第五章+微生物的生長及其控制匯總

1、1第五章 微生物的生長及其控制 25-1 測量生長繁殖的方法 3一、基本概念 1 1、個體細胞的生長個體細胞的生長(growth)(growth)： 一個微生物細胞在合適的外界環(huán)境條件一個微生物細胞在合適的外界環(huán)境條件下，會不斷地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并按其自身下，會不斷地吸收營養(yǎng)物質(zhì)，并按其自身的代謝方式進行新陳代謝。的代謝方式進行新陳代謝。 如果同化作用大于異化作用，則其原生如果同化作用大于異化作用，則其原生質(zhì)的總量質(zhì)的總量( (重量、體積、大小重量、體積、大小) )就不斷增加，就不斷增加，于是出現(xiàn)了于是出現(xiàn)了個體細胞的生長個體細胞的生長。 42 2、繁殖繁殖(reproduction) (rep

2、roduction) ：當單細胞：當單細胞個體生長到一定程度時，由一個親代個體生長到一定程度時，由一個親代細胞分裂為兩個大小、形狀與親代細細胞分裂為兩個大小、形狀與親代細胞相似的子代細胞，使得個體數(shù)目增胞相似的子代細胞，使得個體數(shù)目增加，這是單細胞微生物的加，這是單細胞微生物的繁殖繁殖。這種繁殖方式稱為裂殖。 53 3、發(fā)育發(fā)育：微生物的生長與繁殖是：微生物的生長與繁殖是交替進行的。從生長到繁殖這個交替進行的。從生長到繁殖這個由量變到質(zhì)變的過程叫由量變到質(zhì)變的過程叫發(fā)育發(fā)育。64 4、世代時間世代時間 ：細菌兩次細胞分裂之間的：細菌兩次細胞分裂之間的時間。時間。 在一定的培養(yǎng)條件在一定的培養(yǎng)條

3、件( (如營養(yǎng)組成、如營養(yǎng)組成、pHpH、溫度和通氣等溫度和通氣等) )下，它的世代時間是一定下，它的世代時間是一定的；當環(huán)境條件發(fā)生改變，其世代時間也的；當環(huán)境條件發(fā)生改變，其世代時間也會改變。會改變。75 5、多細胞微生物的多細胞微生物的生長生長只是細胞數(shù)目增只是細胞數(shù)目增加，不伴隨個體數(shù)目增加。如果不但細胞加，不伴隨個體數(shù)目增加。如果不但細胞數(shù)目增加，個體數(shù)目也增加，則稱為數(shù)目增加，個體數(shù)目也增加，則稱為多細多細胞微生物的繁殖胞微生物的繁殖。 86 6、研究微生物生長繁殖規(guī)律的、研究微生物生長繁殖規(guī)律的重要意義重要意義 微生物的生長繁殖是其在內(nèi)外各種環(huán)微生物的生長繁殖是其在內(nèi)外各種環(huán)境因

4、素相互作用下生理、代謝等狀態(tài)的境因素相互作用下生理、代謝等狀態(tài)的綜合反應，因此：綜合反應，因此： 有關(guān)生長繁殖的數(shù)據(jù)可作為研究多有關(guān)生長繁殖的數(shù)據(jù)可作為研究多種生理、生化和遺傳等問題的重要指標；種生理、生化和遺傳等問題的重要指標； 微生物在生產(chǎn)實踐上的各種應用或是微生物在生產(chǎn)實踐上的各種應用或是人類對致病、霉腐等有害微生物的防治，人類對致病、霉腐等有害微生物的防治，也都與它們的生長繁殖或抑制緊密相關(guān)。也都與它們的生長繁殖或抑制緊密相關(guān)。 9二、測生長量適用于一切微生物 測生長量直接法間接法測體積比濁法粗放精確稱干重生理指標法10 將一定量的菌液中的菌體通過離心或過濾分將一定量的菌液中的菌體通過

5、離心或過濾分離出來離出來, ,然后烘干然后烘干( (干燥溫度可采用干燥溫度可采用105105、100100或或80)80)、稱重、稱重。稱干重稱干重舉例：大腸桿菌一個細胞一般重約10121013g，液體培養(yǎng)物中細胞濃度達到2109個/mL時，100ml培養(yǎng)物可得1090mg干重的細胞。 一般干重為濕重的一般干重為濕重的10%10%20%20%，而一個細菌細，而一個細菌細胞一般重約胞一般重約1010-12-121010-13-13g g。該法適合菌濃較高的樣品。該法適合菌濃較高的樣品。11測濁度用分光光度計法對無色無色的微生物懸浮液進行測定，一般選用450-650nm波段。 12 （1）制標準曲

6、線（）制標準曲線（ODNo）（2）測菌液濁度，查圖表得出細菌數(shù)量）測菌液濁度，查圖表得出細菌數(shù)量 分分光光光光度度法法測測 濁濁度度 1 2 3 4其其他他細細菌菌計計數(shù)數(shù)法法 細細菌菌數(shù)數(shù)量量 10 100 1000 10000 個個/mL 細細菌菌數(shù)數(shù)量量 制制標標準準曲曲線線 菌菌液液濁濁度度1314 生理指標法：最重要的如測含氮量法(一般細菌的含氮量為其干重的12.5，酵母菌為7.5，霉菌為6.5，含氮量乘6.25即為粗蛋白含量)，另有測含碳量以及測磷、DNA、RNA、ATP、DAP (二氨基庚二酸)、幾丁質(zhì)或N乙酰胞壁酸等含量的；此外，產(chǎn)酸、產(chǎn)氣、耗氧、粘度和產(chǎn)熱等指標，有時也應用于

7、生長量的測定。15三、計繁殖數(shù) 計繁殖數(shù)只適宜于測定處于單細計繁殖數(shù)只適宜于測定處于單細胞狀態(tài)的細菌和酵母菌；胞狀態(tài)的細菌和酵母菌；1 1、適用范圍：、適用范圍： 對放線菌和霉菌等絲狀生長的微生物對放線菌和霉菌等絲狀生長的微生物而言，則只能計算其孢子數(shù)。而言，則只能計算其孢子數(shù)。 162 2、直接法、直接法 指用計數(shù)板指用計數(shù)板( (如如血球計數(shù)板血球計數(shù)板) )在光在光學顯微鏡下直接觀學顯微鏡下直接觀察細胞并進行計數(shù)察細胞并進行計數(shù)的方法。的方法。 此法十分常用，但此法十分常用，但得到的數(shù)目是得到的數(shù)目是包括死包括死細胞在內(nèi)的總菌數(shù)細胞在內(nèi)的總菌數(shù)。 171819改進改進: : 用特殊染料作

