第五章微生物的生長繁殖及其控制

1、第五章 微生物的生長繁殖 及其控制5.1.1 微生物生長繁殖的概念微生物生長繁殖的概念生長生長 微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，當(dāng)同化微生物細(xì)胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，當(dāng)同化作用作用異化作用時(shí)，異化作用時(shí)，生命個(gè)體的重量和體積不斷增大生命個(gè)體的重量和體積不斷增大的過的過程。程。繁殖繁殖生命個(gè)體生長到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體生長到一定階段，通過特定方式產(chǎn)生新的生命個(gè)體，即引起生命個(gè)體，即引起生命個(gè)體數(shù)量增加生命個(gè)體數(shù)量增加的生物學(xué)過程。的生物學(xué)過程。發(fā)育發(fā)育從生長到繁殖，是生物的構(gòu)造和機(jī)能從簡單到復(fù)雜、從生長到繁殖，是生物的構(gòu)造和機(jī)能從簡單到復(fù)雜、從量變到質(zhì)變的發(fā)展變化過

2、程，這一過程稱為發(fā)育。從量變到質(zhì)變的發(fā)展變化過程，這一過程稱為發(fā)育。個(gè)體生長個(gè)體生長微生物細(xì)胞個(gè)體吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，微生物細(xì)胞個(gè)體吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行新陳代謝，原生質(zhì)與細(xì)胞組分的增加為個(gè)體生長。原生質(zhì)與細(xì)胞組分的增加為個(gè)體生長。群體生長群體生長群體中個(gè)體數(shù)目的增加?？梢杂弥亓俊Ⅲw積、群體中個(gè)體數(shù)目的增加?？梢杂弥亓?、體積、密度或濃度來衡量。密度或濃度來衡量。1. 單細(xì)胞微生物的生長繁殖單細(xì)胞微生物的生長繁殖生長：生長：同化作用大于異化作用，細(xì)胞不斷增長。同化作用大于異化作用，細(xì)胞不斷增長。繁殖：繁殖：單細(xì)胞個(gè)體生長到一定程度時(shí)，一個(gè)親代細(xì)胞分單細(xì)胞個(gè)體生長到一定程度時(shí)，一個(gè)親代細(xì)胞分裂

3、為兩個(gè)大小、性狀與親代細(xì)胞相似的子代細(xì)胞，使裂為兩個(gè)大小、性狀與親代細(xì)胞相似的子代細(xì)胞，使得個(gè)體數(shù)目增加。得個(gè)體數(shù)目增加。世代時(shí)間：細(xì)菌的兩次細(xì)胞分裂之間的時(shí)間。世代時(shí)間：細(xì)菌的兩次細(xì)胞分裂之間的時(shí)間。2. 多細(xì)胞微生物的生長繁殖多細(xì)胞微生物的生長繁殖生長：生長：細(xì)胞數(shù)目增加，個(gè)體數(shù)目不增加。細(xì)胞數(shù)目增加，個(gè)體數(shù)目不增加。繁殖：繁殖：細(xì)胞數(shù)目增加，個(gè)體數(shù)目也增加。細(xì)胞數(shù)目增加，個(gè)體數(shù)目也增加。5.1.2 研究微生物生長的方法研究微生物生長的方法(一一) 分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)(batch culture) 1. 概念：概念：分批培養(yǎng)是將一定量的微生物接種在一個(gè)分批培養(yǎng)是將一定量的微生物接種在一個(gè)封閉

4、封閉的、盛有一定量液體培養(yǎng)基的容器內(nèi)，保持一定的溫的、盛有一定量液體培養(yǎng)基的容器內(nèi)，保持一定的溫度、度、ph和和do，微生物在其中生長繁殖。，微生物在其中生長繁殖。培養(yǎng)基一次培養(yǎng)基一次性加入，不更換性加入，不更換。2. 細(xì)菌生長曲線細(xì)菌生長曲線 以以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以計(jì)數(shù)獲得的，以計(jì)數(shù)獲得的細(xì)菌數(shù)目的對(duì)細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)數(shù)為縱坐標(biāo)，可得到一條定量描述液體培養(yǎng)基中微生，可得到一條定量描述液體培養(yǎng)基中微生物生長規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線，該曲線則稱為生長曲線。物生長規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線，該曲線則稱為生長曲線。（ growth curve )。生長曲線的制作生長曲線的制作：接種接種適溫培養(yǎng)適溫培

5、養(yǎng)定時(shí)取樣測(cè)定時(shí)取樣測(cè)定生長量定生長量將少量單細(xì)胞的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的新鮮液體將少量單細(xì)胞的純培養(yǎng)，接種到一恒定容積的新鮮液體培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時(shí)間取樣，培養(yǎng)基中，在適宜條件下培養(yǎng)，每隔一定時(shí)間取樣，測(cè)細(xì)菌細(xì)胞數(shù)目。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌增長數(shù)目測(cè)細(xì)菌細(xì)胞數(shù)目。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，以細(xì)菌增長數(shù)目的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制所得的曲線。的對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制所得的曲線。其它名稱：遲滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期其它名稱：遲滯期、調(diào)整期、適應(yīng)期1.現(xiàn)象：活菌數(shù)幾乎沒增加，曲線平行于橫軸?，F(xiàn)象：活菌數(shù)幾乎沒增加，曲線平行于橫軸。2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：初始階段：細(xì)菌要適應(yīng)新的環(huán)境，細(xì)菌總數(shù)有所減少

6、初始階段：細(xì)菌要適應(yīng)新的環(huán)境，細(xì)菌總數(shù)有所減少末期：生長繁殖速度加快，細(xì)菌總數(shù)有所增加末期：生長繁殖速度加快，細(xì)菌總數(shù)有所增加細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)rna特別是特別是rrna含量增高，原生質(zhì)嗜堿性增強(qiáng)含量增高，原生質(zhì)嗜堿性增強(qiáng)合成代謝活躍合成代謝活躍(核糖體、酶類、核糖體、酶類、atp合成加快合成加快),開始細(xì)胞分裂開始細(xì)胞分裂對(duì)外界不良條件敏感對(duì)外界不良條件敏感,(如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化學(xué)如氯化鈉濃度、溫度、抗生素等化學(xué)藥物藥物)3.原因：適應(yīng)新的環(huán)境條件，合成新的酶，積累必要的中間產(chǎn)物原因：適應(yīng)新的環(huán)境條件，合成新的酶，積累必要的中間產(chǎn)物.停滯期（停滯期（lag phase）接種群體菌齡：接

