min，以杀死其中的营养细胞。
45、冷却后，置于，以杀死其中的营养细胞。冷却后，置于一定温度一定温度(2837)保温过夜，使其中可能残存的芽孢萌发营养细胞，保温过夜，使其中可能残存的芽孢萌发营养细胞，再以同样方法加热处理。如此反复三次，可杀灭所有芽孢和营养细胞，再以同样方法加热处理。如此反复三次，可杀灭所有芽孢和营养细胞，以达到灭菌的目的。以达到灭菌的目的。此法的缺点是灭菌比较费时，一般只用于不耐热的药品、营养物、此法的缺点是灭菌比较费时，一般只用于不耐热的药品、营养物、特殊培养基等的灭菌。在缺乏高压蒸汽灭菌设备时亦可用于一般物特殊培养基等的灭菌。在缺乏高压蒸汽灭菌设备时亦可用于一般物品的灭菌。品的灭菌。第42页，讲稿共66张，
46、创作于星期日巴斯德消毒法巴斯德消毒法即用较低的温度处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原菌如结核杆即用较低的温度处理牛奶、酒类等饮料，以杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，但又不损害营养与风味。菌、伤寒杆菌等，但又不损害营养与风味。如用如用6263则处理则处理30 min，若以若以71，只需，只需15 min。处理后的处理后的物品应迅速冷却至物品应迅速冷却至10左右即可饮用。这种方法只能杀死大多左右即可饮用。这种方法只能杀死大多数腐生菌的营养体而对芽孢无损害。此法是基于结核杆菌的致数腐生菌的营养体而对芽孢无损害。此法是基于结核杆菌的致死温度死温度6215 min而规定的。而规定的。第43页
47、，讲稿共66张，创作于星期日微生物的致死温度微生物的致死温度在一定时间内（如在一定时间内（如 10 min）杀死微生物所需要的最低温度称为微生物杀死微生物所需要的最低温度称为微生物的致死温度。的致死温度。微生物的致死时间微生物的致死时间在在一一定定温温度度下下杀杀死死微微生生物物所所需需要要的的最最短短时时间间称称为为微微生生物物的的致致死死时时间。温度愈高，致死时间愈短。间。温度愈高，致死时间愈短。D 值值 decimus value为在特定温度下使微生物菌数减少为在特定温度下使微生物菌数减少 10 倍所需的时间。倍所需的时间。第44页，讲稿共66张，创作于星期日二、二、pH pH 值对微生
48、物生长的影响值对微生物生长的影响 微生物在微生物在 pH49 之间都可以生长。之间都可以生长。细菌、藻类、原生动物最适细菌、藻类、原生动物最适 pH 为为6.57.5放线菌最适放线菌最适 pH 7.58.0，pH 510 霉菌、酵母最适霉菌、酵母最适 pH 56pH 值影响微生物生长的主要作用在于：值影响微生物生长的主要作用在于：引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收；引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收；影响代谢过程中酶的活性；影响代谢过程中酶的活性；改变营养物质的可给性以及有害物质的毒性。改变营养物质的可给性以及有害物质的毒性。第45页，讲稿共66张，创作
49、于星期日微生物生长繁殖的最适微生物生长繁殖的最适pH与其合成某种代谢产物的与其合成某种代谢产物的pH通常是通常是不一样的。不一样的。例如丙酮丁醇梭菌生长繁殖最适例如丙酮丁醇梭菌生长繁殖最适 pH 是是 5.57.0，丙酮丁醇梭菌合成，丙酮丁醇梭菌合成丙酮丁醇的最适丙酮丁醇的最适 pH 是是 4.35.3。微生物在不同的微生物在不同的 pH 下积累的代谢产物是不一样的。下积累的代谢产物是不一样的。黑曲霉在黑曲霉在 pH 23 的环境中发酵蔗糖以产柠檬酸为主，产草酸极少；而在的环境中发酵蔗糖以产柠檬酸为主，产草酸极少；而在 pH 近中性时发酵蔗糖产生大量的草酸，柠檬酸产量很低。近中性时发酵蔗糖产生
50、大量的草酸，柠檬酸产量很低。第46页，讲稿共66张，创作于星期日可利用微生物对可利用微生物对pH要求的不同，控制杂菌的污染。要求的不同，控制杂菌的污染。无机酸如硫酸、盐酸等杀菌力虽强，但腐蚀性大；某些有机酸如苯甲无机酸如硫酸、盐酸等杀菌力虽强，但腐蚀性大；某些有机酸如苯甲酸可用作防腐剂；酸菜、饲料青贮则是利用乳酸菌发酵产生的乳酸抑酸可用作防腐剂；酸菜、饲料青贮则是利用乳酸菌发酵产生的乳酸抑制腐败性微生物的生长。制腐败性微生物的生长。强碱可用作杀菌剂，但由于其毒性大，用途局限于对排泄物强碱可用作杀菌剂，但由于其毒性大，用途局限于对排泄物及仓库、棚舍等环境的消毒。强碱对及仓库、棚舍等环境的消毒。强