8、用特殊染料作活菌染色活菌染色后再用后再用光學顯微光學顯微鏡鏡計數(shù)。計數(shù)。 如如: :用美藍液對酵母菌染色后，其活細胞為用美藍液對酵母菌染色后，其活細胞為無色，而死細胞則為藍色，故可作分別計數(shù)；無色，而死細胞則為藍色，故可作分別計數(shù)； 又如又如: :細菌經(jīng)吖啶橙染色后，在細菌經(jīng)吖啶橙染色后，在紫外光顯紫外光顯微鏡微鏡下可觀察到活細胞發(fā)出下可觀察到活細胞發(fā)出橙色橙色熒光，而死熒光，而死細胞則發(fā)出細胞則發(fā)出綠色綠色熒光，因而可作活菌和總菌熒光，因而可作活菌和總菌計數(shù)。計數(shù)。 203 3、間接法、間接法：是一種活菌計數(shù)法。 原理：原理： 依據(jù)活菌在依據(jù)活菌在液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基中會使其中會使其變混變混

9、或或在在固體培養(yǎng)基上固體培養(yǎng)基上( (內(nèi)內(nèi)) )形成形成菌落菌落而設(shè)計的。而設(shè)計的。 最常用的是利用固體培養(yǎng)基上最常用的是利用固體培養(yǎng)基上( (內(nèi)內(nèi)) )形形成菌落的成菌落的菌落計數(shù)法菌落計數(shù)法(colony-(colony-counting methods)counting methods)。 21(1)(1)適用范圍：適用范圍： 適用于各種好氧菌或厭氧菌。此法適用于各種好氧菌或厭氧菌。此法最常用，但操作煩瑣且要求操作者技最常用，但操作煩瑣且要求操作者技術(shù)熟練。術(shù)熟練。 平板菌落計數(shù)法 ：22(2)(2)操作方法：操作方法： 把稀釋后的一定量菌樣通過澆注或把稀釋后的一定量菌樣通過澆注或涂布的

10、方法，讓其內(nèi)的微生物單細胞一涂布的方法，讓其內(nèi)的微生物單細胞一一分散在瓊脂平板上一分散在瓊脂平板上( (內(nèi)內(nèi)) )，待培養(yǎng)后，待培養(yǎng)后，每一活細胞就形成一個單菌落，此即每一活細胞就形成一個單菌落，此即“菌落形成單位菌落形成單位”(colony forming (colony forming unit, cfu)unit, cfu)，根據(jù)每皿上形成的，根據(jù)每皿上形成的cfucfu數(shù)數(shù)乘上稀釋度乘上稀釋度就可推算出菌樣的含菌數(shù)。就可推算出菌樣的含菌數(shù)。 平板菌落計數(shù)法 ：23稀釋平板法稀釋平板法Broth:肉湯肉湯 計算結(jié)果時，常按下列標準計算結(jié)果時，常按下列標準從接種后的從接種后的3 3個稀釋度

11、中選擇一個稀釋度中選擇一個合適的稀釋度，求出每克菌個合適的稀釋度，求出每克菌劑中的含菌數(shù)。劑中的含菌數(shù)。(1) (1) 同一稀釋度各個重復的菌同一稀釋度各個重復的菌數(shù)相差不太懸殊；數(shù)相差不太懸殊；(2) (2) 細菌、放線菌、酵母菌以細菌、放線菌、酵母菌以每皿每皿3030300300個菌落為宜，霉菌個菌落為宜，霉菌以每皿以每皿1010100100個菌落為宜。個菌落為宜。24澆注澆注涂布涂布25 國外已經(jīng)出現(xiàn)多種微型、快速、商品國外已經(jīng)出現(xiàn)多種微型、快速、商品化的用于菌落計數(shù)的小型紙片或密封瓊化的用于菌落計數(shù)的小型紙片或密封瓊脂板。脂板。(3)(3)商品化商品化 其其主要原理主要原理是利用加在培

12、養(yǎng)基中的活是利用加在培養(yǎng)基中的活菌指示劑菌指示劑TTCTTC(2,3,5-(2,3,5-氯化三苯基四氨氯化三苯基四氨唑唑) )，它可使，它可使菌落在很微小時就染成易菌落在很微小時就染成易于辨認的玫瑰紅色于辨認的玫瑰紅色。 26水中微生物測定當樣品中菌數(shù)很低時，可以將一定體積的湖水、海水或飲用水等樣品通過膜過濾器，然后將將膜轉(zhuǎn)到相應的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，對形成的菌落進行統(tǒng)計。275-2 微生物的生長規(guī)律 28一、微生物的個體生長和同步生長 除了特定的目的以外，在微生物的研究除了特定的目的以外，在微生物的研究和應用中，只有群體的生長才有意義。因此，和應用中，只有群體的生長才有意義。因此，在微生物學中

13、，凡提到在微生物學中，凡提到“生長生長”時，一般均時，一般均指群體生長。指群體生長。 1 1、微生物的生長可分為、微生物的生長可分為個體微生物個體微生物和和群體微生物群體微生物生長。生長。29提問：提問：為什么不考察細菌個體的生長呢？為什么不考察細菌個體的生長呢？個體太小，難觀察計量個體太小，難觀察計量群體細菌對環(huán)境產(chǎn)生影響群體細菌對環(huán)境產(chǎn)生影響302 2、同步培養(yǎng)技術(shù)同步培養(yǎng)技術(shù) 要研究某一細胞的生物化學變化和細胞學變化，要研究某一細胞的生物化學變化和細胞學變化，在技術(shù)上是極為困難的。目前能使用的方法，一是在技術(shù)上是極為困難的。目前能使用的方法，一是用用電子顯微鏡觀察細胞的超薄切片電子顯微鏡

14、觀察細胞的超薄切片，二是，二是使用同步使用同步培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)技術(shù)。JEM-2100F 31 設(shè)法使某一群體中的所有個體細胞盡可能都處設(shè)法使某一群體中的所有個體細胞盡可能都處于同樣的于同樣的細胞生長和分裂周期細胞生長和分裂周期中，然后通過分析此中，然后通過分析此群體在各階段的生物化學特性變化，來群體在各階段的生物化學特性變化，來間接了解間接了解單單個細胞的相應變化規(guī)律。這種通過同步培養(yǎng)的手段個細胞的相應變化規(guī)律。這種通過同步培養(yǎng)的手段而使細胞群體中各個體處于分裂步調(diào)一致的生長狀而使細胞群體中各個體處于分裂步調(diào)一致的生長狀態(tài)，稱為態(tài)，稱為同步生長同步生長(synchronous culture)(s

15、ynchronous culture)。 32二、單細胞微生物的典型生長曲線為什么叫為什么叫“典型典型”生長曲線？生長曲線？ 因為：它只適合單細胞微生物如細菌和酵母菌，因為：它只適合單細胞微生物如細菌和酵母菌，而對絲狀生長的真菌或放線菌而言，只能畫出一而對絲狀生長的真菌或放線菌而言，只能畫出一條非條非“典型典型”的生長曲線，例如，真菌的生長曲的生長曲線，例如，真菌的生長曲線大致可分為線大致可分為3個時期，即生長延滯期、快速生個時期，即生長延滯期、快速生長期和生長衰退期。長期和生長衰退期。 典型生長曲線和非典型生長曲線和非“典型典型”的生長曲線，兩者的生長曲線，兩者的差別是后者缺乏指數(shù)生長期，與

