北工大微生物学 第5章.ppt

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1、第五章 微生物的生长第五章 微生物的生长微生物的生长微生物的繁殖发育-由生长到繁殖生物个体物质有规律地、不可逆增加，导致个体体积扩大的生物学过程。生长：生物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。繁殖：生长是一个逐步发生的量变过程，繁殖是一个产生新的生命个体的质变过程。在高等生物里这两个过程可以明显分开，但在低等特别是在单细胞的生物里，由于细胞小，这两个过程是紧密联系又很难划分的过程。第一节第一节:微生物生长的测定方法微生物生长的测定方法第二节第二节:微生物的生长规律微生物的生长规律第三节第三节:影响微生物生长的因素影响微生物生长的因素第四节第四节

2、:接种和培养接种和培养第五节第五节:控制微生物生长的方法控制微生物生长的方法q第一节第一节:微生物生长的测定方法微生物生长的测定方法细细菌菌个个体体细细胞胞一一般般太太小小，通通常常采采用用电电子子显显微微镜观测，但无法观测到整个生长的动态过程镜观测，但无法观测到整个生长的动态过程 真菌细胞相对体积较大，可采用显微镜观测真菌细胞相对体积较大，可采用显微镜观测和记录活细胞的整个生长过程，如使用微分和记录活细胞的整个生长过程，如使用微分干干涉相差显微镜、相差显微镜和荧光显微镜等进行。涉相差显微镜、相差显微镜和荧光显微镜等进行。测定群体微生物细胞数目的增加测定群体微生物细胞物质量的增加一个微生物细胞

3、合适的外界条件，吸收营养物质，进行代谢。如果同化作用的速度超过了异化作用个体的生长原生质的总量（重量、体积、大小）就不断增加如果各细胞组分是按恰当的比例增长时，则达到一定程度后就会发生繁殖，引起个体数目的增加。群体内各个个体的进一步生长群体的生长单位时间里微生物数量或生物量（Biomass）的变化微生物生长：微生物生长的测定：个体计数群体重量测定群体生理指标测定评价培养条件、营养物质等对微生物生长的影响；评价不同的抗菌物质对微生物产生抑制(或杀死)作用的效果；客观地反映微生物生长的规律；一一.微生物细胞量的测定微生物细胞量的测定1.干重法干重法将将微微生生物物菌菌体体或或离离心心得得到到的的细

4、细胞胞沉沉淀淀物物置置100105的烘箱中干燥至水份去除，然后再称重。的烘箱中干燥至水份去除，然后再称重。2.2.细胞成分含量法细胞成分含量法(氮量法氮量法-14%)-14%)如蛋白质、还原糖、总糖、核酸等含量的测定。如蛋白质、还原糖、总糖、核酸等含量的测定。因为每个细胞成分的含量是一定的，单位体积培养液因为每个细胞成分的含量是一定的，单位体积培养液中微生物群体细胞数目越多，总的细胞成分的含量就中微生物群体细胞数目越多，总的细胞成分的含量就越多。越多。蛋白质总量蛋白质总量=含氮量含氮量6.25细细胞胞总总量量=蛋白质总量蛋白质总量65%3.3.浑浊度法浑浊度法在一定范围内,小颗粒散射的光量与浓

5、度成正比.光束穿过细胞悬液,通过的光量由于散射而减少,因而可以作为细胞密度测定,这种测定通常采用光电比色计或分光光度计进行.在一定波长下，测定菌悬液的光密度，以光密度(optical density,即O.D.)表示菌量。实验测量时应控制在菌浓度与光密度成正比的线性范围内，否则不准确。二二.细胞数的测定细胞数的测定1.血球计数板法2.2.平皿菌落计数法平皿菌落计数法平皿菌落计数法平皿菌落计数法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：样品充分混匀；每支移液管及涂布棒只能接触一个稀释度的菌液；同一稀释度三个以上重复,取平均值；每个平板上的菌落数目合适，便于准确计数；当样品中菌

6、数很低时，可以将一定体积的湖水、海水或饮用水等样品通过膜过滤器，然后将膜转到相应的培养基上进行培养，对形成的菌落进行统计。3.薄膜过滤平皿计数法薄膜过滤平皿计数法3.3.薄膜过滤平皿计数法薄膜过滤平皿计数法薄膜过滤平皿计数法薄膜过滤平皿计数法主要适用于只能进行液体培养的微生物，或采用液体鉴别培养基进行直接鉴定并计数的微生物。对未知样品进行十倍稀释，然后根据估算取三个连续的稀释度平行接种多支试管，对这些平行试管的微生物生长情况进行统计，长菌的为阳性，未长菌的为阴性，然后根据数学统计计算出样品中的微生物数目。生理指标法微生物的生理指标，如呼吸强度，耗氧量、酶活性、生物热等与其群体的规模成正相关。样