7、種群體菌齡： 用對(duì)數(shù)生長期的菌種接種時(shí)，其停滯期較用對(duì)數(shù)生長期的菌種接種時(shí)，其停滯期較短，甚至檢查不到停滯期短，甚至檢查不到停滯期接種量：接種量：一般來說，一般來說， 接種量增大可縮短甚至消除停滯期接種量增大可縮短甚至消除停滯期培養(yǎng)基成分：培養(yǎng)基成分： 在營養(yǎng)成分豐富的天然培養(yǎng)基上生長的延在營養(yǎng)成分豐富的天然培養(yǎng)基上生長的延滯期比在合成培養(yǎng)基上生長時(shí)短；滯期比在合成培養(yǎng)基上生長時(shí)短；接種后培養(yǎng)基成分有較大接種后培養(yǎng)基成分有較大變化時(shí)，會(huì)使延滯期加長，所以發(fā)酵工業(yè)上盡量使發(fā)酵培養(yǎng)基變化時(shí)，會(huì)使延滯期加長，所以發(fā)酵工業(yè)上盡量使發(fā)酵培養(yǎng)基的成分與種子培養(yǎng)基接近的成分與種子培養(yǎng)基接近。世代時(shí)間：世代時(shí)

8、間：世代時(shí)間短，即繁殖速度較快的菌種的停滯期一世代時(shí)間短，即繁殖速度較快的菌種的停滯期一般較短般較短影響停滯期長短的因素影響停滯期長短的因素 應(yīng)用應(yīng)用在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期；在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短延遲期；采取的縮短采取的縮短lag phase lag phase 的措施有：的措施有：增加接種量；增加接種量； （群體優(yōu)勢(shì)（群體優(yōu)勢(shì)-適應(yīng)性增強(qiáng)）適應(yīng)性增強(qiáng)） 采用對(duì)數(shù)生長期的健壯菌種；采用對(duì)數(shù)生長期的健壯菌種；調(diào)整培養(yǎng)基的成分，在種子培養(yǎng)基中加入發(fā)酵培養(yǎng)基的調(diào)整培養(yǎng)基的成分，在種子培養(yǎng)基中加入發(fā)酵培養(yǎng)基的某些成分。某些成分。選用繁殖快的菌種選用繁殖快的菌種在食品工業(yè)上，盡量在此期進(jìn)行

9、消毒或滅菌在食品工業(yè)上，盡量在此期進(jìn)行消毒或滅菌.對(duì)數(shù)期（對(duì)數(shù)期（log phase）其他名稱：指數(shù)期其他名稱：指數(shù)期 現(xiàn)象：現(xiàn)象：細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加，其對(duì)數(shù)與時(shí)間呈直線關(guān)系。細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加，其對(duì)數(shù)與時(shí)間呈直線關(guān)系。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：生長速率常數(shù)最大生長速率常數(shù)最大,世代時(shí)間最短世代時(shí)間最短,細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加細(xì)胞數(shù)目以幾何級(jí)數(shù)增加菌體大小形態(tài)、生理特征等比較一致菌體大小形態(tài)、生理特征等比較一致代謝最旺盛代謝最旺盛對(duì)不良環(huán)境因素的抵抗力強(qiáng)對(duì)不良環(huán)境因素的抵抗力強(qiáng)影響因素：影響因素：菌種、營養(yǎng)成分、營養(yǎng)物濃度菌種、營養(yǎng)成分、營養(yǎng)物濃度培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)溫度、do、抑制劑、抑制劑世代時(shí)間世

10、代時(shí)間g=( t2- t1)/3.3(lg x2-lg x1)應(yīng)用意義：應(yīng)用意義：由于此時(shí)期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的最佳由于此時(shí)期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；菌齡；發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期，以達(dá)到較高的菌體密度發(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)入此期食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進(jìn)入此期是生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良是生理代謝及遺傳研究或進(jìn)行染色、形態(tài)觀察等的良好材料。好材料。. 靜止期（靜止期（stationary phase）又稱：穩(wěn)定期、恒定期或最高生長期又稱：穩(wěn)定期、恒定期或最高生長期特點(diǎn)：特點(diǎn)：新增殖的細(xì)胞

11、數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相等，微生物的新增殖的細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞的死亡數(shù)幾乎相等，微生物的生長速率處于動(dòng)態(tài)平衡，生長速率處于動(dòng)態(tài)平衡，培養(yǎng)基中的細(xì)胞數(shù)目達(dá)到最高值培養(yǎng)基中的細(xì)胞數(shù)目達(dá)到最高值。細(xì)胞分裂速度下降，開始積累內(nèi)含物，芽孢桿菌開始產(chǎn)芽孢。細(xì)胞分裂速度下降，開始積累內(nèi)含物，芽孢桿菌開始產(chǎn)芽孢。對(duì)于發(fā)酵生產(chǎn)來說，一般在穩(wěn)定期的后期產(chǎn)物積累達(dá)到高峰，對(duì)于發(fā)酵生產(chǎn)來說，一般在穩(wěn)定期的后期產(chǎn)物積累達(dá)到高峰，是最佳的收獲時(shí)期。是最佳的收獲時(shí)期。原因：原因： 對(duì)數(shù)期消耗了營養(yǎng)物質(zhì)，使其濃度降低；對(duì)數(shù)期消耗了營養(yǎng)物質(zhì)，使其濃度降低； 有害代謝廢物的大量積累有害代謝廢物的大量積累(酸、醇、毒素等酸、醇、毒素等

12、)； 營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如碳氮比不合適；營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如碳氮比不合適； 理化條件理化條件(ph、do、氧化還原勢(shì)等、氧化還原勢(shì)等)有所改變。有所改變。. 衰亡期（衰亡期（decline phase）特點(diǎn)：特點(diǎn)：細(xì)菌利用貯存物進(jìn)行內(nèi)源呼吸細(xì)菌利用貯存物進(jìn)行內(nèi)源呼吸(自身溶解自身溶解) 。細(xì)胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超過新增殖的細(xì)胞數(shù)，群體細(xì)胞死亡數(shù)增加，死亡數(shù)大大超過新增殖的細(xì)胞數(shù)，群體中的活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)中的活菌數(shù)目急劇下降，出現(xiàn)“負(fù)生長負(fù)生長” 。細(xì)胞內(nèi)顆粒更明顯，細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形。細(xì)胞內(nèi)顆粒更明顯，細(xì)胞出現(xiàn)多形態(tài)、畸形或衰退形。 衰亡期比其他各時(shí)期時(shí)間長，它的長短也與菌

13、種和環(huán)境條衰亡期比其他各時(shí)期時(shí)間長，它的長短也與菌種和環(huán)境條件有關(guān)。件有關(guān)。產(chǎn)生原因：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)致菌體的死亡大超過合成代謝，繼而導(dǎo)致菌體的死亡分批培養(yǎng)的應(yīng)用：分批培養(yǎng)的應(yīng)用： 序批式間歇曝氣器（序批式間歇曝氣器（sbr）(二二) 連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)(continous culture) 1. 概念：概念：在細(xì)菌進(jìn)入對(duì)數(shù)生長期時(shí)，以一定的速率在細(xì)菌進(jìn)入對(duì)數(shù)生長期時(shí)，以一定的速率不斷不斷地補(bǔ)充新鮮營養(yǎng)物質(zhì)地補(bǔ)充新鮮營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)以同樣的速率排除培養(yǎng)物，同時(shí)以同樣的速率排除培養(yǎng)物(含菌體及代謝產(chǎn)物