16、此期相當?shù)闹坏牟顒e是后者缺乏指數(shù)生長期，與此期相當?shù)闹皇桥囵B(yǎng)時間與菌絲體干重的立方根成直線關(guān)系的是培養(yǎng)時間與菌絲體干重的立方根成直線關(guān)系的一段快速生長時期。一段快速生長時期。33絲狀真菌的生長曲線絲狀真菌的生長曲線341 1、分批培養(yǎng)（、分批培養(yǎng)（batch culturebatch culture） ：將微將微生物置于一定容積的定量的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培生物置于一定容積的定量的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)基一次性加入。不再補充和更換，最后一次養(yǎng)基一次性加入。不再補充和更換，最后一次性收獲。性收獲。 2 2、連續(xù)培養(yǎng)（、連續(xù)培養(yǎng)（continuous culturecontinuous culture） ：

17、在在微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營微生物培養(yǎng)的過程中，不斷地供給新鮮的營養(yǎng)物質(zhì)，同時排除含菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵養(yǎng)物質(zhì)，同時排除含菌體及代謝產(chǎn)物的發(fā)酵液，讓培養(yǎng)的微生物長時間地處于對數(shù)生長液，讓培養(yǎng)的微生物長時間地處于對數(shù)生長期，以利于微生物的增殖速度和代謝活性處期，以利于微生物的增殖速度和代謝活性處于某種穩(wěn)定狀態(tài)。于某種穩(wěn)定狀態(tài)。( (一一) )基本概念基本概念353 3、生長曲線生長曲線(growth curve)(growth curve)：定量描述液體：定量描述液體培養(yǎng)基中微生物群體生長規(guī)律的實驗曲線。培養(yǎng)基中微生物群體生長規(guī)律的實驗曲線。 細菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時取樣

18、測定細胞數(shù)細菌接種到定量的液體培養(yǎng)基中，定時取樣測定細胞數(shù)量，以培養(yǎng)時間為橫座標，以菌數(shù)為縱座標作圖，得到的量，以培養(yǎng)時間為橫座標，以菌數(shù)為縱座標作圖，得到的一條反映細菌在整個培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。一條反映細菌在整個培養(yǎng)期間菌數(shù)變化規(guī)律的曲線。36 ( (二二) )生長曲線生長曲線 細菌的生長繁殖期可細分為細菌的生長繁殖期可細分為6 6個時期：個時期：停停滯期滯期( (適應期適應期) )、加速期、加速期、對數(shù)期對數(shù)期、減速期、減速期、靜止期靜止期及及衰亡期衰亡期。由于加速期和減速期歷時。由于加速期和減速期歷時都很短，可把加速期并入停滯期，把減速期都很短，可把加速期并入停滯期，把減速期并入

19、靜止期。因此，細菌的生長繁殖可粗分并入靜止期。因此，細菌的生長繁殖可粗分為為4 4個時期。個時期。 37一條典型的生長曲線至少可以分為 停滯期停滯期，對數(shù)期對數(shù)期，穩(wěn)定期穩(wěn)定期和和衰亡期衰亡期等四個生長時期。381 1、停滯期停滯期(lag phase)(lag phase)，又稱延滯期，調(diào)整期，又稱延滯期，調(diào)整期或適應期或適應期 (1) (1) 定義定義 指少量單細胞微指少量單細胞微生物接種到新鮮培養(yǎng)生物接種到新鮮培養(yǎng)液中后，在開始培養(yǎng)液中后，在開始培養(yǎng)的一段時間內(nèi)，因代的一段時間內(nèi)，因代謝系統(tǒng)適應新環(huán)境的謝系統(tǒng)適應新環(huán)境的需要，細胞數(shù)目沒有需要，細胞數(shù)目沒有增加的一段時間。增加的一段時間。

20、 細細 菌菌 緩緩 數(shù)數(shù) 慢慢 目目 期期 的的 對對 數(shù)數(shù) 值值 0時間時間t39(2)(2)特點特點 v生長速率常數(shù)為零生長速率常數(shù)為零 v細胞形態(tài)變大或增長，許多桿菌可長成絲狀；細胞形態(tài)變大或增長，許多桿菌可長成絲狀； v細胞內(nèi)的細胞內(nèi)的RNARNA尤其是尤其是rRNArRNA含量增高，原生質(zhì)呈嗜含量增高，原生質(zhì)呈嗜堿性；堿性； v合成代謝十分活躍，核糖體、酶類和合成代謝十分活躍，核糖體、酶類和ATPATP的合成的合成加速，易產(chǎn)生各種誘導酶；加速，易產(chǎn)生各種誘導酶； v對外界不良條件如對外界不良條件如NaClNaCl溶液濃度、溫度和抗生素溶液濃度、溫度和抗生素等理、化因素反應敏感。等理、

21、化因素反應敏感。 40細胞處于活躍生長中，只是分裂遲緩細胞處于活躍生長中，只是分裂遲緩在此階段后期，少數(shù)細胞開始分裂，曲線略有上升。在此階段后期，少數(shù)細胞開始分裂，曲線略有上升。41(3)(3)影響停滯期長短的因素影響停滯期長短的因素 菌種菌種 接種齡：指接種物或種子的生長年齡，接種齡：指接種物或種子的生長年齡，亦即它生長到生長曲線上哪一階段時用亦即它生長到生長曲線上哪一階段時用來作種子的。來作種子的。 這是指某一群體的生理年齡。這是指某一群體的生理年齡。實驗證明實驗證明，如，如果以對數(shù)期接種齡的種子接種，則子代培養(yǎng)物果以對數(shù)期接種齡的種子接種，則子代培養(yǎng)物的停滯期就短；反之，如以停滯期或衰亡

22、期的的停滯期就短；反之，如以停滯期或衰亡期的種子接種，則子代培養(yǎng)物的延滯期就長；如果種子接種，則子代培養(yǎng)物的延滯期就長；如果以穩(wěn)定期的種子接種，則停滯期居中。以穩(wěn)定期的種子接種，則停滯期居中。 42 接種到營養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基中的接種到營養(yǎng)豐富的天然培養(yǎng)基中的微生物，要比接種到營養(yǎng)單調(diào)的組合微生物，要比接種到營養(yǎng)單調(diào)的組合培養(yǎng)基中的停滯期短。培養(yǎng)基中的停滯期短。 接種量：一般來接種量：一般來說，接種量大，則停說，接種量大，則停滯期短，反之則長，滯期短，反之則長，見右圖。見右圖。 43 由于接種到新鮮培養(yǎng)液的種子細胞中，由于接種到新鮮培養(yǎng)液的種子細胞中，一時還缺乏分解或催化有關(guān)底物的酶或輔一時還