7、品中微生物数量多或生长旺盛，这些指标愈明显，因此可以借助特定的仪器如瓦勃氏呼吸仪、微量量热计等设备来测定相应的指标。微生物生长测定方法比较微生物生长测定方法比较测测定定细细胞胞数数目目方法方法特点与应用特点与应用总总细细胞胞数数血球计数板法血球计数板法 较快速简便，但较费时较快速简便，但较费时薄膜过滤染色法薄膜过滤染色法快速简便，快速简便，适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数适于含菌数很低的空气、水等中的总菌计数活活细细胞胞数数平皿菌落计数法平皿菌落计数法简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果简易价廉，但花费时间较长，不能立刻知道结果薄膜过滤平皿法薄膜过滤平皿法灵敏度高灵敏度高,不用于高

8、密度培养物，不能立刻知道结果不用于高密度培养物，不能立刻知道结果测测定定物物质质量量比浊法比浊法 快速简便，敏感度低，适于不发酵液或液体中的快速快速简便，敏感度低，适于不发酵液或液体中的快速 总细胞数估计，但需事先标定总细胞数估计，但需事先标定细胞湿重法细胞湿重法较为简便，但含水量不定，准确度差较为简便，但含水量不定，准确度差细胞成分含量法细胞成分含量法如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等如测定蛋白质、核酸、还原糖的含量等细胞干重法细胞干重法较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低较为费时，易受颗粒杂质干扰，敏感度低第二节第二节 微生物的生长规律微生物的生长规律 微生物的生长表现在微生物的个体生长与

9、群微生物的生长表现在微生物的个体生长与群体生长两个水平上。体生长两个水平上。微生物个体生长微生物个体生长表现为个体质量和体积的增加。表现为个体质量和体积的增加。微生物群体生长微生物群体生长是以微生物细胞的数量或微生物是以微生物细胞的数量或微生物群体细胞物质量的增加作为生长的指标。群体细胞物质量的增加作为生长的指标。因而要了解微生物的生长规律，就要了解微生物因而要了解微生物的生长规律，就要了解微生物的个体生长和群体生长两个方面。的个体生长和群体生长两个方面。单单细细胞胞微微生生物物个个体体生生长长表表现现为为细细胞胞体体积积的的增增加加 和和细细胞胞内内物物质质含含量量的的增增加加两两个个方方面

10、面,当当细细胞胞生生长到一定时期，就分裂成为两个子细胞。长到一定时期，就分裂成为两个子细胞。多多细细胞胞微微生生物物个个体体生生长长则则反反映映在在构构成成个个体体的的细细胞数目增加和每个细胞个体生长两个方面。胞数目增加和每个细胞个体生长两个方面。细细细细菌菌菌菌细细细细胞胞胞胞生生生生长长长长的的的的两两两两种种种种类型：类型：类型：类型：根根据据细细胞胞是是否否在在分分裂裂发发生生之之前前就就启启动动新新一一轮轮DNA复复制制而而将将细细菌菌细细胞胞生生长长分分为为快快速速生生长长和和慢慢速速生生长长两两种类型。种类型。复制区复制区复制区复制区个体的细胞个体的细胞为什么要研究微生物群体生长

11、为什么要研究微生物群体生长?因因为为绝绝大大多多数数微微生生物物个个体体微微小小，个个体体质质量量和和体体积积的的变变化化不不易易观观察察，所所以以常常是是以以微微生生物物的的群群体体作作为为研研究究对对象象，以以微微生生物物群群体体细细胞胞的的数数量量或或群群体体细细胞胞物物质质量量的的增增加加作作为为生生长长的的指标。指标。微生物的群体生长微生物的特点：个体微小肉眼看到或接触到的微生物是成千上万个单个的微生物组成的群体。微生物接种是群体接种微生物接种是群体接种,接种后的生长是微生物群体繁殖生长接种后的生长是微生物群体繁殖生长对细菌群体生长规律的了解是对其进行研究与利用的基础生长曲线生长曲线

12、(Growth Curve)：细菌接种到定量的液体培养基中，定时取样测定细胞数量，以培养时间为横座标，以菌数为纵座标作图，得到的一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线。在微生物学中提到的“生长”，均指群体生长。生长曲线一条典型的生长曲线至少可以分为 迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期迟缓期，对数期，稳定期和衰亡期等四个生长时期微生物生长曲线微生物生长曲线一一.延滞期延滞期分裂迟缓、代谢活跃t 细胞形态变大或增长，例如巨大芽孢杆菌，在迟缓期末，细胞 的平均长度比刚接种时长6倍。一般来说处于迟缓期的细菌细胞 体积最大t 细胞内RNA，尤其是rRNA含量增高，合成代谢活跃，核糖体、酶类和ATP的合

13、成加快，易产生诱导酶。t 对外界不良条件反应敏感。细胞处于活跃生长中，只是分裂迟缓在此阶段后期，少数细胞开始分裂，曲线略有上升。迟缓期出现的原因：微生物接种到一个新的环境，暂时缺乏分解和催化有关底物的酶，或是缺乏充足的中间代谢产物等。为产生诱导酶或合成中间代谢产物，就需要一段适应期.调整代谢迟缓期的长短与菌种的遗传性、菌龄以及移种前后所处的环境条件等因素有关，短的只需要几分钟，长的需数小时。在生产实践中缩短迟缓期的常用手段(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；(2)利用对数生长期的细胞作为种子；(3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大；(4)适当扩大接种量延滞期延滞期特点

