微生物的生长及控制.ppt

第七章第七章 微生物的生长及控制微生物的生长及控制生长生长生长生长(growth)(growth)：：：：微生物在适宜的条件下，不断从微生物在适宜的条件下，不断从周围环境中吸收营养物质转化为构成细胞物质周围环境中吸收营养物质转化为构成细胞物质的组分和结构，使个体细胞质量增加和体积增的组分和结构，使个体细胞质量增加和体积增加，称为生长加，称为生长繁殖繁殖繁殖繁殖(reproduction)(reproduction)：：：：细胞个体数目的增加称为细胞个体数目的增加称为繁殖 个体和群体的关系：个体和群体的关系： 个体生长个体生长 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+ +个体繁殖个体繁殖微微生物生长的测定生物生长的测定 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制 微生物生长的概念微生物生长的概念（与动植物生长概念的差别）（与动植物生长概念的差别）微生物生长的常规测定方法微生物生长的常规测定方法（原理和操作）（原理和操作） 细菌生长繁殖的规律细菌生长繁殖的规律（（标准生长曲线标准生长曲线））及控制技术及控制技术（（连续培养的概念与方法连续培养的概念与方法）） （二）以数量变化对微生物生长情况进行测定（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定（三）以生物量为指标测定微生物的生长（三）以生物量为指标测定微生物的生长（一）微生物生长概述（一）微生物生长概述第一节第一节  微生物生长的测定微生物生长的测定第一节第一节  微生物生长的测定微生物生长的测定Ø  以数量变化对微生物生长情况进行测定以数量变化对微生物生长情况进行测定1、培养平板计数法、培养平板计数法2、膜过滤培养法、膜过滤培养法3、显微镜直接计数法、显微镜直接计数法Ø  以生物量为指标测定微生物的生长以生物量为指标测定微生物的生长1、比浊法、比浊法2、重量法、重量法3、、 生理指标法生理指标法在微生物学中提到的在微生物学中提到的“生长生长”，一般均指群体生长。

一般均指群体生长1、平板菌落计数法、平板菌落计数法 最常用的一种方法常用来测定牛奶、食品、水及其它材料中的含菌数 有些细菌如无法在固体培养基中生长或其他原因，可用液体稀释法，借助统计学来判断其活菌数通过查MPN(Most Probable Number)来测知样品中活菌的可能数目Ø  以数量变化对微生物生长情况进行测定以数量变化对微生物生长情况进行测定稀释倒平板法稀释倒平板法涂布平板法涂布平板法操作较麻烦，对操作较麻烦，对好氧菌、热敏感好氧菌、热敏感菌效果不好！菌效果不好！使用较多的常规使用较多的常规方法，但有时涂方法，但有时涂布不均匀！布不均匀！采用培养平板计数法要求操作熟练采用培养平板计数法要求操作熟练、准确，否则难以得到正确的结果：、准确，否则难以得到正确的结果：样品充分混匀；样品充分混匀；每支移液管及涂布棒只能接触一个每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液；稀释度的菌液；同一稀释度三个以上重复同一稀释度三个以上重复,取平均值；取平均值；每个平板上的菌落数目合适，便于每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数；准确计数；2、膜过滤培养法、膜过滤培养法菌数低的样品（如菌数低的样品（如水水））→ → 膜过滤膜过滤 → → 培养培养 → → 菌落计数菌落计数水中的细菌总数：水中的细菌总数：124个个/100 ml如何对菌数低的样品，如如何对菌数低的样品，如水水，中的细菌数量进行统计？，中的细菌数量进行统计？（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定（二）以数量变化对微生物生长情况进行测定3、显微镜直接计数法、显微镜直接计数法采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接采用细菌计数板或血球计数板，在显微镜下对微生物数量进行直接计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）。

计数（计算一定容积里样品中微生物的数量）缺点？缺点？不能区分死菌与活菌；不能区分死菌与活菌；不适于对运动细菌的计数；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察；个体小的细菌在显微镜下难以观察；1）常规方法：）常规方法：比　浊　法Ø  以生物量为指标测定微生物的生长以生物量为指标测定微生物的生长重量法重量法 将单位体积培养液中的菌体，用清水洗净，将单位体积培养液中的菌体，用清水洗净，然后放入干燥器内加热或减压干燥，最后测定其然后放入干燥器内加热或减压干燥，最后测定其干重一般来说，干重约为湿重的干重一般来说，干重约为湿重的10~20%，即，即1mg干菌干菌=5~10mg湿菌湿菌=4~5×109个菌体氮量法氮量法(生理指标法生理指标法) 微生物细胞的含氮量一般比较稳定，所以常微生物细胞的含氮量一般比较稳定，所以常作为生长量的指标如细菌含氮量约为菌体干重作为生长量的指标如细菌含氮量约为菌体干重的的14%含氮量乘以即可粗测出其蛋白质含量含氮量乘以即可粗测出其蛋白质含量其他法其他法 另外还有测定耗氧量或其它代谢产物。

另外还有测定耗氧量或其它代谢产物微生物的生长规律微生物的生长规律一、细菌的个体生长和同步生长一、细菌的个体生长和同步生长一、细菌的个体生长和同步生长一、细菌的个体生长和同步生长1 1、研究微生物生长变化规律的方法：、研究微生物生长变化规律的方法：、研究微生物生长变化规律的方法：、研究微生物生长变化规律的方法：（（（（1 1）用电子显微镜观察细菌细胞的超薄切片；）用电子显微镜观察细菌细胞的超薄切片；）用电子显微镜观察细菌细胞的超薄切片；）用电子显微镜观察细菌细胞的超薄切片；（（（（2 2）采用同步培养技术，观察群体生长变化来研）采用同步培养技术，观察群体生长变化来研）采用同步培养技术，观察群体生长变化来研）采用同步培养技术，观察群体生长变化来研究个体的生长变化究个体的生长变化究个体的生长变化究个体的生长变化2 2、同步生长：、同步生长：、同步生长：、同步生长：在培养物中的所有细菌，都处于同在培养物中的所有细菌，都处于同在培养物中的所有细菌，都处于同在培养物中的所有细菌，都处于同样细胞生长和分裂周期中生理状态样细胞生长和分裂周期中生理状态样细胞生长和分裂周期中生理状态样细胞生长和分裂周期中生理状态。