14、含菌體及代謝產(chǎn)物)，讓培養(yǎng)的微生物長時(shí)間地處于對(duì)，讓培養(yǎng)的微生物長時(shí)間地處于對(duì)數(shù)生長期，以利于微生物的增殖速率和代謝活性處于數(shù)生長期，以利于微生物的增殖速率和代謝活性處于某種穩(wěn)定狀態(tài)。某種穩(wěn)定狀態(tài)。單批培養(yǎng)單批培養(yǎng) 恒濁法恒濁法恒化法恒化法 分批培養(yǎng)分批培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)時(shí)間時(shí)間連續(xù)流入連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)液新鮮培養(yǎng)液lg細(xì)胞數(shù)（個(gè)細(xì)胞數(shù)（個(gè)/ml）連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng) 2. 連續(xù)培養(yǎng)方法的分類連續(xù)培養(yǎng)方法的分類(1) 恒濁連續(xù)培養(yǎng)恒濁連續(xù)培養(yǎng) 是通過連續(xù)培養(yǎng)裝置是通過連續(xù)培養(yǎng)裝置中的光電系統(tǒng)控制培中的光電系統(tǒng)控制培養(yǎng)液中養(yǎng)液中菌體濃度恒定菌體濃度恒定，使細(xì)菌生長連續(xù)進(jìn)行使細(xì)菌生長連續(xù)進(jìn)行的一種培養(yǎng)

15、方式。的一種培養(yǎng)方式。應(yīng)用：應(yīng)用：發(fā)酵工藝采用該發(fā)酵工藝采用該法以獲得大量菌體和法以獲得大量菌體和有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的代謝產(chǎn)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的代謝產(chǎn)物。物。(2) 恒化連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng) 以恒定流速進(jìn)以恒定流速進(jìn)水，以相同流速流水，以相同流速流出代謝產(chǎn)物，以維出代謝產(chǎn)物，以維持進(jìn)水中的持進(jìn)水中的營養(yǎng)成營養(yǎng)成分恒定分恒定，使細(xì)菌處，使細(xì)菌處于最高生長速率狀于最高生長速率狀態(tài)的培養(yǎng)方法。態(tài)的培養(yǎng)方法。應(yīng)用：污水生物處理應(yīng)用：污水生物處理(除除sbr法法)。3. 連續(xù)培養(yǎng)運(yùn)行參數(shù)連續(xù)培養(yǎng)運(yùn)行參數(shù) 稀釋率稀釋率dd流動(dòng)速率流動(dòng)速率/容積容積過低：新鮮營養(yǎng)補(bǔ)充不及時(shí)，導(dǎo)致大量細(xì)菌饑餓而死亡；過低：新鮮營養(yǎng)補(bǔ)充不及時(shí)

16、，導(dǎo)致大量細(xì)菌饑餓而死亡；過高：生長速率低于排出速率過高：生長速率低于排出速率1. 活性污泥的生長曲線活性污泥的生長曲線 遲緩期遲緩期 對(duì)數(shù)生長期對(duì)數(shù)生長期 減速生長期減速生長期 內(nèi)源呼吸期內(nèi)源呼吸期2. 活性污泥生長曲線對(duì)廢水生物處理的指導(dǎo)意義活性污泥生長曲線對(duì)廢水生物處理的指導(dǎo)意義 常規(guī)活性常規(guī)活性污泥法污泥法生物吸附生物吸附法法高負(fù)荷活高負(fù)荷活性污泥法性污泥法延時(shí)曝氣延時(shí)曝氣法法污泥消化污泥消化生長下降生長下降階段階段(減速減速期和穩(wěn)定期和穩(wěn)定期期)生長下降生長下降階段階段(靜止靜止期期)對(duì)數(shù)期和對(duì)數(shù)期和減速期減速期內(nèi)源呼吸內(nèi)源呼吸階段階段(衰亡衰亡期期)內(nèi)源呼吸內(nèi)源呼吸階段階段 常規(guī)活

17、性污泥不利用對(duì)數(shù)生長期的微生物而利用常規(guī)活性污泥不利用對(duì)數(shù)生長期的微生物而利用靜止期的微生物的原因靜止期的微生物的原因：處于對(duì)數(shù)期的微生物代謝活力強(qiáng)，能去除大量有機(jī)物，處于對(duì)數(shù)期的微生物代謝活力強(qiáng)，能去除大量有機(jī)物，但對(duì)進(jìn)水有機(jī)物濃度需求高，使出水不易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；但對(duì)進(jìn)水有機(jī)物濃度需求高，使出水不易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)； 處于對(duì)數(shù)期的微生物生長繁殖旺盛，沉淀性能差，致使處于對(duì)數(shù)期的微生物生長繁殖旺盛，沉淀性能差，致使出水水質(zhì)差；出水水質(zhì)差； 處于靜止期的微生物活力相對(duì)較差，但仍有相當(dāng)?shù)幕盍Γ幱陟o止期的微生物活力相對(duì)較差，但仍有相當(dāng)?shù)幕盍Γコ袡C(jī)物的效果仍較好；去除有機(jī)物的效果仍較好； 處于靜止期

18、的微生物體內(nèi)積累了大量貯存物，強(qiáng)化了微處于靜止期的微生物體內(nèi)積累了大量貯存物，強(qiáng)化了微生物的生物吸附能力，自我絮凝、凝合能力強(qiáng)，在二沉生物的生物吸附能力，自我絮凝、凝合能力強(qiáng)，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。5.1.4 微生物生長量的測(cè)定方法微生物生長量的測(cè)定方法一、一、 細(xì)胞數(shù)目的測(cè)定細(xì)胞數(shù)目的測(cè)定二、二、 微生物生物量的測(cè)定微生物生物量的測(cè)定一、一、 細(xì)胞數(shù)目的測(cè)定細(xì)胞數(shù)目的測(cè)定 1. 測(cè)定微生物的總數(shù)測(cè)定微生物的總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法直接計(jì)數(shù)法) 計(jì)數(shù)器直接計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器直接計(jì)數(shù) 染色涂片計(jì)數(shù)染色涂片計(jì)數(shù) 比例計(jì)數(shù)法比例計(jì)數(shù)法 比濁法比濁法 2. 測(cè)定活菌數(shù)測(cè)

19、定活菌數(shù)(間接計(jì)數(shù)法間接計(jì)數(shù)法) 1. 測(cè)定微生物的總數(shù)測(cè)定微生物的總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法直接計(jì)數(shù)法) 計(jì)數(shù)格計(jì)數(shù)格=44=16 大格大格 血球計(jì)數(shù)板血球計(jì)數(shù)板 1 大格大格=55=25 小格小格 1 小格小格=0.05mm0.05mm=0.0025mm2 總體積總體積=160.1250.0025=0.1mm3 每小格深每小格深 0.1mm 蓋玻片蓋玻片 載玻片載玻片 適用范圍：適用范圍：。1. 測(cè)定微生物的總數(shù)測(cè)定微生物的總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法直接計(jì)數(shù)法)1. 測(cè)定微生物的總數(shù)測(cè)定微生物的總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法直接計(jì)數(shù)法)l比例比例樣品菌液與等體積的血液混合，樣品菌液與等體積的血液混合，觀測(cè)二者比例觀測(cè)二者比