14、特点 生长速率等于零生长速率等于零细胞合成新的成分细胞合成新的成分补充消耗的材料补充消耗的材料适应新的培养基或别的培养条件适应新的培养基或别的培养条件细胞形态变大或变长细胞形态变大或变长对外界不良环境敏感对外界不良环境敏感二二.对数期对数期延滞期以后延滞期以后,紧接着是一个生长速率达到高紧接着是一个生长速率达到高峰的时期峰的时期.特点特点 生长速率最快，细胞呈对数增长生长速率最快，细胞呈对数增长 生长速率恒定生长速率恒定 代谢旺盛，细胞成分平衡发展代谢旺盛，细胞成分平衡发展 群体的生理特性较一致群体的生理特性较一致影响对数期的因素影响对数期的因素 菌种：菌种：不同菌种的代时差异极大不同菌种的代

15、时差异极大营养成分：营养越丰富，代时越短营养成分：营养越丰富，代时越短营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量培养温度：影响微生物的生长速率培养温度：影响微生物的生长速率对数期的实践意义对数期的实践意义是代谢、生理研究的良好材料是代谢、生理研究的良好材料 是增殖噬菌体的最适宿主菌龄是增殖噬菌体的最适宿主菌龄 是发酵生产中用作是发酵生产中用作“种子种子”的最佳种龄的最佳种龄 G G+染色鉴定时采用此期微生物染色鉴定时采用此期微生物三三.稳定期稳定期特点：特点：活细胞总数维持不变，即新繁殖的细胞数与衰活细胞总数维持不变，即新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等

16、，菌体总数达到最高点。亡的细胞数相等，菌体总数达到最高点。细胞生长速率为零细胞生长速率为零细胞生理上处于衰老，代谢活力钝化，细胞成细胞生理上处于衰老，代谢活力钝化，细胞成分合成缓慢，分合成缓慢，G G+染色发生变化染色发生变化。为什么细胞总数不再增加？为什么细胞总数不再增加？营养物质被消耗不能满足生长需要营养物质被消耗不能满足生长需要 代谢废物或有害物质积累到抑制生长水平代谢废物或有害物质积累到抑制生长水平 pH、氧化还原势等物化条件越来越不适应氧化还原势等物化条件越来越不适应稳定期的实践意义稳定期的实践意义是是发酵生产中以菌体为终产品的最佳收获发酵生产中以菌体为终产品的最佳收获期；期；某些代

17、谢产物特别是次生代谢产物发生在某些代谢产物特别是次生代谢产物发生在此阶段，某些细菌的芽孢也发生在此阶段，此阶段，某些细菌的芽孢也发生在此阶段，故又称作代谢产物合成期；故又称作代谢产物合成期；导致了连续培养原理的提出和工艺技术的导致了连续培养原理的提出和工艺技术的改进。改进。四四.衰亡期衰亡期特点：特点：细胞以指数速率死亡，细胞以指数速率死亡，有时细胞死亡速率有时细胞死亡速率降低是由于抗性细胞的积累；降低是由于抗性细胞的积累；细胞变形退化，有的发生自溶，细胞变形退化，有的发生自溶，G G+染色发染色发生变化生变化。影响衰亡期的因素及实践意义影响衰亡期的因素及实践意义与与菌菌种种的的遗遗传传特特性

18、性有有关关:有有些些细细菌菌的的培培养养经经历历所所有有的的各各个个生生长长时时期期，几几天天以以后后死死亡亡,有有些些细细菌菌培培养养几几个个月月乃乃至几年以后仍然有一些活的细胞；至几年以后仍然有一些活的细胞；与是否产芽孢有关：产芽孢的细菌更易于幸存下来；与是否产芽孢有关：产芽孢的细菌更易于幸存下来；与与营营养养物物质质和和有有毒毒物物质质有有关关：补补充充营营养养和和能能源源，以以及及中中和和环环境境毒毒性性，可可以以减减缓缓死死亡亡期期细细胞胞的的死死亡亡速速率率，延延长细菌培养物的存活时间。长细菌培养物的存活时间。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天然环境特点：天然

19、环境特点：天然环境比人工条件常常要更复杂和更天然环境比人工条件常常要更复杂和更动态。动态。天然环境中微生物生长特点：天然环境中微生物生长特点：在自然环境中，微生物常在自然环境中，微生物常常合成一些人工条件下生长时所不产生的结构，如细菌常合成一些人工条件下生长时所不产生的结构，如细菌粘掖层。因为微生物细胞能够感受自然环境中发现的各粘掖层。因为微生物细胞能够感受自然环境中发现的各种化合物，其直接反应就是合成一些有用的结构和酶以种化合物，其直接反应就是合成一些有用的结构和酶以便在特定的环境中生存生长。大量研究揭示，自然环境便在特定的环境中生存生长。大量研究揭示，自然环境条件下的细菌能够生长在复杂的群