3 3、获得同步生长的方法、获得同步生长的方法、获得同步生长的方法、获得同步生长的方法：：：：（（（（1 1）诱导法：通过环境条件）诱导法：通过环境条件）诱导法：通过环境条件）诱导法：通过环境条件（（（（2 2）选择法：通过选择性过滤和梯度离心）选择法：通过选择性过滤和梯度离心）选择法：通过选择性过滤和梯度离心）选择法：通过选择性过滤和梯度离心4、同步培养 设法使群体中的所有细胞设法使群体中的所有细胞尽可能都处于同样细胞生长尽可能都处于同样细胞生长和分裂周期，这种培养方法和分裂周期，这种培养方法称为同步培养利用同步培称为同步培养利用同步培养技术而使细胞群体处于分养技术而使细胞群体处于分裂步调一致的状态，称为同裂步调一致的状态，称为同步生长        同步培养方法有两种：同步培养方法有两种：选择法和诱导法选择法和诱导法1）选择法）选择法           主要有过滤法、区带密度主要有过滤法、区带密度梯度离心法和膜洗脱法梯度离心法和膜洗脱法（（2）诱导法）诱导法         化学诱导法化学诱导法      利用停止或限制供给微生物细胞分利用停止或限制供给微生物细胞分裂所必需的某种养料，使所有的细胞都处于临分裂状态裂所必需的某种养料，使所有的细胞都处于临分裂状态（但不分裂），然后在某一时刻供给细胞分裂所必需的（但不分裂），然后在某一时刻供给细胞分裂所必需的养分，就能诱导出同步细胞群体。

养分，就能诱导出同步细胞群体         物理诱导法物理诱导法      是利用某些物理因子，使处于即将是利用某些物理因子，使处于即将分裂的细胞的代谢活动受到抑制，从而使细胞在分裂阶分裂的细胞的代谢活动受到抑制，从而使细胞在分裂阶段前停止，以求得以后分裂的同步段前停止，以求得以后分裂的同步 细菌生长繁殖的规律细菌生长繁殖的规律（（标准生长曲线标准生长曲线））及控制技术及控制技术（（连续培养的概念与方法连续培养的概念与方法）） 第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖一、生长曲线一、生长曲线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 迟缓期迟缓期，，对数期对数期，，稳定期稳定期和和衰亡期衰亡期等四个生长时期等四个生长时期典型生长曲线：典型生长曲线： 将少量单细胞微生物纯培养菌种将少量单细胞微生物纯培养菌种接种到新鲜的液体培养基中，在最适条接种到新鲜的液体培养基中，在最适条件下培养，在培养过程中定时测定菌体件下培养，在培养过程中定时测定菌体的数量，再以几何曲线表示，以菌数的的数量，再以几何曲线表示，以菌数的对数为纵坐标，时间为横坐标，所绘成对数为纵坐标，时间为横坐标，所绘成的曲线称为典型生长曲线。

的曲线称为典型生长曲线1 1、延滞期、延滞期、延滞期、延滞期（或称延迟期、滞留适应期）（（或称延迟期、滞留适应期）（（或称延迟期、滞留适应期）（（或称延迟期、滞留适应期）（lag phase)lag phase) 指少量微生物接种到新培养基中，在开始培养的指少量微生物接种到新培养基中，在开始培养的指少量微生物接种到新培养基中，在开始培养的指少量微生物接种到新培养基中，在开始培养的一段时间内细胞数目不增加的时期一段时间内细胞数目不增加的时期一段时间内细胞数目不增加的时期一段时间内细胞数目不增加的时期 （（（（1 1）特点：）特点：）特点：）特点：①①①①群体生长速度近于零；群体生长速度近于零；群体生长速度近于零；群体生长速度近于零； ②②②②细胞重量增加，细胞重量增加，细胞重量增加，细胞重量增加，体积增大，但不分裂繁殖；体积增大，但不分裂繁殖；体积增大，但不分裂繁殖；体积增大，但不分裂繁殖；③③③③细胞内的细胞内的细胞内的细胞内的RNARNA特别是特别是特别是特别是rRNArRNA含量增高，原生质嗜碱性；含量增高，原生质嗜碱性；含量增高，原生质嗜碱性；含量增高，原生质嗜碱性； ④④④④代谢活动特别是代谢活动特别是代谢活动特别是代谢活动特别是合成代谢旺盛；合成代谢旺盛；合成代谢旺盛；合成代谢旺盛； ⑤⑤⑤⑤对外界不利条件反应敏感。

