微生物的生理專題知識(shí)講座

微生物生理3.1微生物營(yíng)養(yǎng)3.2微生物生長(zhǎng)3.3微生物生長(zhǎng)控制3.4微生物代謝微生物的生理專題知識(shí)講座第1頁(yè)微生物生理3.1微生物營(yíng)養(yǎng)微生物同其它生物一樣都是含有生命，需要從它生活環(huán)境中吸收所需各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)合成細(xì)胞物質(zhì)和提供機(jī)體進(jìn)行各種生理代謝所需能量，使機(jī)體能進(jìn)行生長(zhǎng)與繁殖。微生物從環(huán)境中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并加以利用過(guò)程即稱為微生物營(yíng)養(yǎng)（nutrition）。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是微生物進(jìn)行各種生理活動(dòng)物質(zhì)基礎(chǔ)。微生物的生理專題知識(shí)講座第2頁(yè)微生物生理3.1.1微生物營(yíng)養(yǎng)要素

依據(jù)對(duì)各類(lèi)微生物細(xì)胞物質(zhì)成份分析，發(fā)覺(jué)微生物細(xì)胞化學(xué)組成和其它生物相比較，沒(méi)有本質(zhì)上差異。微生物細(xì)胞平均含水分80％左右。其余20％左右為干物質(zhì)，在干物質(zhì)中有蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、脂類(lèi)和礦物質(zhì)等。這些干物質(zhì)是由碳、氫、氧、氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵等主要化學(xué)元素組成，其中碳、氫、氧、氮是組成有機(jī)物質(zhì)四大元素，大約占干物質(zhì)90％～97％。其余3％～10％是礦物質(zhì)元素（表3-1）。除上述磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵外，還有一些含量極微鉬、鋅、錳、硼、鈷、碘、鎳、釩等微量元素。這些礦質(zhì)元素對(duì)微生物生長(zhǎng)也起著主要作用。但微生物細(xì)胞化學(xué)組成隨種類(lèi)、培養(yǎng)條件及菌齡不一樣在一定范圍內(nèi)發(fā)生改變。微生物的生理專題知識(shí)講座第3頁(yè)微生物生理組成微生物細(xì)胞化學(xué)元素分別來(lái)自微生物生存所需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，即微生物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)該包含組成細(xì)胞各種化學(xué)元素。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)按照它們?cè)跈C(jī)體中生理作用不一樣，可分成碳源、氮源、能源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子、和水六大類(lèi)。微生物種類(lèi)元素CNHO細(xì)菌5015820酵母菌5012731霉菌485740表3-1微生物細(xì)胞中主要化學(xué)元素含量（干物質(zhì)重%）微生物的生理專題知識(shí)講座第4頁(yè)微生物生理3.1.1.1碳源凡是能夠被微生物用來(lái)組成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳素起源物質(zhì)通稱碳源。碳源經(jīng)過(guò)機(jī)體內(nèi)一系列復(fù)雜化學(xué)改變被用來(lái)組成細(xì)胞物質(zhì)或提供機(jī)體完成整個(gè)生理活動(dòng)所需要能量。所以，碳源通常也是機(jī)體生長(zhǎng)能源。能作為微生物生長(zhǎng)碳源種類(lèi)極其廣泛，現(xiàn)有簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)含碳化合物CO2和碳酸鹽等，也有復(fù)雜天然有機(jī)含碳化合物，它們是糖和糖衍生物、脂類(lèi)、醇類(lèi)、有機(jī)酸、烴類(lèi)、芳香族化合物以及各種含碳化合物。微生物的生理專題知識(shí)講座第5頁(yè)微生物生理3.1.1.2氮源微生物細(xì)胞中大約含氮5%—15%，它是微生物細(xì)胞蛋白質(zhì)和核酸主要成份。微生物利用它在細(xì)胞內(nèi)合成氨基酸，并深入合成蛋白質(zhì)、核酸等細(xì)胞成份。所以，氮素對(duì)微生物生長(zhǎng)發(fā)育有著主要意義。無(wú)機(jī)氮源普通不用作能源，只有少數(shù)化能自養(yǎng)細(xì)菌能利用銨鹽、硝酸鹽作為機(jī)體生長(zhǎng)氮源與能源。微生物的生理專題知識(shí)講座第6頁(yè)微生物生理3.1.1.3無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽（mineralsalts）是微生物生長(zhǎng)必不可少一類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也是組成微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)不可缺乏組成成份。許多無(wú)機(jī)礦物質(zhì)元素在機(jī)體中生理作用是參加酶合成或酶激活劑，并含有調(diào)整細(xì)胞滲透壓，控制細(xì)胞氧化還原電位和作為有些自養(yǎng)型微生物生長(zhǎng)能源物質(zhì)等。依據(jù)微生物對(duì)礦物質(zhì)元素需要量不一樣，將其分為大量元素和微量元素。微生物的生理專題知識(shí)講座第7頁(yè)微生物生理大量礦物質(zhì)元素是磷、硫、鉀、鈉、鈣、鎂、鐵等。磷和硫需要量最大，磷在微生物生長(zhǎng)與繁殖過(guò)程中起著主要作用。它既是合成核酸、核蛋白、磷脂與其它含磷化合物主要元素，也是許多酶與輔酶主要元素。硫是胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸組成元素之一，因而它也是組成蛋白質(zhì)主要元素之一。鈉、鈣、鎂等是細(xì)胞中一些酶激活劑。微生物的生理專題知識(shí)講座第8頁(yè)微生物生理微量元素是鋅、鉬、錳、鈷、硼、碘、鎳、銅、釩等，這些元素普通是參加酶蛋白組成，或者能使許多酶活化，它們存在會(huì)大大提升機(jī)體代謝能力，假如微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中，缺乏這些元素，會(huì)造成機(jī)體生理活性降低，或造成生長(zhǎng)過(guò)程停頓。微量元素通?；祀s存在其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中，假如沒(méi)有特殊原因，在配制培養(yǎng)基過(guò)程中沒(méi)有必要另外加入，因?yàn)檫^(guò)量微量元素反而對(duì)微生物起到毒害作用。微生物的生理專題知識(shí)講座第9頁(yè)微生物生理3.1.1.4生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子（growthfactor）通常指那些微生物生長(zhǎng)所必需而且需要量很小，但微生物本身不能合成，必須在培養(yǎng)基中加入有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物。生長(zhǎng)因子是指維生素、氨基酸、嘌呤、嘧淀等。而狹義生長(zhǎng)因子僅指維生素。缺乏這些生長(zhǎng)因子會(huì)影響各種酶活性，新陳代謝就不能正常進(jìn)行。微生物的生理專題知識(shí)講座第10頁(yè)微生物生理3.1.1.5水水是微生物細(xì)胞主要組成成份，它大約占鮮重70%～90%。不一樣種類(lèi)微生物細(xì)胞含水量不一樣。同種微生物處于生長(zhǎng)不一樣時(shí)期或不一樣環(huán)境其水分含量也有差異，幼齡菌含水量較多，衰老和休眠體含水量較少。微生物所含水分以游離水和結(jié)合水兩種狀態(tài)存在，二者生理作用不一樣。結(jié)合水不含有普通水特征，不能流動(dòng)，不易蒸發(fā)，不凍結(jié)，不能作為溶劑，也不能滲透。游離水則與之相反，含有普通水特征，能流動(dòng)，輕易從細(xì)胞中排出，并能作為溶劑，幫助水溶性物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。微生物的生理專題知識(shí)講座第11頁(yè)微生物生理3.1.2微生物營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型因?yàn)楦鞣N微生物生活環(huán)境和對(duì)不一樣營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用能力不一樣，它們營(yíng)養(yǎng)需要和代謝方式也不盡相同。依據(jù)微生物所要求碳源不一樣（無(wú)機(jī)碳化合物或有機(jī)碳合化物），能夠?qū)⑺鼈兎譃樽责B(yǎng)微生物和異養(yǎng)微生物兩大類(lèi)。自養(yǎng)微生物以CO2為唯一碳源，能夠在完全無(wú)機(jī)環(huán)境中生長(zhǎng)。而異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)則最少需要有一個(gè)有機(jī)物存在，它們不能以CO2作為唯一碳源。微生物的生理專題知識(shí)講座第12頁(yè)微生物生理依據(jù)微生物所利用能源不一樣，又可將微生物分為兩種能量代謝類(lèi)型，一個(gè)是吸收光能來(lái)維持其生命活動(dòng)，稱為光能微生物，另一類(lèi)是利用吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解產(chǎn)生化學(xué)能，稱為化能微生物。將以上兩種分類(lèi)方法結(jié)合起來(lái)，我們能夠把微生物營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型歸納為光能自養(yǎng)型、化能自養(yǎng)型、光能異養(yǎng)型和化能異養(yǎng)型四種類(lèi)型。微生物的生理專題知識(shí)講座第13頁(yè)微生物生理3.2.1.1光能自養(yǎng)型微生物這類(lèi)微生物利用光作為生長(zhǎng)所需要能源，以CO2作為碳源。光能自養(yǎng)微生物都含有光合色素，能夠進(jìn)行光合作用。不過(guò)必須注意，光合細(xì)菌光合作用與高等綠色植物光合作用有所區(qū)分。在高等綠色植物光合作用中，水是同化CO2時(shí)還原劑，同時(shí)釋放出氧。而在光合細(xì)菌中，則是以H2S、Na2S2O3等無(wú)機(jī)化合物作為供氫體來(lái)還原CO2，從而合成細(xì)胞有機(jī)物。比如綠硫細(xì)菌以H2S為供氧體，它們光合作用能夠概括為：微生物的生理專題知識(shí)講座第14頁(yè)微生物生理3.1.2.2化能自養(yǎng)型微生物這類(lèi)微生物能源來(lái)自無(wú)機(jī)物氧化所產(chǎn)生化學(xué)能。碳源是CO2或碳酸鹽。常見(jiàn)化能自養(yǎng)微生物有硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌、鐵細(xì)菌、一氧化碳細(xì)菌和甲烷氧化細(xì)菌等。它們分別以硫、還原態(tài)硫化物、氨，亞硝酸、氫、二價(jià)鐵、一氧化碳和甲烷作為能源。硝化細(xì)菌在自然界氮素循環(huán)中起著主要作用，它們使自然界中氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸、硝酸，提升了土壤肥力。硫化細(xì)菌可用來(lái)處理礦石，浸出一些金屬礦物。這么處理方法被叫做濕法冶金。在農(nóng)業(yè)上，硫化細(xì)菌則被用來(lái)改造堿性土壤。微生物的生理專題知識(shí)講座第15頁(yè)微生物生理化能自養(yǎng)微生物普通需消耗ATP，促使電子沿電子傳遞鏈逆向傳遞，以取得固定CO2時(shí)所必需NADH＋H+。所以這類(lèi)菌生長(zhǎng)較為遲緩。3.1.2.3光能異養(yǎng)型微生物這類(lèi)微生物利用光作為能源。不能在完全無(wú)機(jī)化合物壞境中生長(zhǎng)，需利用有機(jī)化合物作為供氫體來(lái)還原CO2，合成細(xì)胞有機(jī)物質(zhì)。比如，紅螺細(xì)菌利用異丙醇作為供氫體，進(jìn)行光合作用，并積累丙酮酸。微生物的生理專題知識(shí)講座第16頁(yè)微生物生理3.1.2.4化能異養(yǎng)型微生物這類(lèi)微生物所需要能源來(lái)自有機(jī)物氧化所產(chǎn)生化學(xué)能，它們只能利用有機(jī)化合物。如；淀粉、糖類(lèi)、纖維素、有機(jī)酸等。所以有機(jī)碳化物對(duì)這類(lèi)微生物來(lái)說(shuō)既是碳源也是能源。它們氮素營(yíng)養(yǎng)能夠是有機(jī)物，如蛋白質(zhì)，也能夠是無(wú)機(jī)物，如硝酸銨等?；墚愷B(yǎng)微生物又可分為腐生和寄生兩類(lèi)。前者是利用無(wú)生命有機(jī)物，而后者則是寄生在活有機(jī)體內(nèi)，從寄主體內(nèi)取得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在腐生和寄生之間存在著不一樣程度既可腐生又可寄生中間類(lèi)型，稱為兼性腐生或兼性寄生。微生物的生理專題知識(shí)講座第17頁(yè)微生物生理3.1.3微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)吸收方式外界環(huán)境或培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)只有被微生物吸收到細(xì)胞內(nèi)，才能被微生物逐步分解與利用。微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收是借助于細(xì)胞膜半滲透特征及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以不一樣方式來(lái)吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分。但不一樣物質(zhì)對(duì)細(xì)胞膜滲透性不一樣，依據(jù)對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)傳遞研究，當(dāng)前普通認(rèn)為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要以單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)位四種方式透過(guò)微生物細(xì)胞膜。微生物的生理專題知識(shí)講座第18頁(yè)微生物生理3.1.3.1單純擴(kuò)散在微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收方式中，單純擴(kuò)散是經(jīng)過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)行內(nèi)外物質(zhì)交換最簡(jiǎn)單一個(gè)方式。營(yíng)養(yǎng)微生物經(jīng)過(guò)分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)細(xì)胞膜中小孔進(jìn)入細(xì)胞，其特點(diǎn)是物質(zhì)由高濃度細(xì)胞外向低濃度細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散（濃度梯度），這是一個(gè)單純物理擴(kuò)散作用。一旦細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)濃度到達(dá)平衡（即濃度梯度消失），簡(jiǎn)單擴(kuò)散也就到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡。微生物的生理專題知識(shí)講座第19頁(yè)微生物生理但實(shí)際上，進(jìn)入微生物細(xì)胞物質(zhì)不停地被生長(zhǎng)代謝所利用，濃度不停降低，細(xì)胞外物質(zhì)不停地進(jìn)入細(xì)胞。這種擴(kuò)散是非特異性，沒(méi)有運(yùn)載蛋白質(zhì)（滲透酶）參加，也不與膜上分子發(fā)生反應(yīng)，本身分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生改變。但膜上小孔大小和形狀對(duì)被擴(kuò)散營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分子大小有一定選擇性。因?yàn)閱渭償U(kuò)散不需要能量作用，所以，物質(zhì)不能進(jìn)行逆濃度交換。單純擴(kuò)散物質(zhì)主要是一些小分子物質(zhì)，如水、一些氣體（O2、CO2）、有些無(wú)機(jī)離子及水溶性小分子物質(zhì)（甘油、乙醇等）。微生物的生理專題知識(shí)講座第20頁(yè)微生物生理3.1.3.2促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散也是一個(gè)物質(zhì)運(yùn)輸方式，它與單純擴(kuò)散方式相類(lèi)似，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸過(guò)程中不需要能量，物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會(huì)發(fā)生改變，不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸，運(yùn)輸速率伴隨細(xì)胞內(nèi)外該物質(zhì)濃度差縮小而降低，直至膜內(nèi)外濃度差消失，從而到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡。所不一樣是這種物質(zhì)運(yùn)輸方式需要借助于細(xì)胞膜上一個(gè)稱為滲透酶特異性蛋白（運(yùn)載營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）參加物質(zhì)運(yùn)輸，這么加速了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)透過(guò)程度，以滿足微生物細(xì)胞代謝需要。而且每種滲透酶只運(yùn)輸對(duì)應(yīng)物質(zhì)，即對(duì)被運(yùn)輸物質(zhì)有高度專一性。微生物的生理專題知識(shí)講座第21頁(yè)微生物生理3.1.3.3主動(dòng)運(yùn)輸假如微生物僅依靠單純擴(kuò)散和促進(jìn)擴(kuò)散這兩種方式對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收只能從高濃度到低濃度擴(kuò)散，這么微生物就不能吸收低于細(xì)胞內(nèi)濃度外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，生長(zhǎng)代謝就會(huì)受到限制。實(shí)際上微生物細(xì)胞中有些物質(zhì)以高于細(xì)胞外濃度在細(xì)胞內(nèi)積累。如大腸桿菌在生長(zhǎng)久中，細(xì)胞中鉀離子濃度比細(xì)胞外環(huán)境高許多倍。以乳糖為碳源微生物，細(xì)胞內(nèi)乳糖濃度比細(xì)胞外高于500倍?？梢?jiàn)主動(dòng)運(yùn)輸特點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由低濃度向高濃度進(jìn)行，是逆濃度梯度。微生物的生理專題知識(shí)講座第22頁(yè)微生物生理所以這種物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程不但需要滲透酶，還需要代謝能量（ATP）參加。當(dāng)前研究比較深入是大腸桿菌對(duì)乳糖吸收，其細(xì)胞膜滲透酶為β-半乳糖苷酶，它能夠在細(xì)胞內(nèi)外特異性地與乳糖結(jié)合（在膜內(nèi)結(jié)合程度比膜外小），在代謝能（ATP）作用下，酶蛋白構(gòu)型發(fā)生改變而使乳糖到達(dá)膜內(nèi)，并在膜內(nèi)降低其對(duì)乳糖親和力而在膜內(nèi)釋放出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)乳糖由細(xì)胞外低濃度向細(xì)胞內(nèi)高濃度運(yùn)輸。微生物的生理專題知識(shí)講座第23頁(yè)微生物生理3.1.3.4基團(tuán)轉(zhuǎn)位在微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收過(guò)程中，還有一個(gè)特殊運(yùn)輸方式叫基團(tuán)轉(zhuǎn)位，這種方式除了含有主動(dòng)運(yùn)輸特點(diǎn)外，主要是被運(yùn)輸物質(zhì)改變其本身性質(zhì)，有些化學(xué)基團(tuán)被轉(zhuǎn)移到被運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)上。如許多糖及糖衍生物在運(yùn)輸中由細(xì)菌磷酸酶系統(tǒng)催化，使其磷酸化，這么磷酸基團(tuán)被轉(zhuǎn)移到糖分子上，以磷酸糖形式進(jìn)入細(xì)胞。基團(tuán)轉(zhuǎn)位可轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖、甘露糖、果糖、和β-半乳糖苷以及嘌呤、嘧淀、乙酸等，但不能運(yùn)輸氨基酸。這個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)主要存在于兼厭氧菌和厭氧菌中，也有研究表明，一些好氧菌，如枯草桿菌和巨大芽孢桿菌也利用磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)將葡萄糖運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞內(nèi)。微生物的生理專題知識(shí)講座第24頁(yè)微生物生理3.1.4培養(yǎng)基培養(yǎng)基是經(jīng)人工配制而成并適合于不一樣微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。是研究微生物形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功效以及生產(chǎn)微生物制品等方面物質(zhì)基礎(chǔ)。因?yàn)楦鞣N微生物所需要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不一樣，所以培養(yǎng)基種類(lèi)很多，但不論何種培養(yǎng)基，都應(yīng)該具備滿足所要培養(yǎng)微生物生長(zhǎng)代謝所必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。我們配制培養(yǎng)基不但需要依據(jù)不一樣微生物營(yíng)養(yǎng)要求，加入適當(dāng)種類(lèi)和數(shù)量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并要注意一定碳氮比（C/N），還要調(diào)整適宜酸堿度(pH)，保持適當(dāng)氧化還原電位和滲透壓。微生物的生理專題知識(shí)講座第25頁(yè)微生物生理3.1.4.1配制培養(yǎng)基基本標(biāo)準(zhǔn)（1）依據(jù)不一樣微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求

