節(jié)微生物的生長(zhǎng)及其控制放映PPT課件

1、u 群體的生長(zhǎng)可用其重量、體積、個(gè)體濃度或密度等作指標(biāo)來(lái)測(cè)定。所以個(gè)體和群體間有以下關(guān)系： 個(gè)體生長(zhǎng) 個(gè)體繁殖 群體生長(zhǎng)群體生長(zhǎng)=個(gè)體生長(zhǎng)個(gè)體繁殖第1頁(yè)/共71頁(yè)第一節(jié)測(cè)定生長(zhǎng)繁殖的方法 u一測(cè)生長(zhǎng)量u適用于一切微生物u（一）直接法 有粗放的測(cè)體積法（在刻度離心管中測(cè)沉降量）和精確的稱(chēng)干重法。微生物的干重一般為其濕重的10%20%。第2頁(yè)/共71頁(yè)（二）間接法u1，比濁法分光光度法對(duì)無(wú)色的微生物懸浮液測(cè)定，波長(zhǎng)450650 nm波段。若要連續(xù)跟蹤某一培養(yǎng)物的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，可用帶有側(cè)臂的三角燒瓶作原位測(cè)定。 第3頁(yè)/共71頁(yè)u 2生理指標(biāo)法 與微生物生長(zhǎng)量相平行的生理指標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蜅l件適當(dāng)選用

2、。 最重要的如測(cè)含量氮法第4頁(yè)/共71頁(yè)二、計(jì)繁殖數(shù)u測(cè)定繁殖一定要一一計(jì)算各個(gè)體的數(shù)目。u計(jì)繁殖數(shù)只適宜于測(cè)定處于單細(xì)胞狀態(tài)的細(xì)菌和酵母菌，u而對(duì)放線(xiàn)菌和霉菌等絲狀生長(zhǎng)的微生物而言，則只能計(jì)算其孢子數(shù)。第5頁(yè)/共71頁(yè)第6頁(yè)/共71頁(yè)血球計(jì)數(shù)板在光學(xué)顯微鏡下直接進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法。血球計(jì)數(shù)板在光學(xué)顯微鏡下直接進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法。第7頁(yè)/共71頁(yè) （二）間接法u 是一種活菌計(jì)數(shù)法。這是一種依據(jù)活菌在液體培養(yǎng)基中會(huì)使其變混或在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）形成菌落的原理而設(shè)計(jì)的。u最常用的方法是利用固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）形成菌落的菌落計(jì)數(shù)法。 第8頁(yè)/共71頁(yè)u 1平板菌落計(jì)數(shù)法 可用澆注平板或涂布平板等方法進(jìn)行。此法

3、適用于各種好氧菌或厭氧菌。操作：把稀釋后的菌樣分散在瓊脂平板上（內(nèi)），培養(yǎng)后，形成一個(gè)個(gè)單菌落，此即“菌落形成單位”（cfu），根據(jù)每皿上形成的cfu數(shù)乘上稀釋度就可推算出菌樣的含菌數(shù)。第9頁(yè)/共71頁(yè)第10頁(yè)/共71頁(yè)u 2.厭氧菌的菌落計(jì)數(shù)法 采用亨蓋特滾管培養(yǎng)法進(jìn)行。第11頁(yè)/共71頁(yè)第12頁(yè)/共71頁(yè)獲得微生物同步生長(zhǎng)的方法主要有兩類(lèi)u獲得微生物同步生長(zhǎng)的方法主要有兩類(lèi)：環(huán)境條件誘導(dǎo)法 用氯霉素抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成；細(xì)菌芽孢誘導(dǎo)發(fā)芽；藻類(lèi)細(xì)胞的光照、黑暗控制用EDTA或離子載體處理酵母菌；以及短期熱休克（40 T）法用于原生動(dòng)物（梨形四膜蟲(chóng)）等。第13頁(yè)/共71頁(yè)機(jī)械篩選法 利用處于同一