20、例樣品溶液與等體積的血液混合 涂片 平均每個(gè)視野中平均每個(gè)視野中細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量/ /紅血球紅血球的數(shù)量的數(shù)量比例為比例為5.55.5：1 1，則細(xì)菌數(shù)量，則細(xì)菌數(shù)量= =？5.55.5400400萬個(gè)萬個(gè)/m l/m l =2.2 =2.210107 7個(gè)個(gè)/ /mlml樣品樣品n紅血球紅血球數(shù)已知數(shù)已知(男性男性，女性，女性)，平均平均400400萬個(gè)萬個(gè)/ml/ml1. 測(cè)定微生物的總數(shù)測(cè)定微生物的總數(shù)(直接計(jì)數(shù)法直接計(jì)數(shù)法)l濁濁細(xì)菌懸浮液的濁度細(xì)菌懸浮液的濁度濁度計(jì)、分光光度計(jì)濁度計(jì)、分光光度計(jì)一、一、 細(xì)胞數(shù)目的測(cè)定細(xì)胞數(shù)目的測(cè)定 2. 測(cè)定活菌數(shù)測(cè)定活菌數(shù)(間接計(jì)數(shù)法間接計(jì)數(shù)法)

21、 載玻片薄瓊脂層培養(yǎng)計(jì)數(shù)載玻片薄瓊脂層培養(yǎng)計(jì)數(shù) 平板菌落計(jì)數(shù)平板菌落計(jì)數(shù) 液體稀釋培養(yǎng)計(jì)數(shù)液體稀釋培養(yǎng)計(jì)數(shù) 薄膜過濾計(jì)數(shù)薄膜過濾計(jì)數(shù)2. 活菌計(jì)數(shù)法活菌計(jì)數(shù)法(間接計(jì)數(shù)法間接計(jì)數(shù)法) 1ml 混合混合 1ml 混合混合 9ml 10ml 1 ： 10-1 10-1 ： 10-2 10-2 10-3 10-4 10-5得到不同得到不同稀釋度稀釋度 （10-x）菌液菌液 10-2 10-3 10-4 10-5 l一般計(jì)數(shù)平板的細(xì)菌生長菌落數(shù)以一般計(jì)數(shù)平板的細(xì)菌生長菌落數(shù)以30300個(gè)為個(gè)為宜。宜。n細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量=？n細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量=數(shù)出的菌落數(shù)數(shù)出的菌落數(shù)/稀釋度稀釋度n例如：例如：10-5

22、稀釋度時(shí)菌落數(shù)為稀釋度時(shí)菌落數(shù)為125個(gè)個(gè)n細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量=125/10-5=1.25107個(gè)個(gè)/mln 平板計(jì)數(shù)法是采用最廣的一種活菌計(jì)數(shù)法平板計(jì)數(shù)法是采用最廣的一種活菌計(jì)數(shù)法二、二、 微生物生物量的測(cè)定微生物生物量的測(cè)定 測(cè)細(xì)胞干重法測(cè)細(xì)胞干重法 含含n量測(cè)定法量測(cè)定法 dna測(cè)定法測(cè)定法 生理指標(biāo)法生理指標(biāo)法5.2.1 溫度溫度1. 溫度對(duì)微生物的影響具體表現(xiàn)在：溫度對(duì)微生物的影響具體表現(xiàn)在： 影響酶活性。溫度變化影響酶促反應(yīng)速率，最終影響影響酶活性。溫度變化影響酶促反應(yīng)速率，最終影響細(xì)胞合成。細(xì)胞合成。 影響細(xì)胞膜的流動(dòng)性。溫度高，流動(dòng)性大，有利于物影響細(xì)胞膜的流動(dòng)性。溫度高，流動(dòng)性

23、大，有利于物質(zhì)的運(yùn)輸；溫度低，流動(dòng)性降低，不利于物質(zhì)運(yùn)輸，質(zhì)的運(yùn)輸；溫度低，流動(dòng)性降低，不利于物質(zhì)運(yùn)輸，因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分因此，溫度變化影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌。泌。 影響物質(zhì)的溶解度。對(duì)生長有影響。影響物質(zhì)的溶解度。對(duì)生長有影響。2.微生物按溫度需求分類微生物按溫度需求分類3.各類微生物生長的適宜溫度各類微生物生長的適宜溫度微生物微生物最低溫度最低溫度 最適溫度最適溫度 最高溫度最高溫度 嗜冷菌嗜冷菌5 50 05 5101020203030嗜中溫菌嗜中溫菌5 510102525404045455050嗜熱菌嗜熱菌30305050606070708080

24、嗜超熱菌嗜超熱菌5555以上以上7070105105110110113113微生物微生物原生動(dòng)物原生動(dòng)物放線菌放線菌霉菌霉菌藻類藻類廢水生物處理中的微廢水生物處理中的微生物生物適宜溫適宜溫度度 162523372337283030左右左右4.嗜冷微生物在低溫下生長的機(jī)理嗜冷微生物在低溫下生長的機(jī)理 它們體內(nèi)的酶能在低溫下有效地催化，在高溫它們體內(nèi)的酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活性喪失下酶活性喪失 主動(dòng)運(yùn)輸物質(zhì)的功能良好，能有效地集中必需主動(dòng)運(yùn)輸物質(zhì)的功能良好，能有效地集中必需營養(yǎng)物營養(yǎng)物 細(xì)胞膜中的細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸含量高，低溫下也能含量高，低溫下也能保持半流動(dòng)狀態(tài)，可以

25、進(jìn)行物質(zhì)的傳遞保持半流動(dòng)狀態(tài)，可以進(jìn)行物質(zhì)的傳遞5.低溫對(duì)微生物的影響低溫對(duì)微生物的影響 當(dāng)環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時(shí)，微生當(dāng)環(huán)境溫度低于微生物的最適生長溫度時(shí)，微生物的代謝極其微弱，基本處于休眠狀態(tài)，當(dāng)微生物的物的代謝極其微弱，基本處于休眠狀態(tài)，當(dāng)微生物的原生質(zhì)結(jié)構(gòu)并未破壞時(shí)，不會(huì)很快造成死亡并能在較原生質(zhì)結(jié)構(gòu)并未破壞時(shí)，不會(huì)很快造成死亡并能在較長時(shí)間內(nèi)保持活力，當(dāng)溫度提高時(shí)，可以恢復(fù)正常的長時(shí)間內(nèi)保持活力，當(dāng)溫度提高時(shí)，可以恢復(fù)正常的生命活動(dòng)。生命活動(dòng)。 應(yīng)用：應(yīng)用：低溫保藏菌種低溫保藏菌種 當(dāng)溫度過低，造成微生物細(xì)胞凍結(jié)時(shí)，有的微生當(dāng)溫度過低，造成微生物細(xì)胞凍結(jié)時(shí)，有的微生物會(huì)死