全部微生物生長(zhǎng)每殖都需要培養(yǎng)基中含有碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子等，但不一樣微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需求是不一樣。所以，在配制培養(yǎng)基時(shí)，首先要考慮不一樣微生物營(yíng)養(yǎng)需求，假如是自養(yǎng)型微生物則主要考慮無(wú)機(jī)碳源，異養(yǎng)型微生物主要提供有機(jī)碳源外，還要考慮加入適量無(wú)機(jī)礦物質(zhì)元素，有些微生物在培養(yǎng)時(shí)還需加入一定生長(zhǎng)因子，如在培養(yǎng)乳酸細(xì)菌時(shí)，要求在培養(yǎng)基中加入一些氨基酸和維生素等才能很好地生長(zhǎng)。微生物的生理專題知識(shí)講座第26頁(yè)微生物生理（2）依據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比只有培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度適當(dāng)時(shí)微生物才能生長(zhǎng)良好。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)低時(shí)，不能滿足微生物生長(zhǎng)需要，濃度過(guò)高時(shí)則可能對(duì)微生物生長(zhǎng)起抑制作用。如培養(yǎng)基中高濃度糖類(lèi)、無(wú)機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子不但不能促進(jìn)微生物生長(zhǎng)，反而對(duì)微生物有殺死或抑制其生長(zhǎng)。另外，培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)配比也直接影響微生物生長(zhǎng)繁殖及代謝產(chǎn)物積累。尤其是碳氮比（C/N）影響最顯著。如在利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時(shí)，C/N為4/l時(shí)菌體大量繁殖，積累少許谷氨酸；當(dāng)C/N為3/1時(shí)，菌體繁殖受到抑制，谷氨酸產(chǎn)量則顯著增加。微生物的生理專題知識(shí)講座第27頁(yè)微生物生理不一樣微生物菌種要求不一樣C/N比，同一菌種，在不一樣生長(zhǎng)時(shí)期也有不一樣要求，普通在發(fā)酵工業(yè)，在配制發(fā)酵培養(yǎng)基時(shí)對(duì)C/N比要求比較嚴(yán)格，因?yàn)镃/N百分比對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物積累影響很大。種子培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)越豐富對(duì)菌體生長(zhǎng)越有利，尤其是N源要豐富。微生物的生理專題知識(shí)講座第28頁(yè)微生物生理（3）適當(dāng)pH培養(yǎng)基pH必須控制不一樣范圍內(nèi)，才能滿足不一樣微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。不一樣類(lèi)型微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物最適pH條件各不相同。普通來(lái)說(shuō)，大多數(shù)細(xì)菌最適pH值在7.0～8.0范圍，放線菌要求pH值在7.5～8.5，酵母要求pH值在3.8～6.0，霉菌適宜pH值在4.0～5.8。另外，微生物在生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解和代謝產(chǎn)物形成與積累，可引發(fā)pH值改變，對(duì)于大多數(shù)微生物來(lái)說(shuō)，主要是因?yàn)樗嵝援a(chǎn)物使培養(yǎng)基pH下降，這種改變往往影響微生物生長(zhǎng)和繁殖。所以在配制培養(yǎng)基中需加一些緩沖劑來(lái)維持培養(yǎng)基pH相對(duì)恒定。慣用緩沖劑有磷酸鹽類(lèi)或碳酸鈣緩沖劑。微生物的生理專題知識(shí)講座第29頁(yè)微生物生理（4）培養(yǎng)基中原料選擇在配制培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)盡可能利用廉價(jià)且取得原料作為培養(yǎng)基成份，尤其是發(fā)酵工業(yè)中，培養(yǎng)基用量大，選擇培養(yǎng)基原料時(shí)，除了必須考慮輕易被微生物利用以及滿足工藝要求外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值。尤其是應(yīng)盡可能降低主糧利用，采取以副產(chǎn)品代用原材料方法。如微生物單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)中主要是以纖維水解物，廢糖蜜等代替淀粉，葡萄糖等。大量農(nóng)副產(chǎn)品如麩皮、米糠、花生餅、豆餅、酒糟、酵母浸膏等都是慣用發(fā)酵工業(yè)培養(yǎng)基原料。微生物的生理專題知識(shí)講座第30頁(yè)微生物生理3.1.4.2培養(yǎng)基類(lèi)型及應(yīng)用（1）依據(jù)營(yíng)養(yǎng)成份劃分①天然培養(yǎng)基。指利用天然有機(jī)物配制而成培養(yǎng)基。比如牛肉膏、麥芽汁，豆芽汁、麥曲汁，馬鈴薯，玉米粉，麩皮，花生餅粉等制成培養(yǎng)基。天然培養(yǎng)基特點(diǎn)是配制方便、營(yíng)養(yǎng)全方面而豐富、價(jià)格低廉，適合于各類(lèi)異養(yǎng)微生物生長(zhǎng)，并適于大規(guī)模培養(yǎng)微生物之用。缺點(diǎn)是它們成份復(fù)雜，不一樣單位生產(chǎn)或同一單位不一樣批次所提供產(chǎn)品成份也不穩(wěn)定，普通自養(yǎng)型微生物則不能在這類(lèi)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。微生物的生理專題知識(shí)講座第31頁(yè)微生物生理②合成培養(yǎng)基。是由化學(xué)成份完全了解物質(zhì)配制而成培養(yǎng)基，也稱化學(xué)限定培養(yǎng)基。如高氏1號(hào)培養(yǎng)基和查氏培養(yǎng)基就屬于此種類(lèi)型。這類(lèi)培養(yǎng)基優(yōu)點(diǎn)是成份準(zhǔn)確、重復(fù)性較強(qiáng)，普通用于試驗(yàn)室進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)代謝、分類(lèi)判定和菌種選育等工作。缺點(diǎn)是配制料復(fù)雜，微生物在這類(lèi)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)遲緩，成本較高，不宜用于大規(guī)模生產(chǎn)。③半合成培養(yǎng)基。用一部分天然有機(jī)物作為碳源、氮源及生長(zhǎng)素等物質(zhì)，并適當(dāng)補(bǔ)充無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，這么配制培養(yǎng)基稱為半合成培養(yǎng)基。如試驗(yàn)室中使用馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基屬于半合成培養(yǎng)基。這類(lèi)培養(yǎng)基用途最廣，大多數(shù)微生物都在這類(lèi)培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。微生物的生理專題知識(shí)講座第32頁(yè)微生物生理（2）依據(jù)物理狀態(tài)來(lái)劃分①液體培養(yǎng)基。把各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶于水中，混合制成水溶液，調(diào)整適當(dāng)pH，成為液體狀培養(yǎng)基質(zhì)。液體培養(yǎng)基培養(yǎng)微生物時(shí)，經(jīng)過(guò)攪拌能夠增加培養(yǎng)基通氣量，同時(shí)使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)分布均勻，有利于微生物生長(zhǎng)和積累代謝產(chǎn)物。慣用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和試驗(yàn)室觀察微生物生長(zhǎng)特征及應(yīng)用方面研究。②固體培養(yǎng)基。在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑，如瓊脂（1.5%～2.0%）、明膠等煮沸冷卻后，使其凝成固體狀態(tài)。常作為觀察、判定、活菌計(jì)數(shù)和分離純化微生物培養(yǎng)基。微生物的生理專題知識(shí)講座第33頁(yè)微生物生理③半固體培養(yǎng)基。加入少許凝固劑（（0.5%～0.8%瓊脂）則成半固體狀培養(yǎng)基。慣用來(lái)觀察微生物運(yùn)動(dòng)特征、分類(lèi)判定及噬菌體效價(jià)滴定等。（3）依據(jù)用途劃分①增殖培養(yǎng)基(加富培養(yǎng)基)。依據(jù)某種微生物生長(zhǎng)要求，加入有利于這種微生物生長(zhǎng)繁殖而不適合其它微生物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)配制培養(yǎng)基，這種培養(yǎng)基稱為增殖培養(yǎng)基或稱為加富培養(yǎng)基。這種培養(yǎng)基慣用于菌種分離篩選。微生物的生理專題知識(shí)講座第34頁(yè)微生物生理②判別培養(yǎng)基。依據(jù)微生物代謝特點(diǎn)經(jīng)過(guò)指示劑顯色反應(yīng)以判定不一樣種類(lèi)微生物培養(yǎng)基，稱為判別培養(yǎng)基。③選擇培養(yǎng)基。是用來(lái)將某種微生物從混雜微生物群體中分離出來(lái)培養(yǎng)基。依據(jù)不一樣種類(lèi)微生物特殊營(yíng)養(yǎng)要求或?qū)δ撤N化學(xué)物質(zhì)敏感性不一樣，在培養(yǎng)基中加入特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)以抑制不需要微生物生長(zhǎng)，而促進(jìn)某種需要菌生長(zhǎng)，這類(lèi)培養(yǎng)基叫選擇培養(yǎng)基。微生物的生理專題知識(shí)講座第35頁(yè)微生物生理3.2微生物生長(zhǎng)