4、生長(zhǎng)階段細(xì)胞的體積、大小的相同性，用過(guò)濾法、密度梯度梯度離心法或膜洗脫法收集同步生長(zhǎng)的細(xì)胞。其中以的膜洗脫法較有效和常用 第14頁(yè)/共71頁(yè)二、單細(xì)胞微生物的典型生長(zhǎng)曲線(xiàn) u 定量描述液體培養(yǎng)基中微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)，稱(chēng)為生長(zhǎng)曲線(xiàn)。u以細(xì)胞數(shù)目的對(duì)數(shù)值作縱坐標(biāo)，以培養(yǎng)時(shí)間作橫坐標(biāo)，就可畫(huà)出一條由延滯期、指數(shù)期、穩(wěn)定期和衰亡期4個(gè)階段組成的曲線(xiàn)， 第15頁(yè)/共71頁(yè)延滯期的特點(diǎn)為：u生長(zhǎng)速率常數(shù)為零；u細(xì)胞形態(tài)變大或增長(zhǎng)，許多桿菌可長(zhǎng)成絲狀. ；u細(xì)胞內(nèi)的RNA尤其是rRNA含量增高，原生質(zhì)呈嗜堿性；u合成代謝十分活躍，核糖體、酶類(lèi)和ATP的合成加速，易產(chǎn)生各種誘導(dǎo)酶；u對(duì)外界不良條件如

5、NaCl溶液濃度、溫度和抗生素等理、化因素反應(yīng)敏感。第16頁(yè)/共71頁(yè)u影響延滯期長(zhǎng)短的因素很多 除菌種外，主要有3種： (1)接種齡指接種物或種子的生長(zhǎng)年齡 (2）接種接種量的大小明顯影響延滯期的長(zhǎng)短。 (3）培養(yǎng)基成分 第17頁(yè)/共71頁(yè)（二）指數(shù)期u 指數(shù)期：又稱(chēng)對(duì)數(shù)期，指在生長(zhǎng)曲線(xiàn)中，緊接著延滯期的一段細(xì)胞數(shù)以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的時(shí)期。 指數(shù)期的特點(diǎn)是： 生長(zhǎng)速率常數(shù)R最大，因而細(xì)胞每分裂一次所需的時(shí)間代時(shí) 細(xì)胞進(jìn)行平衡生長(zhǎng)， 酶系活躍，代謝旺盛。第18頁(yè)/共71頁(yè) 影響指數(shù)期微生物代時(shí)長(zhǎng)短的因素 u 菌種 u營(yíng)養(yǎng)成分 u 營(yíng)養(yǎng)物濃度 u培養(yǎng)溫度 第19頁(yè)/共71頁(yè)（三）穩(wěn)定期u 穩(wěn)定期又稱(chēng)

6、恒定期或最高生長(zhǎng)期。特點(diǎn):生長(zhǎng)速率常數(shù)R等于零，即處于新繁殖的細(xì)胞數(shù)與衰亡的細(xì)胞數(shù)相等，或正生長(zhǎng)與負(fù)生長(zhǎng)相等的動(dòng)態(tài)平衡之中。 第20頁(yè)/共71頁(yè)（四）衰亡期 u 在衰亡期中，微生物的個(gè)體死亡速度超過(guò)新生速度，整個(gè)群體呈現(xiàn)負(fù)生長(zhǎng)狀態(tài)（R為負(fù)值）。u特點(diǎn):細(xì)胞形態(tài)發(fā)生多形化， 例如會(huì)發(fā)生退化形態(tài)；發(fā)生自溶合成或釋放次生代謝物；芽孢桿菌中釋放芽孢.第21頁(yè)/共71頁(yè)三、微生物的連續(xù)培養(yǎng) u 連續(xù)培養(yǎng)的實(shí)現(xiàn):當(dāng)微生物以單批培養(yǎng)的方式培養(yǎng)到指數(shù)期的后期時(shí)， 一方面以一定速度連續(xù)流入新鮮培養(yǎng)基和通人無(wú)菌空氣，并立即攪拌均勻； 另一方面，利用溢流的方式，以同樣的流速不斷流出培養(yǎng)物。u容器內(nèi)的培養(yǎng)物達(dá)到動(dòng)態(tài)平