23、缺乏分解或催化有關(guān)底物的酶或輔酶，或是缺乏充足的中間代謝物。酶，或是缺乏充足的中間代謝物。 為產(chǎn)生誘導酶或合成有關(guān)的中間代謝物，為產(chǎn)生誘導酶或合成有關(guān)的中間代謝物，就需要有一段用于適應的時間，此即停滯就需要有一段用于適應的時間，此即停滯期。期。 (4)為什么會出現(xiàn)停滯為什么會出現(xiàn)停滯期呢？期呢？44在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短停滯期：在發(fā)酵工業(yè)上需設(shè)法盡量縮短停滯期：(5) (5) 對生產(chǎn)指導的意義對生產(chǎn)指導的意義? ?增加接種量；（群體優(yōu)勢增加接種量；（群體優(yōu)勢-適應性增強）適應性增強）采用對數(shù)生長期的健壯菌種；采用對數(shù)生長期的健壯菌種；調(diào)整培養(yǎng)基的成分，使種子培養(yǎng)基與發(fā)酵調(diào)整培養(yǎng)基的成分，使

24、種子培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基相近培養(yǎng)基相近; ;選用繁殖快的菌種。選用繁殖快的菌種。 45A 在實際工作中如接種菌種在實際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設(shè)施，投以啟動新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時，接種的細菌加新鮮污泥時，接種的細菌不習慣于新環(huán)境，會出現(xiàn)或不習慣于新環(huán)境，會出現(xiàn)或長或短的遲緩期，遲緩期的長或短的遲緩期，遲緩期的出現(xiàn)會增加操作時間，降低出現(xiàn)會增加操作時間，降低工作效率。工作效率。采用處于采用處于高效菌群對數(shù)期高效菌群對數(shù)期的菌種的菌種、增大接種、增大接種量、量、盡量保持盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件一致一致等方法來縮短或消除遲緩期等方法來縮短或消除遲

25、緩期462 2、指數(shù)期指數(shù)期(exponential phase)(exponential phase)又稱對數(shù)期又稱對數(shù)期(logarithmic phase) (logarithmic phase) (1) (1) 定義定義 指在生長曲線中，指在生長曲線中，緊接著停滯期的一段緊接著停滯期的一段細胞數(shù)以幾何級數(shù)增細胞數(shù)以幾何級數(shù)增長的時期。長的時期。 細細菌菌 數(shù)數(shù) 目目 的的 對對 對對 數(shù)數(shù) 數(shù)數(shù) 期期值值0時間時間t 47(2) (2) 特點特點 q生長速率常數(shù)生長速率常數(shù)R R最大最大，因而細胞每分裂，因而細胞每分裂一次所需時間一次所需時間代時代時(generation (gener

26、ation timetime，G G，又稱世代時間或增代時間，又稱世代時間或增代時間) )或原或原生質(zhì)增加一倍所需的倍增時間生質(zhì)增加一倍所需的倍增時間(doubling (doubling time)time)最短最短； q細胞進行平衡生長細胞進行平衡生長(balanced growth)(balanced growth)，故，故菌體各部分的成分十分均勻菌體各部分的成分十分均勻； q酶系活躍，代謝旺盛酶系活躍，代謝旺盛。 48(3)(3)指數(shù)期中指數(shù)期中3 3個重要參數(shù)個重要參數(shù) 繁殖代數(shù)繁殖代數(shù)(n) (n) 從圖從圖5-2-35-2-3可看出，可看出，x x2 2x x1 1.2.2n n

27、 ，以代數(shù)式表示：，以代數(shù)式表示：lgxlgx2 2lgxlgx1 1+nlg2 +nlg2 )lg(lg322. 32lglglg1212xxxxn所以所以: : 49生長速率常數(shù)生長速率常數(shù)(R) (R) 按前述生長速率常數(shù)的定義可知，按前述生長速率常數(shù)的定義可知， 121212)lg(lg322. 3ttxxttnR50代時代時(G) (G) 按前述平均代時的定義可知按前述平均代時的定義可知, , )lg(lg322. 311212xxttRG51(4)(4)影響指數(shù)期微生物代時長短的因素影響指數(shù)期微生物代時長短的因素 菌種：不同菌種其代時差別極大，菌種：不同菌種其代時差別極大，Esch

28、erichia coli. Escherichia coli. 為為12.5-17min12.5-17min；Bacillus Bacillus subtilis(subtilis(枯草芽孢桿菌枯草芽孢桿菌) )為為26-32min26-32min。 營養(yǎng)成分：同一種微生物，在營養(yǎng)豐富的培營養(yǎng)成分：同一種微生物，在營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基上生長時，其代時較短，反之則長。養(yǎng)基上生長時，其代時較短，反之則長。 52營養(yǎng)物濃度：營養(yǎng)物的濃度既可影響微生物的營養(yǎng)物濃度：營養(yǎng)物的濃度既可影響微生物的生長速率，又可影響它的生長總量。只有在營養(yǎng)生長速率，又可影響它的生長總量。只有在營養(yǎng)物濃度很低物濃度很低(0.1-

29、0.2mg/mL)(0.1-0.2mg/mL)時，才會影響微生物時，才會影響微生物的生長速率。的生長速率。隨著其濃度逐漸提高隨著其濃度逐漸提高(2.0-8.0mg/mL)(2.0-8.0mg/mL)，生長速率，生長速率不受影響，而僅影響到最終的菌體產(chǎn)量。如進一步提高濃度，則已不不受影響，而僅影響到最終的菌體產(chǎn)量。如進一步提高濃度，則已不再影響生長速率和菌體產(chǎn)量了。凡處于較低濃度范圍內(nèi)可影響生長速再影響生長速率和菌體產(chǎn)量了。凡處于較低濃度范圍內(nèi)可影響生長速率和菌體產(chǎn)量的某營養(yǎng)物，就稱率和菌體產(chǎn)量的某營養(yǎng)物，就稱生長限制因子生長限制因子(growth-limited (growth-limited

30、 factor)factor)。 53溫 度 /代 時 /m in溫 度 /代 時 /m in108603522151204017.520904520254047.5773029培養(yǎng)溫度：溫度對微生物的生長速率有明顯培養(yǎng)溫度：溫度對微生物的生長速率有明顯的影響，見下表。的影響，見下表。 E.Coli 在不同溫度下的代時在不同溫度下的代時54 (5) (5)應用意義應用意義 由于此時期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用由于此時期的菌種比較健壯，生產(chǎn)上用作接種的最佳菌齡；作接種的最佳菌齡；發(fā)酵工業(yè)上發(fā)酵工業(yè)上盡量延長該期盡量延長該期，以達到較高，以達到較高的菌體密度的菌體密度; ;食品工業(yè)上盡量使有害微生物

31、不能進入食品工業(yè)上盡量使有害微生物不能進入此期此期; ;是生理代謝及遺傳研究或進行染色、形是生理代謝及遺傳研究或進行染色、形態(tài)觀察等的良好材料。態(tài)觀察等的良好材料。553 3、穩(wěn)定期、穩(wěn)定期(stationary phase)，又稱恒定期或最高生長期 細細 菌菌 緩緩 數(shù)數(shù) 慢慢 目目 期期 的的 對對 穩(wěn)定期穩(wěn)定期 對對 數(shù)數(shù) 衰老期衰老期 數(shù)數(shù) 期期 值值 0 t 時間時間56(1)(1)特點特點 生長速率常數(shù)生長速率常數(shù)R R等于零等于零，即處于新繁殖的細胞，即處于新繁殖的細胞數(shù)和衰亡的細胞數(shù)相等，或正生長與負生長的動態(tài)平數(shù)和衰亡的細胞數(shù)相等，或正生長與負生長的動態(tài)平衡中。衡中。這時的菌