3.2.1微生物生長(zhǎng)與繁殖微生物在適宜條件下，不停從周?chē)h(huán)境中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)組分和結(jié)構(gòu)。同化作用速度超出了異化作用，使個(gè)體細(xì)胞質(zhì)量和體積增加，稱為生長(zhǎng)。單細(xì)胞微生物，如細(xì)菌個(gè)體細(xì)胞增大是有限，體積增大到一定程度就會(huì)分裂，分裂成兩個(gè)大小相同子細(xì)胞，子細(xì)胞又重復(fù)上述過(guò)程，使細(xì)胞數(shù)目增加，稱為繁殖。單細(xì)胞微生物生長(zhǎng)實(shí)際是以群體細(xì)胞數(shù)目標(biāo)增加為標(biāo)志。霉菌和放線菌等絲狀微生物生長(zhǎng)主要表現(xiàn)為菌絲伸長(zhǎng)和分枝，其細(xì)胞數(shù)目標(biāo)增加并不伴伴隨個(gè)體數(shù)目標(biāo)增多而增加。微生物的生理專題知識(shí)講座第36頁(yè)微生物生理所以，其生長(zhǎng)通常以菌絲長(zhǎng)度、體積及重量增加來(lái)衡量，只有經(jīng)過(guò)形成無(wú)性孢子或有性孢子使其個(gè)體數(shù)目增加才叫繁殖。生長(zhǎng)與繁殖關(guān)系是：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)體繁殖除了特定目標(biāo)以外，在微生物研究和應(yīng)用中只有群體生長(zhǎng)才有實(shí)際意義，所以，在微生物學(xué)中提到“生長(zhǎng)”均指群體生長(zhǎng)。這一點(diǎn)與研究高等生物時(shí)有所不一樣。微生物的生理專題知識(shí)講座第37頁(yè)微生物生理3.2.2微生物生長(zhǎng)量測(cè)定方法研究微生物生長(zhǎng)對(duì)象是群體，那么測(cè)定微生物生長(zhǎng)繁殖方法既能夠選擇測(cè)定細(xì)胞數(shù)量，也能夠選擇測(cè)定細(xì)胞生物量。3.2.2.1細(xì)胞數(shù)量測(cè)定（1）稀釋平板菌落計(jì)數(shù)法是一個(gè)最慣用活菌計(jì)數(shù)法。在大多數(shù)研究和生產(chǎn)活動(dòng)中，人們往往更需要了解活菌數(shù)消長(zhǎng)情況。從理論上講,在高度稀釋條件下每一個(gè)活單細(xì)胞均能繁殖成一個(gè)菌落，因而能夠用培養(yǎng)方法使每個(gè)活細(xì)胞生長(zhǎng)成一個(gè)單獨(dú)菌落，并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)出菌落數(shù)去推算菌懸液中活菌數(shù)，所以菌落數(shù)就是待測(cè)樣品所含活菌數(shù)。此法所得到數(shù)值往往比直接法測(cè)定數(shù)字小。微生物的生理專題知識(shí)講座第38頁(yè)微生物生理稀釋平板計(jì)數(shù)法可分為兩種方法：一個(gè)是涂布法，另一個(gè)是傾注法。涂布平板法是將一定體積樣品菌液稀釋后取一定量涂布于平板表面，在最適條件下培養(yǎng)后，從平板上出現(xiàn)菌落數(shù)乘菌液稀釋度，即可算出原菌液含菌數(shù)。傾注法是將經(jīng)過(guò)滅菌冷卻至45～50℃瓊脂培養(yǎng)基與稀釋后一定量樣品在平皿中混勻，凝固后進(jìn)行培養(yǎng)，然后進(jìn)行計(jì)數(shù)。微生物的生理專題知識(shí)講座第39頁(yè)微生物生理這種方法在操作時(shí)，有較高技術(shù)要求。其中最主要是應(yīng)使樣品充分混勻，并讓每支移液管只能接觸一個(gè)稀釋度菌液。有些人認(rèn)為，對(duì)原菌液濃度為109個(gè)/mL微生物來(lái)說(shuō)，假如第一次稀釋即采取10-4級(jí)（用10μl菌液至100mL無(wú)菌水中），第二次采取10-2級(jí)（吸1mL上述稀釋液至100mL無(wú)菌水中），然后再吸此菌液0.2mL進(jìn)行表面涂布和菌落計(jì)數(shù)，則所得結(jié)果最為準(zhǔn)確。其主要原因是，普通吸管壁常因存在油脂而影響計(jì)數(shù)準(zhǔn)確度（有時(shí)誤差竟高達(dá)15％）。該法缺點(diǎn)是程序麻煩,費(fèi)工費(fèi)時(shí)，操作者需有熟練技術(shù)。而且在混合微生物樣品中只能測(cè)定占優(yōu)勢(shì)并能在供試培養(yǎng)基上生長(zhǎng)類(lèi)群。微生物的生理專題知識(shí)講座第40頁(yè)微生物生理（2）血球計(jì)數(shù)板法血球計(jì)數(shù)板是一塊特制載玻片，計(jì)數(shù)是在計(jì)數(shù)室內(nèi)進(jìn)行，即將一定稀釋度細(xì)胞懸液加到固定體積計(jì)數(shù)器小室內(nèi)，在顯微鏡下觀察小室內(nèi)細(xì)胞個(gè)數(shù)，計(jì)算出樣品中細(xì)胞濃度，稀釋濃度以記數(shù)室中小格含有4～5個(gè)細(xì)胞為宜。因?yàn)橛?jì)數(shù)室體積是一定（0.1mL），這么可依據(jù)計(jì)數(shù)出來(lái)數(shù)字，就能夠算出單位體積菌液內(nèi)菌體總數(shù)。但普通情況下，要取一定數(shù)量計(jì)數(shù)室進(jìn)行計(jì)數(shù)，在算出計(jì)數(shù)室平均菌數(shù)后，再進(jìn)行計(jì)算。這種方法特點(diǎn)是測(cè)定簡(jiǎn)便、直接、快速，但測(cè)定對(duì)象有一定不足，只適合于個(gè)體較大微生物種類(lèi)，如酵母菌、霉菌孢子等；另外測(cè)定結(jié)果是微生物個(gè)體總數(shù)，其中包含死亡個(gè)體和存活個(gè)體，要想測(cè)定活菌個(gè)數(shù)，還必須借助其它方法配合。微生物的生理專題知識(shí)講座第41頁(yè)微生物生理（3）液體稀釋培養(yǎng)法對(duì)未知菌樣作連續(xù)10倍系列稀釋。依據(jù)預(yù)計(jì)數(shù)，從最適宜3個(gè)連續(xù)10倍稀釋液中各取5mL試樣，接種到3組共15支裝有培養(yǎng)液試管中（每管接入1mL）。經(jīng)培養(yǎng)后，統(tǒng)計(jì)每個(gè)稀釋度出現(xiàn)生長(zhǎng)試管數(shù)，然后查MPN（mostprobablenumber）表，再依據(jù)樣品稀釋倍數(shù)就能夠算出其中活菌量。該法慣用于食品中微生物檢測(cè)，比如飲用水和牛奶微生物限量檢驗(yàn)。微生物的生理專題知識(shí)講座第42頁(yè)微生物生理（4）比濁法在細(xì)菌培養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)程中，因?yàn)榧?xì)胞數(shù)量增加，會(huì)引發(fā)培養(yǎng)物混濁度增高，使光線透過(guò)量降低。在一定濃度范圍內(nèi)，懸液中細(xì)胞數(shù)量與透光量成反比，與光密度成正比。比濁管是用不一樣濃度BaCl2與稀H2SO4配制成10支試管，其中形成BaSO4有10個(gè)梯度，分別代表10個(gè)相正確細(xì)菌濃度（預(yù)先用對(duì)應(yīng)細(xì)菌測(cè)定）。某一未知濃度菌液只要在透射光下用肉眼與某一比濁管進(jìn)行比較，假如二者透光度相當(dāng)，即可目測(cè)出該菌液大致濃度。

假如要作準(zhǔn)確測(cè)定，則可用分光光度計(jì)進(jìn)行。在可見(jiàn)光450～650nm波段內(nèi)均可測(cè)定。微生物的生理專題知識(shí)講座第43頁(yè)微生物生理3.2.2.2細(xì)胞生物量測(cè)定（1）稱干重法即測(cè)定單位體積培養(yǎng)物中細(xì)菌干質(zhì)量。該法要求培養(yǎng)物中沒(méi)有除菌體外固體顆粒，對(duì)單細(xì)胞及多細(xì)胞均適用?？捎秒x心法或過(guò)濾法測(cè)定，普通菌體干重為濕重10%～20%。在離心法中，將待測(cè)培養(yǎng)液放入離心管中，用清水離心洗滌1～5次后，進(jìn)行干燥。干燥溫度可采取105℃、100℃或紅外線烘干，也可在較低溫度（80℃或40℃）下進(jìn)行真空干燥，然后稱干重。以細(xì)菌為例，一個(gè)細(xì)胞普通重約10-12～10-13g。

