第七章微生物生長及其控制特點(diǎn)

1、第六章 微生物的生長及其控制 個(gè)體生長 個(gè)體繁殖 群體生長 群體生長 個(gè)體生長+個(gè)體繁殖 由于微生物的個(gè)體極小，所以常用群體生長來反映個(gè)體生長的狀況第一節(jié) 微生物純培養(yǎng)的生長一、獲得微生物純培養(yǎng)的方法 純培養(yǎng)的概念：微生物學(xué)中將從一個(gè)細(xì)胞得到的后 代稱為純培養(yǎng) 獲得微生物純培養(yǎng)的方法： 稀釋倒平板法 劃線法 單細(xì)胞挑取法 利用選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)法二、 微生物的同步生長 同步生長的概念：采用一定的方法使細(xì)胞群體處于分 裂步調(diào)一致的狀態(tài)，稱為同步生長 通過環(huán)境條件誘導(dǎo)同步生長群體 獲得同步生長的方法 （溫度、培養(yǎng)基成分等） 通過物理方法選擇同步生長群體 （離心方法、過濾分離、硝酸纖維素濾膜）三、測定生

2、長繁殖的方法 測體積 直接法 稱干重測生長量 比濁法 間接法 測含碳量 生理指標(biāo)法 測含氮量 其它（P 、 DNA） 比例計(jì)數(shù)法 直接法 血球計(jì)數(shù)法計(jì)繁殖數(shù) 液體稀釋法 間接法 平板菌落計(jì)數(shù)法第二節(jié) 微生物的生長規(guī)律細(xì)胞數(shù) 延滯期 指數(shù)期 穩(wěn)定期 衰亡期單細(xì)胞微生物的典型生長曲線延滯期的特點(diǎn) 生長速度為零 細(xì)胞體積急劇增大 細(xì)胞內(nèi)的RNA尤其是rRNA含量增高，細(xì)胞呈嗜堿性 合成代謝活躍，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶 對外界不良環(huán)境條件敏感影響延滯期長短的因素 接種齡 接種量 培養(yǎng)基成分 發(fā)酵工業(yè)上需盡量縮短該期，以降低生產(chǎn)成本 在食品工業(yè)上，盡量在此期進(jìn)行消毒或滅菌指數(shù)期的特點(diǎn) 生長速度常數(shù)R最大 細(xì)胞進(jìn)行

3、平衡生長 酶系活躍，代謝旺盛影響指數(shù)期微生物增代時(shí)間的因素 菌種 營養(yǎng)成分 營養(yǎng)物的濃度 發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達(dá)到較高的菌體密度 食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期細(xì)菌研究中常用的三個(gè)參數(shù) 繁殖代數(shù)（n） 指數(shù)生長方式： 1 2 4 8 2n 設(shè)接種時(shí)細(xì)胞數(shù)為x1, 時(shí)間為t1, 到時(shí)間t2后，繁殖n代，細(xì)胞數(shù)為x2，它們之間的相互關(guān)系為： x2 = x1*2n以對數(shù)表示： x2 = x1 + n2 x2 - x1 n = = 3.322( x2 - x1 ) 2 生長速度常數(shù)（R） n x2 - x1 R = = t2 t1 t2 t1 代時(shí)(G) 1 t2 t1 G = = R

4、3.322( x2 - x1) 穩(wěn)定期 特點(diǎn)： 1 生長速率常數(shù)R等于0 2 菌體產(chǎn)量達(dá)到了最高值 3 合成次生代謝產(chǎn)物 4 細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)儲(chǔ)藏物質(zhì)，芽孢菌內(nèi)開始 產(chǎn)生芽孢 產(chǎn)生原因： 營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡 營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如碳氮比不合適 有害代謝廢物的積累（酸、醇、毒素等） 物化條件（pH、氧化還原勢等）不合適衰亡期 特點(diǎn)： 1 R為負(fù)值 2 細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生變化，出現(xiàn)不規(guī)則的衰退形 3 釋放次生代謝產(chǎn)物，芽孢等 4 菌體開始自溶 產(chǎn)生原因： 生長條件的進(jìn)一步惡化，使細(xì)胞內(nèi)的分解代謝大大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體的死亡主要的生長參數(shù) 遲緩時(shí)間：實(shí)際達(dá)到對數(shù)生長期所需時(shí)間與理想條件下達(dá)到

5、對數(shù)期所需時(shí)間之差。延緩生長量反映了遲緩期給細(xì)胞物質(zhì)的工業(yè)化生產(chǎn)造成的損失。 比生長率：表示生長速度與生長基質(zhì)濃度之間的關(guān)系，當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)濃度很低時(shí)，比生長率與營養(yǎng)物質(zhì)濃度成正比。 總生長量：通過培養(yǎng)獲得的微生物總量與原來接種的微生物量之差值。 產(chǎn)量常數(shù)：總生長量與消耗基質(zhì)總量之比。第三節(jié) 影響微生物生長的主要因素 溫度 氧氣 輻射 物理因素 干燥 滲透壓 超聲波與微波 酸、堿與pH 重金屬及其化合物 表面消毒劑 有機(jī)化合物（酚類、醇類、醛類） 鹵族元素及其化合物 表面活性劑（新潔爾滅、杜滅芬） 化學(xué)因素 染料 抗代謝藥物：磺胺類等 化學(xué)治療劑 抗生素 中草藥有效成分溫度 不同的微生物生長的溫度

