微生物的生長與控制(4)課件

1、微生物的生長與控制(4)微生物的生長與控制(4) 3. 影響微生物生長的主要因素影響微生物生長的主要因素 5. 有害微生物的控制有害微生物的控制 4. 微生物培養(yǎng)法微生物培養(yǎng)法 1. 測定生長繁殖的方法測定生長繁殖的方法Chap.6 微生物的生長與控制微生物的生長與控制 2. 微生物的生長規(guī)律微生物的生長規(guī)律微生物的生長與控制(4)微生物生長特點(diǎn)微生物生長特點(diǎn)-平衡生長平衡生長-生長引起繁殖生長引起繁殖-用群體指標(biāo)反映（研究）生長用群體指標(biāo)反映（研究）生長微生物的生長與控制(4)生長的定義生長的定義Growth is defined as an increase in cellular con

2、stituents and may result in an increase in a microorganisms size ,population number, or both. 微生物數(shù)量和重量的增加。微生物數(shù)量和重量的增加。微生物的生長與控制(4).1 測定生長繁殖的方法測定生長繁殖的方法一、研究一、研究M生長繁殖的意義：生長繁殖的意義： 1、生長繁殖是、生長繁殖是M和外界環(huán)境因素相互作用的綜合和外界環(huán)境因素相互作用的綜合 反映，生長繁殖情況可作為反映，生長繁殖情況可作為 M生理、生化和遺生理、生化和遺 傳研究的重要指標(biāo)。傳研究的重要指標(biāo)。 2、生產(chǎn)實(shí)踐：、生產(chǎn)實(shí)踐：M的應(yīng)用（菌體

3、的應(yīng)用（菌體酵母酵母/產(chǎn)物合成）、產(chǎn)物合成）、 致病菌致病菌/霉腐霉腐 微生物的生長與控制(4)二、測定生長繁殖的方法二、測定生長繁殖的方法 測定方法主要有兩類測定方法主要有兩類測生長量和計(jì)繁殖數(shù)測生長量和計(jì)繁殖數(shù)（一）測生長量：適用一切（一）測生長量：適用一切M 1測體積測體積2稱干重稱干重3間接法：比濁法、生理指標(biāo)法（測含間接法：比濁法、生理指標(biāo)法（測含 N,/C,/P/DNA等）等）微生物的生長與控制(4)（二）計(jì)繁殖數(shù)（二）計(jì)繁殖數(shù)1、直接法：、直接法：血球計(jì)數(shù)板法血球計(jì)數(shù)板法（常用）（常用）P-H計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)板局限性局限性微生物的生長與控制(4)2、間接法：（活菌計(jì)數(shù)法）、間接法：（活

4、菌計(jì)數(shù)法） 平板計(jì)數(shù)法：菌落形成單位（平板計(jì)數(shù)法：菌落形成單位（cfu）最大可能數(shù)量法（最大可能數(shù)量法（MPN）微生物的生長與控制(4)膜過濾培養(yǎng)法膜過濾培養(yǎng)法微生物的生長與控制(4) 2、微生物的生長規(guī)律一、個(gè)體生長與同步生長一、個(gè)體生長與同步生長個(gè)體水平研究：個(gè)體水平研究：-超薄切片超薄切片-顯微攝影技術(shù)顯微攝影技術(shù)-同步生長（培養(yǎng)）：細(xì)胞群體中每個(gè)個(gè)同步生長（培養(yǎng)）：細(xì)胞群體中每個(gè)個(gè) 體處于同樣的細(xì)胞生長、分裂周期狀態(tài)。體處于同樣的細(xì)胞生長、分裂周期狀態(tài)。微生物的生長與控制(4) 同步培養(yǎng)方法同步培養(yǎng)方法誘導(dǎo)法：變換溫度、光脈沖、營養(yǎng)供應(yīng)誘導(dǎo)法：變換溫度、光脈沖、營養(yǎng)供應(yīng) 機(jī)械篩選法機(jī)械

5、篩選法（ Helmstetter-cummings的膜洗脫技術(shù)的膜洗脫技術(shù)） 同步培養(yǎng)方法的選擇因同步培養(yǎng)方法的選擇因M種類和研究目的不同種類和研究目的不同 而異而異 a.生理學(xué)研究中，選擇法優(yōu)于誘導(dǎo)法。生理學(xué)研究中，選擇法優(yōu)于誘導(dǎo)法。 b.誘導(dǎo)法，常用來研究誘導(dǎo)法，常用來研究DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂機(jī)復(fù)制和細(xì)胞分裂機(jī) 制等。（用營缺制等。（用營缺 突變株）選擇突變株）選擇DNA復(fù)制開復(fù)制開 始點(diǎn)上的同步。始點(diǎn)上的同步。 微生物的生長與控制(4)二、二、典型生長曲線（典型生長曲線（growth curve） 定義：描述單細(xì)胞定義：描述單細(xì)胞M群體群體規(guī)律性生長的曲線。規(guī)律性生長的曲線。 微生物的生