26、亡，有些則并不死亡。物會(huì)死亡，有些則并不死亡。6. 高溫對(duì)微生物的影響高溫對(duì)微生物的影響 高溫下蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，高溫下蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆變性，膜受熱出現(xiàn)小孔，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)小結(jié)：小結(jié)：1.環(huán)境環(huán)境ph對(duì)微生物的影響對(duì)微生物的影響影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進(jìn)而影響影響膜表面電荷的性質(zhì)及膜的通透性，進(jìn)而影響對(duì)物質(zhì)的吸收能力。對(duì)物質(zhì)的吸收能力。改變酶活性、酶促反應(yīng)的速率及代謝途徑：如：改變酶活性、酶促反應(yīng)的速率及代謝途徑：如：酵母菌在酵母菌在ph4.55產(chǎn)乙醇，在產(chǎn)乙醇，在ph6.5以上產(chǎn)甘油、以上產(chǎn)甘油、酸。酸。環(huán)境環(huán)境ph值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度

27、，值還影響培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)的毒性。從而影響營養(yǎng)物質(zhì)吸收，或有毒物質(zhì)的毒性。 微生物種類微生物種類最低最低ph最適最適ph最高最高ph大腸埃希氏菌大腸埃希氏菌枯草芽孢桿菌枯草芽孢桿菌金黃色葡萄球菌金黃色葡萄球菌黑曲霉黑曲霉放線菌放線菌酵母菌酵母菌霉菌霉菌 4.5 4.5 4.2 1.5 5.0 1.5 2.57.47.66.07.57.07.55.06.07.08.03.06.03.86.0 9.0 8.5 9.3 9.0 10.0 10.0 8.03.污水生物處理時(shí)污水生物處理時(shí)ph宜維持在宜維持在6.58.5 大多數(shù)細(xì)菌、藻類、放線菌和原生動(dòng)物在

28、此范大多數(shù)細(xì)菌、藻類、放線菌和原生動(dòng)物在此范圍內(nèi)均能生長繁殖，有利于細(xì)菌形成菌膠團(tuán)互相凝圍內(nèi)均能生長繁殖，有利于細(xì)菌形成菌膠團(tuán)互相凝聚形成良好的絮凝體，可取得良好的凈化效果；聚形成良好的絮凝體，可取得良好的凈化效果； ph6.5的酸性環(huán)境有利于霉菌和酵母菌的生長，的酸性環(huán)境有利于霉菌和酵母菌的生長，若霉菌在活性污泥中大量繁殖，因其不能分泌粘性若霉菌在活性污泥中大量繁殖，因其不能分泌粘性物質(zhì)于細(xì)胞表面，而降低了活性污泥的吸附能力，物質(zhì)于細(xì)胞表面，而降低了活性污泥的吸附能力，其絮凝性較差，結(jié)構(gòu)松散不易沉降，處理效果下降，其絮凝性較差，結(jié)構(gòu)松散不易沉降，處理效果下降，甚至導(dǎo)致活性污泥絲狀膨脹。甚至導(dǎo)

29、致活性污泥絲狀膨脹。4.培養(yǎng)基培養(yǎng)基ph的變化的變化原因原因 a 分解葡萄糖、乳糖分解葡萄糖、乳糖有機(jī)酸，有機(jī)酸，ph b 分解蛋白質(zhì)、蛋白胨及氨基酸分解蛋白質(zhì)、蛋白胨及氨基酸nh3和胺類，和胺類，ph c 細(xì)胞選擇性地吸收陰陽離子，細(xì)胞選擇性地吸收陰陽離子，ph解決方法解決方法 在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)加入緩沖物質(zhì)，如在配制培養(yǎng)基時(shí)應(yīng)加入緩沖物質(zhì)，如kh2po4和和k2hpo4 。 在廢水和污泥厭氧消化過程中，要控制好產(chǎn)酸階在廢水和污泥厭氧消化過程中，要控制好產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段的產(chǎn)量，段和產(chǎn)甲烷階段的產(chǎn)量，ph很關(guān)鍵，通常應(yīng)控制很關(guān)鍵，通常應(yīng)控制ph6.67.6之間，之間， ph6.87.2為最佳

30、為最佳。 城市生活污水、污泥若不含蛋白質(zhì)、氨等物質(zhì)，城市生活污水、污泥若不含蛋白質(zhì)、氨等物質(zhì)，處理之前就要投加緩沖物質(zhì)；若連續(xù)運(yùn)行則在運(yùn)行處理之前就要投加緩沖物質(zhì)；若連續(xù)運(yùn)行則在運(yùn)行期間也應(yīng)投加，以碳酸氫鈉為佳。期間也應(yīng)投加，以碳酸氫鈉為佳。 ph低的工業(yè)廢水可采用霉菌和酵母菌處理，無需低的工業(yè)廢水可采用霉菌和酵母菌處理，無需調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)ph，其所引起的絲狀膨脹可通過改革工藝來，其所引起的絲狀膨脹可通過改革工藝來解決，如采用生物膜法、接觸氧化法等。解決，如采用生物膜法、接觸氧化法等。小結(jié)：小結(jié)：1. 微生物與微生物與eheh0，氧化環(huán)境，上限為，氧化環(huán)境，上限為820mveh0，還原環(huán)境，下限為，

31、還原環(huán)境，下限為400mv各類微生物適宜的各類微生物適宜的eh 對(duì)于好氧生物處理系統(tǒng)對(duì)于好氧生物處理系統(tǒng)，eh處于處于+200+600微生物微生物好氧微生物好氧微生物兼性厭氧微生物兼性厭氧微生物專性厭氧微生物專性厭氧微生物eh(mv)300400100，好氧呼吸，好氧呼吸100，無氧呼吸，無氧呼吸2502002. 影響影響eh的因素的因素氧分壓氧分壓:氧分壓高，氧分壓高，eh高；氧分壓低，高；氧分壓低， eh低。低。ph:ph高，高，eh高；高；ph低，低， eh 低。低。3. 控制控制eh的還原劑的還原劑 抗壞血酸、硫二乙醇鈉、硫化氫和鐵等抗壞血酸、硫二乙醇鈉、硫化氫和鐵等根據(jù)微生物與分子氧

32、的關(guān)系可將微生物分為根據(jù)微生物與分子氧的關(guān)系可將微生物分為微生物類型微生物類型最適生長的最適生長的o o2 2氧分壓氧分壓( (101kpa)101kpa)微生物舉例微生物舉例好氧好氧微生微生物物專性好氧微生物專性好氧微生物strict aerobe0.20.2多數(shù)細(xì)菌、放線菌和多數(shù)細(xì)菌、放線菌和真菌真菌微量好氧微生物微量好氧微生物microaerophilic bacteria0.0030.0030.20.2霍亂弧菌霍亂弧菌兼性厭氧微生物兼性厭氧微生物facultative aerobe有氧無氧均無影響有氧無氧均無影響大腸桿菌、釀酒酵母大腸桿菌、釀酒酵母厭氧厭氧微生微生物物專性厭氧微生物專性