20、落中，表现出生长在条件下的细菌能够生长在复杂的群落中，表现出生长在试管中的纯培养微生物所不曾发生的某些现象。试管中的纯培养微生物所不曾发生的某些现象。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微生物的生长受到它们所处环境理化因素的微生物的生长受到它们所处环境理化因素的极大影响。了解环境因素对微生物生长的影极大影响。了解环境因素对微生物生长的影响，有助于说明微生物在自然界的分布，还响，有助于说明微生物在自然界的分布，还可帮助我们采用相应的方法控制微生物的活可帮助我们采用相应的方法控制微生物的活动。动。一一.营养物浓度营养物浓度LiebigLiebig 最最低低浓浓度度定定律律：即即微

21、微生生物物总总生生物物量量由由环环境境中中满满足足于于微微生生物物生生长长所所需需营营养养物物质质的的最最低低浓浓度度所所决决定定。当当环环境境中中某某种种营营养养物物质质被被消消耗耗饴饴尽尽或或至至一一定定浓浓度度以以下下时时，可可使使微微生生物物的的生生长长停停止止，即即使使此此时时培培养养基基中中没没有有任任何何毒毒性性物物质质存存在在，而而且且其其他他营营养养物物质质仍仍很很丰丰富富，当当添添加加少少量量这这种营养物质时则微生物的生长可以重新开始种营养物质时则微生物的生长可以重新开始有报道指出，一些微生物即使丧失了利用标准培有报道指出，一些微生物即使丧失了利用标准培养技术在简易实验室培

22、养基上生长的能力，也仍然能养技术在简易实验室培养基上生长的能力，也仍然能够在疾病侵染过程中起重要作用。够在疾病侵染过程中起重要作用。Shelford 耐受定律：当环境因子低于或高于某一个耐受定律：当环境因子低于或高于某一个微生物不能生存或生长的阈值时，就成为生长限制因微生物不能生存或生长的阈值时，就成为生长限制因子，而与营养物质的供给无关。子，而与营养物质的供给无关。二二.温温 度度二二.温温 度度温度是影响微生物生长的一个重要因子。每种温度是影响微生物生长的一个重要因子。每种微生物都有微生物都有3种基本温度。种基本温度。最低生长温度：低于这个温度以下不再生长。最低生长温度：低于这个温度以下不

23、再生长。最适生长温度：在此温度时生长速度最快。最适生长温度：在此温度时生长速度最快。最高生长温度：在此温度以上不可能生长。最高生长温度：在此温度以上不可能生长。最高温度 最低温度 最适温度 二、二、温度温度-10-100度微生物的三种类型微生物的三种类型(温度）温度）低温的应用低温的应用?高温的应用高温的应用?1 1、低温对微生物具有抑制或杀死作用，故常用低温保、低温对微生物具有抑制或杀死作用，故常用低温保藏食品。藏食品。2 2、处于低温状态的微生物，代谢活动降低，生长繁殖、处于低温状态的微生物，代谢活动降低，生长繁殖停滞，但仍维持存活状态，一旦遇到适合的生活环境就停滞，但仍维持存活状态，一旦

24、遇到适合的生活环境就可生长繁殖。因此，常用低温保存微生物菌种。可生长繁殖。因此，常用低温保存微生物菌种。高温可引起微生物蛋白质和核酸不可逆的变性，产生高温可引起微生物蛋白质和核酸不可逆的变性，产生致死作用，故广泛用于消毒灭菌。致死作用，故广泛用于消毒灭菌。温度对微生物的影响具体表现在那些方面？温度对微生物的影响具体表现在那些方面？高温灭菌方法高温灭菌方法?1 1、干热灭菌、干热灭菌 （1)1)焚烧灭菌法（焚烧灭菌法（incinerationincineration）：）：用火焰焚烧。用火焰焚烧。（2)2)烘箱热空气法：常用烘箱烘箱热空气法：常用烘箱160160处理处理2 2小时以上。小时以上。

25、2 2、湿热灭菌、湿热灭菌（1)1)水煮沸法：水煮沸水煮沸法：水煮沸100100，1515分钟以上。分钟以上。（2)2)高压蒸汽锅法（高压蒸汽锅法（autoclavingautoclaving）：）：高压锅高压锅（0.1013MPa0.1013MPa或或1.051.05/cm/cm2 2 或或1515磅磅/英寸英寸2 2 ）121121处理处理15153030分钟分钟 。（3)3)间歇灭菌法间歇灭菌法(tyndallizationtyndallization):100):100处理处理15-3015-30分钟，再置于分钟，再置于28283737下，如此反复三次。下，如此反复三次。（4)4)巴斯

26、德消毒法（巴斯德消毒法（pasteurization)pasteurization)：71.671.6处理处理1515分钟或分钟或62.962.9处理处理3030分钟。分钟。高压蒸汽锅法是实验室及生产中最常用的灭菌方高压蒸汽锅法是实验室及生产中最常用的灭菌方法。使用高压锅时，要注意完全排除锅内的冷空气，法。使用高压锅时，要注意完全排除锅内的冷空气，使之充满饱和蒸汽，否则会因蒸汽中混有空气而比相使之充满饱和蒸汽，否则会因蒸汽中混有空气而比相应纯蒸汽的温度降低，影响灭菌效果。应纯蒸汽的温度降低，影响灭菌效果。高压锅如何使用？高压锅如何使用？温度为什么对微生物有影响三、水三、水 分分微生物只能在水溶