32、體產(chǎn)量達到了最高點這時的菌體產(chǎn)量達到了最高點，且菌體且菌體產(chǎn)量與營養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出有規(guī)律的比例產(chǎn)量與營養(yǎng)物質(zhì)的消耗間呈現(xiàn)出有規(guī)律的比例關(guān)系關(guān)系。這一關(guān)系可用生長產(chǎn)量常數(shù)。這一關(guān)系可用生長產(chǎn)量常數(shù)Y(Y(或稱生長得率，或稱生長得率，growth yield)growth yield)來表示：來表示： 。上式中，。上式中，x x為穩(wěn)定為穩(wěn)定期的細胞干重期的細胞干重(g/mL(g/mL培養(yǎng)液培養(yǎng)液) )，x x0 0則為剛接種時的細胞則為剛接種時的細胞干重，干重，c c0 0為限制性營養(yǎng)物的最初濃度為限制性營養(yǎng)物的最初濃度(g/mL)(g/mL)，c c為穩(wěn)定為穩(wěn)定期時限制性營養(yǎng)物的濃度期時限制

33、性營養(yǎng)物的濃度( (由于計算由于計算Y Y時必須有一限制時必須有一限制性營養(yǎng)物，所有性營養(yǎng)物，所有c c應等于零應等于零) )。0000cxxccxxY57細胞內(nèi)細胞內(nèi)開始積聚開始積聚糖原、異染顆粒和脂肪等糖原、異染顆粒和脂肪等內(nèi)內(nèi)含物含物；芽孢桿菌一般在這時開始形成芽孢芽孢桿菌一般在這時開始形成芽孢；有；有的微生物在這時開始以初生代謝物的微生物在這時開始以初生代謝物(primary (primary metabolism)metabolism)作前體，通過復雜的次生代謝途徑作前體，通過復雜的次生代謝途徑合成合成抗生素等抗生素等對人類有用的各種次生代謝物對人類有用的各種次生代謝物(second

34、ary metabolism)(secondary metabolism)。所以，次生代謝物。所以，次生代謝物又稱穩(wěn)定期產(chǎn)物又稱穩(wěn)定期產(chǎn)物(idiolites)(idiolites)。 微生物的次生代謝物是指某些微生物生長到穩(wěn)定期前后，以結(jié)構(gòu)簡單、代謝途徑明確、產(chǎn)量較大的初生代謝物作前體，通過復雜的次生代謝途徑所合成的各種結(jié)構(gòu)復雜的化合物。 58(2)(2)穩(wěn)定期到來的原因穩(wěn)定期到來的原因 營養(yǎng)物尤其是生長限制因子的耗盡；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)，如營養(yǎng)物的比例失調(diào)，如C/NC/N比不合適等；比不合適等；酸、醇、毒素或酸、醇、毒素或H H2 2O O2 2等有毒有害物

35、的累積；等有毒有害物的累積； pHpH、EhEh等物理化學條件越來越不適宜等。等物理化學條件越來越不適宜等。 59(3)(3)對生產(chǎn)實踐的指導意義對生產(chǎn)實踐的指導意義 對以生產(chǎn)菌體或與菌體生長相平行的代謝產(chǎn)對以生產(chǎn)菌體或與菌體生長相平行的代謝產(chǎn)物物(SCP(SCP、乳酸等、乳酸等) )為目的的某些發(fā)酵生產(chǎn)來說，為目的的某些發(fā)酵生產(chǎn)來說，穩(wěn)定期是最佳收獲期穩(wěn)定期是最佳收獲期。 對維生素、堿基、氨基酸等物質(zhì)進行生物測定對維生素、堿基、氨基酸等物質(zhì)進行生物測定(bioassay)(bioassay)來說，來說，穩(wěn)定期是最佳測定時期穩(wěn)定期是最佳測定時期； 通過對穩(wěn)定期到來原因的研究，促進了連續(xù)培通過對

36、穩(wěn)定期到來原因的研究，促進了連續(xù)培養(yǎng)原理的提出和工藝技術(shù)的創(chuàng)建。養(yǎng)原理的提出和工藝技術(shù)的創(chuàng)建。 604 4、衰亡期、衰亡期(decline phase或death phase) (1)(1)特點特點 微生物的個體死亡速度超過新生速度，整個群體呈微生物的個體死亡速度超過新生速度，整個群體呈現(xiàn)負生長狀態(tài)現(xiàn)負生長狀態(tài)(R(R為負值為負值) )； 細菌形態(tài)發(fā)生多形化，如發(fā)生膨大或不規(guī)則的退化細菌形態(tài)發(fā)生多形化，如發(fā)生膨大或不規(guī)則的退化形態(tài)；形態(tài)； 有的微生物因蛋白水解酶活力的增強而發(fā)生自溶有的微生物因蛋白水解酶活力的增強而發(fā)生自溶(autolysis)(autolysis)； 61有的微生物在這期會進

37、一步合成或釋放有的微生物在這期會進一步合成或釋放出對人類有益的抗生素等次生代謝物；出對人類有益的抗生素等次生代謝物； 芽孢桿菌中，往往在此期釋放芽孢。芽孢桿菌中，往往在此期釋放芽孢。 62(2)(2)產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 外界環(huán)境對繼續(xù)生長越來越外界環(huán)境對繼續(xù)生長越來越不利，從而引起細胞內(nèi)的分解不利，從而引起細胞內(nèi)的分解代謝明顯超過合成代謝，繼而代謝明顯超過合成代謝，繼而導致大量菌體死亡。導致大量菌體死亡。 63n如果把地球看作是封閉的間歇式培養(yǎng)基，人類看作是細如果把地球看作是封閉的間歇式培養(yǎng)基，人類看作是細菌，人口若不加控制，必將經(jīng)歷由于資源枯竭，污染物菌，人口若不加控制，必將經(jīng)歷由于資源枯竭，

38、污染物遍地而引發(fā)的大滅絕遍地而引發(fā)的大滅絕。64 ( (三三) )微生物的連續(xù)培養(yǎng)微生物的連續(xù)培養(yǎng) 1 1、分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)的關(guān)系、分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)的關(guān)系2 2、連續(xù)培養(yǎng)的類型、連續(xù)培養(yǎng)的類型 3 3、恒濁器與恒化器、恒濁器與恒化器 65指數(shù)期后期指數(shù)期后期1 1、分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)的關(guān)系、分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)的關(guān)系66按 控 制 方式 分內(nèi) 控 制 (控 制 菌 體密 度 )：恒濁 器外控 制 (控 制 培 養(yǎng) 液流 速 或R)：恒化器按 培 養(yǎng) 器 串聯(lián)級 數(shù)分單級 連 續(xù) 培 養(yǎng) 器多級 連 續(xù) 培 養(yǎng) 器按 細 胞狀態(tài)分一 般連 續(xù) 培 養(yǎng) 器固 定化細 胞連 續(xù) 培 養(yǎng) 器按 用