33、厭氧微生物anaerobep(op(o2 2) )0.0050.005產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)甲烷菌5.2.4.1 好氧微生物與氧的關(guān)系好氧微生物與氧的關(guān)系1.氧對(duì)好氧微生物的作用氧對(duì)好氧微生物的作用l作為微生物好氧呼吸的最終電子受體作為微生物好氧呼吸的最終電子受體l參與甾醇類和不飽和脂肪酸的生物合成參與甾醇類和不飽和脂肪酸的生物合成2. 溶解氧的供給溶解氧的供給 好氧微生物需要的氧是溶于水的氧，即溶解氧。好氧微生物需要的氧是溶于水的氧，即溶解氧。 夏季水溫高，常造成供氧不足，促使絲狀細(xì)菌的夏季水溫高，常造成供氧不足，促使絲狀細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)生長，從而造成優(yōu)勢(shì)生長，從而造成活性污泥的絲狀膨脹活性污泥的絲狀膨脹。因

34、此，在。因此，在活性污泥生物處理中需設(shè)置充氧設(shè)備充氧，如通過葉活性污泥生物處理中需設(shè)置充氧設(shè)備充氧，如通過葉輪機(jī)械攪拌、鼓風(fēng)曝氣等方式充氧。溶解氧的質(zhì)量濃輪機(jī)械攪拌、鼓風(fēng)曝氣等方式充氧。溶解氧的質(zhì)量濃度維持在度維持在34mg/l為宜。為宜。5.2.4.2 兼性厭氧微生物與氧的關(guān)系兼性厭氧微生物與氧的關(guān)系1.不同氧條件的生理狀態(tài)不同氧條件的生理狀態(tài)l好氧條件：好氧條件：氧化酶活性強(qiáng)，細(xì)胞色素及電子傳遞體氧化酶活性強(qiáng)，細(xì)胞色素及電子傳遞體系的其它組分正常存在；系的其它組分正常存在；l無氧條件：無氧條件：氧化酶無活性，細(xì)胞色素和電子傳遞體氧化酶無活性，細(xì)胞色素和電子傳遞體系的其它組分減少或全部喪失。

35、系的其它組分減少或全部喪失。 巴斯德效應(yīng)：巴斯德效應(yīng)：指將氧通入正在發(fā)酵的酵母菌懸液中，指將氧通入正在發(fā)酵的酵母菌懸液中，使得發(fā)酵速度下降，葡萄糖的消耗速度也顯著下降使得發(fā)酵速度下降，葡萄糖的消耗速度也顯著下降的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。2.不同氧條件下廢水生物處理中的微生物不同氧條件下廢水生物處理中的微生物l供氧正常：供氧正常：好氧微生物和兼性厭氧微生物共同起積好氧微生物和兼性厭氧微生物共同起積極作用；極作用；l供氧不足：供氧不足：好氧微生物不起作用，兼性厭氧微生物好氧微生物不起作用，兼性厭氧微生物起積極作用，但有機(jī)物分解不徹底；起積極作用，但有機(jī)物分解不徹底；l污水、污泥厭氧消化：污水、污泥厭氧消化：

36、兼性厭氧微生物起水解、發(fā)兼性厭氧微生物起水解、發(fā)酵作用，將大分子的蛋白質(zhì)、脂肪等水解為小分子酵作用，將大分子的蛋白質(zhì)、脂肪等水解為小分子的有機(jī)酸和醇等。的有機(jī)酸和醇等。3.反硝化細(xì)菌反硝化細(xì)菌l有有o2時(shí)：進(jìn)行好氧呼吸時(shí)：進(jìn)行好氧呼吸l缺缺o2時(shí)：進(jìn)行反硝化作用時(shí)：進(jìn)行反硝化作用no3no2n25.2.4.3 厭氧微生物與氧的關(guān)系厭氧微生物與氧的關(guān)系1. 厭氧微生物的氧毒害機(jī)制厭氧微生物的氧毒害機(jī)制l專性厭氧微生物不具有專性厭氧微生物不具有過氧化氫酶過氧化氫酶，會(huì)被代謝過程，會(huì)被代謝過程中產(chǎn)生的中產(chǎn)生的h2o2殺死；殺死；l專性厭氧微生物不具有專性厭氧微生物不具有超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶(

37、sod)，而，而被被超氧陰離子超氧陰離子殺死；殺死；2. 厭氧微生物的培養(yǎng)方法厭氧微生物的培養(yǎng)方法可與兼性厭氧微生物混合培養(yǎng)，以去除可與兼性厭氧微生物混合培養(yǎng)，以去除o2，保證厭氧，保證厭氧環(huán)境。環(huán)境。he、h2、n2加入甲基藍(lán)或加入甲基藍(lán)或刃天青指示刃天青指示eh(顯色表明有顯色表明有o2)封瓶口封瓶口無氧培養(yǎng)無氧培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)罐內(nèi)培養(yǎng)l1000nm的紅外輻射，可被不產(chǎn)氧的光合細(xì)的紅外輻射，可被不產(chǎn)氧的光合細(xì)菌用作光源；菌用作光源；l 380760nm的可見光是藍(lán)細(xì)菌、藻類進(jìn)行的可見光是藍(lán)細(xì)菌、藻類進(jìn)行光合作用的能源。光合作用的能源。l其余的輻射對(duì)微生物均有害。其余的輻射對(duì)微生物均有害。5.2

38、.6.1 水的活度水的活度wl水的活度水的活度w 表示在一定溫度下，某溶液或表示在一定溫度下，某溶液或物質(zhì)在與一定空間空氣相平衡時(shí)的含水量與空物質(zhì)在與一定空間空氣相平衡時(shí)的含水量與空氣飽和水量的比值，用氣飽和水量的比值，用小數(shù)小數(shù)表示。表示。l多數(shù)微生物在多數(shù)微生物在w 0.950.99時(shí)生長最好。大多時(shí)生長最好。大多數(shù)微生物在數(shù)微生物在w 0.600.65時(shí)停止活動(dòng)。時(shí)停止活動(dòng)。5.2.6.2 滲透壓滲透壓l滲透壓滲透壓 當(dāng)兩液面高差產(chǎn)生的壓力足夠阻止水當(dāng)兩液面高差產(chǎn)生的壓力足夠阻止水再流動(dòng)時(shí)，此時(shí)兩液面高差間的壓力即為滲透壓。再流動(dòng)時(shí)，此時(shí)兩液面高差間的壓力即為滲透壓。半透膜半透膜清水清水