27、液中生长微生物不能生活在纯水中1.水分活性值水溶液与纯水的性质不同:沸点上升.冰点下降.蒸汽压下降.水分子活性水溶液中能够自由运动的水分 子的比例三、水三、水 分分2.微生物的生长和水分活性各种微生物都有狭小的水活性区域.aw的大小反映了溶液中溶质的多少.溶质浓度与水分活性aw值成反比.aw的大小反映了微生物对水的依赖程度三、水三、水分分嗜高渗微生物嗜高渗微生物：只能在高渗溶液中生长的微生物。：只能在高渗溶液中生长的微生物。耐高渗微生物耐高渗微生物：能够忍耐高渗环境，并在高渗环境中：能够忍耐高渗环境，并在高渗环境中生长离开了高渗环境仍然能够生长的生长离开了高渗环境仍然能够生长的微生物。微生物。

28、四、氧气四、氧气根据微生物对氧气的需要情况进行分类:5种好氧微生物好氧微生物兼性好氧微生物兼性好氧微生物耐氧厌氧微生物耐氧厌氧微生物厌氧微生物厌氧微生物微好氧微生物微好氧微生物 根据微生物与氧的关系分为：根据微生物与氧的关系分为：1 1、好氧微生物：需要氧才能生长的微生物，包含、好氧微生物：需要氧才能生长的微生物，包含专性好氧微生物和微好氧微生物。专性好氧微生物和微好氧微生物。2 2、兼性好氧微生物、兼性好氧微生物:在有氧或无氧条件下均可生在有氧或无氧条件下均可生长的微生物。长的微生物。3 3、厌氧微生物：可分为耐氧厌氧微生物和严格厌、厌氧微生物：可分为耐氧厌氧微生物和严格厌氧微生物，前者尽管

29、不需要氧，但可耐受氧，并在氧氧微生物，前者尽管不需要氧，但可耐受氧，并在氧存在下仍能生长，而后者指对氧敏感，有氧时即被杀存在下仍能生长，而后者指对氧敏感，有氧时即被杀死的微生物。死的微生物。氧毒害厌氧菌的机制：氧毒害厌氧菌的机制：超氧阴离子是活性氧的形式之一，带奇数电子，负超氧阴离子是活性氧的形式之一，带奇数电子，负电荷。它即有分子性质，也有离子性质，反应力极强，性质极不稳定。在电荷。它即有分子性质，也有离子性质，反应力极强，性质极不稳定。在体内可破坏各种重要生物高分子和膜，也可形成其他活性氧化物。在体内，体内可破坏各种重要生物高分子和膜，也可形成其他活性氧化物。在体内，超氧阴离子自由基可以自

30、由酶促超氧阴离子自由基可以自由酶促(如黄嘌呤氧化酶如黄嘌呤氧化酶)或非酶促方式形成。或非酶促方式形成。O2+eO2(O2).-生生物物体体的的针针对对措措施施：超超氧氧化化物物歧歧化化酶酶(superoxidedismutase-SOD)是是其中之一。其中之一。好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶将超氧阴离子转化为毒性稍低的好氧、耐氧微生物的超氧化物歧化酶将超氧阴离子转化为毒性稍低的过氧化氢，过氧化氢酶再将过氧化氢转化为无毒的水。厌氧微生物因过氧化氢，过氧化氢酶再将过氧化氢转化为无毒的水。厌氧微生物因为没有超氧化物歧化酶，超氧阴离子自由基可造成其损害。为没有超氧化物歧化酶，超氧阴离子自由基可造成其

31、损害。四、氧气四、氧气2O2.-+2HSOD好氧、耐氧微生物好氧、耐氧微生物H2O2+O2过氧化氢酶过氧化氢酶过氧化物酶过氧化物酶好氧好氧菌菌H2O+O22H2ONADH2NAD耐氧耐氧菌菌实验证明，大实验证明，大肠杆菌的超氧肠杆菌的超氧化物歧化酶突化物歧化酶突变，就变成变，就变成“严格厌氧菌严格厌氧菌”五五pH pH pHpH影响微生物的生长。每种微生物都有最适影响微生物的生长。每种微生物都有最适pHpH和一和一定的定的pHpH范围。范围。1 1、大多数细菌最适、大多数细菌最适pHpH为为6.56.57.57.5。2 2、放线菌最适、放线菌最适pHpH为为7.57.58 8。3 3、酵母、霉

32、菌最适、酵母、霉菌最适pHpH为为5 56 6五、五、pHpH影响微生物生长机制：影响微生物生长机制：（1）pH影影响响生生活活环环境境中中营营养养物物质质的的可可给给态态和和有有毒毒物物质的毒性；质的毒性；（2）pH影影响响菌菌体体细细胞胞膜膜的的带带电电荷荷性性质质、膜膜的的稳稳定定性性及膜对物质的吸收能力；及膜对物质的吸收能力；（3）一一定定范范围围的的介介质质pH还还可可造造成成菌菌体体表表面面蛋蛋白白变变性性或水解。或水解。(4)影响代谢过程中酶的活性影响代谢过程中酶的活性.微生物微生物最低最低pH最适最适pH最高最高pH圆褐固氮菌圆褐固氮菌4.57.47.69.0大豆根瘤菌大豆根瘤