对外界不利条件反应敏感对外界不利条件反应敏感对外界不利条件反应敏感2 2）原因）原因）原因）原因：合成新的代谢酶类，适应新环境合成新的代谢酶类，适应新环境合成新的代谢酶类，适应新环境合成新的代谢酶类，适应新环境3 3）影响延迟期长短的因素）影响延迟期长短的因素）影响延迟期长短的因素）影响延迟期长短的因素：：：： 菌种、接种龄、接种量、培养基成分菌种、接种龄、接种量、培养基成分菌种、接种龄、接种量、培养基成分菌种、接种龄、接种量、培养基成分2 2、指数期、指数期、指数期、指数期（又称对数生长期）（（又称对数生长期）（（又称对数生长期）（（又称对数生长期）（log phase)log phase)：紧接延滞期：紧接延滞期：紧接延滞期：紧接延滞期的细胞数以几何级数增长的时期的细胞数以几何级数增长的时期的细胞数以几何级数增长的时期的细胞数以几何级数增长的时期 （（（（1 1）））） 特点特点特点特点：：：：①①①①菌数以几何级数增加；菌数以几何级数增加；菌数以几何级数增加；菌数以几何级数增加； 生长速率常数最生长速率常数最生长速率常数最生长速率常数最大，代时最短而且稳定；大，代时最短而且稳定；大，代时最短而且稳定；大，代时最短而且稳定； ②②②② 个体形态、化学组成、生理个体形态、化学组成、生理个体形态、化学组成、生理个体形态、化学组成、生理特性均较为一致特性均较为一致特性均较为一致特性均较为一致 ；；；； ③③③③酶系活跃，代谢旺盛。

酶系活跃，代谢旺盛酶系活跃，代谢旺盛酶系活跃，代谢旺盛 （（（（2 2）影响指数期微生物增代时间的因素）影响指数期微生物增代时间的因素）影响指数期微生物增代时间的因素）影响指数期微生物增代时间的因素：菌种、营养成：菌种、营养成：菌种、营养成：菌种、营养成分、营养物浓度、培养温度等分、营养物浓度、培养温度等分、营养物浓度、培养温度等分、营养物浓度、培养温度等 对数生长期的微生物其个体形态，化学组成和生理对数生长期的微生物其个体形态，化学组成和生理对数生长期的微生物其个体形态，化学组成和生理对数生长期的微生物其个体形态，化学组成和生理特性等均较一致，代时稳定，代谢旺盛，生长迅速，是特性等均较一致，代时稳定，代谢旺盛，生长迅速，是特性等均较一致，代时稳定，代谢旺盛，生长迅速，是特性等均较一致，代时稳定，代谢旺盛，生长迅速，是研究基本代谢的良好材料，也是发酵生产的良好种子研究基本代谢的良好材料，也是发酵生产的良好种子研究基本代谢的良好材料，也是发酵生产的良好种子研究基本代谢的良好材料，也是发酵生产的良好种子3 3、稳定期、稳定期、稳定期、稳定期(stationary phase)(stationary phase) 又称最高生长期，此时期微生物群体中新繁殖的细又称最高生长期，此时期微生物群体中新繁殖的细又称最高生长期，此时期微生物群体中新繁殖的细又称最高生长期，此时期微生物群体中新繁殖的细胞数目与死亡的细胞数目基本上处于平衡稳定的状态。

胞数目与死亡的细胞数目基本上处于平衡稳定的状态胞数目与死亡的细胞数目基本上处于平衡稳定的状态胞数目与死亡的细胞数目基本上处于平衡稳定的状态 （（（（1 1）特点）特点）特点）特点：生长速率等于：生长速率等于：生长速率等于：生长速率等于0 0；菌体产量达到最高点菌体产量达到最高点菌体产量达到最高点菌体产量达到最高点 （（（（2 2）））） 稳定期到来的原因：稳定期到来的原因：稳定期到来的原因：稳定期到来的原因： ①①①①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； ②②②②营养物的比例失调；营养物的比例失调；营养物的比例失调；营养物的比例失调； ③③③③有害代谢产物的累积；有害代谢产物的累积；有害代谢产物的累积；有害代谢产物的累积； ④④④④ pH pH、氧化还原电位等物化条件越来越不适宜、氧化还原电位等物化条件越来越不适宜、氧化还原电位等物化条件越来越不适宜、氧化还原电位等物化条件越来越不适宜等。

等4 4、衰亡期、衰亡期、衰亡期、衰亡期(decline phase)(decline phase) （（（（1 1）特点：）特点：）特点：）特点：细胞生活力衰退，死亡率增加，细菌总数细胞生活力衰退，死亡率增加，细菌总数细胞生活力衰退，死亡率增加，细菌总数细胞生活力衰退，死亡率增加，细菌总数急剧下降细胞出现多形态；有的微生物出现自溶现象；急剧下降细胞出现多形态；有的微生物出现自溶现象；急剧下降细胞出现多形态；有的微生物出现自溶现象；急剧下降细胞出现多形态；有的微生物出现自溶现象；有的会进一步合成或释放对人类有益的抗生素等次生代有的会进一步合成或释放对人类有益的抗生素等次生代有的会进一步合成或释放对人类有益的抗生素等次生代有的会进一步合成或释放对人类有益的抗生素等次生代谢物；芽孢杆菌在这一时期会产生芽孢；等等谢物；芽孢杆菌在这一时期会产生芽孢；等等谢物；芽孢杆菌在这一时期会产生芽孢；等等谢物；芽孢杆菌在这一时期会产生芽孢；等等 （（（（2 2）））） 原因：原因：原因：原因：外界环境对继续生长越来越不利，引起细胞外界环境对继续生长越来越不利，引起细胞外界环境对继续生长越来越不利，引起细胞外界环境对继续生长越来越不利，引起细胞内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡。