微生物的生理專題知識(shí)講座第44頁(yè)微生物生理另一個(gè)方法為過(guò)濾法。絲狀真菌可用濾紙過(guò)濾，而細(xì)菌則可用醋酸纖維膜等濾膜進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾后，細(xì)胞可用少許水洗滌，然后在40℃下真空干燥，稱干重。以大腸桿菌為例，在液體培養(yǎng)物中，細(xì)胞濃度可達(dá)2×109個(gè)/mL。100mL培養(yǎng)物可得10～90mg干重細(xì)胞。這種方法較適合于絲狀微生物生長(zhǎng)量測(cè)定，對(duì)于細(xì)菌來(lái)說(shuō)，普通在試驗(yàn)室或生產(chǎn)實(shí)踐中較少使用。（2）總氮量測(cè)定大多數(shù)細(xì)菌含氮量為其干重12.5％，酵母菌為7.5％，霉菌為6.0％。依據(jù)其含氮量再乘以6.25，即可測(cè)得粗蛋白含量（其中包含雜環(huán)氮和氧化型氮），然后再換算成生物量。微生物的生理專題知識(shí)講座第45頁(yè)微生物生理（3）DNA含量測(cè)定DNA在各種細(xì)胞內(nèi)含量最為穩(wěn)定，不會(huì)因加入營(yíng)養(yǎng)物而發(fā)生改變。盡管DNA測(cè)定方法較繁瑣，費(fèi)用也高，但在一些特殊情況下，DNA測(cè)定可發(fā)揮其特殊優(yōu)勢(shì)，如固定化載體內(nèi)微生物含量普通無(wú)法用直接法測(cè)定，但能夠?qū)⑤d體粉碎后測(cè)定DNA來(lái)估算微生物細(xì)胞數(shù)（4）代謝活動(dòng)法從細(xì)胞代謝產(chǎn)物來(lái)估算，在有氧發(fā)酵中，CO2是細(xì)胞代謝產(chǎn)物，它與微生物生長(zhǎng)親密相關(guān)。在全自動(dòng)發(fā)酵罐中大多采取紅外線氣體分析儀來(lái)測(cè)定發(fā)酵產(chǎn)生CO2量，進(jìn)而估算出微生物生長(zhǎng)量。微生物的生理專題知識(shí)講座第46頁(yè)微生物生理3.2.3微生物生長(zhǎng)規(guī)律3.2.3.1微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律依據(jù)對(duì)一些單細(xì)胞微生物在封閉式容器中進(jìn)行分批（純）培養(yǎng)研究，發(fā)覺(jué)在適宜條件下，不一樣微生物細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖有嚴(yán)格規(guī)律性。單細(xì)胞微生物，如細(xì)菌、酵母菌在液體培養(yǎng)基中，能夠均勻地分布，每個(gè)細(xì)胞接觸環(huán)境條件相同，都有充分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，故每個(gè)細(xì)胞都快速地生長(zhǎng)繁殖。霉菌多數(shù)是多細(xì)胞微生物，菌體呈絲狀，在液體培養(yǎng)基中生長(zhǎng)繁殖情況與單細(xì)胞微生物不一樣。假如采取搖床培養(yǎng)，則霉菌在液體培養(yǎng)中生長(zhǎng)繁殖情況，近似于單細(xì)胞微生物，因液體被攪動(dòng)，菌絲處于分布比較均勻狀態(tài)，而且菌絲在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中不會(huì)象在固體培養(yǎng)基上那樣有分化現(xiàn)象，孢子產(chǎn)生也較少。微生物的生理專題知識(shí)講座第47頁(yè)微生物生理（1）微生物生長(zhǎng)曲線將少許單細(xì)胞微生物純菌種接種到新鮮液體培養(yǎng)基中，在最適條件下培養(yǎng)，在培養(yǎng)過(guò)程中定時(shí)測(cè)定細(xì)胞數(shù)量，以細(xì)胞數(shù)對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，能夠畫(huà)出一條有規(guī)律曲線，這就是微生物生長(zhǎng)曲線（growthcurve）。生長(zhǎng)曲線嚴(yán)格說(shuō)應(yīng)稱為繁殖曲線，因?yàn)閱渭?xì)胞微生物，如細(xì)菌等都以細(xì)菌數(shù)增加作為生長(zhǎng)指標(biāo)。這條曲線代表了細(xì)菌在新適宜環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖至衰老死亡動(dòng)態(tài)改變。依據(jù)細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖速度不一樣可將其分為四個(gè)時(shí)期（見(jiàn)圖3-1）。微生物的生理專題知識(shí)講座第48頁(yè)微生物生理1—適應(yīng)期；2—對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久；3—穩(wěn)定時(shí)；4—衰亡期圖3-1細(xì)菌生長(zhǎng)曲線微生物的生理專題知識(shí)講座第49頁(yè)微生物生理①延滯期（lagphase）又叫適應(yīng)期。是指微生物接種到新培養(yǎng)基中，普通不馬上進(jìn)行繁殖，生長(zhǎng)速率常數(shù)為零，需要經(jīng)一段時(shí)間本身調(diào)整，誘導(dǎo)合成必要酶、輔酶或合成一些中間代謝產(chǎn)物。此時(shí)，細(xì)胞重量增加，體積增大，但不分裂繁殖，細(xì)胞長(zhǎng)軸伸長(zhǎng)（如巨大芽孢桿菌長(zhǎng)度由3.4μm增加到9.1～19.8μm），細(xì)胞質(zhì)均勻，DNA含量高。細(xì)胞內(nèi)RNA尤其是rRNA含量增高，原生質(zhì)體嗜堿性。對(duì)外界不良條件反應(yīng)敏感。微生物的生理專題知識(shí)講座第50頁(yè)微生物生理在發(fā)酵工業(yè)，為提升生產(chǎn)效率，除了選擇適當(dāng)菌種外，常要采取辦法縮短延滯期。其主要方法有：a.以對(duì)數(shù)期種子接種，因?qū)?shù)期菌種生長(zhǎng)代謝旺盛，繁殖力強(qiáng)，則子代培養(yǎng)期適應(yīng)期就短。b.適當(dāng)增加接種量。生產(chǎn)上接種量多少是影響延滯期一個(gè)主要原因。接種量大，延滯期短，反之則長(zhǎng)。普通采取3%～8%，接種量，依據(jù)不一樣微生物及生產(chǎn)詳細(xì)情況而定，普通不超出1/10接種量。微生物的生理專題知識(shí)講座第51頁(yè)微生物生理c.培養(yǎng)基成份?，F(xiàn)在發(fā)酵生產(chǎn)中，常采取發(fā)酵培養(yǎng)成份與種子培養(yǎng)基成份相近。因?yàn)槲⑸锷L(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)豐富天然培養(yǎng)基中要比生長(zhǎng)在營(yíng)養(yǎng)單調(diào)合成培養(yǎng)基中延滯期短。適應(yīng)期出現(xiàn)，可能是微生物剛被接種到新鮮培養(yǎng)基中，一時(shí)還缺乏分解或催化相關(guān)底物酶，或是缺乏充分中間代謝產(chǎn)物，為產(chǎn)生誘導(dǎo)或合成相關(guān)中間代謝物，就需要有一適應(yīng)過(guò)程，于是就出現(xiàn)了生長(zhǎng)延滯。微生物的生理專題知識(shí)講座第52頁(yè)微生物生理②對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久（logarithmicphase）又稱指數(shù)生長(zhǎng)久。是指在生長(zhǎng)曲線中，緊接著延滯期后一段時(shí)期。此時(shí)菌體經(jīng)過(guò)對(duì)新環(huán)境適應(yīng)后，細(xì)胞代謝活性最強(qiáng)，生長(zhǎng)旺盛，分裂速度按幾何級(jí)數(shù)增加，群體形態(tài)與生理特征最一致，抵抗不良環(huán)境能力最強(qiáng)。其生長(zhǎng)曲線表現(xiàn)為一條上升直線。在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久，每一個(gè)微生物世代時(shí)間（細(xì)胞每分裂一次所需要時(shí)間）是一定，這是微生物菌種一個(gè)主要特征。以分裂增殖時(shí)間t除以分裂增殖代數(shù)（n），即可求出每增一代所需時(shí)間（G）。微生物的生理專題知識(shí)講座第53頁(yè)微生物生理設(shè)對(duì)數(shù)期開(kāi)始時(shí)時(shí)間為t1，活菌數(shù)為，經(jīng)培養(yǎng)時(shí)間t2后，活菌數(shù)為，則兩邊到對(duì)數(shù)得：所以：世代時(shí)間：則微生物的生理專題知識(shí)講座第54頁(yè)微生物生理從上式能夠看出，在一定時(shí)間內(nèi)，菌體細(xì)胞分裂次數(shù)愈多，世代時(shí)間越短，分裂速度越快。不一樣微生物菌體其對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久中世代時(shí)間不一樣，同一個(gè)微生物在不一樣培養(yǎng)基組分和不一樣環(huán)境條件下，如培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)基pH值、營(yíng)養(yǎng)物性質(zhì)等，世代時(shí)間也不一樣。但每種微生物在一定條件下，其世代時(shí)間是相對(duì)穩(wěn)定。繁殖最快世代時(shí)間只有9.8min左右，最慢世代時(shí)間長(zhǎng)達(dá)33h，多數(shù)種類(lèi)世代時(shí)間為20～30min。如表3-2。微生物的生理專題知識(shí)講座第55頁(yè)微生物生理影響微生物對(duì)數(shù)期增代時(shí)間原因很多，主要有：菌種、營(yíng)養(yǎng)成份、營(yíng)養(yǎng)物濃度、培養(yǎng)溫度。細(xì)

菌培養(yǎng)基溫度（℃）代時(shí)（min）漂浮假單胞菌肉湯279.