6、長與控制(4)繪制曲線繪制曲線條件條件1）分批培養(yǎng)）分批培養(yǎng)2）細(xì)胞數(shù)目）細(xì)胞數(shù)目的對數(shù)為縱的對數(shù)為縱坐標(biāo)坐標(biāo)微生物的生長與控制(4)根據(jù)生長速率常數(shù)（根據(jù)生長速率常數(shù)（R=n/t2-t1）劃分：）劃分：1）延滯期：生長速率為零，僅個(gè)體變化）延滯期：生長速率為零，僅個(gè)體變化 對策：對策： -采用對數(shù)期種子采用對數(shù)期種子(種子的活化）種子的活化）-增大接種量增大接種量-采用營養(yǎng)豐富培養(yǎng)基采用營養(yǎng)豐富培養(yǎng)基微生物的生長與控制(4) 2指數(shù)期指數(shù)期/對數(shù)期對數(shù)期特點(diǎn)：特點(diǎn)： -生長速率最大生長速率最大 -平衡生長，代謝旺盛平衡生長，代謝旺盛微生物的生長與控制(4)影響指數(shù)期代時(shí)長短的因素影響指數(shù)期代

7、時(shí)長短的因素1）菌種）菌種2）營養(yǎng)成分）營養(yǎng)成分3）營養(yǎng)物濃度（）營養(yǎng)物濃度（生長限制因子生長限制因子存在與否）存在與否）微生物的生長與控制(4)指數(shù)期指數(shù)期M的應(yīng)用的應(yīng)用作為代謝、生理研究的良好材料（生理作為代謝、生理研究的良好材料（生理特性較一致，細(xì)胞特性較一致，細(xì)胞 成成 分平衡發(fā)展，生長速分平衡發(fā)展，生長速率恒定）。率恒定）。增殖噬菌體的最適宿主菌齡。增殖噬菌體的最適宿主菌齡。發(fā)酵生產(chǎn)中作為種子的最佳種齡。發(fā)酵生產(chǎn)中作為種子的最佳種齡。微生物的生長與控制(4) 3穩(wěn)定期（最高生長期）穩(wěn)定期（最高生長期）特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1）生長速率常數(shù)生長速率常數(shù)R=0，菌體產(chǎn)量達(dá)最高；，菌體產(chǎn)量達(dá)最高；

8、 2）菌體生長產(chǎn)量常數(shù)菌體生長產(chǎn)量常數(shù) Y= （x菌體干重，菌體干重， c限限 制性營養(yǎng)物濃度）制性營養(yǎng)物濃度） 3）次生代謝產(chǎn)物合成）次生代謝產(chǎn)物合成ccxx00 微生物的生長與控制(4) 有害代謝物積累有害代謝物積累 營養(yǎng)物比例失調(diào)（營養(yǎng)物比例失調(diào)（C/N不合適）不合適）營養(yǎng)物質(zhì)耗盡營養(yǎng)物質(zhì)耗盡 原因：原因： pH氧化還原勢等物化條件不適宜。氧化還原勢等物化條件不適宜。微生物的生長與控制(4) 4衰亡期（衰亡期（decline phase） 特點(diǎn)：個(gè)體死亡速度新生的速度，群體呈現(xiàn)負(fù)特點(diǎn)：個(gè)體死亡速度新生的速度，群體呈現(xiàn)負(fù) 生長（生長（R為負(fù)值）為負(fù)值）微生物的生長與控制(4)三、微生物的連

9、續(xù)培養(yǎng)三、微生物的連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)生長連續(xù)生長: 在反應(yīng)器中不斷地流加新鮮培養(yǎng)液在反應(yīng)器中不斷地流加新鮮培養(yǎng)液,同時(shí)同時(shí)不斷排出發(fā)酵液不斷排出發(fā)酵液,使培養(yǎng)物達(dá)到動態(tài)平衡使培養(yǎng)物達(dá)到動態(tài)平衡,微生物長期保持在指數(shù)期的平衡生長狀態(tài)微生物長期保持在指數(shù)期的平衡生長狀態(tài)和衡定的生長速率上和衡定的生長速率上,該生長方式稱之為連該生長方式稱之為連續(xù)生長。續(xù)生長。微生物的生長與控制(4) 微生物的生長與控制(4) 恒濁器恒濁器工作原理：培養(yǎng)液濁度與菌濃度成正比工作原理：培養(yǎng)液濁度與菌濃度成正比 限制性營養(yǎng)物與菌生長速度正比。限制性營養(yǎng)物與菌生長速度正比。 控制方法：改變流量，使培養(yǎng)液控制方法：改變流量，使培養(yǎng)