39、途分實 驗 室 科 研 用 ：連 續(xù) 培 養(yǎng) 器大型連 續(xù) 發(fā)酵罐發(fā)酵生 產(chǎn)用 ：連續(xù)培養(yǎng)器2 2、連續(xù)培養(yǎng)器的類型、連續(xù)培養(yǎng)器的類型 67 連連 續(xù)續(xù) 培培 養(yǎng)養(yǎng) 法法 裝裝 置置68(1)(1)恒濁器恒濁器(trubidostat)(trubidostat) 3 3、恒濁器與恒化器、恒濁器與恒化器 這是一種根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的這是一種根據(jù)培養(yǎng)器內(nèi)微生物的生長密度生長密度，并并借光電控制系統(tǒng)借光電控制系統(tǒng)測定培養(yǎng)液濁度的方式來測定培養(yǎng)液濁度的方式來控制培養(yǎng)液流速，以獲得控制培養(yǎng)液流速，以獲得菌體密度高菌體密度高，生長生長速度恒定速度恒定的微生物細胞的連續(xù)培養(yǎng)器。的微生物細胞的連續(xù)培養(yǎng)器。 生

40、產(chǎn)實踐上，利用恒濁器類型的連續(xù)發(fā)酵器，生產(chǎn)實踐上，利用恒濁器類型的連續(xù)發(fā)酵器，可可獲得大量菌體獲得大量菌體或或與菌體生長相平行的某些代與菌體生長相平行的某些代謝產(chǎn)物謝產(chǎn)物( (如乳酸、乙醇等如乳酸、乙醇等) )。 69(2)(2)恒化器恒化器(chemostat(chemostat或或bactogen) bactogen) 與恒濁器比較，恒化器是一種設(shè)法使與恒濁器比較，恒化器是一種設(shè)法使培養(yǎng)培養(yǎng)液的流速保持不變液的流速保持不變，并使微生物始終在低于，并使微生物始終在低于其最高生長速率的條件下進行生長繁殖的連其最高生長速率的條件下進行生長繁殖的連續(xù)培養(yǎng)裝置。續(xù)培養(yǎng)裝置。 這是通過這是通過控制某一

41、營養(yǎng)物濃度控制某一營養(yǎng)物濃度，使其始終，使其始終成為成為生長限制因子生長限制因子的條件下達到的。因而可的條件下達到的。因而可稱為外控制式的連續(xù)培養(yǎng)裝置。稱為外控制式的連續(xù)培養(yǎng)裝置。70 在恒化器中，一方面在恒化器中，一方面菌體密度菌體密度會隨時會隨時間的增長而間的增長而增高增高；另一方面，；另一方面，限制因子的限制因子的濃度濃度又會隨時間的增長而又會隨時間的增長而降低降低，兩者相互，兩者相互作用的結(jié)果，出現(xiàn)微生物的生長速率正好作用的結(jié)果，出現(xiàn)微生物的生長速率正好與恒速流入的新鮮培養(yǎng)基流速與恒速流入的新鮮培養(yǎng)基流速相平衡相平衡。這。這樣，既可獲得一定生長速率的均一菌體，樣，既可獲得一定生長速率的

42、均一菌體，又可獲得雖低于最高菌體產(chǎn)量，卻能保持又可獲得雖低于最高菌體產(chǎn)量，卻能保持穩(wěn)定菌體密度的菌體。穩(wěn)定菌體密度的菌體。71恒化連續(xù)培養(yǎng)恒化連續(xù)培養(yǎng)72 恒化連續(xù)培養(yǎng)法尤其適用于恒化連續(xù)培養(yǎng)法尤其適用于污污( (廢廢) )水生物處理水生物處理。 除了序批式間歇曝氣器除了序批式間歇曝氣器(SBR)(SBR)法外，法外，其余的污水生物處理法均采用恒化其余的污水生物處理法均采用恒化連續(xù)培養(yǎng)。連續(xù)培養(yǎng)。 73（a)a) 恒化培養(yǎng)系統(tǒng)；恒化培養(yǎng)系統(tǒng)； (b)(b)恒濁培養(yǎng)系統(tǒng)；恒濁培養(yǎng)系統(tǒng)； 1.1.無菌培養(yǎng)基儲存容器；無菌培養(yǎng)基儲存容器；2.2.流速控制閥；流速控制閥；3.3.培養(yǎng)室；培養(yǎng)室；4.4

43、.排出管；排出管；5.5.光源；光源；6.6.光電池；光電池；7.7.流出液流出液74(3)(3)恒濁器與恒化器比較恒濁器與恒化器比較 裝置控制對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基流速生長速率產(chǎn)物應用范圍恒濁器菌體密度(內(nèi)控制)無限制生長因子不恒定最高速率大量菌體或與菌體相平行的代謝產(chǎn)物生產(chǎn)為主恒化器培養(yǎng)基流速(外控制)有限制生長因子恒定低于最高速率不同生長速率的菌體實驗室為主相對于食品工業(yè)或發(fā)酵工業(yè)而言75三、細菌生長曲線在污水微生物處理中的應用 活性污泥中的微生物生長規(guī)律，活性污泥中的微生物生長規(guī)律，一般將其劃分為一般將其劃分為3 3個階段：個階段：生長上生長上升階段升階段、生長下降階段生長下降階段和和內(nèi)源呼

44、內(nèi)源呼吸階段吸階段。76連續(xù)生物處理中的細菌狀態(tài)表連續(xù)生物處理中的細菌狀態(tài)表 細菌的生細菌的生長階段長階段應用舉例應用舉例特點特點停滯期停滯期無無連續(xù)化穩(wěn)定操作中沒有這一階段連續(xù)化穩(wěn)定操作中沒有這一階段對數(shù)生長期對數(shù)生長期高負荷活性污高負荷活性污泥法泥法( (大部分區(qū)域大部分區(qū)域) )穩(wěn)定期穩(wěn)定期生物膜法生物膜法常規(guī)活性污泥法常規(guī)活性污泥法 ( (大部分區(qū)域大部分區(qū)域) )生長繁殖快，代謝活力強，能大量生長繁殖快，代謝活力強，能大量去除廢水中有機物。去除廢水中有機物。（缺點是細菌缺點是細菌表面的表面的粘液層和莢膜尚未形成粘液層和莢膜尚未形成，運，運動很活躍，不易自行凝聚成菌膠動很活躍，不易自行