6、范圍不同，根據(jù)生長與溫度的關(guān)系，微生物的生長有三個(gè)溫度基點(diǎn)，即最適、最高、最低生長溫度，根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物分為：低溫微生物、中溫微生物和高溫微生物，它們的生長溫度如下表低溫菌中溫菌高溫菌最適生長溫度10-2025-30，37-4050-55最低生長溫度-10-510-20，10-2025-45最高生長溫度25-3040-4570-80高溫對微生物生長的影響 嗜熱微生物的生長特性 高溫菌在高溫下生長的原因： 抗熱的酶，膜中的高飽和脂肪酸 高溫菌的生長特性： 生長曲線的各個(gè)時(shí)期均短暫，因此常會(huì)在腐敗食品中檢測不到，這在食品檢驗(yàn)中要特別注意 微生物耐熱性大小的幾種表示方法：

7、熱力致死時(shí)間：在特定的溫度及其它條件下，殺死一定數(shù)量的微生物所需要的時(shí)間 F值：在一定的基質(zhì)中，溫度為121.1，加熱殺死一定數(shù)量微生物所需的時(shí)間 D 值：利用一定溫度進(jìn)行加熱，活菌數(shù)減少一個(gè)對數(shù)周期（即90%活菌被殺死）所需的時(shí)間 Z值：在加熱致死曲線中，時(shí)間降低一個(gè)對數(shù)周期（即縮短90%的加熱時(shí)間）所需要升高的溫度 影響微生物對熱抵抗力的因素： 菌種的遺傳特性 菌齡 微生物的數(shù)量 基質(zhì)的特性（組成、濃度、理化條件） 加熱的時(shí)間與溫度 滅菌與消毒的概念： 滅菌是指采用強(qiáng)烈的理化因素使任何物體內(nèi)外部的一切微生物永遠(yuǎn)喪失其生長繁殖能力的措施；消毒是一種采用較溫和的理化因素，僅殺死物體中病原微生物

8、的措施 加熱滅菌和加熱消毒的方法： 干熱滅菌法 火焰滅菌法 干燥加熱空氣滅菌法高溫滅菌 巴氏消毒法(2) 常壓下 煮沸消毒法 濕熱滅菌法 間歇滅菌法 常規(guī)加壓滅菌法 加壓下 (高壓蒸汽滅菌法) 連續(xù)加壓滅菌法影響加壓蒸汽滅菌效果的因素 滅菌物體的含菌量 滅菌鍋內(nèi)空氣的排除程度 滅菌物體的pH值 滅菌對象的體積 加熱與散熱的速度高溫對培養(yǎng)基的影響及其防止措施 高溫對培養(yǎng)基的不利影響： 形成沉淀物（有機(jī)沉淀物如多肽類，無機(jī)沉淀物如磷酸鹽）；破壞營養(yǎng)；提高色澤（褐變?nèi)绠a(chǎn)生氨基糖等）；改變培養(yǎng)基的pH值；降低培養(yǎng)基的濃度 消除有害影響的措施 采用特殊的加熱滅菌法 過濾除菌法 加入螯合劑 低溫對微生物生

9、長的影響 低溫微生物耐低溫的原因： 胞內(nèi)酶耐低溫；細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸的含量高。 低于冰點(diǎn)的溫度對微生物的影響： 水分的喪失；冰晶對細(xì)胞膜的物理損傷。 v速凍、緩凍與反復(fù)凍溶對微生物細(xì)胞的影響低溫的用途 菌種保藏 液氮的溫度（-195）、干冰溫度（-70 ）、-20 和4 （常加大分子保護(hù)劑如糊精、血清白蛋白等） 食品冷藏冷藏（0-4 ）與動(dòng)藏（-18 ）氧氣v 根據(jù)微生物生長與氧氣的關(guān)系，可將微生物分為以下幾種： 專性好氧菌：在正常大氣壓下（0.2巴）進(jìn)行好氧呼吸產(chǎn)能 好氧菌 兼性厭氧菌： 以呼吸為主，兼營發(fā)酵或無氧呼吸產(chǎn)能 微好氧菌：只能在0.01-0.03巴大氣壓下生活 厭氧菌 耐氧菌：

10、只能以發(fā)酵產(chǎn)能，但分子氧無毒害 （專性）厭氧菌：只能生長在無氧或基本無氧條件下，氧劇毒v 過氧化物歧化酶、過氧化氫酶、細(xì)胞色素氧化酶的分布情況氧氣影響微生物生長的機(jī)制 厭氧菌氧毒害的機(jī)制： 由于厭氧菌細(xì)胞內(nèi)缺乏SOD，無法消除02.- ，后者反應(yīng)力很強(qiáng)，性質(zhì)極不穩(wěn)定，在細(xì)胞內(nèi)可破壞各種重要的生物大分子和膜，也可形成其他活性氧化物，對生物非常有害 好氧與耐氧菌驅(qū)除02.-機(jī)制： H2O2(好氧菌) H2O+1/202 SOD2 02.-+2H + H2O2+ 02 好氧及耐氧菌 過氧化物酶（耐氧菌） 2H2O輻射v 不同波長的射線對微生物的作用不同，可見光部分（400-800納米）往往能被某些光