7、衡，其中的微生物可長(zhǎng)期保持在指數(shù)期的平衡生長(zhǎng)狀態(tài)和衡定的生長(zhǎng)速率上，形成了連續(xù)生長(zhǎng)。 第22頁(yè)/共71頁(yè)兩種連續(xù)培養(yǎng)器 u 恒濁器： 根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長(zhǎng)密度，并借光電控制系統(tǒng)來(lái)控制培養(yǎng)液流速，以取得菌體密度高、生長(zhǎng)速度恒定的微生物細(xì)胞的連續(xù)培養(yǎng)器。 (1）按控制方式分第23頁(yè)/共71頁(yè)u 恒化器：與恒濁器相反，恒化器是一種設(shè)法使培養(yǎng)液的流速保持不變，并使微生物始終在低于其最高生長(zhǎng)速率的條件下進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖的連續(xù)培養(yǎng)裝置。第24頁(yè)/共71頁(yè)（2）按培養(yǎng)器級(jí)分u單級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器 代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生速率與菌體生長(zhǎng)速率相平行 .u多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)器 生產(chǎn)的產(chǎn)物恰與菌體生長(zhǎng)不平行，應(yīng)根據(jù)兩者的產(chǎn)生規(guī)律，設(shè)計(jì)與

8、其相適應(yīng)的多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)裝置。第25頁(yè)/共71頁(yè)四、微生物的高密度培養(yǎng) u微生物的高密度培養(yǎng): 也稱(chēng)高密度發(fā)酵，一般是指微生物在液體培養(yǎng)中細(xì)胞群體密度超過(guò)常規(guī)培養(yǎng)10倍以上時(shí)的生長(zhǎng)狀態(tài)或培養(yǎng)技術(shù)。 第26頁(yè)/共71頁(yè)進(jìn)行高密度培養(yǎng)的具體方法u 選取最佳培養(yǎng)基成分和各成分含量u 補(bǔ)料 u 提高溶解氧的濃度 u 防止有害代謝產(chǎn)物的生成 第27頁(yè)/共71頁(yè) 第三節(jié) 影響微生物生長(zhǎng)的主要因素 u一、溫度 u 最適生長(zhǎng)溫度經(jīng)常簡(jiǎn)稱(chēng)為“最適溫度”，其涵義為某菌分裂代時(shí)最短或生長(zhǎng)速率最高時(shí)的培養(yǎng)溫度。第28頁(yè)/共71頁(yè)二、氧氣 u (1)專(zhuān)性好氧菌u (2)兼性厭氧菌u (3)微好氧菌u (4耐氧菌u (5)

9、厭氧菌第29頁(yè)/共71頁(yè)第30頁(yè)/共71頁(yè) 三、pH upH值: 表示某水溶液中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)值，它源于法文“puissance hudrogene”（氫的強(qiáng)度）。u純水呈中性，氫離子濃度為10-7 mol/L,因此定其pH值為7.0,u7，呈酸性，upH7者呈堿性。第31頁(yè)/共71頁(yè)u雖然微生物外環(huán)境的pH變化很大，但細(xì)胞內(nèi)環(huán)境中的pH卻相當(dāng)穩(wěn)定，一般都接近中性。第32頁(yè)/共71頁(yè)調(diào)整pH 第33頁(yè)/共71頁(yè)第四節(jié)微生物培養(yǎng)法概論 u一個(gè)良好的微生物培養(yǎng)裝置的基本條件是： 按微生物的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)豐富而均勻營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)適宜的溫度和良好的通氣條件適宜的物理化學(xué)條件和嚴(yán)防雜菌的污染等。第