10、液濁度恒定濁度恒定 恒定流量，使恒定流量，使限制性營養(yǎng)物濃度限制性營養(yǎng)物濃度恒定。恒定。 流入培養(yǎng)基成分：各種營養(yǎng)成分都很充分流入培養(yǎng)基成分：各種營養(yǎng)成分都很充分 限制性營養(yǎng)物濃度低，其他成分充分。限制性營養(yǎng)物濃度低，其他成分充分。 容器內(nèi)菌的生長速率：最大生長速率容器內(nèi)菌的生長速率：最大生長速率 低于最大生長速率低于最大生長速率 恒化器恒化器 微生物的生長與控制(4)恒濁器恒濁器 菌體濃度菌體濃度，濁度，濁度， 控制使流速控制使流速； 菌體密度恒定；生長速率最快菌體密度恒定；生長速率最快恒化器恒化器 限制性營養(yǎng)物濃度恒定，流速恒定；限制性營養(yǎng)物濃度恒定，流速恒定； 生長速率恒定；生長速率恒定

11、；微生物的生長與控制(4)建議理解圖表：建議理解圖表：微生物的生長與控制(4)3.影響微生物生長的主要因素影響微生物生長的主要因素 一、一、 溫度溫度 微生物溫度生長范圍微生物溫度生長范圍（寬溫、窄溫微生物）（寬溫、窄溫微生物） 最適生長溫度最適生長溫度 嗜冷菌：嗜冷菌：-1020 中溫菌：中溫菌：2045嗜熱菌：嗜熱菌：4595 微生物的生長與控制(4)常見微生物培養(yǎng)溫度腸桿菌科：37C芽孢桿菌：30 C放線菌：28 C酵母菌：28 C土壤真菌：26-28 C微生物的生長與控制(4) 菌種在不同生理過程存在不同的最適溫度菌種在不同生理過程存在不同的最適溫度 微生物的生長與控制(4)二、氧氣二

12、、氧氣1）專性好氧菌）專性好氧菌 只有在較高的氧濃度只有在較高的氧濃度下下才能生長的微生物。才能生長的微生物。2）兼性厭氧菌）兼性厭氧菌 以有氧生長為主，但也可在厭氧以有氧生長為主，但也可在厭氧下下生長的生長的 微生物。微生物。3）微好氧菌）微好氧菌 僅在較低氧分壓僅在較低氧分壓下下才能生長的微生物。才能生長的微生物。微生物的生長與控制(4)4）耐氧菌）耐氧菌 可在有氧可在有氧下下進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)能的微生物。進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)能的微生物。5）厭氧菌）厭氧菌 僅能在厭氧條件僅能在厭氧條件下下生長、分子態(tài)氧對其生長、分子態(tài)氧對其 有毒害作用的一類微生物。有毒害作用的一類微生物。微生物的生長與控制(4)5類微生物

13、的判斷試驗(yàn)類微生物的判斷試驗(yàn)（半固體瓊脂柱）（半固體瓊脂柱）微生物的生長與控制(4)厭氧菌的氧毒害機(jī)制厭氧菌的氧毒害機(jī)制-自由基自由基 理論：理論： 生物體內(nèi)存在著超氧陰離子等自由基，生物體內(nèi)存在著超氧陰離子等自由基，化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，反應(yīng)力極強(qiáng)，可對化學(xué)性質(zhì)非常活潑，反應(yīng)力極強(qiáng)，可對細(xì)胞內(nèi)各種生物活性的大分子和細(xì)胞膜細(xì)胞內(nèi)各種生物活性的大分子和細(xì)胞膜產(chǎn)生破壞作用，引起細(xì)胞的死亡。產(chǎn)生破壞作用，引起細(xì)胞的死亡。微生物的生長與控制(4) -SOD學(xué)說學(xué)說 厭氧菌缺乏厭氧菌缺乏SOD，受超氧陰離子自由基（，受超氧陰離子自由基（ ） 毒害，對各種重要的生物高分子和膜破壞作用；毒害，對各種重要的生物高