内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡内的分解代谢大大超过合成代谢，继而导致菌体死亡三、连续培养三、连续培养第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获将微生物置于一定容积的培养基中，经过培养生长，最后一次收获分批培养（分批培养（batch culture））or封闭培养（封闭培养（closed culture））培养基一次加入，不予补充，不再更换培养基一次加入，不予补充，不再更换连续培养连续培养(Continous culture ））在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长在微生物的整个培养期间，通过一定的方式使微生物能以恒定的比生长速率生长并能持续生长下去的一种培养方法并能持续生长下去的一种培养方法培养过程中不断的培养过程中不断的补充营养物质补充营养物质和以同样的速率和以同样的速率移出培养物移出培养物是实现微生物连续培养的是实现微生物连续培养的基本原则基本原则生长：生长：迟缓期迟缓期、、对数期对数期、、稳定期稳定期、、衰亡期衰亡期1 1、连续培养、连续培养、连续培养、连续培养(continuous culture)(continuous culture)，又称开放培，又称开放培，又称开放培，又称开放培养养养养 在一恒定的培养容器的流动系统中，以一在一恒定的培养容器的流动系统中，以一在一恒定的培养容器的流动系统中，以一在一恒定的培养容器的流动系统中，以一定的流动速度不断补充入新的营养物质，同时定的流动速度不断补充入新的营养物质，同时定的流动速度不断补充入新的营养物质，同时定的流动速度不断补充入新的营养物质，同时以相同的速度排出培养物（包括菌体及代谢产以相同的速度排出培养物（包括菌体及代谢产以相同的速度排出培养物（包括菌体及代谢产以相同的速度排出培养物（包括菌体及代谢产物），使流动系统内的流量，细胞数量和营养物），使流动系统内的流量，细胞数量和营养物），使流动系统内的流量，细胞数量和营养物），使流动系统内的流量，细胞数量和营养状态维持恒定，使培养的微生物处于对数生长状态维持恒定，使培养的微生物处于对数生长状态维持恒定，使培养的微生物处于对数生长状态维持恒定，使培养的微生物处于对数生长期的时间继续延长下去，这种方法称为连续培期的时间继续延长下去，这种方法称为连续培期的时间继续延长下去，这种方法称为连续培期的时间继续延长下去，这种方法称为连续培养。

养第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖三、连续培养三、连续培养控制连续培养的方法控制连续培养的方法恒浊连续培养恒浊连续培养不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定不断调节流速而使细菌培养液浊度保持恒定恒化连续培养恒化连续培养保持恒定的流速保持恒定的流速第二节 细菌的群体生长繁殖三、连续培养三、连续培养（一）恒浊连续培养（一）恒浊连续培养一般用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业一般用于菌体以及与菌体生长平行的代谢产物生产的发酵工业（连续发酵）（连续发酵）连续发酵与单批发酵相比的优点：连续发酵与单批发酵相比的优点：Ø  缩短发酵周期，提高设备利用率；缩短发酵周期，提高设备利用率；Ø  便于自动控制；便于自动控制；Ø  降低动力消耗及体力劳动强度；降低动力消耗及体力劳动强度；Ø  产品质量较稳定；产品质量较稳定；缺点：缺点：杂菌污染和菌种退化杂菌污染和菌种退化第二节第二节 细菌的群体生长繁殖细菌的群体生长繁殖三、连续培养三、连续培养二）恒化连续培养二）恒化连续培养使培养液流速保持不变，并使微生物始终在低于其最高使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下进行生长繁殖。

生长速率下进行生长繁殖第二节 细菌的群体生长繁殖三、连续培养通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物通过控制流速可以得到生长速率不同但密度基本恒定的培养物多用于科研多用于科研遗传学：遗传学：突变株分离；突变株分离；生理学：生理学：不同条件下的代谢变化；不同条件下的代谢变化；生态学：生态学：模拟自然营养条件建立实验模型；模拟自然营养条件建立实验模型；3、连续发酵优缺点优优优优点点点点：：：：①①①①高高高高效效效效 ；；；； ②②②②可可可可实实实实现现现现自自自自动动动动化化化化控控控控制制制制；；；； ③③③③产产产产品品品品质量稳定；质量稳定；质量稳定；质量稳定；缺缺缺缺点点点点：：：：①①①①菌菌菌菌种种种种易易易易退退退退化化化化 ②②②②易易易易染染染染菌菌菌菌 ③③③③营营营营养养养养物物物物利利利利用用用用率低，产量常数小率低，产量常数小率低，产量常数小率低，产量常数小微生物的高密度培养微生物的高密度培养1 1、高密度培养、高密度培养、高密度培养、高密度培养（（（（high cell-density culture, HCDC)high cell-density culture, HCDC)：：：： 指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养的养的养的养的1010倍以上。

倍以上2 2、应用：、应用：、应用：、应用：基因工程菌生产多肽类药物基因工程菌生产多肽类药物基因工程菌生产多肽类药物基因工程菌生产多肽类药物3 3、高密度培养时应注意的问题：、高密度培养时应注意的问题：、高密度培养时应注意的问题：、高密度培养时应注意的问题： 选取最佳培养基成分和含量；补料；提高溶解氧选取最佳培养基成分和含量；补料；提高溶解氧选取最佳培养基成分和含量；补料；提高溶解氧选取最佳培养基成分和含量；补料；提高溶解氧浓度；防止有害代谢产物生成浓度；防止有害代谢产物生成浓度；防止有害代谢产物生成浓度；防止有害代谢产物生成第三节第三节 影响微生物生长的因素影响微生物生长的因素一、温度一、温度一、温度一、温度 从微生物界整体来看，微生物可以在从微生物界整体来看，微生物可以在从微生物界整体来看，微生物可以在从微生物界整体来看，微生物可以在-10~100℃-10~100℃-10~100℃-10~100℃范围内范围内范围内范围内生长但就具体的某种微生物来讲，它只能在一定的温度范生长但就具体的某种微生物来讲，它只能在一定的温度范生长。