39、蔗蔗糖糖溶溶液液hl溶液的濃度決定滲透壓溶液的濃度決定滲透壓 溶質(zhì)的分子或離子數(shù)越多，滲透壓越大溶質(zhì)的分子或離子數(shù)越多，滲透壓越大 同質(zhì)量濃度溶液，溶質(zhì)分子越小，其滲透壓越大同質(zhì)量濃度溶液，溶質(zhì)分子越小，其滲透壓越大 離子溶液的滲透壓比分子溶液的滲透壓大離子溶液的滲透壓比分子溶液的滲透壓大l細(xì)菌的滲透壓細(xì)菌的滲透壓 g (2.02.5)mpa g (0.50.6)mpal微生物在不同滲透壓溶液的反應(yīng)微生物在不同滲透壓溶液的反應(yīng) 等滲溶液：等滲溶液：形態(tài)大小不變，生長良好。形態(tài)大小不變，生長良好。應(yīng)用：在實(shí)驗(yàn)室用應(yīng)用：在實(shí)驗(yàn)室用(nacl)8.5g/l的的生理鹽水稀釋菌液生理鹽水稀釋菌液。 低滲

40、溶液：低滲溶液：水分子大量滲入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞膨脹，水分子大量滲入細(xì)胞內(nèi)，使細(xì)胞膨脹，嚴(yán)重者破裂。嚴(yán)重者破裂。 高滲溶液：高滲溶液：細(xì)胞內(nèi)大量失水，使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。細(xì)胞內(nèi)大量失水，使細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離。應(yīng)用：用高滲溶液保存食物可防止腐敗。應(yīng)用：用高滲溶液保存食物可防止腐敗。l 是作用在物體表面單位長度上的收縮力是作用在物體表面單位長度上的收縮力l(h2o)7.3104 n/m (培養(yǎng)基培養(yǎng)基)4.51046.5104n/ml膽汁可降低膽汁可降低，可用于實(shí)驗(yàn)鑒別肺炎球菌和鏈可用于實(shí)驗(yàn)鑒別肺炎球菌和鏈球菌球菌l可用膽酸鹽分離大腸菌群可用膽酸鹽分離大腸菌群5.3.1 紫外輻射和電離輻射對(duì)微生物的影響

41、紫外輻射和電離輻射對(duì)微生物的影響一、一、 紫外輻射的影響紫外輻射的影響1. 紫外輻射對(duì)微生物有致死作用紫外輻射對(duì)微生物有致死作用 260nm左右的紫外輻射殺菌力最強(qiáng)左右的紫外輻射殺菌力最強(qiáng)致死原因：致死原因： 微生物細(xì)胞中的核酸、蛋白質(zhì)等對(duì)紫外輻微生物細(xì)胞中的核酸、蛋白質(zhì)等對(duì)紫外輻射有特別強(qiáng)的吸收能力，可引起射有特別強(qiáng)的吸收能力，可引起dna鏈上的兩個(gè)鄰鏈上的兩個(gè)鄰近的胸腺嘧啶分子形成近的胸腺嘧啶分子形成胸腺嘧啶二聚體胸腺嘧啶二聚體(t=t)，使，使dna不能復(fù)制，導(dǎo)致死亡。不能復(fù)制，導(dǎo)致死亡。2. 復(fù)活現(xiàn)象復(fù)活現(xiàn)象l光復(fù)活光復(fù)活 經(jīng)經(jīng)uv照射的微生物，隨即暴露于藍(lán)照射的微生物，隨即暴露于藍(lán)色

42、可見光下，使色可見光下，使t=t恢復(fù)正常狀態(tài)，使一部分受恢復(fù)正常狀態(tài)，使一部分受損的細(xì)胞恢復(fù)活力。損的細(xì)胞恢復(fù)活力。l暗復(fù)活暗復(fù)活 dna鏈在黑暗條件下進(jìn)行修復(fù)。鏈在黑暗條件下進(jìn)行修復(fù)。3. 微生物對(duì)紫外輻射的抵抗力微生物對(duì)紫外輻射的抵抗力lggl芽孢營養(yǎng)細(xì)胞芽孢營養(yǎng)細(xì)胞4. 應(yīng)用應(yīng)用l殺菌消毒殺菌消毒l誘變育種誘變育種二、二、 電離輻射的影響電離輻射的影響x射線射線(0.10.01nm) 、射線射線(0.010.001nm)對(duì)微生物生命活動(dòng)的影響表現(xiàn)對(duì)微生物生命活動(dòng)的影響表現(xiàn)l低劑量照射，促進(jìn)微生物生長或引起微生物發(fā)生低劑量照射，促進(jìn)微生物生長或引起微生物發(fā)生變異；變異；l高劑量照射，對(duì)微生

43、物有致死作用。高劑量照射，對(duì)微生物有致死作用。5.3.2 超聲波超聲波l超聲波超聲波 頻率頻率大于大于20000hz的聲波，能破壞幾乎的聲波，能破壞幾乎所有的細(xì)菌體。所有的細(xì)菌體。l超聲波的殺菌效果與其頻率、處理時(shí)間、細(xì)菌大小、超聲波的殺菌效果與其頻率、處理時(shí)間、細(xì)菌大小、形狀和細(xì)菌數(shù)有關(guān)。形狀和細(xì)菌數(shù)有關(guān)。l殺菌機(jī)制殺菌機(jī)制: 細(xì)胞內(nèi)含物受到強(qiáng)烈振蕩，膠體發(fā)生絮狀沉淀，細(xì)胞內(nèi)含物受到強(qiáng)烈振蕩，膠體發(fā)生絮狀沉淀，凝膠液化或乳化，從而失去生物活性；凝膠液化或乳化，從而失去生物活性； 溶液受到超聲波作用產(chǎn)生空腔，引起巨大的壓力溶液受到超聲波作用產(chǎn)生空腔，引起巨大的壓力變化，使細(xì)菌死亡；變化，使細(xì)菌

44、死亡； 溶于溶液中的氣體變成無數(shù)極微小的氣泡迅速猛溶于溶液中的氣體變成無數(shù)極微小的氣泡迅速猛烈地沖擊細(xì)菌，使之破裂。烈地沖擊細(xì)菌，使之破裂。l應(yīng)用應(yīng)用 利用超聲波破壞菌體，利用超聲波破壞菌體，制成細(xì)菌裂解液制成細(xì)菌裂解液，用，用于研究細(xì)菌的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、酶活性等；于研究細(xì)菌的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、酶活性等； 可利用超聲波從組織中可利用超聲波從組織中提取病毒提取病毒； 利用頻率為利用頻率為8001000khz的超聲波的超聲波治療疾病治療疾病5.3.3 重金屬對(duì)微生物的影響重金屬對(duì)微生物的影響hg、ag、cu、pb及其化合物可有效地殺菌和防腐，及其化合物可有效地殺菌和防腐，是蛋白質(zhì)的沉淀劑。是蛋白質(zhì)的

