微生物的生長及其控制

1、第四講 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、測定生長繁殖的方法

2、 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)菌數(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)行平衡生長酶系活躍，代謝旺盛影響指

3、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

4、代謝，繼而導(dǎo)致菌體的死亡第三節(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

5、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

6、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。低溫的用途菌種保藏 液氮的溫度（-195）、干冰溫度（-

7、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 ）與凍藏（-18 ）氧氣根據(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：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

8、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 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。物理殺菌：一類新的冷殺菌技術(shù)，它在克服熱殺菌不足之

9、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）水分約占微生物細(xì)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。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。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

10、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（2-5%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

11、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)以合成草酸為主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、家具、器皿皮膚醇類70-75%乙醇蛋白變性、脫水、溶脂皮膚、器械醛類