45、凝聚成菌膠團，團，沉淀性能差沉淀性能差，致使出水水質(zhì)有，致使出水水質(zhì)有機物濃度相對較高機物濃度相對較高）衰亡期衰亡期低濃度污水延時低濃度污水延時曝氣曝氣法法污泥的厭氧消化污泥的厭氧消化營養(yǎng)物濃度過低，難以滿足其他階營養(yǎng)物濃度過低，難以滿足其他階段細菌的生長需要段細菌的生長需要雖然比對數(shù)生長期的差，但仍有相雖然比對數(shù)生長期的差，但仍有相當?shù)拇x活力，細菌體內(nèi)積累了大當?shù)拇x活力，細菌體內(nèi)積累了大量貯存物，如異染粒、聚量貯存物，如異染粒、聚羥基羥基丁酸等，體表的粘液層和莢膜強化丁酸等，體表的粘液層和莢膜強化了細菌的生物吸附能力，了細菌的生物吸附能力，自我絮自我絮凝、聚合能力強，在二沉池中泥水凝、聚

46、合能力強，在二沉池中泥水分離效果好，分離效果好，出水水質(zhì)好出水水質(zhì)好。771 1、廢水生物處理中的應用、廢水生物處理中的應用 常規(guī)活性污泥法常規(guī)活性污泥法：利用生長下降階段，包括減速期、：利用生長下降階段，包括減速期、靜止期的微生物。靜止期的微生物。 生物吸附法生物吸附法：生長下降階段：生長下降階段( (靜止期靜止期) )的微生物；的微生物； 高負荷活性污泥法高負荷活性污泥法：生長上升階段：生長上升階段( (對數(shù)期對數(shù)期) )和生長和生長下降階段下降階段( (減速期減速期) )的微生物；的微生物； 延時曝氣法延時曝氣法：內(nèi)源呼吸階段：內(nèi)源呼吸階段( (衰亡期衰亡期) )微生物微生物( (用于用

47、于有機物含量低，有機物含量低，BODBOD5 5與與CODCOD比值小于比值小于0.30.3，可生化性，可生化性差的廢水差的廢水) )。 782 2、常規(guī)活性污泥法不利用對數(shù)生、常規(guī)活性污泥法不利用對數(shù)生長期而利用長期而利用靜止期靜止期微生物的原因微生物的原因 (1)(1)對數(shù)生長期對數(shù)生長期的微生物生長繁殖快，代謝活力的微生物生長繁殖快，代謝活力強，能大量去除廢水中有機物。盡管微生物對強，能大量去除廢水中有機物。盡管微生物對有機物的去除能力很高，但相應有機物的去除能力很高，但相應要求進水有機要求進水有機物濃度高物濃度高，則出水有機物的絕對值也相應提高，則出水有機物的絕對值也相應提高，不易達到

48、排放標準不易達到排放標準； (2) (2) 對數(shù)生長期對數(shù)生長期的微生物生長繁殖旺盛，細胞的微生物生長繁殖旺盛，細胞表面的表面的粘液層和莢膜尚未形成粘液層和莢膜尚未形成，運動很活躍，運動很活躍，不易自行凝聚成菌膠團不易自行凝聚成菌膠團，沉淀性差沉淀性差，致使出水，致使出水水質(zhì)差；水質(zhì)差； 79（3 3）處于）處于靜止期靜止期的微生物代謝活力雖然比對數(shù)的微生物代謝活力雖然比對數(shù)生長期的差，但生長期的差，但仍有相當?shù)拇x活力仍有相當?shù)拇x活力，去除有，去除有機物的效果仍然較好。其最大特點是積累了大機物的效果仍然較好。其最大特點是積累了大量貯存物，如異染粒、量貯存物，如異染粒、PHBPHB、粘液層和

49、莢膜等，、粘液層和莢膜等，強化了微生物的生物吸附能力，強化了微生物的生物吸附能力，自我絮凝、聚自我絮凝、聚合能力強合能力強，在二沉池中泥水分離效果好，出水，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。水質(zhì)好。 803 3、延時曝氣法利用、延時曝氣法利用衰亡期衰亡期微生物的原因微生物的原因 低濃度有機物滿足不了靜止期微生物低濃度有機物滿足不了靜止期微生物的營養(yǎng)要求，處理效果不會好。若采用的營養(yǎng)要求，處理效果不會好。若采用延時曝氣法（通常在延時曝氣法（通常在8h8h以上），延長水以上），延長水力停留時間，以增大進水量，提高有機力停留時間，以增大進水量，提高有機負荷，滿足微生物的營養(yǎng)要求，從而取負荷，滿足

50、微生物的營養(yǎng)要求，從而取得較好的處理效果。得較好的處理效果。 81 又稱完全氧化活性污泥法，為長時間曝氣的活性污泥法。采用低負荷方式運行，去除率高，污泥量少；同時由于曝氣時間較長，一般都會有硝化作用發(fā)生。延時曝氣法 其缺點是占地面積大，曝氣量大，運行時曝氣池內(nèi)的活性污泥易產(chǎn)生部分老化現(xiàn)象而導致二沉池出水飄泥。 825-3 微生物的生存因子 83一、溫度二、pH 三、氧化還原電位(Eh) 四、溶解氧 五、太陽輻射 六、水的活度與滲透壓 七、表面張力 微生物的生存因子微生物的生存因子84一、溫度 由于微生物的生命活動都是由一系由于微生物的生命活動都是由一系列生物化學反應組成的，而這些反應受列生物化

51、學反應組成的，而這些反應受溫度影響又極其明顯，故溫度成了影響溫度影響又極其明顯，故溫度成了影響微生物生長繁殖的最重要因素之一。微生物生長繁殖的最重要因素之一。 851 1、生長溫度三基點、生長溫度三基點 任何微生物的生長溫度盡管有寬有窄，任何微生物的生長溫度盡管有寬有窄，但總有但總有最低生長溫度最低生長溫度、最適生長溫度最適生長溫度和和最高生長溫度最高生長溫度這三個重要指標，這就是這三個重要指標，這就是微生物生長溫度三基點微生物生長溫度三基點(three cardinal (three cardinal point)point)。 86o處于最適生長溫度時，生長速度最快，處于最適生長溫度時，生

52、長速度最快，代時最短。代時最短。 o超過最低生長溫度時，微生物不生長，超過最低生長溫度時，微生物不生長，溫度過低，甚至會死亡。溫度過低，甚至會死亡。 o超過最高生長溫度時，微生物不生長，超過最高生長溫度時，微生物不生長，溫度過高，甚至會死亡。溫度過高，甚至會死亡。872 2、微生物四個類型、微生物四個類型 根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，根據(jù)微生物的最適生長溫度的不同，可將微生物劃為可將微生物劃為4 4個類型個類型嗜熱微生物嗜熱微生物嗜冷微生物嗜冷微生物 嗜中溫微生物嗜中溫微生物 超嗜熱微生物超嗜熱微生物P122883 3、溫度對微生物生長的影響機理、溫度對微生物生長的影響機理影響酶活性，影響