45、沉淀劑。殺菌機(jī)理：殺菌機(jī)理： 其與酶的其與酶的sh結(jié)合，使酶失活；結(jié)合，使酶失活； 與菌體蛋白結(jié)合，使之變性或沉淀。與菌體蛋白結(jié)合，使之變性或沉淀。質(zhì)量濃度為質(zhì)量濃度為205mg/l的的二氯化汞二氯化汞對(duì)大多數(shù)細(xì)菌有對(duì)大多數(shù)細(xì)菌有致死作用。致死作用。硫酸銅硫酸銅對(duì)真菌和藻類的殺傷力較強(qiáng)。對(duì)真菌和藻類的殺傷力較強(qiáng)。波多爾液波多爾液(硫酸銅石灰硫酸銅石灰)在農(nóng)業(yè)上可用于防止某些在農(nóng)業(yè)上可用于防止某些植物病毒。植物病毒。 1l水樣中加水樣中加10ml質(zhì)量濃度為質(zhì)量濃度為1g/l的的硫酸銅溶液硫酸銅溶液可抑可抑制微生物的呼吸。制微生物的呼吸。質(zhì)量濃度為質(zhì)量濃度為15g/l的的鉛鹽溶液鉛鹽溶液對(duì)微生物有

46、致死作用。對(duì)微生物有致死作用。5.3.4 極端溫度對(duì)微生物的影響極端溫度對(duì)微生物的影響1. 超高溫致死作用超高溫致死作用機(jī)理：機(jī)理：蛋白質(zhì)和酶蛋白在高溫下發(fā)生不可逆的凝固作蛋白質(zhì)和酶蛋白在高溫下發(fā)生不可逆的凝固作用；細(xì)胞質(zhì)膜中的脂肪受熱溶解使膜產(chǎn)生小孔，引用；細(xì)胞質(zhì)膜中的脂肪受熱溶解使膜產(chǎn)生小孔，引起細(xì)胞內(nèi)含物泄漏而致死。起細(xì)胞內(nèi)含物泄漏而致死。2. 超高溫殺菌效果的影響超高溫殺菌效果的影響 與微生物的種類、數(shù)量、生理狀態(tài)、芽孢有無及與微生物的種類、數(shù)量、生理狀態(tài)、芽孢有無及ph都都有關(guān)。有關(guān)。無芽孢桿菌比芽孢桿菌不耐熱；無芽孢桿菌比芽孢桿菌不耐熱；營養(yǎng)細(xì)胞比芽孢不耐熱；營養(yǎng)細(xì)胞比芽孢不耐熱；

47、濕細(xì)菌比干細(xì)菌不抗熱；濕細(xì)菌比干細(xì)菌不抗熱；酸性條件下細(xì)菌易被殺死；酸性條件下細(xì)菌易被殺死；幼齡菌比老齡菌易被殺死。幼齡菌比老齡菌易被殺死。3. 滅菌和消毒滅菌和消毒(1) 滅菌滅菌(sterilization) 通過超高溫或其它物理、化通過超高溫或其它物理、化學(xué)因素將所有微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和所有的芽孢或孢學(xué)因素將所有微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和所有的芽孢或孢子全部殺死。子全部殺死。 干熱滅菌干熱滅菌(dry heat sterilization)優(yōu)點(diǎn)：可保持物品的干燥優(yōu)點(diǎn)：可保持物品的干燥缺點(diǎn)：對(duì)于傳熱性差或體積較大的物品效果較差缺點(diǎn)：對(duì)于傳熱性差或體積較大的物品效果較差應(yīng)用：玻璃器皿、金屬用具等耐熱物

48、品的滅菌應(yīng)用：玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品的滅菌 濕熱滅菌濕熱滅菌(moist heat sterilization)特點(diǎn)：溫度低、時(shí)間短、滅菌效果高特點(diǎn)：溫度低、時(shí)間短、滅菌效果高相同溫度下，濕熱滅菌的效力比干熱滅菌高相同溫度下，濕熱滅菌的效力比干熱滅菌高，原因，原因v濕熱情況下，菌體蛋白容易受熱凝固變性；濕熱情況下，菌體蛋白容易受熱凝固變性；v濕熱的穿透力和熱傳導(dǎo)都比干熱強(qiáng)；濕熱的穿透力和熱傳導(dǎo)都比干熱強(qiáng)；v濕熱的蒸汽冷凝會(huì)放出潛熱。濕熱的蒸汽冷凝會(huì)放出潛熱。 高高壓壓蒸蒸汽汽滅滅菌菌(2) 消毒消毒(disinfection) 用物理、化學(xué)因素殺死致用物理、化學(xué)因素殺死致病菌病菌(有芽孢

49、和無芽孢的細(xì)菌有芽孢和無芽孢的細(xì)菌)，或是殺死所有微生，或是殺死所有微生物的營養(yǎng)細(xì)胞或一部分芽孢。物的營養(yǎng)細(xì)胞或一部分芽孢。 煮沸消毒煮沸消毒 將待消毒的物品置于水中煮沸將待消毒的物品置于水中煮沸15min以上，殺以上，殺死細(xì)菌的所以營養(yǎng)細(xì)胞和部分芽孢。死細(xì)菌的所以營養(yǎng)細(xì)胞和部分芽孢。 巴斯德消毒巴斯德消毒(pasteurization) 常用常用6070的溫度將食品處理的溫度將食品處理1530min，以除去食品中的微生物，同時(shí)保持食品的營養(yǎng)和風(fēng)以除去食品中的微生物，同時(shí)保持食品的營養(yǎng)和風(fēng)味不變。味不變。5.3.5 極端極端ph對(duì)微生物的影響對(duì)微生物的影響 1. ph過低，引起機(jī)體表面由帶負(fù)電

50、變?yōu)閹д姡瑥倪^低，引起機(jī)體表面由帶負(fù)電變?yōu)閹д?，從而影響?duì)營養(yǎng)物的吸收；而影響對(duì)營養(yǎng)物的吸收； 2. ph過高或過低，影響培養(yǎng)基中有機(jī)化合物的離子過高或過低，影響培養(yǎng)基中有機(jī)化合物的離子化作用，從而間接影響微生物；化作用，從而間接影響微生物； 3. 極端極端ph影響酶的活性，進(jìn)而影響細(xì)胞內(nèi)的生化過影響酶的活性，進(jìn)而影響細(xì)胞內(nèi)的生化過程，甚至直接破壞細(xì)胞；程，甚至直接破壞細(xì)胞； 4. 極端極端ph降低微生物對(duì)高溫的抵抗能力。降低微生物對(duì)高溫的抵抗能力。5.3.6 干燥對(duì)微生物的影響干燥對(duì)微生物的影響干燥能使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性，引起代謝活動(dòng)干燥能使菌體內(nèi)蛋白質(zhì)變性，引起代謝活動(dòng)的停止。干燥細(xì)胞的代謝處于停滯狀態(tài)，若的停止。干燥細(xì)胞的代謝處于停滯狀態(tài)，若不提供條件，則一直呈休眠狀態(tài)長期存活。不提供條件，則一直呈休眠狀態(tài)長期存活?？捎脺缇纳惩凉鼙４婢N、孢子，也可用可用滅菌的沙土管保存菌種、孢子，也可用真空冷凍干燥保存菌種。真空冷凍干燥保存菌種