但就具体的某种微生物来讲，它只能在一定的温度范生长但就具体的某种微生物来讲，它只能在一定的温度范围内生长在这一定的温度范围内，每种微生物都有自己的围内生长在这一定的温度范围内，每种微生物都有自己的围内生长在这一定的温度范围内，每种微生物都有自己的围内生长在这一定的温度范围内，每种微生物都有自己的生长温度三基点：生长温度三基点：生长温度三基点：生长温度三基点：最低生长温度、最适生长温度和最高生长最低生长温度、最适生长温度和最高生长最低生长温度、最适生长温度和最高生长最低生长温度、最适生长温度和最高生长温度在生长温度三基点内，微生物都能生长，但生长速率在生长温度三基点内，微生物都能生长，但生长速率在生长温度三基点内，微生物都能生长，但生长速率在生长温度三基点内，微生物都能生长，但生长速率不一样 温度对微生物的生长具有温度对微生物的生长具有温度对微生物的生长具有温度对微生物的生长具有双重影响双重影响双重影响双重影响 一方面，在一定的温度范围内，随着温度的上升，代谢活动一方面，在一定的温度范围内，随着温度的上升，代谢活动一方面，在一定的温度范围内，随着温度的上升，代谢活动一方面，在一定的温度范围内，随着温度的上升，代谢活动逐渐旺盛，生长速度加快；逐渐旺盛，生长速度加快；逐渐旺盛，生长速度加快；逐渐旺盛，生长速度加快； 另一方面，另一方面，另一方面，另一方面，随着温度的上升，细胞内物质如蛋白质、酶、核随着温度的上升，细胞内物质如蛋白质、酶、核随着温度的上升，细胞内物质如蛋白质、酶、核随着温度的上升，细胞内物质如蛋白质、酶、核酸等对温度比较敏感，逐渐变性失活。

所以微生物处于它自酸等对温度比较敏感，逐渐变性失活所以微生物处于它自酸等对温度比较敏感，逐渐变性失活所以微生物处于它自酸等对温度比较敏感，逐渐变性失活所以微生物处于它自己的生长温度三基点之外是极为不利的己的生长温度三基点之外是极为不利的己的生长温度三基点之外是极为不利的己的生长温度三基点之外是极为不利的  值得注意值得注意值得注意值得注意的是，的是，的是，的是，微生物的最适生长温度，是指它生长微生物的最适生长温度，是指它生长微生物的最适生长温度，是指它生长微生物的最适生长温度，是指它生长速度最快时的温度，但并不等于它能大量累积代谢产物时速度最快时的温度，但并不等于它能大量累积代谢产物时速度最快时的温度，但并不等于它能大量累积代谢产物时速度最快时的温度，但并不等于它能大量累积代谢产物时的温度有的可能一样，有的不一样因此只有通过试验，有的可能一样，有的不一样因此只有通过试验，有的可能一样，有的不一样因此只有通过试验，有的可能一样，有的不一样因此只有通过试验，才能掌握什么样的生理活动需要多少温度才算适宜才能掌握什么样的生理活动需要多少温度才算适宜。

才能掌握什么样的生理活动需要多少温度才算适宜才能掌握什么样的生理活动需要多少温度才算适宜例如例如例如例如生产味精的菌种，它的最适生长温度是生产味精的菌种，它的最适生长温度是生产味精的菌种，它的最适生长温度是生产味精的菌种，它的最适生长温度是30-32 ℃30-32 ℃30-32 ℃30-32 ℃，而累积，而累积，而累积，而累积谷氨酸的温度以谷氨酸的温度以谷氨酸的温度以谷氨酸的温度以34-36 ℃34-36 ℃34-36 ℃34-36 ℃为宜微生物生长的温度类型微生物生长的温度类型最低生长温度最低生长温度最低生长温度最低生长温度：生长繁殖的温度下限；：生长繁殖的温度下限；最适生长温度最适生长温度最适生长温度最适生长温度：生长繁殖速率最快，但不一定是一切代谢：生长繁殖速率最快，但不一定是一切代谢活动的最适温度，不等于最适发酵温度，也不等于积累活动的最适温度，不等于最适发酵温度，也不等于积累某一代谢产物的最适温度，例如：乳酸链球菌：某一代谢产物的最适温度，例如：乳酸链球菌：2525－－3030度度, ,细胞产量最高；细胞产量最高；3030度，乳酸产量最多；度，乳酸产量最多；3434度，Ｒ最高；度，Ｒ最高；4040度，发酵速率最大。

度，发酵速率最大 最高生长温度最高生长温度最高生长温度最高生长温度：：：：微生物生长繁殖的上限，在此条件下，细微生物生长繁殖的上限，在此条件下，细胞容易衰老死亡与胞内酶活性有关胞容易衰老死亡与胞内酶活性有关 致死温度致死温度致死温度致死温度：：：：在在1010分钟内，杀死全部供试微生物的温度下限分钟内，杀死全部供试微生物的温度下限基质：生理盐水；浓度：每毫升基质：生理盐水；浓度：每毫升10108 8个细胞 指导意义指导意义：：①①变温控制；变温控制； ②③②③消毒、灭菌的标准消毒、灭菌的标准 微生物类型微生物类型生长温度范围生长温度范围 （（℃））分布分布最低最低最适最适最高最高低温型低温型专性嗜冷专性嗜冷－１２－１２５～１５５～１５１５～２０１５～２０两极两极兼性嗜冷兼性嗜冷－５～０－５～０１０～２０１０～２０２５～３０２５～３０深海、冷藏深海、冷藏中温型中温型室温型室温型１０～２０１０～２０２０～３５２０～３５４０～４５４０～４５腐生菌腐生菌体温型体温型３５～４０３５～４０寄生菌寄生菌高温型高温型 ２５～４５２５～４５５０～６０５０～６０７０～９５７０～９５温泉、堆肥温泉、堆肥 按生长温度范围分类按生长温度范围分类 耐热菌耐热的硫化叶菌耐辐射奇球菌 低温生长机制：①酶的最适温度低；②细胞膜中不饱和脂肪酸含量高 低温杀(抑)菌机制： 水 冰晶 损伤膜系统 细胞质泄漏 死亡 菌种保藏：加保护剂（防止冰晶过大，降低细胞脱水），杜绝反复冻融。