33、菌4.26.87.011.4亚硝酸细菌亚硝酸细菌7.07.88.69.4氧化硫硫杆菌氧化硫硫杆菌1.02.02.84.06.0嗜酸乳酸杆菌嗜酸乳酸杆菌4.04.65.86.66.8放线菌放线菌5.07.08.010.0酵母菌酵母菌3.05.06.08.0黑曲霉黑曲霉1.55.06.09.0多种微生物生长的最低、最适与最高多种微生物生长的最低、最适与最高pH值值(一一)嗜中性微生物嗜中性微生物生生长长的的pH范范围围是是pH5.8.0，最最适适生生长长pH近近中中性性（pH7.0）。大多数细菌属于嗜中性微生物。）。大多数细菌属于嗜中性微生物。（二）嗜酸性微生物（二）嗜酸性微生物最最适适生生长长p

34、H在在5.5以以下下生生长长的的微微生生物物称称之之为为嗜嗜酸酸性微生物。性微生物。（三）嗜碱性微生物（三）嗜碱性微生物生生长长的的pH范范围围是是pH7.011.5，最最适适生生长长pH在在8.0以上。以上。六.渗透压渗透压逐渐改变-微生物生长的影响不大渗透压突然变化-微生物生长的影响大微生物对渗透压的要求因种类的不同而有差异六.渗透压嗜盐微生物嗜盐微生物：需要在含高浓度氯化钠盐溶液中才：需要在含高浓度氯化钠盐溶液中才 能生长的微生物。能生长的微生物。温和嗜盐微生物温和嗜盐微生物:仅需要在含大约仅需要在含大约3%氯化钠的介质氯化钠的介质 中生长，如很多海洋细菌。中生长，如很多海洋细菌。极端嗜

35、盐微生物极端嗜盐微生物：需要在：需要在9%甚至饱和氯化钠溶液甚至饱和氯化钠溶液 中生长，如某些古生菌，通常可在中生长，如某些古生菌，通常可在 饱和盐池中发现它们的踪影。饱和盐池中发现它们的踪影。七.氧化还原电位微生物对氧化还原电位有一定的要求氧化还原电位受多因素的影响:氧分压.PH.培养基中的氧化态化合物的浓度和还原态化合物的浓度.微生物代谢产物的性质等.通入空气或加入氧化剂-氧化还原电位提高加入还原性物质谷光甘肽-氧化还原电位降低八.辐 射 （一）紫外线（一）紫外线 紫外辐射能作用于核酸，引起致死突变。紫外线穿透紫外辐射能作用于核酸，引起致死突变。紫外线穿透能力很差，不能穿过玻璃、衣物、纸张

36、等，但能够在能力很差，不能穿过玻璃、衣物、纸张等，但能够在空气中传播，可用作物体表面或室内空气的灭菌。经空气中传播，可用作物体表面或室内空气的灭菌。经紫外辐射处理后，受损伤的微生物细胞若再暴露于可紫外辐射处理后，受损伤的微生物细胞若再暴露于可见光中，一部分可恢复正常，这称为光复活现象。见光中，一部分可恢复正常，这称为光复活现象。紫外辐射对核酸的影响紫外辐射对核酸的影响紫外线常作用于核酸形成胸腺嘧啶二聚体。紫外线常作用于核酸形成胸腺嘧啶二聚体。（二）电离辐射（二）电离辐射 X X射线、射线、射线、射线、射线和射线和 射线均为电离辐射。射线均为电离辐射。电离辐射的杀菌作用主要是间接地通过射线本身引

37、起电离辐射的杀菌作用主要是间接地通过射线本身引起环境中水分子和细胞中水分子在吸收能量后导致电离环境中水分子和细胞中水分子在吸收能量后导致电离所产生的自由基起作用，如所产生的自由基起作用，如H H2 20 0-、OH.OH.、OHOH-等，上述离等，上述离子常与液体内存在的氧分子作用，产生一些具强氧化子常与液体内存在的氧分子作用，产生一些具强氧化性的过氧化物，如性的过氧化物，如H H2 2O O2 2与与HOHO2 2等等使细胞内某些重要的蛋使细胞内某些重要的蛋白质和酶发生变化，如使酶蛋白的白质和酶发生变化，如使酶蛋白的-SH-SH基氧化，从而使基氧化，从而使细胞受到损伤或死亡。细胞受到损伤或死

38、亡。八.辐 射（三）可见光辐射（三）可见光辐射九.化学药物十.生物因素根据控制作用的效果分类根据控制作用的效果分类1.灭灭菌菌（sterilization）:凡凡是是能能够够杀杀死死或或消消除除材材料料或或物体上全部微生物的方法；物体上全部微生物的方法；2.消消毒毒(disinfection):能能够够杀杀死死、消消除除或或降降低低材材料料或物体上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法；或物体上的病原微生物，使之不致引起疾病的方法；3.防防腐腐(antisepsis):能能够够防防止止或或抑抑制制微微生生物物生生长长，但不能杀死微生物群体的方法。但不能杀死微生物群体的方法。4.化疗化疗:化学治疗