11、合微生物所利用，而波長較短的紫外線（13.6-400納米）、X-射線（0.06-13.6納米）、r-射線（0.01-0.14納米）均可抑制甚至殺死微生物。尤其是r-射線因作用距離較遠(yuǎn)、穿透力較強(qiáng)而用于食品的殺菌保藏。v 物理殺菌：一類新的冷殺菌技術(shù)，它在克服熱殺菌不足之處的基礎(chǔ)上，運(yùn)用物理手段如電場、高壓、電子、光等的單一或兩種以上的共同作用，在低溫或常溫下達(dá)到殺菌的目的。這種方法不須向食品中加入化學(xué)物質(zhì)，不會(huì)使菌體產(chǎn)生抗性，且條件易于控制，在保持食品自然風(fēng)味的基礎(chǔ)上，殺菌效果明顯。常用的物理殺菌的方法有超高壓脈沖電場殺菌、脈沖強(qiáng)光殺菌、半導(dǎo)體光催化殺菌，輻射殺菌干燥（濕度）v水分約占微生物細(xì)

12、胞組成的70-85%，環(huán)境中缺水時(shí)（干燥的環(huán)境）引起微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的變性和鹽類濃度的增高，抑制微生物的生長，甚至造成微生物的死亡。v干燥對微生物的作用受環(huán)境溫度、失水速度、菌齡、微生物所處基質(zhì)等條件的影響。v干燥用于食品保藏的方法可分為兩類，即自然干燥（熏干、曬干、冷凍干燥）和人工干燥（常壓干燥如熱風(fēng)、噴霧、凍結(jié)、微波等；真空干燥如真空和冷凍真空干燥）滲透壓 微生物生長與滲透壓的關(guān)系（高滲透壓、低滲透壓對微生物生長的影響） 根據(jù)微生物對高滲透壓耐性的不同，將其分為以下三類： 高度嗜鹽細(xì)菌（20-30%食鹽溶液中生長） 嗜鹽細(xì)菌 中等嗜鹽細(xì)菌（5-18%的食鹽溶液中生長） 低等嗜鹽細(xì)菌（2-

13、5%的食鹽溶液中生長） 耐鹽細(xì)菌（可在10%以下的食鹽溶液中生長） 耐糖細(xì)菌（可在60%以下的含糖高滲溶液中生長）* 普通微生物一般在0.85-0.90的食鹽溶液中生長 pH值v根據(jù)微生物生長的最適pH值，將微生物分為： 嗜堿微生物：硝化細(xì)菌、尿素分解菌、多數(shù)放線菌 耐堿微生物：許多鏈霉菌 中性微生物：絕大多數(shù)細(xì)菌，一部分真菌 嗜酸微生物：硫桿菌屬 耐酸微生物：乳酸桿菌、醋酸桿菌v 不同的微生物最適生長的pH值不同，同一種微生物在不同的生理階段對pH值的要求也不同，在發(fā)酵工業(yè)中，控制pH值尤其重要，如黑曲霉在pH2-2.5主要產(chǎn)檸檬酸， pH2.5-6.5 以菌體生長為主，pH7時(shí)以合成草酸為

14、主v各類微生物生長的最適pH值： 細(xì)菌為6.5-7.5 ，放線菌為7.5-8.0，霉菌和酵母菌為 4-6 酸堿添加劑的抑菌機(jī)理 無機(jī)酸可增加氫離子的濃度，引起菌體表面蛋白的變性和核酸的水解，并破壞酶類的活性 作為食品防腐劑的有機(jī)酸如苯甲酸和水楊酸可與微生物細(xì)胞中的成分發(fā)生氧化作用，從而抑制微生物的生長 防腐：利用理化因素完全抑制霉腐微生物生長繁殖的措施 堿類物質(zhì)可引起細(xì)胞物質(zhì)的水解或凝結(jié)，以殺死或抑制微生物，食品工業(yè)中常用石灰水、NaOH、Na2CO3等作為機(jī)器、工具以及冷藏庫的消毒劑幾種常用表面消毒劑及其應(yīng)用表面消毒劑：對一切活細(xì)胞都有毒性，不能用作活細(xì)胞內(nèi)化學(xué)治療用的化學(xué)藥劑類型名稱及使用濃度作用機(jī)制應(yīng)用范圍重金屬鹽0.05-0.1%升汞 0.1-1%AgNO3使蛋白質(zhì)變性非金屬物品，器皿皮膚，滴新生兒眼睛酚類3-5%石炭酸2%煤酚皂（來蘇兒）蛋白質(zhì)變性，損傷細(xì)胞膜地面