高温生长机制：①酶、蛋白质对热稳定；②细胞膜中饱和脂酸多 二、氧气二、氧气        按照微生物与氧的关系，可把微生物分成按照微生物与氧的关系，可把微生物分成好氧菌和好氧菌和厌氧菌厌氧菌两大类，并可细分为两大类，并可细分为五类（（1）专性好氧菌：）专性好氧菌：        必须在有分子氧的条件下才能生长，有完整的呼吸链，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，细胞含超氧化物歧化酶（以分子氧作为最终氢受体，细胞含超氧化物歧化酶（SOD））和过氧化氢酶绝大多数真菌和许多细菌都是专性好氧菌和过氧化氢酶绝大多数真菌和许多细菌都是专性好氧菌2）兼性好氧菌：）兼性好氧菌： 在有氧或无氧条件下均能生长，但有氧情况下生长得更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，无氧时借发酵或无好；在有氧时靠呼吸产能，无氧时借发酵或无 氧呼吸产能；氧呼吸产能；细胞含细胞含SOD和过氧化氢酶和过氧化氢酶 许多酵母菌和许多细菌都是兼许多酵母菌和许多细菌都是兼性厌氧菌性厌氧菌（（3）微好氧菌：）微好氧菌：         只能在较低的氧分压下才能正常生长的微生物。

只能在较低的氧分压下才能正常生长的微生物也通过呼吸链并以氧为最终受体而产能也通过呼吸链并以氧为最终受体而产能4）耐氧菌：）耐氧菌：        一类可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌，一类可在分子氧存在下进行厌氧生活的厌氧菌，即它们的生长不需要氧，分子氧对它也无毒害不即它们的生长不需要氧，分子氧对它也无毒害不具有呼吸链，仅依靠专性发酵获得能量细胞内存具有呼吸链，仅依靠专性发酵获得能量细胞内存在在SOD和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶一般的和过氧化物酶，但缺乏过氧化氢酶一般的乳酸菌多数是耐氧菌乳酸菌多数是耐氧菌（（（（5 5）厌氧菌：）厌氧菌：）厌氧菌：）厌氧菌： 分子氧对它们都毒，即使短期接触空气，也分子氧对它们都毒，即使短期接触空气，也分子氧对它们都毒，即使短期接触空气，也分子氧对它们都毒，即使短期接触空气，也会抑制其生长甚至致死；在固体或半固体培养基会抑制其生长甚至致死；在固体或半固体培养基会抑制其生长甚至致死；在固体或半固体培养基会抑制其生长甚至致死；在固体或半固体培养基深层才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无深层才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无深层才能生长；生命活动所需能量通过发酵、无深层才能生长；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等提供；细氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵等提供；细氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵等提供；细氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵等提供；细胞内缺乏胞内缺乏胞内缺乏胞内缺乏SODSOD和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏和细胞色素氧化酶，大多数还缺乏过氧化氢酶。

过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化氢酶为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？          氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧离子，如过氧离子、过氧化物自由基离子，如过氧离子、过氧化物自由基         过氧化物自由基和过氧离子都是很强的氧化剂，对微过氧化物自由基和过氧离子都是很强的氧化剂，对微生物有毒，能氧化微生物过程中所必需的酶好氧菌、兼生物有毒，能氧化微生物过程中所必需的酶好氧菌、兼性需氧菌以及微量需氧菌体内含有性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化物歧化酶（过氧化物歧化酶（SOD)和和过氧化氢酶过氧化氢酶这两种酶能将过氧化物自由基和过氧离子这两种酶能将过氧化物自由基和过氧离子还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧气所杀死还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧气所杀死耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶过氧化物酶，能合成，能合成SOD，而不会被氧毒害而不会被氧毒害         厌氧菌体内都没有这些酶，所以不能忍受氧气厌氧菌体内都没有这些酶，所以不能忍受氧气。

SOD学说：1971年McCord & Fridovich超氧化物阴离子自由基超氧化物歧化酶三、三、pH        pH值对微生物的生长繁殖影响很大从微生物界整体值对微生物的生长繁殖影响很大从微生物界整体来看，来看，pH值在值在5~9范围内，较易生长各类微生物之间略范围内，较易生长各类微生物之间略有差异和温度一样，对每种具体的微生物来讲，只能在有差异和温度一样，对每种具体的微生物来讲，只能在一定的一定的pH值范围内生长，也有自己的生长值范围内生长，也有自己的生长pH三基点：三基点： 最低最低pH值、最适值、最适pH值和最高值和最高pH值1）微生物生长繁殖的）微生物生长繁殖的pH值值       大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中，大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中，细菌细菌最适的最适的pH在之间，在之间，放线菌放线菌的最适的最适pH在之间；而在之间；而酵母菌酵母菌和霉菌和霉菌刚好相反，适合在偏酸的条件下生长，霉菌的最适刚好相反，适合在偏酸的条件下生长，霉菌的最适pH值在之间，酵母菌在之间值在之间，酵母菌在之间           （（2）） pH值对微生物生长的影响，主要表现在二个方面：值对微生物生长的影响，主要表现在二个方面：        能影响细胞膜的电荷，从而影响微生物对营养物质的吸收；能影响细胞膜的电荷，从而影响微生物对营养物质的吸收；        能影响代谢过程中酶的活性，从而影响微生物的生命活动。