39、剂进行疾病治疗化学治疗剂进行疾病治疗.(抗生素抗生素.磺胺类磺胺类)5.无菌无菌:没有生命力的微生物存在没有生命力的微生物存在.第五节.控制微生物生长的方法控制微生物生长的方法一、物理方法一、物理方法(一一).温度温度1.高温的灭菌高温的灭菌 作用(1)(1)、高温的、高温的灭灭菌原理菌原理为为了表示各种微生物耐了表示各种微生物耐热热性的大小性的大小,在食品工在食品工业业中中,常用以下的数常用以下的数值值作作为为比比较较的的标标准准热热死死时间时间 热热死温度死温度D D值值利用一定温度利用一定温度进进行加行加热热,活菌数减少一个活菌数减少一个对对数周期数周期所需要的所需要的时间时间Z Z值值

40、-在在热死时间热死时间 曲线中,时间降低一个对数周期所需要升高的温度一个对数周期所需要升高的温度F F值值-在一定的基质中在一定的基质中,温度为温度为121.1度度,加热杀死一定数量微生物所需的时间加热杀死一定数量微生物所需的时间利用温度进行灭菌.消毒和抑菌,是常用简便的方法(2).高温灭菌方法干热灭菌干热灭菌干热灭菌：干热灭菌：150170度下处理度下处理1-2小时。小时。适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌。适用于玻璃器皿、金属用具等耐热物品的灭菌。优点：可保持物品的干燥优点：可保持物品的干燥火焰灭菌（灼烧灭菌）：常用于金属性接种工具、火焰灭菌（灼烧灭菌）：常用于金属性接种工具、污染物

41、品及实验材料等废弃物的处理。污染物品及实验材料等废弃物的处理。湿湿热热灭灭菌菌是是利利用热蒸汽灭菌。用热蒸汽灭菌。湿热灭菌湿热灭菌在在相相同同温温度度下下，湿湿热热的的效效力力比比干干热灭菌好。热灭菌好。为什么？为什么？热蒸汽对细胞成分的破坏作用更强热蒸汽对细胞成分的破坏作用更强热蒸汽比热空气穿透力强热蒸汽比热空气穿透力强蒸汽潜热大，当气体转变为液体时可放出大量热量，故可迅蒸汽潜热大，当气体转变为液体时可放出大量热量，故可迅速提高灭菌物体的温度。速提高灭菌物体的温度。v煮沸消毒：水，煮沸消毒：水，1000C处理处理15min以上。以上。v高高压压蒸蒸汽汽灭灭菌菌(autoclave):应应用用

42、最最广广泛泛的的灭灭菌菌方方法法。将将待待灭灭菌菌的的微微生生物物放放置置在在有有少少量量水水的的加加压压蒸蒸汽汽灭灭菌菌锅锅内内。将将锅锅内内的的水水加加热热煮煮沸沸，并并将将其其中中的的空空气气彻彻底底驱驱尽尽后后将将锅锅封封闭闭。再再持持续续加加热热就就会会使使锅锅内内的蒸汽压逐渐上升，从而使温度达的蒸汽压逐渐上升，从而使温度达1000C以上。以上。为为达达到到良良好好的的灭灭菌菌效效果果，一一般般要要求求温温度度应应达达到到1210C（压压力力为为1kg/cm2或或15磅磅/平平方方英英寸寸）,时时间间维维持持1520分分钟钟，也也可可采采取取较较低低温温度度（1150C,压压力力为为

43、0.7kg/cm2或或10磅磅/平平方方英英寸寸）维维持持35分分钟钟的的方方法法。使使用用于于一一切切微微生生物物学学实实验验，医医疗疗结结构构或或发发酵酵工工厂厂中中对对培培养养基基等等多种器材、物料的灭菌。多种器材、物料的灭菌。湿湿热灭热灭菌菌煮沸消毒、高煮沸消毒、高压压蒸汽蒸汽灭灭菌、菌、间间歇加歇加热灭热灭菌、巴氏消毒菌、巴氏消毒该法不是利用高压来杀死微生物，而是利用提高压力使该法不是利用高压来杀死微生物，而是利用提高压力使水的沸点升高，以提高水蒸汽的温度，更加有效地杀灭水的沸点升高，以提高水蒸汽的温度，更加有效地杀灭微生物。微生物。v巴氏消毒法巴氏消毒法(pasteurizatio

44、n):低温消毒法，一般在低温消毒法，一般在630C,30min或或720C,15min。用于牛奶，啤酒，果酒，用于牛奶，啤酒，果酒，酱油等不能进行高温灭菌的液体。酱油等不能进行高温灭菌的液体。可杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又可杀死其中的病原菌如结核杆菌、伤寒杆菌等，同时又不不损害营养与风味。损害营养与风味。v间隙灭菌法：用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法。间隙灭菌法：用流通蒸汽反复多次处理的灭菌法。(3).温度和时间(4).影响灭菌的因素微生物的种类微生物的菌龄微生物的数量培养基的状态(5).灭菌对培养成分的影响PH普遍下降产生浑浊或沉淀体积和浓度变化营养成分有时破坏2.中温的消毒