8大腸桿菌肉湯3717乳酸鏈球菌牛乳3726金黃色葡萄球菌肉湯3727

～30枯草芽孢桿菌肉湯2526

～32嗜酸乳桿菌牛乳3766

～87嗜熱芽孢桿菌肉湯5518.3大豆根瘤菌葡萄糖25344～

461表3-2

幾個(gè)細(xì)菌在最適條件下生長(zhǎng)世代時(shí)間微生物的生理專題知識(shí)講座第56頁(yè)微生物生理③穩(wěn)定時(shí)(stationaryphase)又稱最高生長(zhǎng)久。在一定溶劑培養(yǎng)基中，因?yàn)槲⑸锝?jīng)對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久旺盛生長(zhǎng)后，一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗，有害代謝產(chǎn)物積累以及pH值、氧化還原電位、無(wú)機(jī)離子濃度等改變，限制了菌體繼續(xù)高速度增殖，早期細(xì)菌分裂間隔時(shí)間開(kāi)始延長(zhǎng)，曲線上升逐步遲緩。隨即，部分細(xì)胞停頓分裂，少數(shù)細(xì)胞開(kāi)始死亡，使新增殖細(xì)胞數(shù)與老細(xì)胞死亡數(shù)幾乎相等，處于動(dòng)態(tài)平衡，細(xì)菌數(shù)到達(dá)最高水平，接著死亡數(shù)超出新增殖數(shù)，曲線出現(xiàn)下降趨勢(shì)。這時(shí)，細(xì)胞內(nèi)開(kāi)始積累貯藏物質(zhì)如肝糖原、異染顆粒、脂肪滴等，大多數(shù)芽孢細(xì)菌在此時(shí)形成芽孢。同時(shí)，發(fā)酵液中細(xì)菌產(chǎn)物積累逐步增多，是發(fā)酵目標(biāo)產(chǎn)物生成主要階段（如抗生素等）。微生物的生理專題知識(shí)講座第57頁(yè)微生物生理④衰亡期(decayphase)。穩(wěn)定時(shí)后，環(huán)境變得不適合于細(xì)菌生長(zhǎng)，細(xì)胞生活力衰退，死亡率增加，以致細(xì)胞死亡數(shù)大大超出新生數(shù)，細(xì)菌總數(shù)急劇下降，這時(shí)期稱為衰亡期。這個(gè)時(shí)期細(xì)胞常出現(xiàn)多形態(tài)等畸形以及液泡，有許多菌在衰亡期后期常產(chǎn)生自溶現(xiàn)象，使工業(yè)生產(chǎn)中后處理過(guò)濾困難。產(chǎn)生衰亡期原因主要是外界環(huán)境對(duì)繼續(xù)生長(zhǎng)細(xì)菌越來(lái)越不利，從而引發(fā)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)分解代謝大大超出合成代謝，造成菌體死亡。微生物的生理專題知識(shí)講座第58頁(yè)微生物生理（2）細(xì)菌個(gè)體生長(zhǎng)與同時(shí)生長(zhǎng)在分批培養(yǎng)中，細(xì)菌群體以一定速率生長(zhǎng)，但全部細(xì)胞并非同時(shí)進(jìn)行分裂，即使培養(yǎng)中細(xì)胞處于同一生長(zhǎng)階段，它們生理狀態(tài)和代謝活動(dòng)也不完全一樣。要研究每個(gè)細(xì)胞所發(fā)生改變是很困難。為了處理這一問(wèn)題，就必須設(shè)法使微生物群體處于同一發(fā)育階段，使群體和個(gè)體行為變得一致，全部細(xì)胞都能同時(shí)分裂，因而發(fā)展了單細(xì)胞同時(shí)培養(yǎng)技術(shù)。即設(shè)法使群體中全部細(xì)胞盡可能都處于一樣細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂周期中，然后分析此群體各種生物化學(xué)特征，從而了解單個(gè)細(xì)胞所發(fā)生改變。微生物的生理專題知識(shí)講座第59頁(yè)微生物生理取得細(xì)菌同時(shí)培養(yǎng)方法主要有兩類(lèi)，其一是經(jīng)過(guò)調(diào)整環(huán)境條件來(lái)誘導(dǎo)同時(shí)性，如經(jīng)過(guò)變換溫度、光線或?qū)μ幱诜€(wěn)定時(shí)培養(yǎng)物添加新鮮培養(yǎng)基等來(lái)誘導(dǎo)同時(shí)；其二是選擇法（又稱機(jī)械法），它是利用物理方法從不一樣時(shí)細(xì)菌群體中選擇出同時(shí)群體，普通可用過(guò)濾分離法或梯度離心法來(lái)到達(dá)。在這兩種方法中，因?yàn)檎T導(dǎo)法可能造成與正常細(xì)胞循環(huán)周期不一樣周期改變，所以不及選擇法好，這在生理學(xué)研究中尤其顯著。微生物的生理專題知識(shí)講座第60頁(yè)微生物生理在選擇法中，有代表性是硝酸纖維素薄膜法。其大致過(guò)程為：將菌液經(jīng)過(guò)裝有硝酸纖維素濾膜過(guò)濾器，因?yàn)榧?xì)菌與濾膜帶有不一樣電荷，所以處于不一樣生長(zhǎng)階段細(xì)菌均附著在膜上；將膜翻轉(zhuǎn)，再用新鮮培養(yǎng)液濾過(guò)培養(yǎng)；附著在膜上細(xì)菌開(kāi)始分裂，分裂子細(xì)胞不能與薄膜直接接觸，因?yàn)榫w本身重量，加上它附帶培養(yǎng)液重量，使菌體下落到搜集器內(nèi)；搜集器在短時(shí)間內(nèi)取得細(xì)菌都處于同一分裂階段新細(xì)胞，用這些細(xì)胞接種培養(yǎng)，于是就取得了同時(shí)生長(zhǎng)。微生物的生理專題知識(shí)講座第61頁(yè)微生物生理3.2.3.2微生物連續(xù)培養(yǎng)法連續(xù)培養(yǎng)又叫開(kāi)放培養(yǎng)，是相對(duì)分批培養(yǎng)或密閉培養(yǎng)而言。在分批培養(yǎng)中，培養(yǎng)基是一次性加入，不再補(bǔ)充，伴隨微生物生長(zhǎng)繁殖活躍，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐步消耗，有害代謝產(chǎn)物不停積累，細(xì)菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)久不可能長(zhǎng)時(shí)間維持。連續(xù)培養(yǎng)是在碩士長(zhǎng)曲線基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)到了穩(wěn)定時(shí)到來(lái)原因，采取在培養(yǎng)器中不停補(bǔ)充新鮮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并攪拌均勻；另首先，及時(shí)不停地以一樣速度排出培養(yǎng)物（包含菌體和代謝產(chǎn)物）。這么，培養(yǎng)物就達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，其中微生物可長(zhǎng)久保持在對(duì)數(shù)期平衡生長(zhǎng)狀態(tài)和穩(wěn)定生長(zhǎng)速率上。此法是當(dāng)前發(fā)酵工業(yè)發(fā)展方向。微生物的生理專題知識(shí)講座第62頁(yè)微生物生理連續(xù)培養(yǎng)方法主要有恒濁連續(xù)培養(yǎng)和恒化連續(xù)培養(yǎng)兩類(lèi)。（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng)用濁度計(jì)來(lái)檢測(cè)培養(yǎng)液中菌液濃度，使培養(yǎng)液中細(xì)菌濃度恒定培養(yǎng)方法稱為恒濁培養(yǎng)。所包括培養(yǎng)和控制裝置稱為恒濁器。當(dāng)恒濁器中濁度超出預(yù)期數(shù)值時(shí)，可促使培養(yǎng)液流速加緊，使?jié)岫认陆?；濁度?jì)低于預(yù)期數(shù)值時(shí)，流速減慢，使?jié)岫仍黾?。這種方法可自動(dòng)地進(jìn)行控制，使培養(yǎng)物維持一定濁度。濁度下降，表明體系中有豐富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，濁度改變是培養(yǎng)物中菌體數(shù)量標(biāo)志。微生物的生理專題知識(shí)講座第63頁(yè)微生物生理在恒濁器中經(jīng)過(guò)控制培養(yǎng)液流速，從而取得密度高、生長(zhǎng)速度恒定微生物細(xì)胞連續(xù)培養(yǎng)液。微生物在恒濁器中，一直能以最高生長(zhǎng)速率進(jìn)行生長(zhǎng)，并可在允許范圍內(nèi)控制不一樣菌體密度。在生產(chǎn)實(shí)踐上，為了取得大量菌體或與菌體生長(zhǎng)相平行一些代謝產(chǎn)物如乳酸、乙醇時(shí)，能夠采取恒濁法。微生物的生理專題知識(shí)講座第64頁(yè)微生物生理（2）恒化連續(xù)培養(yǎng)控制恒定流速，使培養(yǎng)器內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度基本恒定，使細(xì)菌生長(zhǎng)所消耗物質(zhì)及時(shí)得到補(bǔ)充，從而維持細(xì)菌恒定生長(zhǎng)速率一個(gè)連續(xù)培養(yǎng)方法稱為恒化培養(yǎng)。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物濃度偏高時(shí)，并不影響微生物生長(zhǎng)速度，而當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物濃度較低時(shí)，則影響菌體生長(zhǎng)速度，而且在一定范圍內(nèi)，生長(zhǎng)速率與營(yíng)養(yǎng)物濃度成正比關(guān)系。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度確實(shí)定往往是將培養(yǎng)基中一個(gè)微生物生長(zhǎng)所必需營(yíng)養(yǎng)物控制在較低濃度下，作為限制生長(zhǎng)因子，其它營(yíng)養(yǎng)物是過(guò)量。經(jīng)過(guò)控制生長(zhǎng)因子濃度，來(lái)保持菌體恒定生長(zhǎng)速率。慣用限制性生長(zhǎng)因子普通是氮源、碳源、無(wú)機(jī)鹽或其它生長(zhǎng)因子等。微生物的生理專題知識(shí)講座第65頁(yè)微生物生理恒化法主要用于試驗(yàn)室科學(xué)研究中，尤其是用于與生長(zhǎng)速率相關(guān)各種理論研究中。連續(xù)培養(yǎng)如用于發(fā)酵工業(yè)中，就稱為連續(xù)發(fā)酵。連續(xù)發(fā)酵與分批發(fā)酵相比有許多優(yōu)點(diǎn)：①高效。它簡(jiǎn)化了裝料、滅菌、出料、清洗發(fā)酵罐等許多單元操作，從而降低了非生產(chǎn)時(shí)間和提升了設(shè)備利用率；②自控。便于利用各種儀表進(jìn)行自動(dòng)控制；③產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定；④節(jié)約了大量動(dòng)力、人力、水和蒸氣，且使水、汽、電負(fù)荷均勻合理。微生物的生理專題知識(shí)講座第66頁(yè)微生物生理連續(xù)培養(yǎng)或連續(xù)發(fā)酵也有一定缺點(diǎn)。最主要缺點(diǎn)是菌種易于退化，處于長(zhǎng)久高速繁殖下微生物，即使其自發(fā)突變率極低，也無(wú)法防止變異發(fā)生，尤其易發(fā)生比原生產(chǎn)菌株生長(zhǎng)速率更高、營(yíng)養(yǎng)要求低和代謝產(chǎn)物少負(fù)變類(lèi)型；其次是易受雜菌污染，在長(zhǎng)久運(yùn)轉(zhuǎn)中，要保持各種設(shè)備無(wú)滲漏，尤其是通氣系統(tǒng)不出任何故障，是極其困難。所以，連續(xù)培養(yǎng)是有時(shí)間限制，普通可達(dá)數(shù)月至一二年。另外，在連續(xù)培養(yǎng)中，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率普通也低于分批培養(yǎng)。微生物的生理專題知識(shí)講座第67頁(yè)微生物生理3.2.3.3影響微生物生長(zhǎng)環(huán)境原因影響微生物生長(zhǎng)外界原因很多，除了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還有許多物理、化學(xué)原因。當(dāng)環(huán)境條件改變?cè)谝欢ǔ潭葍?nèi)，可引發(fā)微生物形態(tài)、生理、生長(zhǎng)、繁殖等特征改變；當(dāng)環(huán)境條件改變超出一定極限時(shí)，則造成微生物死亡。研究環(huán)境條件與微生物之間相互關(guān)系，有利于了解微生物在自然界分布與作用，也可指導(dǎo)人們?cè)谑称芳庸み^(guò)程中有效地控制微生物生命活動(dòng)，確保食品安全性，延長(zhǎng)食品貨架期。影響微生物生長(zhǎng)環(huán)境原因主要是溫度、水、pH、氧氣等。微生物的生理專題知識(shí)講座第68頁(yè)微生物生理（1）溫度溫度是影響微生物生長(zhǎng)繁殖最主要原因之一。在一定溫度范圍內(nèi)，機(jī)體代謝活動(dòng)與生長(zhǎng)繁殖伴隨溫度上升而增加，當(dāng)溫度上升到一定程度，開(kāi)始對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不利影響，如再繼續(xù)升高，則細(xì)胞功效急劇下降以至死亡。與其它生物一樣，任何微生物生長(zhǎng)溫度盡管有高有低，但總有最低生長(zhǎng)溫度、最適生長(zhǎng)溫度和最高生長(zhǎng)溫度這三個(gè)主要指標(biāo)，這就是生長(zhǎng)溫度三個(gè)基本點(diǎn)。最低生長(zhǎng)溫度是指微生物能進(jìn)行繁殖最低溫度界限。處于這種溫度條件下微生物生長(zhǎng)速率很低，假如低于此溫度則生長(zhǎng)完全停頓。微生物的生理專題知識(shí)講座第69頁(yè)微生物生理最適生長(zhǎng)溫度