14、分子和膜破壞作用； 2O +2H+22O一切好氧一切好氧/ 耐氧耐氧 SOD H2O + O2 21 H2O2+O2 好氧生物NADH2 NAD（過氧化物酶）（過氧化物酶）耐氧菌耐氧菌 2H2O （過氧化氫酶）（過氧化氫酶）微生物的生長與控制(4)5類微生物的氧化酶系類微生物的氧化酶系類型類型 產(chǎn)能產(chǎn)能 SOD 過氧化氫酶過氧化氫酶 過氧化物酶過氧化物酶 好氧菌好氧菌 呼吸呼吸 + + + -兼性兼性 呼吸、發(fā)酵呼吸、發(fā)酵 + + + -微好氧微好氧 呼吸呼吸 + + -耐氧耐氧 發(fā)酵發(fā)酵 + - + +厭氧厭氧 發(fā)酵、發(fā)酵、 - - - 無氧等無氧等微生物的生長與控制(4) 三、三、pHM絕

15、大多數(shù)種類都生長在絕大多數(shù)種類都生長在pH 59之之 間；多數(shù)真間；多數(shù)真菌、酵母菌菌、酵母菌pH5-6、放線菌、放線菌pH7- 8左右。左右。不同不同M生長存在最低、最適和最高生長存在最低、最適和最高pH微生物的生長與控制(4)因此，發(fā)酵生產(chǎn)上對因此，發(fā)酵生產(chǎn)上對pH的控制很重要。的控制很重要。同一種同一種M，菌體生長階段和產(chǎn)物合成階段，往往要求不，菌體生長階段和產(chǎn)物合成階段，往往要求不 同的最適同的最適pH，例，例微生物的生長與控制(4) 引起引起pH值改變的原因：值改變的原因： 1、培養(yǎng)基中性成分被、培養(yǎng)基中性成分被M利用的結(jié)果，一般培養(yǎng)基利用的結(jié)果，一般培養(yǎng)基 培養(yǎng)時(shí)間延長，變酸。培養(yǎng)

16、時(shí)間延長，變酸。 2、與培養(yǎng)基、與培養(yǎng)基C/N比值有關(guān)，比值有關(guān)，C/N高（真菌培養(yǎng)高（真菌培養(yǎng) 基），培養(yǎng)后基），培養(yǎng)后pH； C/N低（細(xì)菌）低（細(xì)菌）pH 生產(chǎn)實(shí)踐中保證生產(chǎn)實(shí)踐中保證M生長處在較穩(wěn)定和合適生長處在較穩(wěn)定和合適pH， 方法：方法：pH調(diào)節(jié)措施調(diào)節(jié)措施 治標(biāo)（酸堿中和）治標(biāo)（酸堿中和） 治本治本 過酸：適當(dāng)過酸：適當(dāng)N源（尿素、源（尿素、NaNO3、NH4OH等）等） 通氣量通氣量 過堿：糖、乳酸、油脂等過堿：糖、乳酸、油脂等C源；通氣量源；通氣量微生物的生長與控制(4)3.微生物培養(yǎng)方法微生物培養(yǎng)方法一、好氣菌的培養(yǎng)一、好氣菌的培養(yǎng)1）實(shí)驗(yàn)室常用培養(yǎng)方法及用途）實(shí)驗(yàn)室常用

17、培養(yǎng)方法及用途 -試管斜面（固）試管斜面（固） -瓊脂平板（固）瓊脂平板（固） -搖瓶培養(yǎng)搖瓶培養(yǎng) （液）（液）微生物的生長與控制(4)2）生產(chǎn)常用培養(yǎng)方法及用途）生產(chǎn)常用培養(yǎng)方法及用途 -曲法培養(yǎng)（固）曲法培養(yǎng)（固） -淺盤培養(yǎng)淺盤培養(yǎng) （液）（液） -深層液體通氣培養(yǎng)深層液體通氣培養(yǎng)微生物的生長與控制(4)二、厭氧菌的培養(yǎng)二、厭氧菌的培養(yǎng) 1）厭氧罐）厭氧罐微生物的生長與控制(4)n GasPak GasPak 產(chǎn)氣袋工作原理產(chǎn)氣袋工作原理wH2+O2 H2O 鈀粒微生物的生長與控制(4)2）厭氧手套箱）厭氧手套箱3 3）高層瓊脂柱（液柱）高層瓊脂柱（液柱）微生物的生長與控制(4)5.5.