能影响代谢过程中酶的活性，从而影响微生物的生命活动 微生物在不同的生理阶段有不同的最适微生物在不同的生理阶段有不同的最适pH值，因此在发酵值，因此在发酵工业中，常通过控制工业中，常通过控制pH值来达到预期的目的如黑曲霉进行发值来达到预期的目的如黑曲霉进行发酵，酵， pH值在值在2~3时，发酵产物主要是柠檬酸，只有极少量的草酸；时，发酵产物主要是柠檬酸，只有极少量的草酸；而当而当pH值接近中性时，则产生大量草酸值接近中性时，则产生大量草酸（（3 3）微生物的生长对环境）微生物的生长对环境pHpH值的影响值的影响 微生物在生长过程中，由于代谢作用，微生物在生长过程中，由于代谢作用，会产生酸性或会产生酸性或会产生酸性或会产生酸性或碱性的代谢物碱性的代谢物碱性的代谢物碱性的代谢物，从而改变培养基或周围环境的，从而改变培养基或周围环境的pHpH值为了避免避免pHpH值大幅度改变，而影响微生物生命活动的正常进行，值大幅度改变，而影响微生物生命活动的正常进行，通常采用添加通常采用添加缓冲剂缓冲剂或加入不溶解的或加入不溶解的碳酸盐碳酸盐的方法在中在中在中在中性培养基内常加入磷酸盐缓冲剂；当培养物中产生大量酸性培养基内常加入磷酸盐缓冲剂；当培养物中产生大量酸性培养基内常加入磷酸盐缓冲剂；当培养物中产生大量酸性培养基内常加入磷酸盐缓冲剂；当培养物中产生大量酸时，可在配制培养基时加入不溶性的碳酸盐。

时，可在配制培养基时加入不溶性的碳酸盐时，可在配制培养基时加入不溶性的碳酸盐时，可在配制培养基时加入不溶性的碳酸盐 第四节 微生物的培养法一、实验室培养法一、实验室培养法（一）固体培养（一）固体培养1、好氧菌的培养：主要有试管斜面、培养皿平板及较、好氧菌的培养：主要有试管斜面、培养皿平板及较大型的克氏扁瓶、茄子瓶等的平板培养方法大型的克氏扁瓶、茄子瓶等的平板培养方法2、厌氧菌的培养、厌氧菌的培养1）高层琼脂柱2）Hungate滚管技术3）厌氧培养皿）厌氧培养皿4）厌氧灌技术）厌氧灌技术5）厌氧手套箱）厌氧手套箱（二）液体培养（二）液体培养1、好氧菌的培养、好氧菌的培养2、厌氧菌的培养、厌氧菌的培养二、生产实践中微生物的培养二、生产实践中微生物的培养（一）固体培养（一）固体培养1、好氧菌的曲法培养、好氧菌的曲法培养2、厌氧菌的堆积培养、厌氧菌的堆积培养（二）液体培养（二）液体培养1、好氧菌的培养、好氧菌的培养2、厌氧菌大规模的液体培养、厌氧菌大规模的液体培养第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要的微生物，控制（有害）微生物的生长速率或消灭不需要的微生物，在实际应用中具有重要的意义。

在实际应用中具有重要的意义抑制抑制(Inhibition)：：生长停止，但不死亡；生长停止，但不死亡；死亡死亡(Death)：：生长能力不可逆丧失；生长能力不可逆丧失；防腐防腐(Antisepsis)：：防止或抑制霉腐微生物防止或抑制霉腐微生物在食品等物质上在食品等物质上的生长；的生长；化疗化疗(Chemotherapy)：：杀死或抑制宿主体内的病原微生物；杀死或抑制宿主体内的病原微生物；消毒消毒(Disinfection)：：杀死或灭活病原微生物（杀死或灭活病原微生物（营养体细胞营养体细胞）；）；灭菌灭菌(Sterilization)：：杀死包括芽孢在内的所有微生物；杀死包括芽孢在内的所有微生物；第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质化学物质的抗微化学物质的抗微生物能力的测定生物能力的测定液体培养法液体培养法最低抑制浓度（最低抑制浓度（minimum inhibitory concentration （（MIC））实验））实验平板培养法平板培养法抑菌圈（抑菌圈（zone of inhibition）试验）试验对杀菌或抑菌作用无法区分对杀菌或抑菌作用无法区分第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质能否通过实验进行区分？能否通过实验进行区分？抗微生物剂抗微生物剂抑菌：抑菌：抑菌剂抑菌剂(Bacteriostatic agent)杀菌杀菌杀菌剂杀菌剂(Bactericide)溶菌剂溶菌剂(Bacteriolysis)待测化学物质待测化学物质            对数生长培养物对数生长培养物定时测定总菌数和活菌数定时测定总菌数和活菌数第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质抗微生物剂抗微生物剂非选择性非选择性（对所有细胞均有毒性）（对所有细胞均有毒性）有选择性有选择性（对病原微生物毒性更强）（对病原微生物毒性更强）消毒剂消毒剂(Disinfectant)防腐剂防腐剂(Antisepsis)抗代谢药物抗代谢药物抗生素抗生素中草药有效成分中草药有效成分（化学治疗剂）第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质  （二）抗代谢物（二）抗代谢物磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱广，磺胺药物是最早发现，也是最常见的化学疗剂，抗菌谱广，能治疗多种传染性疾病。

能治疗多种传染性疾病大多数革兰氏阳性细菌大多数革兰氏阳性细菌（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）（如肺炎球菌、溶血性链球菌等）某些革兰氏阴性细菌某些革兰氏阴性细菌（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）（如痢疾杆菌、脑膜炎球菌、流感杆菌等）对对放线菌放线菌也有一定的作用也有一定的作用1934年，德国年，德国I. G. Farben染料厂的染料厂的G. Domagk一种红色染料（一种红色染料（prontosil），白鼠静脉注射，可治疗因链球菌引起的感染，），白鼠静脉注射，可治疗因链球菌引起的感染，但在体外却无作用但在体外却无作用1935年，进一步证明年，进一步证明prontosil对人的链球菌病也有效对人的链球菌病也有效法国人法国人Trefouel和英国人和英国人Fullerprontosil在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺在体内转化成了具有抑菌作用的磺胺第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质 （二）抗代谢物（二）抗代谢物磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物磺胺是叶酸组成部分对氨基苯甲酸的结构类似物作用机理：作用机理：磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长。