10、34頁(yè)/共71頁(yè)微生物培養(yǎng)技術(shù)發(fā)展的軌跡有以下特點(diǎn)：u從少量培養(yǎng)到大規(guī)模培養(yǎng)；u從淺層培養(yǎng)發(fā)展到厚層（固體制曲）或深層（液體攪拌）培養(yǎng)；u從以固體培養(yǎng)技術(shù)為主到以液體培養(yǎng)技術(shù)為主；u從靜止式液體培養(yǎng)發(fā)展到通氣攪拌式的液體培養(yǎng)；u從單批培養(yǎng)發(fā)展到連續(xù)培養(yǎng)以至多級(jí)連續(xù)培養(yǎng)；u從利用聚散的微生物細(xì)胞發(fā)展到利用固定化細(xì)胞；u從單純利用微生物細(xì)胞到利用動(dòng)物、植物細(xì)胞進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)；u從利用野生型菌種發(fā)展到利用變異株直至遺傳工程菌株；從單菌發(fā)酵發(fā)展到混菌發(fā)酵；u從低密度培養(yǎng)發(fā)展到高密度培養(yǎng)；u從人工控制的發(fā)酵罐到多傳感器、計(jì)算機(jī)在線(xiàn)控制的自動(dòng)化發(fā)酵罐；第35頁(yè)/共71頁(yè)一、實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)法 u (一)固體培養(yǎng)

11、法 1好氧菌的固體培養(yǎng) 試管斜面 培養(yǎng)皿瓊脂平板 克氏扁瓶 茄子瓶等 進(jìn)行培養(yǎng)。 第36頁(yè)/共71頁(yè)2.厭氧菌的固體培養(yǎng)(1)高層瓊脂柱 含有還原劑，表層溶氧，深層氧化還原勢(shì)低，有利于生長(zhǎng)。 (2)厭氧培養(yǎng)皿 特制皿蓋創(chuàng)造狹窄空間，再加上還原性培養(yǎng)基. (3)亨蓋特滾管技術(shù) 劃時(shí)代意義的創(chuàng)造.第37頁(yè)/共71頁(yè)(4）厭氧罐技術(shù)u采用抽氣換氣法驅(qū)走空氣。第38頁(yè)/共71頁(yè)5)厭氧手套箱技術(shù)u厭氧手套箱技術(shù)箱體氣體成分為N2: CO2:H2=85:5:10( V/ V) ，并有鈀催化劑保證高度無(wú)氧狀態(tài)。第39頁(yè)/共71頁(yè)（二）液體培養(yǎng)法 1好氧菌的液體培養(yǎng)u (1)試管液體培養(yǎng)u (2)三角瓶淺層

12、液體培養(yǎng)u (3)搖瓶培養(yǎng)(振蕩培養(yǎng)) u (4)臺(tái)式發(fā)酵罐 2厭氧菌的液體培養(yǎng) 第40頁(yè)/共71頁(yè)二、生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)微生物的裝置u（一）固態(tài)培養(yǎng)法 1好氧菌的曲法培養(yǎng) 曲的定義 解釋?zhuān)旱?1頁(yè)/共71頁(yè)u 2厭氧菌的堆積培養(yǎng)法 生產(chǎn)名優(yōu)大曲酒（蒸餾白酒） 第42頁(yè)/共71頁(yè)u(1）淺盤(pán)培養(yǎng): 好氧菌淺層液體靜止培養(yǎng)方法。u(2) 深層液體通氣培養(yǎng) 發(fā)酵罐深層液體通氣攪拌的培養(yǎng)技術(shù) (二)液體培養(yǎng)法 第43頁(yè)/共71頁(yè) 發(fā)酵罐 u培養(yǎng)基配制系統(tǒng)u蒸氣滅菌系統(tǒng)u空氣壓縮和過(guò)濾系統(tǒng)u營(yíng)養(yǎng)物流加系統(tǒng)u傳感器和自動(dòng)記錄、調(diào)控系統(tǒng)u發(fā)酵產(chǎn)物的后處理系統(tǒng) 第44頁(yè)/共71頁(yè)第五節(jié)有害微生物的控制 一、幾個(gè)