是指某微生物分裂世代時(shí)間最短或生長(zhǎng)速率最高時(shí)培養(yǎng)溫度。不過(guò)，同一微生物，不一樣生理生化過(guò)程有著不一樣最適溫度，也就是說(shuō)，最適生長(zhǎng)溫度并不等于生長(zhǎng)量最高時(shí)培養(yǎng)溫度，也不等于發(fā)酵速度最高時(shí)培養(yǎng)溫度或累積代謝產(chǎn)物量最高時(shí)培養(yǎng)溫度。所以，生產(chǎn)上要依據(jù)微生物不一樣生理代謝過(guò)程溫度特點(diǎn)，采取分段式變溫培養(yǎng)或發(fā)酵。比如，嗜熱鏈球菌最適生長(zhǎng)溫度為37℃，最適發(fā)酵溫度為47℃，累積產(chǎn)物最適溫度為37℃。最高生長(zhǎng)溫度是指微生物生長(zhǎng)繁殖最高溫度界限。在此溫度下，微生物細(xì)胞易于衰老和死亡。微生物所能適應(yīng)最高生長(zhǎng)溫度與其細(xì)胞內(nèi)酶性質(zhì)相關(guān)。比如細(xì)胞色素氧化酶以及各種脫氫酶最低破壞溫度常與該菌最高生長(zhǎng)溫度相關(guān)。微生物的生理專題知識(shí)講座第70頁(yè)微生物生理微生物按其生長(zhǎng)溫度范圍可分為低溫型微生物、中溫型微生物和高溫型微生物三類(lèi)，見(jiàn)表3-3。微生物類(lèi)型生長(zhǎng)溫度范圍（℃）分布主要處所最低最適最高低溫型專性嗜冷–125～1515～20兩極地域兼性嗜冷–5～010～2025～30海水及冷藏食品上中溫型室溫10～2020～3540～45腐生環(huán)境體溫10～2035～4040～45寄生環(huán)境高溫型25～4550～6070～95溫泉、堆肥、土壤表3-3

不一樣溫型微生物生長(zhǎng)溫度范圍微生物的生理專題知識(shí)講座第71頁(yè)微生物生理①低溫型微生物，又稱嗜冷微生物?？稍谳^低溫度下生長(zhǎng)。它們常分布在地球兩極地域水域和土壤中，即使在其微小液態(tài)水間歇中也有微生物存在。常見(jiàn)產(chǎn)堿桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、微球菌屬等常使冷藏食品腐敗變質(zhì)。有些肉類(lèi)上霉菌在零下10℃仍能生長(zhǎng)，如芽枝霉；熒光極毛菌可在零下4℃生長(zhǎng)，并造成冷凍食品腐敗變質(zhì)。低溫也能抑制微生物生長(zhǎng)。在0℃以下，菌體內(nèi)水分凍結(jié)，生化反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行而停頓生長(zhǎng)。有些微生物在冰點(diǎn)下就會(huì)死亡，主要原因是細(xì)胞內(nèi)水分變成了冰晶，造成細(xì)胞脫水或細(xì)胞膜物理?yè)p傷。所以，生產(chǎn)上慣用低溫保藏食品，各種食品保藏溫度不一樣，分為嚴(yán)寒溫度、冷藏溫度和凍藏溫度。微生物的生理專題知識(shí)講座第72頁(yè)微生物生理嚴(yán)寒溫度：指在室溫（14～15℃）和冷藏溫度之間溫度。嗜冷微生物能在這一溫度范圍內(nèi)生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)比較遲緩，保藏食品使用期較短，普通僅適宜于保藏果蔬食品。冷藏溫度：指在0～5℃之間溫度。在這一溫度范圍內(nèi)，微生物生命活動(dòng)已顯著減弱，可用于儲(chǔ)存果蔬、魚(yú)肉、禽蛋、乳類(lèi)等食品。凍藏溫度：指低于0℃以下溫度。在-18℃以下溫度幾乎阻止全部微生物生長(zhǎng)。在凍藏溫度下能夠較長(zhǎng)久地保藏食品。微生物的生理專題知識(shí)講座第73頁(yè)微生物生理②中溫型微生物。絕大多數(shù)微生物屬于這一類(lèi)。最適生長(zhǎng)溫度在20～40℃之間，最低生長(zhǎng)溫度10～20℃，最高生長(zhǎng)溫度40～45℃。它們又可分為嗜室溫和嗜體溫性微生物。嗜體溫性微生物多為人及溫血?jiǎng)游锊≡?，它們生長(zhǎng)極限溫度范圍在10～45℃，最適生長(zhǎng)溫度與其宿主體溫相近，在35～40℃之間，人體寄生菌為37℃左右。引發(fā)人和動(dòng)物疾病病原微生物、發(fā)酵工業(yè)應(yīng)用微生物菌種以及造成食品原料和成品腐敗變質(zhì)微生物，都屬于這一類(lèi)群微生物。所以，它與食品工業(yè)關(guān)系最為親密。微生物的生理專題知識(shí)講座第74頁(yè)微生物生理③高溫型微生物。它們適于在45～50℃以上溫度中生長(zhǎng)，在自然界中分布僅局限于一些地域，如溫泉、日照充分土壤表層、堆肥、發(fā)酵飼料等腐爛有機(jī)物中，如堆肥中溫度可達(dá)60～70℃。能在55～70℃中生長(zhǎng)微生物有芽孢桿菌屬、梭狀芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌、高溫放線菌屬、甲烷桿菌屬等；溫泉中細(xì)菌；其次是鏈球菌屬和乳桿菌屬。有可在近于100℃高溫中生長(zhǎng)。這類(lèi)高溫型微生物，給罐頭工業(yè)、發(fā)酵工業(yè)等帶來(lái)了一定難度。微生物的生理專題知識(shí)講座第75頁(yè)微生物生理高溫型微生物耐熱機(jī)理可能是菌體內(nèi)蛋白質(zhì)和酶比中溫型微生物更能抗熱，尤其蛋白質(zhì)對(duì)熱更穩(wěn)定；同時(shí)高溫型微生物蛋白質(zhì)合成機(jī)構(gòu)——核糖體和其它成份對(duì)高溫抗性也較大；細(xì)胞膜中飽和脂肪酸含量高，它比不飽和脂肪酸能夠形成更強(qiáng)疏水鍵，所以可保持在高溫下穩(wěn)定性并具正常功效。微生物的生理專題知識(shí)講座第76頁(yè)微生物生理（2）水分活度與滲透壓水是微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶劑，水分對(duì)維持微生物正常生命活動(dòng)是必不可少。水在微生物細(xì)胞中有兩種存在形式：結(jié)合水和游離水。結(jié)合水與溶質(zhì)或其它分子結(jié)合在一起，極難加以利用。游離水則能夠被微生物利用。水分活度（Activityofthewater,Aw）是用來(lái)表示微生物在天然環(huán)境和人為環(huán)境中實(shí)際利用游離水含量。是指在相同條件下，密閉容器內(nèi)該溶液蒸汽壓(p)與純水蒸汽壓(p0)之比，即Aw=p/p0

。純水Aw=1，各種微生物在Aw=0.63～0.99培養(yǎng)條件下生長(zhǎng)。微生物的生理專題知識(shí)講座第77頁(yè)微生物生理微生物必須在較高Aw環(huán)境中生長(zhǎng)繁殖，Aw太低時(shí)，微生物生長(zhǎng)遲緩、代謝停頓，甚至死亡。但不一樣微生物，其生長(zhǎng)最適Aw不一樣，即最低水分活性區(qū)域不一樣。如細(xì)菌最A(yù)w低值見(jiàn)圖3-4。

微生物類(lèi)群最低水活度微生物類(lèi)群最低水活度細(xì)菌0.935～0.960霉菌大腸桿菌0.945黑曲菌0.88沙門(mén)氏桿菌0.950酵母菌0.78枯草芽孢桿菌0.750灰綠曲菌鹽桿菌假絲酵母菌0.94裂殖酵母0.93表3-4

一些微生物生長(zhǎng)最低水活度微生物的生理專題知識(shí)講座第78頁(yè)微生物生理細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)濃度與胞外溶質(zhì)濃度（如0.85％NaCl溶液）相等時(shí)狀態(tài)，稱為等滲狀態(tài)；溶液溶質(zhì)濃度高于胞內(nèi)溶質(zhì)濃度，則稱為高滲溶液，能在此環(huán)境中生長(zhǎng)微生物，稱為耐高滲微生物。當(dāng)溶質(zhì)濃度很高時(shí)，細(xì)胞就會(huì)脫水，發(fā)生質(zhì)壁分離，甚至死亡。鹽漬（5%～30%食鹽）和蜜餞（30％～80％糖）能夠抑制或殺死微生物，這是一些慣用食品保留法依據(jù)；若溶液溶質(zhì)濃度低于胞內(nèi)溶質(zhì)濃度，則稱為低滲溶液，微生物在低滲溶液中，水分向胞內(nèi)轉(zhuǎn)移，細(xì)胞膨脹，甚至脹破。這是低滲破碎細(xì)胞法（通常將洗凈并離心得到菌體投入80倍預(yù)冷(5×10)～4mol∕LMgCl2溶液中，猛烈攪拌，使細(xì)胞內(nèi)溶物釋放到溶液中）原理。該方法對(duì)細(xì)胞壁較牢靠革蘭氏陽(yáng)性菌不適用。微生物的生理專題知識(shí)講座第79頁(yè)微生物生理干燥環(huán)境(Aw＜0.60～0.70)條件下，多數(shù)微生物代謝停頓，處于休眠狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)脫水，蛋白質(zhì)變性，甚至死亡，這是干燥條件能保留食品和物品，預(yù)防腐敗和霉變?cè)?，同時(shí)，這也是微生物菌體保藏技術(shù)依據(jù)之一。不一樣微生物在不一樣生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)干燥抵抗能力不一樣。酵母菌失去水后可保留數(shù)個(gè)月；產(chǎn)莢膜菌比不產(chǎn)莢膜菌對(duì)干燥抵抗力強(qiáng)；小型、厚壁細(xì)胞微生物比長(zhǎng)型、薄壁細(xì)胞微生物抗干燥能力強(qiáng)；芽孢、孢子抗干燥能力比營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞強(qiáng)。微生物的生理專題知識(shí)講座第80頁(yè)微生物生理影響微生物對(duì)干燥抵抗力原因較多，干燥時(shí)溫度升高，微生物輕易死亡，微生物在低溫下干燥時(shí)，抵抗力強(qiáng)，所以，干燥后存活微生物若處于低溫下，可用于保藏菌種；干燥速度快，微生物抵抗力強(qiáng)，遲緩干燥時(shí)，微生物死亡多；微生物在真空干燥時(shí)，在加保護(hù)劑（血清、血漿、肉湯、蛋白胨、脫脂牛乳）菌懸液中，分裝在安瓿內(nèi)，低溫下可保持長(zhǎng)達(dá)多年甚至10年生命力。微生物的生理專題知識(shí)講座第81頁(yè)微生物生理（3）pH微生物生長(zhǎng)pH值范圍極廣,

普通在pH2～8之間，有少數(shù)種類(lèi)還可超出這一范圍，實(shí)際上，絕大多數(shù)種類(lèi)都生長(zhǎng)在pH5

～9之間。不一樣微生物都有其最適生長(zhǎng)pH值和一定pH范圍，即最高、最適與最低三個(gè)數(shù)值，在最適pH范圍內(nèi)微生物生長(zhǎng)繁殖速度快，在最低或最高pH值環(huán)境中，微生物即使能生存和生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)非常遲緩而且輕易死亡。普通霉菌能適應(yīng)pH值范圍最大，酵母菌適應(yīng)范圍較小，細(xì)菌最小。微生物的生理專題知識(shí)講座第82頁(yè)微生物生理霉菌和酵母菌生長(zhǎng)最適pH值都在5.0～6.0，而細(xì)菌生長(zhǎng)最適pH值在7.0左右。一些最適生長(zhǎng)pH值偏于堿性范圍內(nèi)微生物，有是嗜堿性，稱嗜堿性微生物，如硝化菌、尿素分解菌、根瘤菌和放線菌等；有不一定要在堿性條件下生活，但能耐較堿條件，稱耐堿微生物，如若干鏈霉菌等。生長(zhǎng)pH值偏于酸性范圍內(nèi)微生物也有兩類(lèi)，一類(lèi)是嗜酸微生物，如硫桿菌屬等，另一類(lèi)是耐酸微生物，如乳酸桿菌、醋酸桿菌、許多腸桿菌和假單胞菌等。微生物的生理專題知識(shí)講座第83頁(yè)微生物生理微生物在其代謝過(guò)程中，細(xì)胞內(nèi)pH值相當(dāng)穩(wěn)定，普通都靠近中性，保護(hù)了核酸不被破壞和酶活性；但微生物會(huì)改變環(huán)境酸堿度，使培養(yǎng)基原始pH值改變。發(fā)生原因：