18、有害微生物的控制有害微生物的控制一、概念一、概念* 滅菌：除去或殺滅滅菌：除去或殺滅所有的所有的微生物。微生物。* 消毒：除去或殺滅消毒：除去或殺滅病原病原微生物。微生物。* 防腐：抑制食品或生物制品防腐：抑制食品或生物制品霉腐霉腐微生物微生物 的生長。的生長。* 化療：化療：利用高選擇毒力的化學(xué)物質(zhì)抑制病原利用高選擇毒力的化學(xué)物質(zhì)抑制病原 微生物的生長而達(dá)到治療染病的措施。微生物的生長而達(dá)到治療染病的措施。微生物的生長與控制(4)二、高溫滅菌種類及操作二、高溫滅菌種類及操作1.干熱滅菌法：干熱滅菌法： 160，1.5h，烘箱；接種環(huán)火焰灼燒。，烘箱；接種環(huán)火焰灼燒。 2濕熱滅菌法：濕熱滅菌法

19、： 常壓法常壓法 巴氏消毒法、煮沸消毒法、間歇滅菌法。巴氏消毒法、煮沸消毒法、間歇滅菌法。 加壓法加壓法 常規(guī)加壓滅菌法，連續(xù)加壓滅菌法（連消常規(guī)加壓滅菌法，連續(xù)加壓滅菌法（連消法）法）微生物的生長與控制(4) 高溫的不利影響及防止高溫的不利影響及防止 梅拉特反應(yīng)：高溫下氨基化合物與糖類的羰基梅拉特反應(yīng)：高溫下氨基化合物與糖類的羰基 產(chǎn)生的褐變反應(yīng)。產(chǎn)生的褐變反應(yīng)。高溫有害影響的防止高溫有害影響的防止 1）特殊加熱滅菌法：分消、低壓滅菌、連消）特殊加熱滅菌法：分消、低壓滅菌、連消 2）過濾除菌法）過濾除菌法微生物的生長與控制(4)膜濾器膜濾器微生物的生長與控制(4)三、化學(xué)殺菌劑、消毒劑和治療

20、劑三、化學(xué)殺菌劑、消毒劑和治療劑最低抑菌濃度最低抑菌濃度（MICMIC）：）：在一定的條件下，某化在一定的條件下，某化學(xué)藥劑抑制特定微生物學(xué)藥劑抑制特定微生物的最低濃度。的最低濃度。半致死劑量半致死劑量（LDLD5050）：）：在一定的條件下，某化在一定的條件下，某化學(xué)藥劑殺死學(xué)藥劑殺死50%50%試驗(yàn)動試驗(yàn)動物的劑量。物的劑量。微生物的生長與控制(4)(二）常用消毒劑-植物體表：升汞次氯酸鈉、75%乙醇-空氣：紫外、甲醛KMnO4、過氧乙酸-物品，糞便：鹵化物-手：70%乙醇30S肥皂15S水、-環(huán)境：福爾馬林、酚微生物的生長與控制(4)（二）抗代謝藥物（二）抗代謝藥物抗代謝藥物抗代謝藥物

21、又稱代謝拮抗物或代謝類似物。指一類在又稱代謝拮抗物或代謝類似物。指一類在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與細(xì)胞內(nèi)必要代謝物結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)結(jié)構(gòu)上與細(xì)胞內(nèi)必要代謝物結(jié)構(gòu)相似，并可干擾正常代謝活動的化學(xué)物質(zhì)。并可干擾正常代謝活動的化學(xué)物質(zhì)。微生物的生長與控制(4)病原菌：二氫喋啶酰焦磷酸病原菌：二氫喋啶酰焦磷酸+PABA 二氫葉酸合成酶二氫葉酸合成酶 二氫葉酸二氫葉酸 二氫葉酸二氫葉酸 合成酶合成酶 還原酶還原酶 四氫葉酸（四氫葉酸（COF,轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移-碳基的重要輔酶）碳基的重要輔酶） 磺胺與病原菌生長因子（磺胺與病原菌生長因子（PABA）結(jié)構(gòu)類似，可競爭與另一底物）結(jié)構(gòu)類似，可競爭與另一底物 二氫喋啶酰焦磷酸）結(jié)合二氫喋啶酰焦磷酸）結(jié)合假二氫葉酸假二氫葉酸病原菌無法合成葉酸，病原菌無法合成葉酸， 無無 法正常生長。法正常生長。 二氫葉酸二氫葉酸磺胺類藥物磺胺類藥物（PABA類似物）類似物）微生物的生長與控制(4) 人類缺四氫葉酸合成有關(guān)酶類，必須在營養(yǎng)