磺胺的抑菌作用是因为很多细菌需要自己合成叶酸而生长磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的磺胺对人体细胞无毒性，因为人缺乏从对氨基苯甲酸合成叶酸的相关酶相关酶----二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行，不能用外界提供的对氨基苯甲酸自行合成叶酸，合成叶酸，而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长而必须直接利用叶酸为生长因子进行生长第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质  G. Domagk因发明第一种治疗微生物疾病的因发明第一种治疗微生物疾病的“神药神药”获得了获得了1939年的诺贝尔生理和医学奖年的诺贝尔生理和医学奖第三节 微生物生长繁殖的控制一、控制微生物的化学物质一、控制微生物的化学物质  （三）抗生素（三）抗生素第三节第三节 微生物生长繁殖的控制微生物生长繁殖的控制二、控制微生物的物理因素二、控制微生物的物理因素杀灭或抑制微生物的物理因素杀灭或抑制微生物的物理因素温度温度辐射作用辐射作用过滤过滤渗透压渗透压干燥干燥超声波超声波等等二、高温杀菌二、高温杀菌 ( ( ( (以耐热芽孢的致死温度为参考以耐热芽孢的致死温度为参考以耐热芽孢的致死温度为参考以耐热芽孢的致死温度为参考) ) ) ) （一）种类（一）种类（一）种类（一）种类 1 1、干热灭菌法、干热灭菌法、干热灭菌法、干热灭菌法 灼烧法：明火杀菌＞灼烧法：明火杀菌＞灼烧法：明火杀菌＞灼烧法：明火杀菌＞800800℃℃℃℃ 烘箱热空气灭菌法（烘箱热空气灭菌法（烘箱热空气灭菌法（烘箱热空气灭菌法（160160－－－－170170℃℃℃℃，，，，1 1－－－－2 2小时）小时）小时）小时） 2 2、湿热灭菌法、湿热灭菌法、湿热灭菌法、湿热灭菌法 常压：常压：常压：常压：①①①①巴氏巴氏巴氏巴氏 63 63度度度度 30` 30`（（（（LTHLTH法）；法）；法）；法）；7272度度度度15‘15‘（（（（HTSTHTST法）法）法）法） ②②②②煮沸：煮沸：煮沸：煮沸：100100度度度度 10` 10`－－－－15`15`；；；； ③③③③间歇间歇间歇间歇( (诱杀诱杀诱杀诱杀) 15`) 15`－－－－60`60`过夜过夜过夜过夜 加压：常规加压：常规加压：常规加压：常规 121 121℃℃℃℃ 1kg/cm 1kg/cm2 2 15` 15`－－－－20`20`；；；； 连续连续连续连续 135 135－－－－2 2 5“ 5“－－－－15” 15” 优：保存营养成份优：保存营养成份优：保存营养成份优：保存营养成份（二）影响因素（二）影响因素 ⒈⒈菌菌体体浓浓度度；；⒉⒉排排空空程程度度: 蒸蒸汽汽（（汽汽化化热热））；；⒊⒊体体积；积；⒋⒋PH值；值；   ⒌⒌加热散热速度。

加热散热速度 加热方式温度（℃）加热时间（小时）透过布的层数极其温度（℃）20层40层100层干　　热130-14048672<70湿　　热1053101101101干热、湿热空气穿透力比较干热、湿热空气穿透力比较 三、化学疗剂三、化学疗剂（一）表面消毒剂：（一）表面消毒剂：          低浓度刺激生长；中等浓度抑制生长；高浓度杀菌低浓度刺激生长；中等浓度抑制生长；高浓度杀菌 1、酚系数酚系数(P.C.)：：在一定时间内(10`)被试药剂能杀死全部供试微生物的最高稀释度与达到同样效果的石炭酸的最高的比值    2、举例：、举例： AgNO3 CuSO4（波尔多液） HgCl2 乙醇：75%(V/V) 甲醛：KMnO4+CH2O 空气消毒（二）抗代谢物（二）抗代谢物:      磺胺类（代表）：磺胺类（代表）：对氨基苯甲酸结构类似物、四氢酸FH4 人：人：  无此反应步骤，直接从环境中吸收 （三）抗生素：（三）抗生素：（三）抗生素：（三）抗生素： 　　　　　　　　　　　　次生代谢产物，低浓度抑制次生代谢产物，低浓度抑制 青霉素：青霉素：青霉素：青霉素：细胞壁合成中，抑制肽与肽桥间的转细胞壁合成中，抑制肽与肽桥间的转 肽作用肽作用 头孢菌素：头孢菌素：头孢菌素：头孢菌素：阻止肽链间的交联阻止肽链间的交联 链霉素链霉素链霉素链霉素: : 与与30SRb30SRb结合，促进错译抑制延伸结合，促进错译抑制延伸 卡那霉素：卡那霉素：卡那霉素：卡那霉素：与与30SRb30SRb结合，促进错译抑制延伸结合，促进错译抑制延伸 四环素：四环素：四环素：四环素：30S 30S 抑制氨酰抑制氨酰tRNAtRNA与与RbRb结合结合 氨苄青霉素：氨苄青霉素：氨苄青霉素：氨苄青霉素：50S 50S 抑制氨酰抑制氨酰tRNAtRNA与与RbRb结合结合 利福平：利福平：利福平：利福平：与与RNARNA聚合酶聚合酶 阻止阻止RNARNA合成合成四、物理因子四、物理因子 辐射：辐射：波动传播的能量····· α-射线、β－射线、γ－射线、等。