糖類(lèi)和脂肪代謝產(chǎn)酸，蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)堿，以及其它物質(zhì)代謝產(chǎn)生酸堿。普通伴隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，培養(yǎng)基會(huì)變得較酸，當(dāng)碳氮百分比高培養(yǎng)基，如培養(yǎng)真菌培養(yǎng)基，經(jīng)培養(yǎng)后其pH值常會(huì)顯著下降，而碳氮百分比低培養(yǎng)基，如培養(yǎng)普通細(xì)菌培養(yǎng)基，經(jīng)培養(yǎng)后，其pH值常會(huì)顯著上升。微生物的生理專題知識(shí)講座第84頁(yè)微生物生理（4）氧氧氣對(duì)微生物生命活動(dòng)有著主要影響。按照微生物與氧氣關(guān)系，可把它們分成好氧菌和厭氧菌兩大類(lèi)。好氧菌中又分為專性好氧、兼性厭氧和微好氧菌；厭氧菌分為專性厭氧菌、耐氧菌。①專性好氧菌。要求必須在有分子氧條件下才能生長(zhǎng)，有完整呼吸鏈，以分子氧作為最終氫受體，細(xì)胞有超氧化物歧化酶（SOD）和過(guò)氧化氫酶，絕大多數(shù)真菌和許多細(xì)菌都是專性好氧菌，如米曲霉、醋酸桿菌、熒光假單胞菌、枯草芽孢桿菌和蕈狀芽孢桿菌等。微生物的生理專題知識(shí)講座第85頁(yè)微生物生理②專性厭氧菌。專性厭氧菌特征是：分子氧存在對(duì)它們有毒，即使是短期接觸空氣，也會(huì)抑制其生長(zhǎng)甚至死亡；在空氣或含10%CO2空氣中，它們?cè)诠腆w或半固體培養(yǎng)基表面上不能生長(zhǎng)，只能在深層無(wú)氧或低氧化還原勢(shì)環(huán)境下才能生長(zhǎng)；其生命活動(dòng)所需能量是經(jīng)過(guò)發(fā)酵、無(wú)氧呼吸、循環(huán)光合磷酸化或甲烷發(fā)酵等提供；細(xì)胞內(nèi)缺乏SOD和細(xì)胞色素氧化酶，大多數(shù)還缺乏過(guò)氧化氫酶。常見(jiàn)厭氧菌有罐頭工業(yè)腐敗菌如肉毒梭狀芽孢桿菌、嗜熱梭狀芽孢桿菌、擬桿菌屬、雙歧桿菌屬以及各種光和細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌等。微生物的生理專題知識(shí)講座第86頁(yè)微生物生理③耐氧菌。一類(lèi)可在分子氧存在時(shí)進(jìn)行厭氧呼吸厭氧菌，即它們生長(zhǎng)不需要氧，但分子氧存在對(duì)它也無(wú)毒害。它們不含有呼吸鏈，僅依靠專性發(fā)酵取得能量。細(xì)胞內(nèi)存在SOD和過(guò)氧化物酶，但沒(méi)有過(guò)氧化氫酶。普通乳酸菌多數(shù)是耐氧菌，如乳鏈球菌、乳酸乳桿菌、腸膜明串珠菌和糞鏈球菌等，乳酸菌以外耐氧菌如雷氏丁酸桿菌。微生物的生理專題知識(shí)講座第87頁(yè)微生物生理④兼性厭氧菌。在有氧或無(wú)氧條件下都能生長(zhǎng)，但有氧情況下生長(zhǎng)得更加好；有氧時(shí)進(jìn)行好氧呼吸產(chǎn)能，無(wú)氧時(shí)進(jìn)行發(fā)酵或無(wú)氧呼吸產(chǎn)能；細(xì)胞含SOD和過(guò)氧化氫酶。許多酵母菌和許多細(xì)菌都是兼性厭氧菌。比如釀酒酵母、大腸桿菌和普通變形桿菌等。⑤微好氧菌。只能在較低氧分壓（0.01～0.03×101kPa，正常大氣壓為0.2×101kPa）下才能正常生長(zhǎng)微生物。也經(jīng)過(guò)呼吸鏈以氧為最終氫受體而產(chǎn)能。比如霍亂弧菌、一些氫單胞菌、擬桿菌屬和發(fā)酵單胞菌屬。微生物的生理專題知識(shí)講座第88頁(yè)微生物生理3.3微生物生長(zhǎng)控制在環(huán)境中存在著各種微生物，有一部分對(duì)人類(lèi)是有害。它們經(jīng)過(guò)各種方式，傳輸?shù)竭m當(dāng)基質(zhì)或生物對(duì)象上而給人類(lèi)帶來(lái)種種危害。比如，食品霉腐變質(zhì)、試驗(yàn)室中微生物、動(dòng)植物組織或細(xì)胞純培養(yǎng)物污染，培養(yǎng)基、生化試劑、生物制品或藥品變質(zhì)，發(fā)酵工業(yè)中雜菌污染及噬菌體引發(fā)倒罐，人和動(dòng)植物受病源微生物感染而患各種傳染病等。所以，采取有效辦法來(lái)殺滅或控制這些有害微生物含有主要實(shí)踐意義。微生物的生理專題知識(shí)講座第89頁(yè)微生物生理3.3.1幾個(gè)相關(guān)術(shù)語(yǔ)3.3.1.1防腐防腐是一個(gè)抑菌辦法。利用一些理化原因使物體內(nèi)外微生物暫時(shí)處于不生長(zhǎng)繁殖但又未死亡狀態(tài)。防腐方法主要有：低溫和干燥保藏、缺氧保鮮、高滲及加防腐劑抑菌。食品工業(yè)中常利用防腐劑預(yù)防食品變質(zhì)，如面包、蛋糕和月餅防霉劑，酸性食品用苯甲酸鈉、山梨酸鉀、山梨酸鈉防腐，或利用低溫、干燥、鹽腌和糖漬、高酸度等。微生物的生理專題知識(shí)講座第90頁(yè)微生物生理3.3.1.2消毒消毒是指利用一些理化方法殺死物體表面或內(nèi)部全部對(duì)人體或動(dòng)植物有害病原菌，而對(duì)被消毒對(duì)象基本無(wú)害辦法。比如將物體在100℃煮沸10min或60～70℃加熱30min，就可到達(dá)殺死病原菌營(yíng)養(yǎng)體，但芽孢殺不死。食品加工廠廠房和加工工具都要進(jìn)行定時(shí)消毒，嚴(yán)格操作人員手也要進(jìn)行消毒。含有消毒作用物質(zhì)稱為消毒劑。微生物的生理專題知識(shí)講座第91頁(yè)微生物生理3.3.1.3滅菌滅菌是指用物理或化學(xué)方法，使存在于物體中全部生活微生物，永久性地喪失其生活力，包含耐熱細(xì)菌芽孢。這是一個(gè)徹底殺菌方法。商業(yè)滅菌是從商品角度對(duì)一些食品所提出滅菌方法。就是指食品經(jīng)過(guò)殺菌處理后，按照所要求微生物檢驗(yàn)方法，在所檢食品中無(wú)活微生物檢出，或者僅能檢出極少數(shù)非病原微生物，而且它們?cè)谑称繁２剡^(guò)程中，是不可能進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。在食品工業(yè)中，慣用“殺菌”這個(gè)名詞，包含上述所稱滅菌和消毒，如牛奶殺菌是指消毒；罐藏食品殺菌，是指商業(yè)滅菌。微生物的生理專題知識(shí)講座第92頁(yè)微生物生理3.3.1.4化療化療即化學(xué)治療，是指利用含有高度選擇毒力化學(xué)物質(zhì)對(duì)生物體內(nèi)部被微生物感染組織或病變細(xì)胞進(jìn)行治療，以殺死組織內(nèi)病原微生物或病變細(xì)胞，但對(duì)機(jī)體本身五毒害作用治療辦法。用于化學(xué)治療目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)稱為化學(xué)治療劑，包含磺胺類(lèi)等化學(xué)合成藥品、抗生素、生物藥品素和若干中草藥中有效成份等。因?yàn)椴灰粯游⑸锷飳W(xué)特征不一樣，所以，對(duì)各種理化因子敏感性不一樣；同一原因不一樣劑量對(duì)微生物效應(yīng)也不一樣，或者起滅菌作用，或者起防腐作用；在了解和應(yīng)用任何一個(gè)理化原因?qū)ξ⑸镆种苹蛑滤雷饔脮r(shí)，還應(yīng)考慮各種原因綜合效應(yīng)。微生物的生理專題知識(shí)講座第93頁(yè)微生物生理3.3.2物理原因?qū)ξ⑸锷L(zhǎng)控制加熱溫度越高，微生物抗熱力越弱，越輕易死亡，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，熱致死作用越大。在一定高溫范圍內(nèi)，溫度越高殺死所需時(shí)間越短。食品加工過(guò)程中經(jīng)常利用加熱進(jìn)行消毒和滅菌。3.3.2.1高溫滅菌食品工業(yè)中慣用滅菌方法較多，大分類(lèi)為干熱滅菌法和濕熱滅菌法，濕熱滅菌法主要是經(jīng)過(guò)熱蒸汽殺死微生物，因?yàn)闊嵴羝┩噶^熱空氣強(qiáng)，故不論是對(duì)芽孢桿菌或無(wú)芽孢桿菌在同一溫度下效果都比干熱法好。微生物的生理專題知識(shí)講座第94頁(yè)微生物生理（1）干熱滅菌法①火焰滅菌法。特點(diǎn)是滅菌快速、徹底。慣用于接種工具和污染物品，如微生物接種時(shí)使用接種環(huán)，就是用火焰滅菌法。使用范圍受限。②干熱滅菌法。主要在干燥箱中利用熱空氣進(jìn)行滅菌。通常160℃處理2h可到達(dá)滅菌目標(biāo)。適合用于玻璃器皿、金屬用具等耐熱物品滅菌。微生物的生理專題知識(shí)講座第95頁(yè)微生物生理（2）濕熱滅菌①煮沸消毒法，物品在水中100℃煮沸15min以上，可殺死細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和部分芽孢，如在水中加入1%碳酸鈉或2%～5%石炭酸，則效果更加好。這種方法適合用于注射器、解剖用具等消毒。②巴氏滅菌。滅菌溫度普通在60～85℃處理15～30min，能夠殺死微生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，但不能到達(dá)完全滅菌目標(biāo)，用于不適于高溫滅菌食品，如牛乳、醬腌菜類(lèi)、果汁、啤酒、果酒和蜂蜜等，其主要目標(biāo)是殺死其中無(wú)芽孢病原菌（如牛奶中結(jié)核桿菌或沙門(mén)氏桿菌），而又不影響它們風(fēng)味。微生物的生理專題知識(shí)講座第96頁(yè)微生物生理③超高溫瞬時(shí)滅菌法。滅菌溫度在135～137℃時(shí)間3～5s，可殺死微生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和耐熱性強(qiáng)芽孢細(xì)菌，但污染嚴(yán)重鮮乳在142℃以上殺菌效果才好。超高溫瞬時(shí)滅菌法現(xiàn)廣泛用于各種果汁、牛乳、花生乳、醬油等液態(tài)食品殺菌。微生物的生理專題知識(shí)講座第97頁(yè)微生物生理④高壓蒸汽滅菌法。高壓蒸汽滅菌法是試驗(yàn)室和罐頭工業(yè)中慣用滅菌方法。高壓蒸汽滅菌是在高壓蒸汽鍋內(nèi)進(jìn)行，鍋有立式和臥式兩種，原理相同，鍋內(nèi)蒸汽壓力升高時(shí)，溫度升高。普通采取9.8×104Pa壓力，121.1℃處理15～30min，也有采取較低溫度（115℃）下維持30min左右，可達(dá)殺菌目標(biāo)。罐頭工業(yè)中要依據(jù)食品種類(lèi)和殺菌對(duì)象、罐裝量多少等決定殺菌式。試驗(yàn)室慣用于培養(yǎng)基、各種緩沖液、玻璃器皿及工作服等滅菌。微生物的生理專題知識(shí)講座第98頁(yè)微生物生理⑤間歇滅菌法。是用流通蒸汽重復(fù)滅菌方法，經(jīng)常溫度不超出100℃，每日一次，加熱時(shí)間為30min，連續(xù)三次滅菌，殺死微生物營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。每次滅菌后，將滅菌物品在（28～37℃）培養(yǎng)，促使芽孢發(fā)育成為繁殖體，方便在連續(xù)滅菌中將其殺死。微生物的生理專題知識(shí)講座第99頁(yè)微生物生理3.3.2.2輻射利用輻射進(jìn)行滅菌消毒，能夠防止高溫滅菌或化學(xué)藥劑消毒缺點(diǎn)，所以應(yīng)用越來(lái)越廣，當(dāng)前主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：（1）接種室、手術(shù)室、食品、藥品包裝室常應(yīng)用紫外線殺菌。（2）應(yīng)用β射線作食品表面殺菌，γ射線用于食品內(nèi)部殺菌。經(jīng)輻射后食品，因大量微生物被殺滅，再用冷凍保藏，可使保留期延長(zhǎng)。微生物的生理專題知識(shí)講座第100頁(yè)微生物生理3.3.2.3過(guò)濾采取機(jī)械方法，設(shè)計(jì)一個(gè)濾孔比細(xì)菌還小篩子，做成各種過(guò)濾器。經(jīng)過(guò)過(guò)濾，只讓液體培養(yǎng)基從篩子中流下，而把各種微生物菌體留在篩子上面，從而到達(dá)除菌目標(biāo)。這種滅菌方法適合用于一些對(duì)熱不穩(wěn)定體積小液體培養(yǎng)基滅菌以及氣體滅菌。它最大優(yōu)點(diǎn)是不破壞培養(yǎng)基中各種物質(zhì)化學(xué)成份。不過(guò)比細(xì)菌還小病毒依然能留在液體培養(yǎng)基內(nèi)，有時(shí)會(huì)給試驗(yàn)帶來(lái)一定麻煩。微生物的生理專題知識(shí)講座第101頁(yè)微生物生理3.3.3慣用控菌化學(xué)方法普通化學(xué)藥劑無(wú)法殺死全部微生物，而只能殺死其中病原微生物，所以是起消毒劑作用，而不是滅菌劑。消毒劑能快速殺滅病原微生物藥品。防腐劑能抑制或阻止微生物生長(zhǎng)繁殖。一個(gè)化學(xué)藥品是殺菌還是抑菌，常不易嚴(yán)格區(qū)分。消毒劑在低濃度時(shí)也能殺菌（如1：1000硫柳汞）。因?yàn)橄痉栏瘎](méi)有選擇性，所以對(duì)一切活細(xì)胞都有毒性，不但能殺死或抑制病原微生物，而且對(duì)人體組織細(xì)胞也有損傷作用，所以只能用于體表、器械、排泄物和周?chē)h(huán)境消毒。慣用化學(xué)消毒劑有：石碳酸、來(lái)蘇水（甲醛溶液）、氯化汞、碘酒、酒精等。微生物的生理專題知識(shí)講座第102頁(yè)微生物生理3.4微生物代謝