45、作用3.低温抑菌作用低温抑菌作用低低温温是是通通过过降降低低酶酶反反应应速速度度使使微微生生物物生生长长受受到到抑抑制制，但但不不能能杀死微生物。杀死微生物。1冷藏法冷藏法可可以以将将新新鲜鲜食食物物放放置置在在5保保存存（通通常常冰冰箱箱冷冷藏藏室室的的温温度度），防防止止腐腐败败。然然而而贮贮藏藏只只能能维维持持几几天天，因因为为低低温温条条件件下下有有些些耐耐冷冷微生物仍能够缓慢生长，最终造成食品腐败。微生物仍能够缓慢生长，最终造成食品腐败。2冷冻法冷冻法家家庭庭或或食食品品工工业业中中采采用用-10至至-20左左右右的的冷冷冻冻温温度度，使使食食品品冷冷冻冻成成固固态态加加以以保保存存

46、，在在此此条条件件下下，微微生生物物基基本本上上不不再再生生长长，因而可以比冷藏法更长时间地保存食品。因而可以比冷藏法更长时间地保存食品。（二）（二）.辐射辐射有有四四种种类类型型的的辐辐射射作作用用:紫紫外外光光、电电离离辐辐射射、某某种种条条件件下下的的强强可见光、微波等，可用作控制微生物的生长和保存食品。可见光、微波等，可用作控制微生物的生长和保存食品。1.紫外光紫外光200300nm范围的紫外光杀菌作用最好。范围的紫外光杀菌作用最好。杀杀菌菌作作用用机机制制：使使蛋蛋白白质质（约约280nm）和和核核酸酸（约约260nm）吸吸收收变变性性失失活活；也也可可产产生生有有毒毒的的光光化化学

47、学产产物物-自自由由基基，结结合合到到DNA、RNA和蛋白质分子上，干扰细胞的代谢过程。和蛋白质分子上，干扰细胞的代谢过程。紫紫外外光光穿穿透透能能力力很很差差，不不能能穿穿过过玻玻璃璃、衣衣物物、纸纸张张或或大大多多数数其其他物体，但能够在空气中传播，因而常用于消毒而不是灭菌。他物体，但能够在空气中传播，因而常用于消毒而不是灭菌。主主要要用用作作物物体体表表面面或或室室内内空空气气的的杀杀菌菌。也也有有采采用用特特殊殊的的紫紫外外光光辐射装置替代加热或漂白粉处理方法消毒像饮用水等液体。辐射装置替代加热或漂白粉处理方法消毒像饮用水等液体。2.电离辐射电离辐射主主要要使使用用X射射线线和和射射线

48、线。当当X射射线线或或射射线线撞撞击击分分子子时时，形形成成离离子子和和自自由由基基分分子子，故故可可称称电电离离辐辐射射。电电离离辐辐射射产产生生H2O2，使蛋白质发生变化，细胞受到损伤或死亡。使蛋白质发生变化，细胞受到损伤或死亡。电电离离辐辐射射主主要要用用于于其其他他方方法法所所不不能能解解决决的的塑塑料料制制品品、医疗设备、药品和食品的灭菌。医疗设备、药品和食品的灭菌。3.强可见光强可见光400700nm波波长长范范围围的的强强可可见见光光也也具具有有直直接接的的杀杀菌菌效效应应，它它们们能能够够氧氧化化细细菌菌细细胞胞内内的的光光敏敏感感分分子子，如如核核黄素和卟啉环（构成氧化酶的成

49、分）。黄素和卟啉环（构成氧化酶的成分）。实实验验室室应应注注意意避避免免将将细细菌菌培培养养物物暴暴露露于于强强光光下下。此此外外，曙曙红红和和四四甲甲基基蓝蓝能能够够吸吸收收强强可可见见光光使使蛋蛋白白质质和和核核酸酸氧氧化，因此常将两者结合用作灭活病毒和细菌。化，因此常将两者结合用作灭活病毒和细菌。4.微波微波微微波波是是一一种种红红外外线线。微微波波并并不不直直接接影影响响微微生生物物,但但可可通通过过被被辐辐照照物物体体产产热热而而杀杀死死微微生生物物。然然而而由由于于微微波波加加热热食食品品通通常常存存在在不不均均匀匀问问题题,微微生生物物逃逃逸逸微微波波加加热热现现象象常会发生。常

50、会发生。(三三).过滤除菌过滤除菌控控制制液液体体中中微微生生物物的的群群体体可可以以通通过过将将微微生生物物从从液液体体中中移走而不是杀死的方法来实现。移走而不是杀死的方法来实现。（a）注射式微孔）注射式微孔滤滤器器（b）小型）小型过滤过滤装置装置（c）层层流生物安全柜流生物安全柜图图616常用膜常用膜滤滤器器（四）.超声波化化学学控控制制方方法法主主要要是是指指利利用用各各种种化化学学药药剂剂控控制制微微生物生长的方法。生物生长的方法。抗微生物的化学试剂抗微生物的化学试剂物理状态不同：物理状态不同：液态的、气态的和固态的液态的、气态的和固态的杀菌效果和对人体或动物体影响不同：杀菌效果和对人