13、基本概念 控制有害微生物的措施 第45頁(yè)/共71頁(yè)（一）滅菌u滅菌: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(zhǎng)繁殖能力的措施，稱(chēng)為滅菌，例如高溫滅菌、輻射滅菌等。.滅菌實(shí)質(zhì)上可分殺菌和溶菌兩種第46頁(yè)/共71頁(yè)u消毒:是一種采用較溫和的理化因素，僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對(duì)人體或動(dòng)、植物有害的病原菌，而對(duì)被消毒的對(duì)象基本無(wú)害的措施。第47頁(yè)/共71頁(yè)（三）防腐u 防腐:是利用某種理化因素完全抑制霉腐微生物的生長(zhǎng)繁殖，即通過(guò)制菌作用防止食品、生物制品等對(duì)象發(fā)生霉腐的措施。u防腐的方法 低溫 缺氧 干燥 高滲 高酸度 高醇度加防腐劑 第48頁(yè)/共71頁(yè)（四）化療u化療:即化學(xué)治療

14、，是指利用具有高度選擇毒力即對(duì)病原菌具高度毒力而對(duì)其宿主基本無(wú)毒的化學(xué)物質(zhì)來(lái)抑制宿主體內(nèi)病原微生物的生長(zhǎng)繁殖，借以達(dá)到治療該宿主傳染病的一種措施。u使用藥劑: 磺胺類(lèi)等化學(xué)合成藥物、抗生素、生物藥物素和若干中草藥中有效成分等. 第49頁(yè)/共71頁(yè)u 四個(gè)概念的比較:第50頁(yè)/共71頁(yè)二、物理滅菌因素的代表高溫u（一）高溫滅菌的種類(lèi) 原理：高溫的致死作用，主要是它可引起蛋白質(zhì)、核酸和脂類(lèi)等重要生物高分子發(fā)生降解或改變其空間結(jié)構(gòu)等，從而變性或破壞。 第51頁(yè)/共71頁(yè)1干熱滅菌法u干熱滅菌法：把金屬器械或洗凈的玻璃器皿放入電熱烘箱內(nèi)，在150170下維持12h后，可達(dá)到徹底滅菌（包括細(xì)菌的芽孢）的

15、目的。 第52頁(yè)/共71頁(yè)2濕熱滅菌法u濕熱滅菌法是指用100以上的加壓蒸氣進(jìn)行滅菌。（1)常壓法 巴氏消毒法煮沸消毒法間歇滅菌法 第53頁(yè)/共71頁(yè)（2）加壓法 常規(guī)加壓蒸氣滅菌法連續(xù)加壓蒸氣滅菌法培養(yǎng)基一般加熱至135140下維持5、15 s。（3）溫度殺菌的兩個(gè)指標(biāo)熱死時(shí)間：指在某一溫度下，殺死某微生物的水懸浮液群體所需的最短時(shí)間。 熱死溫度：又稱(chēng)熱死點(diǎn)，指在一定時(shí)間內(nèi)（一般為10 min)，殺死某微生物的水懸浮液群體所需的最低溫度。 第54頁(yè)/共71頁(yè)（二）影響加壓蒸氣滅菌效果的因素 u 1滅菌物體含菌量 u 2.滅菌鍋內(nèi)空氣排除程度 u 3滅菌對(duì)象的pH u 4滅菌對(duì)象的體積 u 5