53、酶促反應速率；影響酶活性，影響酶促反應速率； 影響細胞膜的流動性，溫度高，流動性大，影響細胞膜的流動性，溫度高，流動性大，有利于物質(zhì)的運輸（吸收與代謝產(chǎn)物的分有利于物質(zhì)的運輸（吸收與代謝產(chǎn)物的分泌）；泌）； 影響物質(zhì)的溶解度，對生長有影響。影響物質(zhì)的溶解度，對生長有影響。894 4、微生物在高溫下能生長的原因、微生物在高溫下能生長的原因酶蛋白及核糖體有較強的抗熱性酶蛋白及核糖體有較強的抗熱性 核酸具有較高的熱穩(wěn)定性（核酸中核酸具有較高的熱穩(wěn)定性（核酸中G+CG+C含含量高（量高（tRNAtRNA） 細胞膜中飽和脂肪酸含量高，較高溫度下細胞膜中飽和脂肪酸含量高，較高溫度下能維持正常的液晶狀態(tài)。能

54、維持正常的液晶狀態(tài)。904 4、嗜冷微生物在低溫下生長的機理、嗜冷微生物在低溫下生長的機理它們體內(nèi)的酶能在低溫下有效地催化，在高它們體內(nèi)的酶能在低溫下有效地催化，在高溫下酶活喪失；溫下酶活喪失； 細胞膜中的不飽和脂肪酸含量高，低溫下也細胞膜中的不飽和脂肪酸含量高，低溫下也能保持半流動狀態(tài)，可以進行物質(zhì)的傳遞。能保持半流動狀態(tài)，可以進行物質(zhì)的傳遞。915 5、廢水生物處理中微生物的適宜溫度、廢水生物處理中微生物的適宜溫度在在3030左右左右 微 生 物假 單 胞 菌硫 氰 氧 化桿 菌維 氏 硝 化桿 菌硝 化 球 菌屬亞 硝 化 球菌 屬動 膠 菌 團溫 度 范 圍25 3527 3310 3

55、715 302 3010 45最 適 溫 度3028 3325 3020 2528 30表表5-3-1 5-3-1 廢水生物處理中幾種細菌所適應的廢水生物處理中幾種細菌所適應的溫度范圍和最適溫度溫度范圍和最適溫度() () 92二、pH 1 1、各類微生物的最適、各類微生物的最適pH pH (1)(1)細菌：一般要求在中性和偏堿性，某些細菌，如細菌：一般要求在中性和偏堿性，某些細菌，如氧化硫硫桿菌和極端嗜酸菌，需在酸性環(huán)境中生活，氧化硫硫桿菌和極端嗜酸菌，需在酸性環(huán)境中生活，其最適其最適pHpH為為3 3，在，在pH1.5pH1.5時仍可生活。時仍可生活。(2)(2)放線菌：在中性和偏堿性環(huán)境

56、中生活，放線菌：在中性和偏堿性環(huán)境中生活，pHpH以以7.57.58.08.0為最適宜。為最適宜。(3)(3)酵母菌和霉菌：酸性和偏堿性環(huán)境，最適酵母菌和霉菌：酸性和偏堿性環(huán)境，最適pH3pH36 6，有的在有的在5 56 6，其生長極限在，其生長極限在1.51.51010之間。之間。932 2、過高或過低、過高或過低pHpH對微生物不利對微生物不利 (1) pH(1) pH改變，引起改變，引起微生物體表面的電荷微生物體表面的電荷改變，進而改變，進而影響微生物對營養(yǎng)物的吸收；影響微生物對營養(yǎng)物的吸收；(2)pH(2)pH還可影響還可影響培養(yǎng)基中有機化合物的離子化作用培養(yǎng)基中有機化合物的離子化作

57、用，從而對微生物有間接影響從而對微生物有間接影響( (改變環(huán)境中營養(yǎng)物可給改變環(huán)境中營養(yǎng)物可給性和有害物質(zhì)毒性性和有害物質(zhì)毒性) )；(3)(3)酶酶只有在最適宜的只有在最適宜的pHpH時才能發(fā)揮其最大活性，時才能發(fā)揮其最大活性，不適宜的不適宜的pHpH值使酶的活性降低；進而影響微生物細值使酶的活性降低；進而影響微生物細胞內(nèi)生物化學過程，甚至直接破壞微生物細胞。胞內(nèi)生物化學過程，甚至直接破壞微生物細胞。(4)(4)過高或過低的過高或過低的pHpH值都值都降低微生物對高溫的抵抗降低微生物對高溫的抵抗能力能力。943 3、污水處理中的微生物、污水處理中的微生物 凈化污凈化污( (廢廢) )水的微生

58、物適應水的微生物適應pHpH變化的能力變化的能力比較強，曝氣池中比較強，曝氣池中pHpH維持在維持在6.56.58.58.5均可均可原因：原因：pHpH在在6.56.5以下的酸性環(huán)境不利于細菌和原以下的酸性環(huán)境不利于細菌和原生動物生長，尤其對菌膠團細菌不利。生動物生長，尤其對菌膠團細菌不利。相反相反，對霉菌及酵母菌有利。如果活性污泥中有大量對霉菌及酵母菌有利。如果活性污泥中有大量霉菌繁殖，由于多數(shù)霉菌不像細菌那樣分泌粘霉菌繁殖，由于多數(shù)霉菌不像細菌那樣分泌粘性物質(zhì)于細胞外，就會降低活性污泥的吸附能性物質(zhì)于細胞外，就會降低活性污泥的吸附能力，其絮凝性能較差，結(jié)構(gòu)松散不易沉降，處力，其絮凝性能較差

59、，結(jié)構(gòu)松散不易沉降，處理效果下降，甚至導致活性污泥絲狀膨脹。理效果下降，甚至導致活性污泥絲狀膨脹。95三、氧化還原電位(Eh) 1 1、氧化還原電位、氧化還原電位 氧化環(huán)境具有正電位，還原環(huán)境具有負氧化環(huán)境具有正電位，還原環(huán)境具有負電位電位。自然界中，。自然界中，EhEh上限上限+820mV(+820mV(富氧環(huán)富氧環(huán)境境) )，EhEh下限下限400mV(400mV(富氫環(huán)境富氫環(huán)境) )。 962 2、各種微生物要求的氧化還原電位、各種微生物要求的氧化還原電位 好氧微生物好氧微生物：+300+300+400mV+400mV；Eh+100mVEh+100mV，好氧微生物生長；，好氧微生物生長

60、；兼性厭氧微生物兼性厭氧微生物：EhEh在在+100mV+100mV以上以上時進行好氧呼吸，時進行好氧呼吸，EhEh在在+100mV+100mV以下以下時進行無氧呼吸；時進行無氧呼吸；專 性 厭 氧 細 菌 ：專 性 厭 氧 細 菌 ： 要 求要 求 E hE h 為 為 200mV200mV250mV250mV；973 3、污水處理系統(tǒng)中、污水處理系統(tǒng)中 好氧好氧活性污泥法活性污泥法系統(tǒng)中系統(tǒng)中EhEh在在+200+200+600mV+600mV是正常的；是正常的； 高負荷生物濾池高負荷生物濾池：EhEh隨濾池處理效隨濾池處理效果降低而下降，自果降低而下降，自+311mV+311mV降至降至