代謝（metabolism）是微生物細(xì)胞與外界環(huán)境不停進(jìn)行物質(zhì)交換過(guò)程，即微生物細(xì)胞不停地從外界環(huán)境中吸收適當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在細(xì)胞內(nèi)合成新細(xì)胞物質(zhì)并儲(chǔ)存能量，這是微生物生長(zhǎng)繁殖物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)它又把衰老細(xì)胞和不能利用廢物排出體外。因而它是細(xì)胞內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)總和。因?yàn)榇x活動(dòng)正常進(jìn)行，確保微生物生長(zhǎng)繁殖，假如代謝作用停頓，微生物生命活動(dòng)也就停頓。所以代謝作用與微生物細(xì)胞生存和發(fā)酵產(chǎn)物形成緊密相關(guān)。微生物代謝包含微能量代謝和物質(zhì)代謝兩部分。微生物的生理專題知識(shí)講座第103頁(yè)微生物生理3.4.1微生物能量代謝

微生物在進(jìn)行生命活動(dòng)都需要能量，如微生物細(xì)胞主動(dòng)運(yùn)輸、生物合成、細(xì)胞分裂、鞭毛運(yùn)動(dòng)等都要利用能量。它主要是經(jīng)過(guò)生物氧化而取得能量。所謂生物氧化就是發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)一系列產(chǎn)能性氧化反應(yīng)總和，即物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列連續(xù)氧化還原反應(yīng)，逐步分解并釋放能量過(guò)程，這是一個(gè)產(chǎn)能代謝過(guò)程。微生物的生理專題知識(shí)講座第104頁(yè)微生物生理3.4.1.1微生物生物氧化（呼吸）類(lèi)型依據(jù)在底物進(jìn)行氧化時(shí)，脫下氫和電子受體不一樣，微生物呼吸可分為三個(gè)類(lèi)型，即：好氧呼吸、厭氧呼吸和發(fā)酵。（1）好氧呼吸以分子氧作為最終電子受體生物氧化過(guò)程稱為好氧呼吸。是許多異養(yǎng)型好氧微生物和兼性厭氧微生物在有氧條件下主要產(chǎn)能方式。微生物經(jīng)過(guò)有氧呼吸能夠?qū)⒂袡C(jī)物基質(zhì)徹底氧化，產(chǎn)生大量能量。以葡萄糖為例，經(jīng)過(guò)EMP路徑和TCA循環(huán)被徹底氧化成二氧化碳和水，生成38個(gè)ATP，化學(xué)反應(yīng)式：微生物的生理專題知識(shí)講座第105頁(yè)微生物生理（2）厭氧呼吸以無(wú)機(jī)氧化物作為最終電子受體生物氧化過(guò)程稱為厭氧呼吸。在無(wú)氧條件下，一些厭氧和兼性厭氧微生物能夠經(jīng)過(guò)無(wú)氧呼吸取得生長(zhǎng)所需能量，但最終電子受體是含氧無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，如硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽以及CO2或延胡索酸等有機(jī)物，而不是自由氧分（3）發(fā)酵作用指電子供體和最終電子受體都是有機(jī)化合物生物氧化過(guò)程稱為發(fā)酵作用，在發(fā)酵過(guò)程中，有機(jī)物質(zhì)即是被氧化基質(zhì)，又是最終電子受體，因?yàn)榘l(fā)酵作用不能使基質(zhì)徹底氧化分解，所以發(fā)酵產(chǎn)能水平很低，大部分能量仍儲(chǔ)存在發(fā)酵產(chǎn)物中。微生物的生理專題知識(shí)講座第106頁(yè)微生物生理3.4.1.2生物氧化鏈微生物從呼吸底物脫下氫和電子向最終受氫(電子)體轉(zhuǎn)移過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)一系列中間傳遞體，這些中間傳遞體按一定次序排列成鏈，最終將電子傳遞給氧，這稱為生物氧化鏈，也稱為呼吸鏈或電子傳遞鏈。它主要由脫氫酶、輔酶Q和細(xì)胞色素等組成。主要存在于真核微生物線粒體中，在原核微生物中，則和細(xì)胞膜及中間體結(jié)合在一起。它主要功效是傳遞氫和電子，同時(shí)在電子傳遞過(guò)程中釋放能量合成ATP。微生物的生理專題知識(shí)講座第107頁(yè)微生物生理3.4.1.3ATP產(chǎn)生生物氧化為微生物生命活動(dòng)取得了能量，而ATP產(chǎn)生就是電子從供體經(jīng)呼吸鏈至最終電子受體結(jié)果。ATP是微生物體內(nèi)能量主要傳遞者。當(dāng)微生物取得能量后，首先是將它們轉(zhuǎn)換成ATP。當(dāng)需要能量時(shí)，ATP分子上高能鍵水解，重新釋放能量，并可重新貯存。所以ATP對(duì)于微生物生命活動(dòng)含有重大意義。利用光能合成ATP反應(yīng)，稱為光合磷酸化。利用生物氧化過(guò)程中釋放能量，合成ATP反應(yīng)，稱為氧化磷酸化。氧化磷酸化作用是生物體內(nèi)普遍存在，光合磷酸化僅限于光合生物中才有。微生物經(jīng)過(guò)氧化磷酸化生成ATP方式有底物水平磷酸化和電子傳遞磷酸化兩種。微生物的生理專題知識(shí)講座第108頁(yè)微生物生理3.4.2微生物分解代謝微生物物質(zhì)代謝由分解代謝和合成代謝兩個(gè)過(guò)程組成。分解代謝是指細(xì)胞將大分子物質(zhì)分解成簡(jiǎn)單小分子物質(zhì)，并在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生能量。合成代謝是指細(xì)胞利用簡(jiǎn)單小分子物質(zhì)合成復(fù)雜大分子物質(zhì)，在這個(gè)過(guò)程中要消耗能量。合成代謝利用小分子物質(zhì)起源于分解代謝過(guò)程中產(chǎn)生中間產(chǎn)物或環(huán)境中小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。微生物的生理專題知識(shí)講座第109頁(yè)微生物生理3.4.2.1微生物分解代謝路徑因?yàn)榉纸獯x能釋放出能量供細(xì)胞生命活動(dòng)，所以，微生物只有進(jìn)行旺盛分解代謝才能更多地合成微生物細(xì)胞物質(zhì)，并提升其生長(zhǎng)繁殖速率。由此可見(jiàn)分解作用在物質(zhì)代謝中是十分主要。在自然界中維持微生物生命活動(dòng)有機(jī)物是纖維素、淀粉等糖類(lèi)物質(zhì)，也是地球上最豐富有機(jī)物質(zhì)。人們?cè)诶梦⑸镞M(jìn)行食品加工和工業(yè)發(fā)酵時(shí)，也是以糖類(lèi)物質(zhì)為主要碳源和能源物質(zhì)。所以，微生物糖代謝是微生物分解代謝一個(gè)主要方面。微生物的生理專題知識(shí)講座第110頁(yè)微生物生理（1）糖酵解路徑（EmbdenMeverhefParnusPathway）簡(jiǎn)稱EMP路徑也叫已糖雙磷酸降解路徑.這個(gè)路徑特點(diǎn)是當(dāng)葡萄糖轉(zhuǎn)化成1，6二磷酸果糖后，在果糖二磷酸醛縮酶作用下，裂解為3-磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮，再由此轉(zhuǎn)化為2分子丙酮酸。EMP路徑由連續(xù)4階段組成：第一階段：磷酸己糖生成。這一階段包含以下四步反應(yīng)：微生物的生理專題知識(shí)講座第111頁(yè)微生物生理①葡萄糖在己糖激酶催化下，生成1-磷酸葡萄糖，同時(shí)消耗1分子ATP。由葡萄糖催化生成1-磷酸葡萄糖反應(yīng)是一步耗能不可逆反應(yīng)，為糖酵解第一個(gè)限速反應(yīng)。己糖激酶（葡萄糖激酶）是糖酵解反應(yīng)第一個(gè)關(guān)鍵酶。葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞首先進(jìn)行磷酸化，能夠使葡萄糖不能自由經(jīng)過(guò)細(xì)胞膜而逸出細(xì)胞，為葡萄糖在細(xì)胞內(nèi)代謝作好了物質(zhì)準(zhǔn)備。微生物的生理專題知識(shí)講座第112頁(yè)微生物生理②1-磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖變位酶催化下，生成6-磷酸葡萄糖③6-磷酸葡萄糖在己糖異構(gòu)酶催化下生成6-磷酸果糖微生物的生理專題知識(shí)講座第113頁(yè)微生物生理④6-磷酸果糖在磷酸果糖激酶催化下生成1，6-二磷酸果糖，同時(shí)消耗1分子ATP。這是糖酵解過(guò)程第二個(gè)限速反應(yīng)，磷酸果糖激酶是糖酵解第二個(gè)關(guān)鍵酶。糖酵解第一階段是耗能反應(yīng)過(guò)程。從葡萄糖開(kāi)始，每分子葡萄糖生成1分子1，6-二磷酸果糖，需消耗2分子ATP。微生物的生理專題知識(shí)講座第114頁(yè)微生物生理第二階段：1，6-二磷酸果糖降解為3-磷酸甘油醛。這一階段包含以下兩步反應(yīng)：①1，6-二磷酸果糖在縮醛酶催化下，1，6-二磷酸果糖裂解為磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油