16、加熱與散熱速度 第55頁(yè)/共71頁(yè)（三）高溫對(duì)培養(yǎng)基成分的有害影響及其防止 u 1有害影響梅拉特反應(yīng)：主要是由氨基化合物（氨基酸、肽、蛋白質(zhì)）與羰基化合物（糖類(lèi)）間發(fā)生復(fù)雜的反應(yīng)，產(chǎn)生褐變的機(jī)制第56頁(yè)/共71頁(yè)2防止法 u （1) 采用特殊加熱滅菌法 u (2）過(guò)濾除菌法u (3) 其他方法 第57頁(yè)/共71頁(yè)u三、化學(xué)殺菌劑、消毒劑和治療劑 u 藥效和毒性評(píng)價(jià)指標(biāo)：u最低抑制濃度（MIC）：是評(píng)定某化學(xué)藥物藥效強(qiáng)弱的指標(biāo)，指在一定條件下，某化學(xué)藥劑抑制特定微生物的最低濃度；u半致死劑（ LD50。）：是評(píng)定某藥物毒性強(qiáng)弱的指標(biāo)，指在一定條件下，某化學(xué)藥劑能殺死50%試驗(yàn)動(dòng)物時(shí)的劑量；u最低

17、致死劑（MLD）：是評(píng)定某藥物毒性強(qiáng)弱的另一指標(biāo)，指在一定條件下，某化學(xué)藥物能引起試驗(yàn)動(dòng)物群體100%死亡率的最低劑量。第58頁(yè)/共71頁(yè)u（一）表面消毒劑 u表面消毒劑：是指對(duì)一切活細(xì)胞都有毒性，不能用作活細(xì)胞或機(jī)體內(nèi)治療用的化學(xué)藥劑。u比較的標(biāo)準(zhǔn) ：石炭酸系數(shù) P.C .第59頁(yè)/共71頁(yè)第60頁(yè)/共71頁(yè)（二）抗代謝藥物的代表磺胺類(lèi)藥物 1、抗代謝藥物: 又稱(chēng)代謝拮抗物或代謝類(lèi)似物，是指一類(lèi)在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與細(xì)胞內(nèi)必要代謝物的結(jié)構(gòu)相似，并可干擾正常代謝活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)。 第61頁(yè)/共71頁(yè)2、磺胺的作用抑制:u磺胺會(huì)抑制2氨4-羥7,8二氫蝶啶酰焦磷酸與PABA的縮合反應(yīng)。u這是因?yàn)榛前窞镻A

18、BA的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，兩者發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性拮抗作用，即二氫蝶酸合成酶會(huì)錯(cuò)把磺胺作底物，結(jié)果合成了無(wú)功能的“假二氫葉酸”2氨4羥-7,8二氫蝶酸的類(lèi)似物細(xì)菌無(wú)法合成葉酸，受到了抑制。第62頁(yè)/共71頁(yè)（三）抗生素u 1定義 抗生素：是一類(lèi)由微生物或其他生物生命活動(dòng)過(guò)程中合成的次生代謝產(chǎn)物或其人工衍生物，它們?cè)诤艿蜐舛葧r(shí)就能抑制或干擾它種生物的生命活動(dòng)，因而可用作優(yōu)良的化學(xué)治療劑。第63頁(yè)/共71頁(yè)2.種類(lèi)、活力單位與制菌譜 （1）種類(lèi)及作用機(jī)制第64頁(yè)/共71頁(yè)抗生素及其作用機(jī)制第65頁(yè)/共71頁(yè)u 抗生素及其作用機(jī)制第66頁(yè)/共71頁(yè)抗生素及其作用機(jī)制第67頁(yè)/共71頁(yè)（2）效價(jià)和抗菌譜u效價(jià)：抗生素的活力稱(chēng)為效價(jià)，其計(jì)量一般用“單位” 表示。 u抗菌譜：各種抗生素有其不同的制菌范圍，此即抗菌譜。 u青霉素和紅霉素主要抗G細(xì)菌；u鏈霉素和新霉素以抗G細(xì)菌為主，也抗結(jié)核分枝桿菌；慶大霉素、萬(wàn)古霉素和頭孢霉素兼抗G和G細(xì)菌；u氯霉素、四環(huán)素、金霉素和土霉素等因能同時(shí)抗G、G細(xì)菌以及立克